PAGE1PAGE73實(shí)驗(yàn)一常用電子儀器使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．學(xué)習(xí)電子實(shí)驗(yàn)中常用的電子儀器——示波器、低頻信號(hào)發(fā)生器、萬用表（指針式、數(shù)字式）等的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法。2．熟悉數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)和使用方法。 3．了解示波器的工作原理，掌握XJ4241雙蹤波示波器觀察正弦波、方波、脈沖波和讀取參數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理 在電子電路實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用的電子儀器有萬用電表、示波器、信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表及穩(wěn)壓電源等，是測試、調(diào)整、或研究電子線路的基本儀器，每個(gè)實(shí)驗(yàn)幾乎都用到這些儀器。對于這些儀器的使用，可按信號(hào)的流向，以連線簡捷、觀察讀數(shù)方便的原則進(jìn)行合理布局，各儀器與被測實(shí)驗(yàn)裝置之間的布局和連線如圖1．1所示。接線時(shí)應(yīng)注意，為防止外界的干擾，所用儀器的公共地端都應(yīng)連在一起，稱共地。信號(hào)源和示波器要用專用電纜線，交流毫伏表要用屏蔽線，電纜和屏蔽線的外層屏蔽網(wǎng)必須接地，以防止干擾信號(hào)進(jìn)入測試儀器。直流穩(wěn)壓電源的接線用普通導(dǎo)線。為了電子電路實(shí)驗(yàn)方便，經(jīng)常使用“電子電路實(shí)驗(yàn)箱”，在實(shí)驗(yàn)箱中集中了各種元件、插座、控制開關(guān)、顯示器件和電源、信號(hào)源等，還有很多用于連線的插口，可以完成大多數(shù)電子實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)講義的附錄中以對上述儀器的工作原理和使用做了較詳細(xì)的說明，請認(rèn)真閱讀。以下對XJ4241雙蹤波示波器再著重指出幾點(diǎn)：1．尋找掃描光跡點(diǎn)在開機(jī)半分鐘后，如仍找不到光點(diǎn)，可用以下方法試著尋找：①右旋“輝度”（旋鈕1）到底，增加亮度來尋找光點(diǎn)。②將“電平”旋鈕（旋鈕23）輕拉出（使X軸處于“自激掃描”狀態(tài)），再分別調(diào)節(jié)“X位移”鈕（旋鈕7）對掃描線進(jìn)行左右調(diào)節(jié)←→、調(diào)節(jié)“Y1”、“Y2”位移旋鈕（旋鈕8、18）對掃描線進(jìn)行上下調(diào)節(jié)↑↓，以找到掃描光跡為止。然后將“電平”旋鈕輕按進(jìn)去（復(fù)位）。再將掃描光跡調(diào)到所需位置。2．穩(wěn)定波形 ①為顯示穩(wěn)定的波形，需注意XJ4241示波器面板上的下列幾個(gè)控制開關(guān)或旋鈕的位置：a、“X掃速開關(guān)”（t∕div）（旋鈕20）其位置應(yīng)根據(jù)被觀察信號(hào)的周期來確定。例:1KHz的信號(hào)其周期為1毫秒（mS），這時(shí)“X微調(diào)”（t∕div）扭應(yīng)至于≤“1”b、“內(nèi)∕外”按鍵（按鍵24）——“觸發(fā)選擇”通常選為內(nèi)觸發(fā)。c、“μS∕mS”按鍵——“掃速單位”的位置應(yīng)根據(jù)被觀察信號(hào)的周期的單位來確定。d、“電平”旋鈕（鈕23）——“調(diào)節(jié)和確定掃描觸發(fā)點(diǎn)”的旋鈕在推入的狀態(tài)。②左右調(diào)節(jié)“電平”旋鈕（旋鈕23），使波形穩(wěn)定顯示。如果按以上方法還未能使波形穩(wěn)定，則可采用以下方法：a、將“穩(wěn)定度”（旋鈕22）和“電平”旋鈕（旋鈕23）逆時(shí)針調(diào)到終點(diǎn)，再順時(shí)針調(diào)節(jié)“穩(wěn)定度”扭，至信號(hào)的波形出現(xiàn)后，繼續(xù)順時(shí)針調(diào)節(jié)該扭至波形恰好消失的臨界點(diǎn)（即一條豎線）為止，這時(shí)X掃描振蕩器處于臨界自激狀態(tài)。b、再調(diào)節(jié)“電平”旋鈕。使波形出現(xiàn)和穩(wěn)定。3．示波器有四種顯示方式屬單蹤顯示有“Y1”、“Y2”、“Y2-X”；屬雙蹤顯示有“二蹤”。方式的選擇與信號(hào)的輸入：①單蹤顯示時(shí)：a．“單蹤∕二蹤”鍵凸出，“單蹤”有效。b．“常態(tài)∕Y2-X”鍵“凸出”，即常態(tài)有效c．當(dāng)“Y1∕Y2”按鍵凸出時(shí)，“Y1b、當(dāng)“Y1∕Y2”按鍵凹入時(shí)，“Y2c、當(dāng)“常態(tài)∕Y2-X”鍵“凹入”時(shí)，Y2-X有效，“Y2”端連接的信號(hào)，做為X軸輸入信號(hào)（一般只用于觀察“李沙育圖形”②雙蹤顯示：“單蹤∕二蹤”鍵凹入。a、當(dāng)“常態(tài)／Y2-X”鍵凸出時(shí)，“常態(tài)”狀態(tài)有效。從Y1端輸入一路信號(hào)，從Y2端輸入另一路信號(hào)，屏幕此時(shí)可同時(shí)觀測到兩路信號(hào)波形。b、當(dāng)“常態(tài)／Y2-X”鍵凹入即“Y2-X”狀態(tài)有效時(shí)，Y2端做X軸信號(hào)輸入，與Y1端輸入的信號(hào)一起觀測，常用于顯示李沙育圖形，對未知頻率的正弦波測量其頻率（如：當(dāng)屏幕出現(xiàn)圓環(huán)時(shí)，則Y1端與Y2端輸入的正弦波信號(hào)頻率相等）（一般不常用）。4．在測量中，從顯示屏的Y軸讀幅值（即電壓峰值）、從X軸讀周期（即時(shí)間值）時(shí)，應(yīng)注意微調(diào)按鈕必須處于校準(zhǔn)位置。在測量脈沖幅度時(shí)，Y1、Y2的“微調(diào)”旋鈕（旋鈕9、13）必須置于“校準(zhǔn)”位置（順時(shí)針到底），這時(shí)V∕div的指示值才能正確。在測量波形周期時(shí)，應(yīng)將掃描速率“微調(diào)”（旋鈕21）旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置（順時(shí)針到底），掃描速率“擴(kuò)展”旋鈕置于“推進(jìn)”位置，這時(shí)t∕div的指示值才準(zhǔn)確。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件：1．信號(hào)源XD222．XJ4241示波器3．交流毫伏表GB-94．萬用電表四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)講義的第三章有關(guān)內(nèi)容，熟悉萬用電表、XD22型低頻信號(hào)發(fā)生器、XJ4241雙蹤示波器和數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱面板上各旋鈕的作用和使用方法。1.使用前的檢查：（XJ4241雙蹤示波器）①儀器各控制按鈕、旋鈕按表1.1規(guī)定放置：表1.1面板控制機(jī)件作用位置面板控制機(jī)件作用位置Y方式全部退出（凸出）Xt∕div0.2Y1、Y2V∕div旋鈕0.2V∕div電平推入Y1、Y2微調(diào)旋鈕校準(zhǔn)位置Y1移位居中觸發(fā)極性（—／＋）＋Y2移位居中掃速單位（μS／mS）mSX移位居中觸發(fā)源選擇(內(nèi)／外)內(nèi)②接通電源：拉出“輝度鈕”，即可打開電源開關(guān)，指示燈亮。③尋找光跡：經(jīng)預(yù)熱片刻后，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)“輝度”鈕，應(yīng)出現(xiàn)光點(diǎn)或掃描線，這時(shí)用手觸探頭，應(yīng)顯示雜亂干擾波，說明儀器工作基本正常。2.測量示波器內(nèi)的校準(zhǔn)信號(hào)用機(jī)內(nèi)校準(zhǔn)信號(hào)（方波f=1KHz±2％，電壓幅度（1V±30％）對示波器進(jìn)行自檢。1）調(diào)出“校準(zhǔn)信號(hào)”波形：①重復(fù)“1．使用前的檢查”中的①、②、③步驟，置t∕div于1mS∕div檔。②將“焦距”鈕拉出，使“校準(zhǔn)信號(hào)振蕩器接通電源”，輸出1KHz、1V的方波信號(hào)。③將Y1端探頭連接在“校準(zhǔn)信號(hào)”輸出“”端。③將波形調(diào)穩(wěn)定（詳見前述的“2．穩(wěn)定波形”部分）。2）校準(zhǔn)：①Y1增益校準(zhǔn)：方波幅度應(yīng)為5div（Y1旋鈕為0.2V／div），此時(shí)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度指標(biāo)可認(rèn)為已符合技術(shù)性能要求。（只觀察并記錄，不作調(diào)整，因?yàn)橛嘘P(guān)調(diào)節(jié)部件需打開機(jī)殼才能接觸）②調(diào)節(jié)X移位（旋鈕7），使第一周期起點(diǎn)恰好在座標(biāo)最左起始端線上，調(diào)整X增益校準(zhǔn)（旋鈕6），使方波第十周期波形的末端恰好落在座標(biāo)右邊最末一根線上，此時(shí)掃描速度即可認(rèn)為符合技術(shù)指標(biāo)要求。3.測量“數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱”的直流電壓源用指針式萬用表和數(shù)字式萬用表的直流電壓測試“數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱”中＋5V、－5V、＋15V和－15V直流電源的輸出電壓，記入表2.1中。表2.1標(biāo)稱測試值值使用儀器+5V－5V+12V－12V500指針表數(shù)字萬用表令XD22低頻信號(hào)發(fā)生器輸出正弦波其電壓的頻率分別為100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值均為1V（交流毫伏表測量值）。改變示波器掃速開關(guān)Y軸靈敏度開關(guān)位置，測量信號(hào)源輸出電壓頻率及峰峰值，記入表1.2中。表1.2信號(hào)電壓頻率讀數(shù)實(shí)測值信號(hào)電壓毫伏表讀數(shù)實(shí)測值周期（mS）頻率（Hz）峰峰值（V）有效值（V）100Hz1KHz10KHz100KHz*3.測量相位用“雙蹤”方式測量兩波形間相位關(guān)系的接線如圖1.1所示。虛線中是“RC網(wǎng)絡(luò)”，用電阻和電容自己連接而成，圖中“”表示使用屏蔽線。屏蔽線外層的屏蔽網(wǎng)必須接地，可阻止干擾信號(hào)進(jìn)入測試儀表的輸入端。圖1.11）按圖1.1連接實(shí)驗(yàn)電路，調(diào)整XD22的輸出為：頻率＝1KHz，幅值為2V，正弦波。經(jīng)RC移相網(wǎng)絡(luò)獲得頻率相同但相位不同的兩路信號(hào)VR和VX，分別加到示波器的Y1和Y圖1.12）把“二蹤／單蹤”按鈕置“雙蹤”，“Y1∕Y2”按鈕置Y1（這時(shí)，同步信號(hào)取自Y1），將Y1和Y2輸入“耦合方式”置“AC”檔位（即通交流）；調(diào)節(jié)“電平”旋鈕，使波形穩(wěn)定；調(diào)節(jié)Y1和Y2的“衰減”和“微調(diào)”，并調(diào)節(jié)Y1和Y2的“位移”，使兩通道的波形移到上下對稱于00’軸（即X軸）處，以便于觀察。則兩波形相位差XT—1完整周期所占格數(shù)（div即格數(shù)）X—兩波形在X軸方向差距格數(shù)記錄兩波形相位差于表1.3。表1.31周期格數(shù)兩波形X軸差距格數(shù)相位差實(shí)測值計(jì)算值XT＝X＝φ＝φ＝為讀數(shù)和計(jì)算方便，可適當(dāng)調(diào)節(jié)掃速開關(guān)及微調(diào)旋鈕，使波形一周期占整數(shù)格。圖1-5脈沖波形參數(shù)4.脈沖波有關(guān)參數(shù)的測量：圖1-5脈沖波形參數(shù)Tr上升沿延遲時(shí)間Tf下降沿延遲時(shí)間TW脈沖寬度Um脈沖幅值T脈沖周期①用“數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱”的低頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的脈沖信號(hào)（方波型）做為測試XJ4241雙蹤示波器的輸入信號(hào)，用XJ4241雙蹤示波器觀察波形并測量以上參數(shù)填入表—4，并畫圖。例如：選a.“AC∕DC鍵”選DC狀態(tài)。b.為讀數(shù)方便選用800KHZ～500KHZ作為輸入信號(hào)c.改變脈沖頻率和幅度，測2組數(shù)據(jù)。＊②將XD22低頻信號(hào)發(fā)生器，改成TTL信號(hào)，做為XJ4241示波器的輸入信號(hào)，并重復(fù)以上步驟。(注意：在測TTL方波時(shí)應(yīng)保留原來脈沖波的原點(diǎn)，其“AC∕DC鍵”選DC狀態(tài)。)表1-4所選頻率上升沿延遲時(shí)間Tr=下降沿延遲時(shí)間Tf=脈沖寬度TW=脈沖幅值Um=脈沖周期T=f1=f2=f3=f4=五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。2.問題討論1）電平鈕拉出和退入的位置、內(nèi)／外開關(guān)的位置有什么區(qū)別？通過實(shí)驗(yàn)對它們的操作特點(diǎn)及使用場合加以總結(jié)。2）分析穩(wěn)定度旋鈕和電平旋鈕對波形穩(wěn)定調(diào)節(jié)的影響和寫出調(diào)節(jié)波形穩(wěn)定的步驟。3）用雙蹤顯示波形，并要求比較相位時(shí)，為在熒光屏上得到穩(wěn)定波形，應(yīng)選擇下列開關(guān)的位置？，①顯示方式選擇（Y1、Y2、二蹤／單蹤、電平凸／凹）？②觸發(fā)方式（Y2-X／常態(tài)）凸／凹？③觸發(fā)源選擇（內(nèi)／外）凸／凹？六、預(yù)習(xí)要求1、閱讀實(shí)驗(yàn)附錄中有關(guān)示波器部分內(nèi)容。2、計(jì)算當(dāng)f＝2KHz、C＝0.01μF、R＝10KΩ，計(jì)算圖2-1RC移相網(wǎng)絡(luò)的∣Ａu∣放大倍數(shù)和φ相位差(參考P132RC電路的頻率響應(yīng))。