1、電子課件第1章 常用電子儀器的使用常用電子儀器的使用第 1 章任務(wù)1直流穩(wěn)壓電源的使用2示波器的使用3音頻信號(hào)發(fā)生器的使用4毫伏表的使用任務(wù)概述 本章主要使用Multisim仿真軟件，對(duì)直流穩(wěn)壓電源、毫伏表、示波器和音頻信號(hào)發(fā)生器四種常用電子儀器進(jìn)行虛擬仿真操作，從而更直觀的了解它們的功能，掌握其操作方法，為后續(xù)的學(xué)習(xí)提供最基本的操作技能。所需設(shè)備本章四個(gè)任務(wù)所需設(shè)備如下表所示：組成名稱數(shù)量硬件設(shè)備Windows計(jì)算機(jī)1臺(tái)工具軟件Multisim仿真軟件1套PARTONE1直流穩(wěn)壓電源的使用01/任務(wù)目標(biāo)掌握在仿真軟件Multisim中，如何根據(jù)原理圖搭建仿真電路01了解直流穩(wěn)壓電源的基本組成

2、、操作方法以及用途02觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析電路中電流隨電壓如何變化0302/原理圖03/Multisim仿真軟件界面介紹設(shè)計(jì)管理窗口設(shè)計(jì)工作窗口系統(tǒng)工具條 主菜單元器件工具條正在使用的元件列表仿真開關(guān)虛擬儀表工具條選擇仿真器件04/任務(wù)步驟1搭建仿真電路2電路仿真3結(jié)束仿真4步驟1：選擇仿真器件放置直流電壓源和地注意：每次進(jìn)入器件選擇窗口，只能選擇一個(gè)器件。選擇“Sources”選擇“POWER_SOURCES”選擇“DC_Power”和“GND”顯示選中的器件符號(hào)01步驟1：選擇仿真器件放置電阻（器件調(diào)整方向快捷鍵“Ctrl+R”）選擇“Basic”選擇“RESISTOR”選擇“12”0

3、2步驟1：選擇仿真器件放置電壓表和電流表（注意正、負(fù)極方向，且電流表串聯(lián)連接，電壓表為并聯(lián)連接）。選擇“Indicators電壓表選擇“VOLTMETER”電流表選擇“AMMETER”03水平水平翻轉(zhuǎn)垂直翻轉(zhuǎn)垂直步驟2：搭建仿真電路按原理圖連接線路，完成仿真電路搭建，如下圖所示。電流表電壓表步驟3：電路仿真點(diǎn)擊仿真按鈕 ，開始電路仿真，讀取電壓表、電流表讀數(shù)記錄于表中。（雙擊器件或儀表，可查看和設(shè)置參數(shù)）電壓/V681012141618電流/A步驟4：結(jié)束仿真點(diǎn)擊仿真按鈕 ，結(jié)束電路仿真。結(jié)束開始暫停05/必備知識(shí)-直流穩(wěn)壓電源界面介紹 直流穩(wěn)壓電源是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源的裝置。其實(shí)物面板

4、示例如右圖所示。不同品牌或型號(hào)的直流穩(wěn)壓電源，其面板、功能、規(guī)格等不盡相同，實(shí)際使用前，應(yīng)先閱讀說明書等資料，了解其參數(shù)、使用方法、注意事項(xiàng)等，以免因使用不當(dāng)造成儀器損壞。05/必備知識(shí)-直流穩(wěn)壓電源的組成 直流穩(wěn)壓電源主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路以及穩(wěn)壓電路四部分組成，如圖所示。05/必備知識(shí)-直流穩(wěn)壓電源的分類 按電路原理分：串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源，其應(yīng)用最廣泛。并聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源，一般用于輸出電壓和電流固定不變的情況。開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，常用于輸出功率較大的場(chǎng)合，如彩色電視機(jī)中大多數(shù)都采用開關(guān)電源，它有很多優(yōu)點(diǎn)，但是電路較復(fù)雜。01 按使用的器件分：晶體管直流穩(wěn)壓電源晶閘管直流穩(wěn)壓電

5、源集成電路直流穩(wěn)壓電源0205/必備知識(shí)-直流穩(wěn)壓電源的使用方法 直流穩(wěn)壓電源的操作方法很簡(jiǎn)單。連接負(fù)載時(shí)，需注意確保電源輸出端與負(fù)載正、負(fù)極性連接正確。電源輸出端的“+”接負(fù)載的正極，輸出端的“-”接負(fù)載的負(fù)極或地。通電前，應(yīng)用萬用表測(cè)量輸出電壓是否符合負(fù)載需求，以免損壞負(fù)載。05/必備知識(shí)-直流穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)最大輸出電流等0801輸出電壓范圍02最大/最小輸入輸出電壓差03輸出負(fù)載電流范圍電壓調(diào)整率04電流調(diào)整率05紋波抑制比06溫度穩(wěn)定性07最大輸入電壓06/任務(wù)拓展1、如果供電電壓不變，改變電阻R1的阻值，此時(shí)電流隨電阻如何變化？二者成什么關(guān)系？2、在Multisim仿真軟件中，請(qǐng)

6、用一個(gè)直流電流源、一個(gè)100歐姆電阻以及紅色LED（通態(tài)電流5mA）及電流表和電壓表構(gòu)成仿真電路，模擬直流穩(wěn)壓源的恒流輸出模式，觀察改變電流源電流大小，電流表的讀值大小如何變化？PARTTWO2示波器的使用01/任務(wù)目標(biāo)掌握Multisim中如何搭建仿真電路，仿真示波器波形如何調(diào)整、如何讀值等01了解示波器的基本組成、操作方法以及用途02初步掌握用虛擬雙通道示波器觀察信號(hào)波形和測(cè)量信號(hào)參數(shù)的方法03掌握正弦交流電相關(guān)參數(shù)的測(cè)量和計(jì)算0402/原理圖選擇仿真器件04/任務(wù)步驟1搭建仿真電路2電路仿真3結(jié)束仿真4步驟1：選擇仿真器件放置交流電壓源和地選擇“Sources”選擇“POWER_SOUR

7、CES”選擇“AC_Power”和“GND”顯示選中的器件符號(hào)01步驟1：選擇仿真器件放置電阻（器件調(diào)整方向快捷鍵“Ctrl+R”）選擇“Basic”選擇“RESISTOR”選擇“10k”02步驟1：選擇仿真器件放置電容選擇“Basic”選擇“CAPACITOR”選擇“0.01”03步驟1：選擇仿真器件放置虛擬示波器（注意有雙通道和四通道示波器，本任務(wù)以前者為例）。04雙通道示波器步驟2：搭建仿真電路按原理圖連接線路，完成仿真電路搭建，如下圖所示。交流電流源雙通道示波器步驟3：電路仿真 點(diǎn)擊仿真按鈕 ，開始電路仿真。雙擊示波器觀察波形，記錄相應(yīng)數(shù)值于表中并計(jì)算。（調(diào)整時(shí)基標(biāo)度，可以將波形拉長(zhǎng)或

8、縮短，該值決定了在屏幕上顯示波形的多少；調(diào)整通道A或通道B下方的刻度，可以調(diào)整波形縱向的拉長(zhǎng)或縮短。）標(biāo)線測(cè)量值計(jì)算值峰-峰值/V半周期/ms幅值/V有效值/V周期/ms頻率/J42.42610.023步驟4：結(jié)束仿真點(diǎn)擊仿真按鈕 ，結(jié)束電路仿真，保存仿真電路圖，關(guān)閉Multisim軟件。05/必備知識(shí)-正弦交流電 正弦交流電是指大小和方向隨時(shí)間作規(guī)律變化的交變電流。以電壓為例，其波形如圖所示。正弦交流電的主要參數(shù)如下：波峰波谷02頻率。每秒鐘內(nèi)電流方向改變的次數(shù)叫做頻率，通常用f表示，單位為赫茲（Hz），f=1/T。01周期。交流電變化一個(gè)循環(huán)所需的時(shí)間。通常用T表示，單位為秒（s）03峰-

9、峰值。一個(gè)周期內(nèi)，信號(hào)最大值（波峰）和最小值（波谷）之間的差值，在此用Up-p表示。04幅值。也稱最大值、振幅或峰值，是正弦交流電在周期性變化時(shí)，出現(xiàn)的最大的瞬時(shí)值。如圖1-24中，Um即為幅值，Um=Up-p/2。05有效值。正弦交流電的有效值等于其幅值的0.707倍。05/必備知識(shí)-示波器結(jié)構(gòu)和原理 示波器在電子測(cè)量中應(yīng)用非常廣泛，其利用電子示波管（又稱陰極射線管CRT）的特性，將人眼無法直接觀測(cè)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上進(jìn)行測(cè)量。利用示波器能夠觀察各種不同信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形曲線，還可以測(cè)量不同電信號(hào)的電壓、電流、頻率、周期和相位及觀察電信號(hào)的形狀（如非線性失真等）等。 示波

10、器主要由顯示屏和操作面板及探頭三部分組成，實(shí)物示例如右圖所示。05/必備知識(shí)-示波器的分類 模擬示波器又可細(xì)分為通用示波器、取樣示波器、記憶示波器和專用（特種）示波器等。其中通用示波器應(yīng)用最為廣泛，它是將要觀測(cè)的信號(hào)經(jīng)衰減、放大后送入示波器的垂直通道，同時(shí)用該信號(hào)驅(qū)動(dòng)觸發(fā)電路，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)送入水平通道，最后在示波管上顯示出信號(hào)波形。01 數(shù)字示波器是將輸入信號(hào)數(shù)字化后，經(jīng)由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器再重建波形。它不僅具有記憶、存儲(chǔ)被測(cè)信號(hào)的作用（故又稱數(shù)字存儲(chǔ)示波器），還可以用來觀測(cè)和比較單次過程和非周期現(xiàn)象、低頻和慢速信號(hào)。02 示波器主要可以分為模擬示波器和數(shù)字示波器兩類。05/必備知識(shí)-示波器使用的技

11、術(shù)指標(biāo)01頻寬和上升時(shí)間。其決定了可以觀測(cè)的被測(cè)信號(hào)最高頻率脈沖信號(hào)的最小寬度02掃描速度。掃描速度越快，展示高頻信號(hào)或窄脈沖波形的能力越強(qiáng)03垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)（靈敏度）。其決定了對(duì)被測(cè)信號(hào)在垂直方向的展示能力04輸入阻抗。必須選擇輸入阻抗大而輸入電容小的示波器05輸入耦合方式。通常有交流（AC）、直流（DC）和地（GND）三種06觸發(fā)源選擇方式。通常有內(nèi)觸發(fā)（INT）、電源觸發(fā)（LINE）和外觸發(fā)（EXT）05/必備知識(shí)-示波器的使用注意事項(xiàng)01注意機(jī)殼必須接地，檢查供電電壓與儀器要求是否相符等02亮點(diǎn)輝度要適中不宜過亮，且光點(diǎn)不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間停留在同一點(diǎn)，以免損壞熒光屏。03嚴(yán)格限制接入信號(hào)幅度，有

12、大信號(hào)接入示波器時(shí)，需要先預(yù)估信號(hào)電平，并選用合適的衰減器對(duì)信號(hào)進(jìn)行衰減，防止大信號(hào)燒毀示波器輸入通道。04接口和線纜避免熱插拔05示波器探頭接入時(shí)，宜緩慢均勻用力，避免損壞接插端口06探頭使用時(shí)，注意避免拉、拽及折彎，避免撞擊或掉落等06/任務(wù)拓展1、請(qǐng)?jiān)谙聢D中，讀出該交流電源的波峰和波谷電壓各是多少？2、將示波器通道B接在電容與電阻相連處，讀取B通道讀值，并觀察此時(shí)A和B通道波形有什么現(xiàn)象？PARTTHREE3音頻信號(hào)發(fā)生器的使用01/任務(wù)目標(biāo)掌握Multisim中如何搭建仿真電路01了解音頻信號(hào)發(fā)生器的基本組成、操作方法以及用途0202/原理圖選擇仿真器件04/任務(wù)步驟1搭建仿真電路2電

13、路仿真3結(jié)束仿真4步驟1：選擇仿真器件放置電阻、地和電感（其中電感選擇方法如下）選擇“Basic”選擇“INDUCTOR”選擇“100mH”顯示選中的器件符號(hào)01步驟1：選擇仿真器件放置虛擬示波器和信號(hào)發(fā)生器（音頻信號(hào)發(fā)生器在Multisim中，選擇用函數(shù)發(fā)生器代替，且信號(hào)源選擇正弦波。）02雙通道示波器函數(shù)發(fā)生器步驟2：搭建仿真電路按原理圖連接線路，完成仿真電路搭建，如下圖所示。函數(shù)發(fā)生器/信號(hào)發(fā)生器步驟3：電路仿真-信號(hào)發(fā)生器的設(shè)置 雙擊函數(shù)發(fā)生器，將信號(hào)源設(shè)置為正弦波，振幅為10mV，頻率依次設(shè)置為100Hz、200Hz、1kHz、10kHz和100kHz，參數(shù)設(shè)置如圖所示。信號(hào)源步驟3

14、：電路仿真-周期和頻率的測(cè)試 點(diǎn)擊仿真按鈕 ，開始電路仿真。觀察不用頻率的波形，并讀取和計(jì)算相應(yīng)數(shù)據(jù)，將結(jié)果記錄于表中。正弦波信號(hào)頻率示波器讀值計(jì)算值周期/ms頻率/Hz100Hz200Hz1kHz10kHz100kHz步驟3：電路仿真-峰峰值的測(cè)試 確認(rèn)仿真開關(guān)關(guān)閉，將信號(hào)發(fā)生器頻率設(shè)為1kHz，分別測(cè)量幅值為5mV、100mV、500mV、1V、5V、10V時(shí)，示波器對(duì)應(yīng)波形的峰峰值，并計(jì)算有效值（正弦波電壓有效值Urms=0.707Um，Um為最大值或幅值，是峰峰值的一半）正弦波電壓幅值示波器讀值計(jì)算值峰峰值有效值5mV100mV500mV1V5V10V步驟4：結(jié)束仿真點(diǎn)擊仿真按鈕 ，結(jié)

15、束電路仿真，保存仿真電路圖，關(guān)閉Multisim軟件。05/必備知識(shí)-音頻信號(hào)發(fā)生器 音頻信號(hào)發(fā)生器也稱低頻信號(hào)發(fā)生器，是用于產(chǎn)生音頻范圍內(nèi)正弦波信號(hào)的發(fā)生器。其常作為測(cè)試或檢修時(shí)用的信號(hào)源，廣泛用于測(cè)試低頻電路、音頻傳輸網(wǎng)絡(luò)、廣播和音響等電聲設(shè)備。其面板示意圖如圖所示。05/必備知識(shí)-音頻信號(hào)發(fā)生器的組成 音頻信號(hào)發(fā)生器主要包括主振器、放大器、輸出衰減器、功率放大器、阻抗變換器、指示電壓表等，組成框圖如圖所示。核心。產(chǎn)生頻率可調(diào)的正弦信號(hào)源，且決定了輸出信號(hào)的頻率范圍和穩(wěn)定度一般包括電壓和功率放大器，以實(shí)現(xiàn)輸出一定電壓幅度和功率的要求一般包括電壓和功率放大器，以實(shí)現(xiàn)輸出一定電壓幅度和功率的要

16、求對(duì)衰減器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大，是信號(hào)發(fā)生器能達(dá)到額定的功率輸出用于監(jiān)測(cè)信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓或?qū)ν鈦淼妮斎腚妷哼M(jìn)行測(cè)量用于匹配不同阻抗的負(fù)載，以便在負(fù)載上獲得最大輸出功率05/必備知識(shí)-音頻信號(hào)發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)內(nèi)容性能指標(biāo)頻率范圍一般為1Hz20kHz（已延伸到1MHz），且均勻連續(xù)可調(diào)頻率準(zhǔn)確度1%3%頻率穩(wěn)定度一般為0.1%0.4%/h輸出電壓010V連續(xù)可調(diào)輸出功率0.55W連續(xù)可調(diào)非線性失真范圍0.1%1%輸出阻抗有50，75，150，600，5k等幾種輸出形式平衡輸出與不平衡輸出05/必備知識(shí)-音頻信號(hào)發(fā)生器的使用注意事項(xiàng)01只能用于檢測(cè)音頻放大器，不用于高頻和中頻放大器電路等

17、非音頻放大器中02輸出引線要采用金屬屏蔽線，以減小外部干擾03輸出的信號(hào)大小、頻率是可以連續(xù)調(diào)整的。在使用中要掌握這些調(diào)整方法，否則不僅會(huì)影響測(cè)試結(jié)果，甚至?xí)p壞電路。04輸出阻抗與放大器電路的輸入阻抗不匹配時(shí)，會(huì)引起信號(hào)失真05注意輸出引線不可接反，否則會(huì)引起干擾，尤其是小信號(hào)是干擾更嚴(yán)重06對(duì)于電子管音頻信號(hào)發(fā)生器，在使用前要預(yù)熱10分鐘，晶體管的則不需要06/任務(wù)拓展1、將示波器通道B接在電感與電阻相連處，讀取B通道讀值，并觀察此時(shí)A和B通道波形有什么現(xiàn)象？2、分別改變電阻值、電感值后，分析仿真結(jié)果有什么變化？PARTFOUR4毫伏表的使用01/任務(wù)目標(biāo)掌握Multisim中如何搭建仿真

18、電路01了解毫伏表的基本組成、操作方法以及用途02了解直流源、示波器、信號(hào)發(fā)生器及毫伏表的綜合應(yīng)用0302/原理圖選擇仿真器件04/任務(wù)步驟1搭建仿真電路2電路仿真3結(jié)束仿真4步驟1：選擇仿真器件依次放置電解電容10uF和100uF選擇“Basic”選擇“CAP_ELECTROLIT”選擇相應(yīng)容值的電解電容顯示選中的器件符號(hào)01步驟1：選擇仿真器件放置變阻器選擇“Basic”選擇“POTENTIOMETER”選擇”100k”顯示選中的器件符號(hào)02步驟1：選擇仿真器件放置NPN三極管選擇“Transistors”選擇“TRANSISTORS_VIRTUAL”選擇”BJT_NPN”顯示選中的器件符

19、號(hào)03步驟1：選擇仿真器件放置虛擬示波器和萬用表（Multisim中，虛擬萬用表可作毫伏表使用）04雙通道示波器萬用表函數(shù)發(fā)生器步驟2：搭建仿真電路按原理圖連接線路，完成仿真電路搭建，如下圖所示。萬用表（可作毫伏表使用）步驟3：電路仿真-毫伏表測(cè)試 函數(shù)發(fā)生器參數(shù)設(shè)為正弦波、頻率1kHz且電壓幅值為10mV。檢查線路無誤后，開始仿真。分別雙擊萬用表XMM1和XMM2進(jìn)入如圖界面，其中XMM1測(cè)得為輸入電壓，XMM2測(cè)得是輸出電壓。（萬用表選擇交流、電壓模式）步驟3：電路仿真-波形觀察 雙擊示波器，如圖所示為輸入、輸出波形，觀察它們有什么特點(diǎn)。其中A通道為輸入波形，B通道為輸出波形。輸出波形輸入波形步驟4：結(jié)束仿真點(diǎn)擊仿真按鈕 ，結(jié)束電路仿真，保存仿真電路圖，關(guān)閉Multisim軟件。05/必備知識(shí)-毫伏表的工作原理 毫伏表主