实验一 常用电子仪器的使用.docx
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实验一常用电子仪器的使用
实验一常用电子仪器的使用
【实验名称】
常用电子仪器的使用
【实验目的】
1.了解并掌握模拟电子技术实验箱的主要功能及使用方法。
2.了解并掌握数字万用表的主要功能及使用方法。
3.学习并掌握TDS1002型数字存储示波器和信号源的基本操作方法。
【预习要点】
1.阅读常用电子仪器的使用实验原理、实验内容、附录部分内容。
2.正弦交流信号的峰-峰值和有效值是什么关系？
周期和频率是什么关系？
【实验仪器设备】
序号
名称
型号
数量
1
模拟电子技术实验箱
EEL-07
1台
2
信号源
NEEL-03A
1台
3
数字式万用表
VC980+
1块
4
数字存储示波器
TDS1002
1台
【实验原理】
在模拟电子线路实验中经常使用的电子仪器有模拟电子技术实验箱、信号源、数字万用表以及数字存储示波器等。
它们在一起，可以完成对模拟电子线路的静态和动态工作情况的测试。
实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向。
以连线简捷调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1-1所示。
接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。
信号源的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。
图1-1
1．模拟电子技术实验箱
EEL-07型模拟电子技术实验箱主要有以下几部分组成：
（1）直流供电区：
提供±5V、±12V四路直流稳压电源。
（2）元器件：
包括蜂鸣器、电位器、高频变压器、电阻、稳压二极管、整流二极管、指示灯、三极管、继电器、功率三极管和集成功率放大器。
（3）布线区：
用来插接元件和导线，搭建实验电路。
配有2只8脚集成电路插座和1只14脚集成电路插座。
结构及导电机制：
布线区面板以大焊孔为主，其周围以十字花小孔结构相结合，构成接点的连接形式，每个大焊孔与它周围的小孔都是相通的。
（4）直流稳压电源电路：
包括变压器，提供9V、15V、18V的交流电压；整流桥；滤波电容；三端集成稳压器。
使用实验箱时需要注意：
a．开电源时，先开总电源开关，再开实验箱开关；关电源时，先关实验箱开关，后关总电源开关。
b．安装电路和检查电路故障的过程不能带电作业，应在关断电源的情况下操作。
2．信号源（带有6位数字频率计）
NEEL-03A型信号源的主要技术特性：
①输出波形：
三角波、正弦波、方波、二脉、四脉、八脉、单次脉冲信号；
②输出频率：
10Hz~1MHz连续可调；
③幅值调节范围：
0~10VP-P连续可调；
④波形衰减：
20dB、40dB；
⑤带有6位数字频率计，既可作为信号源的输出监视仪表，也可以作外侧频率计用。
注意：
信号源输出端不能短路。
3．数字万用表
VC980+型数字万用表可以测量直流电压和交流电压、直流电流和交流电流、电阻、电容、二极管、三极管、通断测试及频率等参数。
（1）技术指标
基本功能
量程
基本准确度
直流电压
200mV/2V/20V/200V/1000V
±（0.05%+3）
交流电压
200mV/2V/20V/200V/750V
±（1.0%+25）
直流电流
200uA/2mA/20mA/200mA/20A
±（0.5%+4）
交流电流
200mA/20A
±（1.5%+25）
电阻
200Ω/2kΩ/20kΩ/200kΩ/2MΩ/20MΩ
±（0.2%+5）
电容
20nF/2uF/200uF
±（4.0%+50）
频率
20kHz/200kHz
±（1.5%+25）
特殊功能
VC980+
二极管测试
√
三极管测试
√
通断报警
√
低电压显示
√
数据保持
√
功能保护
√
防震保护
√
真有效值
√
输入阻抗
10MΩ
采样频率
3次/s
交流频响
（40-20k）Hz
操作方式
手动量程
最大显示
19999
液晶尺寸
70×50mm
电源
9V （6F22）
（2）操作面牌说明
①液晶显示器
②功能键
电源开关：
启动及关闭电源；
背光开关：
启动及关闭背光源；
hFE测试插座：
用于测量晶体三极管的直流放大系数；
保持开关：
按下此功能，仪表当前所测数值保持在液晶显示器上并出现“HOLD”符号，再次按下，“HOLD”符号消失，退出保持功能状态；
AC+DC开关：
用于测量带有直流偏置的交流电压或电流。
③功能选择开关
用于选择测量功能及量程。
④表笔插孔
20A测试插座；
小于200mA电流、电容测试插座；
公共地；
电压、电阻、频率以及通断测试插座。
（3）注意事项
使用万用表进行测量时，应先确定所需测量功能和量程。
确定量程的原则：
①若已知被测参数大致范围，所选量程应“大于被测值，且最接近被测值”。
②如果被测参数的范围未知，则先选择所需功能的最大量程测量，根据初测结果逐步把量程下调到最接近于被测值的量程，以便测量出更加准确的数值。
如屏幕显示“1”，表明已超过量程范围，须将量程开关转至相应档位上。
4．示波器
TDS1002型数字存储示波器可以观察波形并测量波形的各种参数。
（1）主要技术特性
①具有60MHz带宽，并具有20MHz可选带宽限制
②两个通道，具有取样1.0GS/s速度，每个通道2500点记录长度
③11种自动测量
④具有自动设置、自动量程、设置和波形储存功能
⑤具有波形平均和峰值检测功能
⑥探头检查向导
⑦带读数的光标和触发频率读数功能
⑧脉冲宽度触发、行可选触发的视频触发功能
⑨USB闪存驱动器端口
⑩通过可选的TEK-USB-488适配器连接到GPIB控制器
（2）前面板说明
前面板主要包括LCD显示器及各种功能按钮。
①菜单和控件按钮
多用途旋钮：
通过显示的菜单或选定的菜单选项来确定功能。
激活时，旁白的LED变亮。
自动量程：
显示“自动量程”菜单，并激活或禁用自动量程功能。
“保存/调出”：
显示设置和波形的“保存/调出”菜单。
测量：
显示自动测量菜单。
采集：
显示“采集”菜单。
参考：
显示参考菜单以快速显示或隐藏存储在示波器非易失存储器中的参考波形。
系统设置：
显示“系统设置”菜单。
光标：
显示“光标”菜单。
离开光标菜单后，光标保持可见（除非“类型”选项设置为“关闭”），但不可调整。
显示：
显示“显示”菜单。
“帮助”：
显示“帮助”菜单。
自动设置：
自动设置示波器控制状态，以产生适用于输出信号的显示图形。
单次：
采集单个波形，然后停止。
运行/停止：
连续采集波形或停止采集。
打印：
启动打印到PictBridge兼容打印机的操作，或执行“保存”到USB闪存驱动器功能。
保存：
LED指示“打印”按钮被配置为将数据储存到USB闪存驱动器。
②水平控件
水平位置：
调整所有通道和数学波形的水平位置。
水平菜单：
显示“水平菜单”。
设置为零：
将水平位置设置为零。
秒/格：
为主时基或视窗时基选择水平的时间/格（刻度系数）。
如果“视窗设定”已启用，则通过更改视窗时基可以改变视窗宽度。
③垂直控件
垂直位置：
可垂直定位波形。
CH1菜单和CH2菜单：
显示“垂直”菜单选择项并打开或关闭通道波形的显示。
伏/格：
选择垂直刻度系数。
数学菜单：
显示波形数学运算菜单，并打开和关闭对数学波形的显示。
④触发控件
触发电平：
使用边沿触发或脉冲触发时，“触发电平”旋钮设置采集波形时信号所必须越过的幅值电平。
触发菜单：
显示“触发菜单”。
设为50%：
触发电平设置为触发信号峰值的垂直中点。
强制触发：
不管触发信号是否得当，都完成采集。
如采集已停止，则该按钮不产生影响。
触发信号显示：
按下“触发信号显示”按钮时，显示触发波形而不是通道波形。
⑤输入连接器
CH1和CH2：
用于显示波形的输入连接器。
EXTTRIG：
外部触发信源的输入连接器。
⑥其他前面板项
USB闪存驱动器端口：
插入USB闪存驱动器以存储数据或检索数据。
探头补偿：
探头补偿输出及底座基准。
用于将电压探头与示波器输入电路进行电气匹配。
（3）操作功能
操作示波器时，应熟悉可能经常用到的功能：
自动设置和测量。
①使用自动设置
每次按“自动设置”按钮，自动设置功能都会获得稳定显示的波形。
它可以自动调整垂直刻度、水平刻度和触发设置。
②进行自动测量
按下“测量”按钮可以进行自动测量。
共有十一种测量类型。
一次最多可显示五种。
按下顶部的选项按钮可以显示“测量1”菜单。
可以在“信源”中选择在其上进行测量的通道。
可以在“类型”中选择测量类型。
测量类型有：
频率、周期、平均值、峰-峰值、均方根值、最小值、最大值、上升时间、下降时间、正频宽、负频宽。
【实验内容】
1.电阻阻值的测量
（1）实验箱上色环电阻阻值的测量
①根据电阻上的色环，读出两电阻的标称阻值。
②开启万用表电源，并按被测电阻的标称阻值选定所需Ω量程。
③万用表的两表笔跨接在电阻上，读数并填表。
④重复上述操作，分别测出两个色环电阻的实际阻值。
（2）元件盒中电阻阻值的测量
①从元件盒中取出被测电阻，根据被测电阻的标称阻值选择所需Ω量程。
②将电阻的一端用手固定，另一端放在实验台上，再用表笔测量。
③重复上述操作，分别测出5.1kΩ、20kΩ电阻的实际阻值。
将以上测得数据填入表一中，并记录量程。
④关闭万用表电源。
表一
元件位置
实验箱
元件盒
标称值
100Ω
200Ω
5.1kΩ
20kΩ
实测值
Ω量程
2.直流电压和交流电压的测量
先开启实验台总电源开关，然后接通模拟电子技术实验箱开关。
（1）+5V、－12V直流电源电压的测量
①开启万用表电源，并按被测电源的标称阻值选择所需DCV量程。
②将万用表的黑表笔接地“GND”端，红表笔接被测端，读数并填表。
③重复上述操作，分别测出+5V、－12V直流电源的实际电压值。
（2）9V、15V交流电压的测量
①根据被测电压的标称阻值选择所需ACV量程。
②将万用表任意一支表笔插到被测电压端，另一支表笔接到同组线圈的“0”端，测取数据。
③重复上述操作，分别测出9V、15V交流电压的实际值。
将以上测得数据填入表二中，并记录量程。
④关闭万用表电源。
关断模拟电子实验箱电源。
表二
测试内容
直流电压DCV
交流电压ACV
标称值
+5V
-12V
9V
15V
实测值
量程
3.测试9V交流电压的波形及参数
①先用两根导线将9V交流电压的两端引出，将示波器1通道探头的正负极连到导线上。
②开启模拟电子技术实验箱、示波器电源。
③按下“自动设置”按钮，观察被测电压波形。
④按下“测量”按钮，选择信源CH1，依次读出9V交流电压的均方根值、频率、周期以及峰-峰值。
将测得数据填入表三中。
⑤关闭示波器、模拟电子技术实验箱电源。
整理连线。
表三
被测项
有效值
（均方根值）
频率
周期
峰-峰值
额定值
9V
50Hz
20ms
25.46V
实测值
4.测量信号源输出信号的波形及参数
①将两根导线分别插入布线区中两个不导通的插孔，将信号源输出端子分别连到两根导线的另一端。
②开启信号源电源，将信号源输出设置为有效值600mV、频率1kHz的正弦波信号。
③将示波器1通道探头的两极接到信号源输出端。
④打开示波器电源。
按下“自动设置”按钮，观察信号源输出信号的波形。
⑤依次读出所测正弦信号的均方根值、频率、周期以及峰-峰值。
将测得数据填入表四中。
⑥关闭示波器电源。
关断实验台总电源。
整理连线。
表四
信号源输出信号
实测值
频率
有效值
有效值
（均方根值）
频率
周期
峰-峰值
1kHz
600mV
【实验报告】
1.整理实验数据，填入对应的数据表格中。
2.问题与思考
（1）使用数字万用表时，如果已知被测参数的大致范围，量程应如何选定？
（2）使用TDS1002型示波器时，按什么功能键可以使波形显示得更便于观测？
【附录】
1．电阻的色环表示
电阻器的阻值和误差常用色环来表示。
图1-2阻值和误差的色环表示
如图1-2所示。
靠近电阻器的一端印有4道或5道（精密电阻）色环，其中，第1、第2以及精密电阻的第3道色环，用以表示阻值相应位数的数字。
其后的两道色环分别表示倍乘10n的n的数值和阻值的容许误差。
色环颜色的意义如表1-1所示。
表1-1色环颜色的意义
色别
第1位数字
第2位数字
第3位数字
10的方幂
容许误差
黑
0
0
0
0
棕
1
1
1
1
F（±1%）
红
2
2
2
2
G（±2%）
橙
3
3
3
3
黄
4
4
4
4
绿
5
5
5
5
D（±0.5%）
蓝
6
6
6
6
C（±0.25%）
紫
7
7
7
7
B（±0.1%）
灰
8
8
8
8
白
9
9
9
9
金
-1
J（±5%）
银
-2
K（±10%）
本色
±20%
2．正弦交流信号的参数换算
正弦交流信号波形及参数如图1-3所示。
图1-3正弦交流信号波形及参数
已知任一参数，均可计算出其他参数的值。
设已知数为1，得到其参数换算关系见表1-2。
表1-2参数换算关系
已知数
换算
平均值
有效值
峰值
峰峰值
平均值
—
1.11
1.57
1.274
有效值
0.9
—
1.414
2.828
峰值
0.637
0.707
—
2
峰峰值
0.3185
0.3535
0.5
—
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