实验一 常用电子仪器的使用

实验一 常用电子仪器的使用

一、实验目的

1. 学习电子电路实验中常用的电子仪器-示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、数字万用表等仪器的正确使用方法，并了解其主要技术指标和性能。

2. 初步掌握用示波器正确地观察正弦信号波形，并学会用示波器测量直流电压、正弦波、方波等波形参数的方法。

二、实验原理

在模拟电子电路中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、数字万用表等仪器。我们通过正确地使用这些仪器，可以完成对模拟电子电路的静态和动态参数的测试。

学生在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线示意图如图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，称为共地。信号源和毫伏表的引线通常使用屏蔽线或专用电缆线，示波器引线使用专用电缆线，直流稳压电源的引线可使用普通导线，一般数字万用表都配有专用表笔。

交流毫伏表直流稳压电源+-函数信号发生器被测电路UiVCCUO示波器

图1-1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图

1.双踪示波器

DS1052E示波器向用户提供简单而功能明晰的前面板，以进行基本的操作。面板上包括旋钮和功能按键。显示屏右侧的一列5个灰色按键为菜单操作键（自上而下定义为1号至5号）。通过它们，可以设置当前菜单的不同选项；其它按键为功能键，可以进入不同的功能菜单或直接获得特定的功能应用。

①DS1052E示波器前面板控制件位置图及功能（图1-2） ② 各系统的作用 A、波形显示的自动设置

DS1052E型数字示波器具有自动设置的功能。根据输入的信号，可自动调整电压倍率、时基、以及触发方式至最好形态显示。应用自动设置要求被测信号的频率大于或等于50Hz，

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占空比大于1％。

使用自动设置：

(1)将被测信号连接到信号输入通道。 (2)按下 AUTO 按钮。

示波器将自动设置垂直，水平和触发控制。如需要，可手工调整这些控制使波形显示达到最佳。

菜单多功能操作键旋钮功能按钮控制按钮触发控制水平控制垂直控制 USB接口信号外部校准输入通道触发输入信号图1-2 DS1052E前面板控制件位置图

B、垂直系统

如图1-3所示，在垂直控制区（VERTICAL）有一系列按键、旋钮。下面介绍垂直设置的使用。

1. 使用垂直旋钮信号。 垂直旋钮当转动垂直旋钮

在波形窗口居中显示控制信号的垂直显示位置。

时，指示通道地

（GROUND）的标识跟随波形而上下移动。

测量技巧：如果通道耦合方式为DC，可以通过观察波形

与信号地之间的差距来快速测量信号的直流分量。如果 图1-3 垂直控制系统 耦合方式为AC，信号里面的直流分量被滤除。这种方式可以以更高的灵敏度显示信号的交流分量。

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双模拟通道垂直位置恢复到零点快捷键：旋动垂直旋钮不但可以改变通

道的垂直显示位置，更可以通过按下该旋钮作为设置通道垂直显示位置恢复到零点的快捷键。

2. 改变垂直设置，并观察因此导致的状态信息变化。

可以通过波形窗口下方的状态栏显示的信息，确定任何垂直档位的变化。转动垂直旋钮

改变“Volt/div（伏/格）”垂直档位，可以发现状态栏对应通道的档位显示发生

了相应的变化。 按 CH1 、 CH2 、 MATH 、 REF ，屏幕显示对应通道的操作菜单、标志、波形和档位状态信息。按 OFF 按键关闭当前选择的通道。

Coarse/Fine（粗调/微调）快捷键：可通过按下垂直

旋钮作为设置输入通道

的粗调/微调状态的快捷键，然后调节该旋钮即可调节粗调/微调垂直档位。

C、水平系统

如图1-4所示，在水平控制区（HORIZONTAL）有一个按键、两个旋钮。下面介绍水平时基的设置。

1. 使用水平旋钮导致的状态信息变化。

转动水平旋钮

改变“s/div（秒/格）”水平档位，改变水平档位设置，并观察因此

可以发现状态栏对应通道的档位显示发生了相应的变化。水平扫描速度从5ns至50s，以1-2-5 的形式步进。

Delayed（延迟扫描）快捷键：水平旋钮不但可以通过转动调整“s/div（秒/格）”，更可以按下切换到延迟扫描状态。

2. 使用水平位置。

水平

位移时，转动水平

旋钮控制信号的触发位移。当应用于触发 图1-4 水平控制系统

旋钮，可以观察到波形随旋钮而水平移动。

旋钮不但可以通过转动调整

旋钮调整信号在波形窗口的水平

触发点位移恢复到水平零点快捷键：水平

信号在波形窗口的水平位置，更可以按下该键使触发位移（或延迟扫描位移）恢复到水平零点处。

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3. 按 MENU 按钮，显示TIME 菜单。在此菜单下，可以开启/关闭延迟扫描或切换Y-T、X-Y和ROLL 模式，还可以设置水平触发位移复位。

★名词解释 触发位移：指实际触发点相对于存储器中点的位置。转动水平

旋钮，可水平移动触发点。

D、触发系统

如图1-5所示，在触发控制区（TRIGGER）有一个旋钮、三个按键。下面介绍触发系统的设置。

1. 使用

旋钮改变触发电平设置。转动

旋钮，可以发现屏幕上出现一条桔红色的触发线以

及触发标志，随旋钮转动而上下移动。停止转动旋钮，此触发线和触发标志会在约5 秒后消失。在移动触发线的同时，可以观察到在屏幕上触发电平的数值发生了变化。

触发电平恢复到零点快捷键：旋动垂直

旋钮不但

可以改变触发电平值，更可以通过按下该旋钮作为设置触发电平恢复到零点的快捷键。

2. 使用 MENU 调出触发操作菜单（见图1-6），改变触发的

设置，观察由此造成的状态变化。

按1号菜单操作按键，选择边沿触发。 图1-5 触发系统 按2号菜单操作按键，选择“信源选择”为CH1。 按3号菜单操作按键，设置“边沿类型”为上升沿。 按4号菜单操作按键，设置“触发方式”为自动。

按5号菜单操作按键，进入“触发设置”二级菜单，对触发的耦合方式，触发灵敏度和触发释抑时间进行设置。

注：改变前三项的设置会导致屏幕右上角状态栏的变化。 3. 按50% 按钮，设定触发电平在触发信号幅值的垂直中点。

4. 按FORCE按钮，强制产生一触发信号，主要应用于触发方式中的 “普通”和“单次”模式。

图1-6 触发操作菜单 ★名词解释 触发释抑：指重新启动触发电路的时间间隔。旋动多功

能旋钮， 可设置触发释抑时间。

DS1052E型示波器的详细操作说明见书后附录二。

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2. EL-ELA-Ⅳ型模拟电路实验仪简介

EL-ELA-Ⅳ型模拟电路实验仪是适用于模拟电路、电子技术基础等课程的基本实验教学仪器。主要实验资源及性能特点：

① 电源：

（1）标准三端口电源插座：直接连接外部交流220V，在实验箱内部通过电源转换单元将220V交流电转换为+5V、+12V、-12V直流电压，连接到实验箱主面板。

（2）总电源开关及电源插座、保险管：在实验箱后面，便于操作和更换保险管。 （3）直流电源： +12V、+5V、GND、-12V电压，并设有+12V、+5V、-12V电源指示灯；二路+5V、-5V电源输出，同时也设置了+5V、-5V电源指示灯。

两路可调电源输出0~+15V、0~-15V，这二路电源在不用时，可通过相应的开关分别关断；

（4）交流电源：分别为：0V、10V、14V、17V、20V交流输出。便于学生做整流电路实验时使用。

实验箱内所有直流电源及直流信号源均有短路保护及自动恢复功能。 ② 信号源：

由函数信号发生器和两路直流信号源组成。

函数信号发生器为单独的模块，在实验箱主面板上引出一个信号输出插线孔，并设置了频率调节和幅度调节旋钮。可输出三角波、正弦波、方波，频率范围为100Hz~120kHz。

两路直流信号源为手动旋钮电位器控制输出，调节范围为-5V~+5V。 ③ 各种简易测试仪表：

（1）直流数字电流表：可测试三个档位电流，分别为：2mA、20mA、200mA。 （2）直流数字电压表：可测试三个档位电压，分别为：2V、20V、200V。 （3）数字频率计：需要使用时接通电源开关。

内部信号：开关置于“内部信号”时，频率计显示本实验箱上函数信号发生器提供的输出信号的频率；开关置于“外部信号”时，被测信号通过实验箱面板的插线孔引入，频率计显示被测外部信号的频率（实验箱上所有标GND的插线孔在内部均已连接实验箱电源的GND）。

（4）1mA量程直流电流表头。 ④ 基本实验单元：

为方便学生实验，一些常用实验已经在实验箱主面板上通过印刷电路搭建完成，实验单元的地已与实验箱GND内部相连。该实验单元可支持以下实验：

晶体管共射极单管放大器 两级阻容耦合放大器 负反馈放大器 射极跟随器 差分放大器

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RC串并联选频网络振荡器 低频OTL功率放大器 LC正弦波振荡器

⑤ 芯片插座及多用器件接插孔：

8P、14P、16P芯片插座，用于接插常用直插式封装集成电路芯片，各引脚引出到通用插线孔，便于与其它器件连接；多用器件接插孔，可以灵活的接插电容、电阻、三极管等其它器件。（鉴于一般芯片的最后一个引脚为电源，芯片插座的最后一个脚与GND之间已经接了一个104电容，如果所用芯片最后一脚不为电源引脚，应考虑其它措施）。

3.函数信号发生器

DG1022型双通道函数/任意波形发生器使用直接数字合成（DDS）技术，可生成稳定、精确、纯净和低失真的正弦信号。人性化的键盘布局和指示以及丰富的接口，直观的图形用户操作界面，内置的提示和上下文帮助系统极大地简化了复杂的操作过程。

◆ 频率特性：

正弦波：1μHz～20MHz 方波： 1μHz～5MHz 锯齿波：1μHz～150kHz 脉冲波：500μHz～3MHz 白噪声：5MHz带宽(-3dB) 任意波形：1μHz～5MHz

◆ 幅度范围：2mVPP～10VPP（50Ω） 4mVPP～20VPP（高阻） ① 前后面板及各旋钮作用

DG1022型双通道函数/任意波形发生器提供了简单而功能明晰的前面板，如图1-7所示，前面板上包括各种功能按键、旋钮及菜单软键，可以进入不同的功能菜单或直接获得特定的功能应用。

② 初步了解DG1022的用户界面

DG1022双通道函数/任意波形发生器提供了3种界面显示模式，单通道常规模式、单通道图形模式及双通道常规模式。这3种显示模式可通过前面板左侧的View按键切换。可通过

来切换活动通道，以便于设定每通道的参数及观察、比较波形。

③ 初步了解波形设置

如图1-8所示，在操作面板左侧下方有一系列带有波形显示的按键，它们分别是：正弦波、方波、锯齿波、脉冲波、噪声波、任意波，此外还有两个常用按键：通道选择和视图切换键。以下对波形选择的说明均在常规显示模式下进行。

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图1-7 DG1022型双通道函数/任意波形发生器前面板

图1-8 按键选择

1. 使用 Sine 按键，波形图标变为正弦信号，并在状态区左侧出现“Sine”字样。DG1022可输出频率从1μHz到20MHz的正弦波形。通过设置频率/周期、幅值/高电平、偏移/低电平、相位，可以得到不同参数值的正弦波。

正弦波的系统默认参数为：频率为1kHz，幅值：5.0VPP，偏移量：0VDC，初始相位：0°。 2．使用Square按键，波形图标变为方波信号，并在状态区左侧出现“Square”字样。DG1022可输出频率从1μHz到5MHz并具有可变占空比的方波。通过设置频率/周期、幅值/高电平、偏移/低电平、占空比、相位，可以得到不同参数值的方波。方波的系统默认参数为：频率：1kHz，幅值：5.0VPP，偏移量：0VDC，占空比：50％，初始相位：0°。

3．使用Ramp按键，波形图标变为锯齿波信号，并在状态区左侧出现“Ramp”字样。DG1022可输出频率从1μHz到150kHz并具有可变对称性的锯齿波波形。通过设置频率/周期、幅值/高电平、偏移/低电平、对称性、相位，可以得到不同参数值的锯齿波。锯齿波的系统默认参数为：频率：1kHz，幅值：5.0VPP，偏移量：0VDC，对称性为50％，初始相位为0°。

4．使用Pulse按键，波形图标变为脉冲波信号，并在状态区左侧出现“Pulse”字样。DG1022可输出频率从500μHz到3MHz并具有可变脉冲宽度的脉冲波形。通过设置频率/周期、幅值/高电平、偏移量/低电平、脉宽/占空比、延时，可以得到不同参数值的脉冲波。脉冲波形的系统默认参数为：频率：1kHz，幅值：5.0VPP，偏移量：0VDC，脉宽：500μs，占空比：50％，延时：0s。

5．使用Noise按键，波形图标变为噪声信号，并在状态区左侧出现“Noise”字样。

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DG1022可输出带宽为5MHz的噪声。通过设置幅值/高电平、偏移/低电平，可以得到不同参数值的噪声信号。Noise波形的系统默认信号参数为：幅值：5.0VPP，偏移量：0VDC。

6．使用Arb按键，波形图标变为任意波信号，并在状态区左侧出现“Arb”字样。DG1022 可输出最多4k个点和最高5MHz重复频率的任意波形。通过设置频率/周期、幅值/高电平、偏移/低电平、相位，可以得到不同参数值的任意波信号。NegRamp倒三角波的系统默认参数为：频率：1kHz，幅值：5.0VPP，偏移量：0VDC，相位：0°。

7．使用

键切换通道，当前选中的通道可以进行参数设置。在常规和图形模式下

均可以进行通道切换，以便观察和比较两通道中的波形。

8．使用View 键切换视图，使波形显示在单通道常规模式、单通道图形模式、双通道常规模式之间切换。此外，当仪器处于远程模式时，按下该键可以切换到本地模式。

④ 初步了解输出设置

如图1-9所示，在前面板右侧有两个按键，用于通道输出、频率计输入的控制。 1. 使用Output按键，启用或禁用前面板的输出连接器输出信号。已按下Output 键的通道显示“ON”且Output 点亮。

2. 在频率计模式下，CH2对应的Output连接器作为频率计的信号输入端，CH2自动 关闭，禁用输出。

（1）方向键和旋钮 （2）数字键盘

图1-9 通道输出、频率计输入 图1-10 前面板的数字输入

⑤ 初步了解数字输入的使用

如图1-10所示，在前面板上有两组按键，分别是左右方向键和旋钮、数字键盘。 1. 使用左右方向键，用于数值不同数位的切换；使用旋钮，用于改变波形参数的某一 数位数值的大小，旋钮的输入范围是0～9，旋钮顺时针旋一格，数值增1。

2. 使用数字键盘，用于波形参数值的设置，直接改变参数值的大小。 4.交流毫伏表

交流毫伏表只能在其工作频率范围内，用来测量正弦交流电压的有效值。YB2173F智能数字交流毫伏表可以用来测量300μV~300V，-70dB~+50dB的交流电压，测量电压的频率范围为：10Hz~2MHz，接通电源开关后即可进行测量，无需量程调节。

YB2173F型双通道交流毫伏表设有两个电压输入通道和两路LCD数字显示。可同时对两路不同频率的交流电压进行测量。两个通道的按钮DISPLAY弹出时，相应通道的LCD

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数字窗口显示该通道的电压有效值；按入此按钮则显示被测信号的分贝值。

5.数字万用表

数字万用表是我们最常用的一种测量仪器，DT9205型数字万用表可以测量交流电压（频率范围为40Hz-400Hz）、直流电压、交流电流、直流电流、电阻、三极管的HFE值、二极管和三极管的PN结及作为测量短路用的蜂鸣器等。DT9205型数字万用表还可以用来测量20μf以下的电容器的电容量。

在测量过程中注意：测量电压时量程开关只能置于电压档。 6. 直流电流表

直流电流表也是我们模拟电子技术实验中常用的一种测量仪器，我们所选的直流电流表为HG1943A型直流数字电流表。它可以测量200μA-20A的直流电流；测量时可先选择较大的电流量程；然后根据被测电流的大小选择相应量程（将该量程键按入）。

在测量过程中切记：如电流表显示“00000”且闪烁时，表明此时被测电流已超过所选量程允许的最大电流值（即过量程），应立即更换较大的电流量程。

三、实验仪器与设备

1. DS1052E型数字示波器

2. DG1022型双通道函数/任意波形发生器 3. YB2173F智能数字交流毫伏表 4. DT9205型数字万用表 5. EL-ELA-Ⅳ型模拟电路实验仪

四、实验内容及步骤

1．显示波形

（1）启动示波器、函数信号发生器和交流毫伏表的电源开关，将函数信号发生器输出设置为正弦波，频率为1kHz、有效值为1V，并将信号通过专用电缆与示波器的CH1（或CH2）通道接通，用交流毫伏表测量并验证函数信号发生器的输出电压幅度（有效值）为1V。调节示波器的各个旋钮至相应位置，使示波器上显示出一个或几个周期的稳定清晰的正弦波。

（2）在示波器通道菜单中将Y轴输入耦合方式分别换接在“直流”、“交流”和“接地”上，观察波形的变化。

2．测量正弦波电压的频率和周期

改变函数信号发生器的输出频率为100HZ、1kHZ、10kHZ、100kHZ，输出电压幅度有效值仍为1V。在示波器上读取波形一周期在X轴方向所占的格数D，即可得到正弦波电压的周期T（参看图1-11）即：

T=D×（SEC／DIV），而频率f（HZ）=1／T。 3．测量交流电压和直流电压 （1）交流电压测量

仍然使函数信号发生器的输出电压频率为100HZ、1kHZ、10kHZ、100kHZ，输出电压有

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效值为1V。读取波形一周期在Y轴方向所占的格数H（参看图1-2），即可得到正弦波电压的峰-峰值VP-P，即：VP-P = H×（VOLTS／DIV）。此时示波器垂直系统的“SCALE”旋钮必须置于“粗调”。用所测得的峰-峰值电压VP-P与用交流毫伏表测量的有效值电压VRMS进行比较，则电压有效值与峰-峰值之间的关系为：有效值VRMS=VP-P／2

D2。

将以上用示波器测量得到的结果及用交流毫伏表测量的电压值记录在表1-1中。

测量后YH测量前

图1-11 交流电压测量 图1-12 直流电压测量

（2）直流电压测量

将模拟电路实验仪上的+12V直流电压与示波器的CH1（或CH2）通道接通，将Y轴输入耦合方式置于“直流”，调节Y轴移位使时基线在一个合适的位置上，读取波形偏移通道地（GROUND）的标识的垂直距离Y（参看图1-12），即可得到直流电压值V，即：V = Y×（VOLTS／DIV）。此时，示波器垂直系统的“SCALE”旋钮应置于“粗调”。将测量值记录于表1-2中。

表1-1 正弦波交流电压的频率、周期和有效值测量记录

示波器测量值 周期（mS） 频率（HZ） 峰-峰值（V） 有效值（V） 交流 毫伏表测量值（V） 正弦信号 电压频率 100HZ 1kHZ 10kHZ 100kHZ

4. 两波形间相位差测量

在实验仪上找R、C连接成图1-13所示的实验电路，调节函数信号发生器的输出信号频率f=1kHZ，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号ui和uO，将两个信号分别加至示波器的CH1和CH2。调节示波器垂直系统的“POSITION”使两通道的通道标识的基线重合。CH1和CH2输入耦合方式为“交流”，调节示波器相应旋钮，使荧屏上显示出易于观察的两个幅度相同、相位不同的正弦波形ui和uO，如图1-14所示。根据两波

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表1-2 直流电压及相位差测量记录 直流电压V（标准值V=12V） Y VOLTS/DIV V X XT φ 相位差φ

形在水平方向间距X及信号周期XT，则可求得两波形相位差φ。将测量值记录于表1-2中并计算φ。

相位差φ的计算方法为：??X(div)XT(DIV)?360

?其中：X-波形一周期所占格数 XT-两波形在X方向所差格数

例：在图1-14中，测得一个周期的水平距离XT=9（DIV），两个波形测量点的水平距离X为1格，则根据公式可算出：相位差??X(div)XT(DIV)?360??19?360???40。

XT0.01μfui10kΩuoABX水平方向间距

图1-13 相位差测量电路 图1-14 相位差测量

五、预习报告要求

认真阅读所用实验仪器的使用说明及使用注意事项，初步掌握使用方法。

六、实验报告要求

回答思考题：

1. DS1052E型示波器的垂直系统的旋钮按下垂直

旋钮可起什么作用？

和

各起什么作用？按

和

各起什么作用？

2. DS1052E型示波器水平系统的旋钮

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下水平和旋钮又可起什么作用？

旋钮的作用是什么？按下

旋

3. DS1052E型示波器触发系统的钮设置示波器的什么参数？

4. DG1022双通道函数/任意波形发生器提供了几种界面显示模式？分别是什么？ 5. DG1022双通道函数/任意波形发生器的按键View 、Output 的作用是什么？ 6. DS1052E型示波器的频率测量范围是多少？DG1022双通道函数/任意波形发生器正弦波和方波的频率输出范围各是多少？

7. 使用示波器测量正弦信号的频率和幅度时，各应注意什么问题？

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/co23.html