4.1示波器的使用 一、实验目的 1.了解电子技术实验系统的基本组成部分。2.了解示波器的基本原理及其性能指标。3.掌握示波器 面板旋钮的正确使用，掌握用示波器定量测量周期信号的方法。 二、实验预习与思考 1.阅读示波器的基本原理、面板旋钮的功能、仪器的性能指标。2.示波器可以测试什么样的信号？其 频响范围是多少？ 三、实验原理 1,电子技术实验系统的框图 基本的电子技术实验系统框图如图41-1所示，由被测网络、激励、提供直流偏置的仪器、测量仪器组 成。在本门课程中，采用函数发生器作为激励：直流稳压电源提供直流偏置：用示波器、晶体管毫伏表、万用 表等一些测量仪器测试激励或响应信号的参量。 函数发生器 提供激励 被测网络 测量相关参量 示波器毫伏表 万用表等 直流 置 直流稳压电源 图4-1-1基本电子技术实验系统 2.电缆线结构的介绍 实验室中配有两种与仪器相连的测量线，一种是示波器的10？1无源电压探头，一种是开路电缆，可用 于其他的常用电子测量仪器：测试低频信号时，也可作为示波器的测量连接线。下面从结构上说明两者之间的 差别，先介绍共同点。 探头和开路电缆与仪器相连的部分均称为Q9插头。电缆线均为四层结构，如图41-2所示。最里面的是 一个比较粗的铜导线，作为信号传输通路，连接到Q9插头的探针：第2层是白色的聚合物，起绝缘作用：第 3层是很细的铜线做成的网状层，起屏蔽抑制干扰的作用，该层导通层将和Q9插头的外壳连通：最外层是一 层黑色的绝缘封装层。 外壳 屏蔽电织 探针 至示波器 R 输入端 金属屏薇罩 图41-2电缆线的四层结构 图4-1-3探头的结构
4.1 示波器的使用 一、实验目的 1．了解电子技术实验系统的基本组成部分。2．了解示波器的基本原理及其性能指标。3．掌握示波器 面板旋钮的正确使用，掌握用示波器定量测量周期信号的方法。 二、实验预习与思考 1．阅读示波器的基本原理、面板旋钮的功能、仪器的性能指标。2．示波器可以测试什么样的信号？其 频响范围是多少？ 三、实验原理 1．电子技术实验系统的框图 基本的电子技术实验系统框图如图 4-1-1 所示，由被测网络、激励、提供直流偏置的仪器、测量仪器组 成。在本门课程中，采用函数发生器作为激励；直流稳压电源提供直流偏置；用示波器、晶体管毫伏表、万用 表等一些测量仪器测试激励或响应信号的参量。 2．电缆线结构的介绍 实验室中配有两种与仪器相连的测量线，一种是示波器的 10?1 无源电压探头，一种是开路电缆，可用 于其他的常用电子测量仪器；测试低频信号时，也可作为示波器的测量连接线。下面从结构上说明两者之间的 差别，先介绍共同点。 探头和开路电缆与仪器相连的部分均称为 Q9 插头。电缆线均为四层结构，如图 4-1-2 所示。最里面的是 一个比较粗的铜导线，作为信号传输通路，连接到 Q9 插头的探针；第 2层是白色的聚合物，起绝缘作用；第 3 层是很细的铜线做成的网状层，起屏蔽抑制干扰的作用，该层导通层将和 Q9插头的外壳连通；最外层是一 层黑色的绝缘封装层
两者的不同之处在于测试端：开路电缆的测试端连接一对红黑鳄鱼夹，红色鳄鱼夹通过芯线与Q9插头 的探针连通：黑色鳄鱼夹通过屏蔽层与Q9插头的外壳连通。而探头的测试端连接的是一个黑色鳄鱼夹和探 头，探头的结构如图4-1-3所示。示波器输入电阻一般为1MQ,R1为探头内的串联电阻，通常为9M,C1 为探头的分布电容和微调补偿电容，它们组成一个具有高频补偿的RC型10？1分压器。 所以无论是开路电缆还是探头，在使用黑鳄鱼夹须接电路的公共端钮：而开路电缆的红鳄鱼夹、探头的 探探针在使用时是须接信号端。 3,电子测量中“共地”的概念 保护接地是为防止绝缘损坏造成设备带电危及人身安全而将电气设备的外壳同地之间牢固连接的保护装 置，它有接地与接零两种方式。保护接地的目的是为了使设备与大地之间有一条低阻抗的电流通路，以保证人 身安全和设施的安全。任何高压电气设备及电子设备的机壳、底座均需要安全接地，以避免高电压直接接触机 壳或避免由于内部绝缘损坏造成漏电打火使机壳带电，否则人体触及机壳就会触电。 信号接地就是在系统和设备之间，采用低阻抗的导线为各种电路提供具有共同参考电位的信号返回通 路，使流经该地线的各电路信号电流互不影响。 与保护接地的目的不同，信号接地主要是为了消除外界或其他设备对本设备的干扰。电路及设备的各部 分都连接到一个共同的等电位点或等电位面，以便有一个共同的参考电位，使各部分电路均执行其正常功能。 四、测试方法 1,周期信号中周期（频率）和峰峰值电压的测量方法 用示波器可以直接观测周期电压信号的波形，在观测时，应尽可能地放大波形：显示在荧光屏上的波形 峰峰高度应占3格以上，周期宽度应占5格以上。 (1)周期和频率的测量方法读信号一个周期在荧光屏水平方向上所占的格数，记为Hx(dv),确定扫 描时间因数旋钮刻度槽所对应的位置X(sec/div),周期可确定为： T=H.(div)·Xsec/div） 频率可由周期的倒数确定。 (2)电压的测量方法读信号的波峰到波谷在荧光屏垂直方向上所占的格数，记为Hy(dv)，读出垂直 灵敏度旋钮刻度槽所对应的位置Y(volts/.div),峰-峰值可确定为： =H(div).Y(volts/div) u(0.5V/div) 1.6 (0.2ms/div) -1.6 图4-1-4定量地记录波形示例 2,周期电压波形的定量测量方法 在定量的记录波形时，应标明坐标、坐标含义、原点、刻度、单位及完整的周期，如图414示例
两者的不同之处在于测试端：开路电缆的测试端连接一对红黑鳄鱼夹，红色鳄鱼夹通过芯线与 Q9 插头 的探针连通；黑色鳄鱼夹通过屏蔽层与 Q9插头的外壳连通。而探头的测试端连接的是一个黑色鳄鱼夹和探 头，探头的结构如图 4-1-3所示。示波器输入电阻一般为 1MΩ，R1 为探头内的串联电阻，通常为 9MΩ，C1 为探头的分布电容和微调补偿电容，它们组成一个具有高频补偿的 RC 型 10?1 分压器。 所以无论是开路电缆还是探头，在使用黑鳄鱼夹须接电路的公共端钮；而开路电缆的红鳄鱼夹、探头的 探探针在使用时是须接信号端。 3．电子测量中“共地”的概念 保护接地是为防止绝缘损坏造成设备带电危及人身安全而将电气设备的外壳同地之间牢固连接的保护装 置，它有接地与接零两种方式。保护接地的目的是为了使设备与大地之间有一条低阻抗的电流通路，以保证人 身安全和设施的安全。任何高压电气设备及电子设备的机壳、底座均需要安全接地，以避免高电压直接接触机 壳或避免由于内部绝缘损坏造成漏电打火使机壳带电，否则人体触及机壳就会触电。 信号接地就是在系统和设备之间，采用低阻抗的导线为各种电路提供具有共同参考电位的信号返回通 路，使流经该地线的各电路信号电流互不影响。 与保护接地的目的不同，信号接地主要是为了消除外界或其他设备对本设备的干扰。电路及设备的各部 分都连接到一个共同的等电位点或等电位面，以便有一个共同的参考电位，使各部分电路均执行其正常功能。 四、测试方法 1．周期信号中周期（频率）和峰峰值电压的测量方法 用示波器可以直接观测周期电压信号的波形，在观测时，应尽可能地放大波形：显示在荧光屏上的波形 峰-峰高度应占 3格以上，周期宽度应占 5格以上。 （1）周期和频率的测量方法读信号一个周期在荧光屏水平方向上所占的格数，记为 Hx（div），确定扫 描时间因数旋钮刻度槽所对应的位置 X（sec/div），周期可确定为： 频率可由周期的倒数确定。 （2）电压的测量方法读信号的波峰到波谷在荧光屏垂直方向上所占的格数，记为 Hy（div），读出垂直 灵敏度旋钮刻度槽所对应的位置 Y（volts/div），峰-峰值可确定为： 2．周期电压波形的定量测量方法 在定量的记录波形时，应标明坐标、坐标含义、原点、刻度、单位及完整的周期，如图 4-1-4 示例
3,含有直流分量周期电压信号的定量测试方法 含有直流分量的周期信号在测量时，首先应将示波器的垂直耦合方式置于接地(GND),此时示波器的 扫描时基线便是零电位线，零电位在荧光屏上的位置可根据垂直位移旋钮确定。零电位的位置确定后，将示波 器的垂直耦合开关置于DC耦合，其直流分量的大小可由以下公式求解： 2 波形示例如图4-15所示。 3.6( 44(0.5Viw) t (0.2ms/div) 34 -1.6(Vm 图4-1-5含有直流分量的信号 五、实验内容 示波器校准信号的测量： 示波器的校准信号是由示波器内部电路产生的一个占空比为50%的方波，其目的是为了让维护人员对面 板的波段开关进行校准。该内容的目的是为了熟悉示波器的面板。 测试示波器的校准信号，比较AC和DC耦合下的区别，完成表4-1-1。 表41-1 示波器校准信号的测量 参数 测量值 波形（定量） 垂直灵敏度(vots/div) 波峰波谷所占格数 峰峰电压V2 直流分量V 时间因数(sec/div) 一个周期所占格数 周期 六、注意事项 示波器在进行定量测试时，垂直灵敏度微调和扫描速度微调旋钮应置于校准位置。 七、实验报告要求
3．含有直流分量周期电压信号的定量测试方法 含有直流分量的周期信号在测量时，首先应将示波器的垂直耦合方式置于接地（GND），此时示波器的 扫描时基线便是零电位线，零电位在荧光屏上的位置可根据垂直位移旋钮确定。零电位的位置确定后，将示波 器的垂直耦合开关置于 DC 耦合，其直流分量的大小可由以下公式求解： 波形示例如图 4-1-5所示。 五、实验内容 示波器校准信号的测量： 示波器的校准信号是由示波器内部电路产生的一个占空比为 50%的方波，其目的是为了让维护人员对面 板的波段开关进行校准。该内容的目的是为了熟悉示波器的面板。 测试示波器的校准信号，比较 AC 和 DC 耦合下的区别，完成表 4-1-1。 六、注意事项 示波器在进行定量测试时，垂直灵敏度微调和扫描速度微调旋钮应置于校准位置。 七、实验报告要求
1.实验内容中要求定量绘出波形应描绘在坐标纸上，标明其相应的坐标。2.归纳总结实验过程中故障 出现的原因及排除方法。 八、实验器材 示波器一台
1．实验内容中要求定量绘出波形应描绘在坐标纸上，标明其相应的坐标。2．归纳总结实验过程中故障 出现的原因及排除方法。 八、实验器材 示波器一台
>>4.2函数发生器、晶体管毫伏表的使用 一、实验目的 1.了解函数发生器、晶体管毫伏表的基本原理及其性能指标。2.熟悉函数发生器、晶体管毫伏表的面 板旋钮及正确使用方法。3.进一步掌握周期信号波形的定量测试方法，掌握示波器测量交流信号中直流分量 的方法。4.掌握交流信号有效值的测试方法。 二、实验预习与思考 1.阅读理解函数发生器的基本原理、面板旋钮的功能、仪器的性能指标。2.函数发生器可以输出哪些 波形？其频响范围是多少？3.晶体管毫伏表可以测量什么样的信号，其测试的结果是有效值还是振幅？晶体 管毫伏表的频响范围是多少？ 三、实验原理 1.函数发生器的基本原理和面板 函数发生器的基本原理和面板功能介绍请参考教材2.4。 2.晶体管毫伏表的基本原理和面板 晶体管毫伏表的基本原理和面板功能介绍请参考教材2.5。 3.电子测量中“共地”的概念 四、测试方法 本实验中涉及的测试方法有：周期信号的定量测量与波形的定量绘制、含有直流分量的周期信号的定量 测量，实验一中均以作详细讲解，在此不再赘述。 五、实验内容 1.周期信号的定量测量 熟悉函数发生器和示波器的面板旋钮、定量地绘制波形，完成表4-2-1。 表4-2-1周期信号的测呈 信号 波形（定量） 正弦波(10kHz、43V、V=-1.5V) 三角波（户5kHz、p=4V、V=1V) 方波(=1kHz、4p=3V、'=0V) 2.函数发生器输出范围的测量 试用晶体管毫伏表测量函数发生器在输出频率为1kHz、输出为正弦波时输出范围，记录：ux和 六、注意事项 1.示波器在进行定量测试时，垂直灵敏度微调和扫描速度微调旋钮应置于校准位置。2.函数发生器的 频率是直接读数，与频段输出范围无倍乘关系。3.注意函数发生器的输出幅度的两个衰减按键的灵活使用。 4.晶体管毫伏表测量出的大小是有效值，注意与信号源输出幅值显示以及示波器的测量之间有2√2的换算关 系。 七、实验报告要求
>>4.2 函数发生器、晶体管毫伏表的使用 一、实验目的 1．了解函数发生器、晶体管毫伏表的基本原理及其性能指标。2．熟悉函数发生器、晶体管毫伏表的面 板旋钮及正确使用方法。3．进一步掌握周期信号波形的定量测试方法，掌握示波器测量交流信号中直流分量 的方法。4．掌握交流信号有效值的测试方法。 二、实验预习与思考 1．阅读理解函数发生器的基本原理、面板旋钮的功能、仪器的性能指标。2．函数发生器可以输出哪些 波形？其频响范围是多少？3．晶体管毫伏表可以测量什么样的信号，其测试的结果是有效值还是振幅？晶体 管毫伏表的频响范围是多少？ 三、实验原理 1．函数发生器的基本原理和面板 函数发生器的基本原理和面板功能介绍请参考教材 2.4。 2．晶体管毫伏表的基本原理和面板 晶体管毫伏表的基本原理和面板功能介绍请参考教材 2.5。 3．电子测量中“共地”的概念 四、测试方法 本实验中涉及的测试方法有：周期信号的定量测量与波形的定量绘制、含有直流分量的周期信号的定量 测量，实验一中均以作详细讲解，在此不再赘述。 五、实验内容 1．周期信号的定量测量 熟悉函数发生器和示波器的面板旋钮、定量地绘制波形，完成表 4-2-1。 2．函数发生器输出范围的测量 试用晶体管毫伏表测量函数发生器在“输出频率为 1kHz、输出为正弦波”时输出范围，记录：umax 和 umin。 六、注意事项 1．示波器在进行定量测试时，垂直灵敏度微调和扫描速度微调旋钮应置于校准位置。2．函数发生器的 频率是直接读数，与频段输出范围无倍乘关系。3．注意函数发生器的输出幅度的两个衰减按键的灵活使用。 4．晶体管毫伏表测量出的大小是有效值，注意与信号源输出幅值显示以及示波器的测量之间有 的换算关 系。 七、实验报告要求