2015电子测量实验指导书 - 图文

1

电子测量与智能仪器

实 验 指 导 书

济南大学信息科学与工程学院

1

电子信息与通信工程系电路与信号处理教研中心

电子测量实验指导书 2 目录

目 录

电子测量实验要求 .............................................. 1 实验一 直流非线性电阻特性的测试 .............................. 2 实验二 常用电子仪器的使用 .................................... 4 实验三 示波器测量各种周期波形 ................................ 7 实验四 通用电子计数器的校准、测试及误差分析 .................. 9 实验五 交流电压的测量 ....................................... 10 附录一 实验报告的格式 ....................................... 13 附录二 电路元器件的特性和规格 ............................... 14 附录三 XD-22C型低频信号发生器技术说明书 .... 错误！未定义书签。 附录四 LSG-17型宽频带信号发生器 ............ 错误！未定义书签。 附录五 示波器的原理及使用 ................... 错误！未定义书签。 附录六 NFC－1000C－1多功能计数器的使用 ..... 错误！未定义书签。 附录七 DA22A型超高频毫伏表 ................. 错误！未定义书签。 附录八 BT3-D型频率特性测试仪 ............... 错误！未定义书签。

说明：

2014-2015学年第二学期实验内容：

实验一 直流非线性电阻特性的测试 实验二 常用电子仪器的使用

实验四 通用电子计数器的校准、测试及误差分析 实验五 交流电压的测量

2

电子测量实验指导书 1 实验要求

电子测量实验要求

1．电子测量实验以培养严谨的工作作风为首要目的，力求通过实验过程塑造规范的操作习惯；实验过程中要充分发挥自己的主体作用，不断探索，提倡创新和理论联系实际。

2．实验前应当充分地预习教材及实验指导书的有关部分，了解实验的原理、方法和所用仪器的使用注意事项，明确实验内容及操作流程，在此基础上写出预习报告。

3．预习报告的内容包括：题目、目的、器材、原理（公式和原理图）、方法和步骤、数据记录表格等。

4．进行实验时应遵守实验室的规章制度，仔细操作、观察，认真思考，将所测数据填入己设计好的预习报告的表格中；应主动总结和分析实验中出现的问题，积极探索产生问题的原因和解决问题的方法，并在实验总结中说明主要过程及结论。

5．实验完后，应写出实验报告（可将预习报告作为正式报告的一部分，另外增加数据处理、误差分析和实验总结就可以）。

1

电子测量实验指导书 2 实验一 直流非线性电阻特性的测试

实验一 直流非线性电阻特性的测试

一、实验目的

1.学会测量仪器的使用方法。

2.了解一般二极管和稳压二极管的伏安特性。 3.学会伏安特性的逐点测试法。 4.学会面包板的使用方法。

二、实验仪器

数字示波器 万用表

三、实验任务

测量电阻R=820Ω、二极管2CP型和稳压二极管2CW型串联电路的伏安特性及各个元件的伏安特性。

电路如图1.1所示。改变电源电压E的大小，测出相应的电流I、串联支路的总电压U和各个元件的电压UR、U2CP、U2CW，列表记录。

AR2CP2CWVVVE+|图1.1 实验电路

四、注意事项

1.电源电压不要超过30V。

2.测电流I时，电压表不能同时接在电路中。

五、预习要求

2

电子测量实验指导书 3 实验一 直流非线性电阻特性的测试

1.复习万用表的工作原理。

2.复习二极管和稳压二极管的有关理论知识。 3.自拟实验步骤和数据表格。

六、报告要求

1.整理实验数据。

2.用坐标纸画出串联电路和各个元件的伏安特性曲线(画在同一坐标平面内)。

3.分析本实验中电压表内阻对测量结果的影响。 4.列出实验步骤。 5.实验心得体会。

七、思考题

1.为什么测量电流时电压表不能同时接在电路中？

2.假如本实验所用稳压二极管的稳压值为5V，要求取十个测试点，请问该如何选取这十个测试点？均匀取点吗？若是不均匀取点，在电源电压E为多少伏附近应多取测试点？

3.如何用万用表判断二极管和稳压二极管的好、坏和正、负极？

4.如果将电阻R的值增大10倍，或减为原值的十分之一，会得到什么样的测试结果？

3

电子测量实验指导书 4 实验二 常用电子仪器的使用

实验二 常用电子仪器的使用

一、实验目的

1.熟悉信号发生器、示波器等常用电子仪器的主要技术性能和使用方法。 2.了解示波器校准的基本方法。

3.掌握上升沿和下降沿的测量方法，利用示波器对波形的前沿和后沿、幅度、脉宽及周期进行测量，测量示波器校准信号波形的幅值、脉宽和周期。

二、实验内容

1．示波器的调整

（1）不接外信号，进入非X-Y方式； （2）调整扫描信号的位置和清晰度； （3）设置示波器工作方式。

2．示波器的定标和波形电压、周期的测量

（1）把Y轴偏转因数和扫描时间偏转因数旋钮都放在“校准”位置（指示灯“VAR”熄灭）；

（2）把校准信号输出端接到Y轴输入插座；

（3）把信号发生器的正弦电压接到Y轴输入端，用示波器测量正弦电压的幅值和周期，并和信号发生器上显示的频率值比较；

（4）选择不同幅值和频率的5种正弦波，重复步骤（3），记下测量结果； （5）观察三角波、方波和锯齿波的波形，（1）至（4）的步骤，保存三角波、方波和锯齿波信号的图形。

3．李莎如图形的观测

（1）把信号发生器50Hz输出信号接到X通道，而Y通道接入可调的正弦信号；

（2）分别调节两个通道让他们能够正常显示波形

（3）切换到X-Y模式，调整两个通道的偏转因子，使图形正常显示； （4）调节Y信号的频率，观测不同频率比例下的李萨如图。

三、实验步骤

4

电子测量实验指导书 5 实验二 常用电子仪器的使用

1.了解信号发生器的性能与使用方法：

用信号发生器输出高频信号，用示波器观察高频信号发生器的正弦波输出和调幅波输出，观察改变调制度时波形的变化。

2.熟悉触发器正负极性及触发电平的功能：

用高频信号源输出正弦波，用示波器进行观察。当示波器上出现清晰的波形后，适当将波形右移，使波形的起始端出现在屏幕上。改变触发极性，即将触发极性钮拉出或推入，观察波形的变化。再转动触发电平旋钮，观察波形变化。

3.测试偏转灵敏度：

使信号源输出正弦波信号，频率为100KHz，调节输出幅度，使之为0.5V。示波器探头置于×1档，偏转因数选择开关置于0.2V/cm，微调钮置于“校准”(CAL)。将信号源输出接入示波器，从荧光屏上读出信号幅度的格数，记录在表2.1中，计算出偏转因数，与选择开关指示值(0.2V/cm)比较。

将信号幅度改为0.1V，示波器偏转因数选择开关置于50mv/cm，重复上面的测量。

4.测试扫描速度：

示波器的扫描速度开关置于0.2ms，扫描微调置于校正(CAL)，输入函数发生器的1KHz方波。测出一个信号周期T所占的水平格数，则可算出扫描速度=T/格数，与扫描速度选择开关指示值(0.2ms)相比较，计算出相对误差。记录在表2.2中。

将输入信号改为2KHz，扫描速度选择开关置于0.1ms，重复上面的测量。 5.测试通频带：

信号源产生正弦信号输入到示波器中，测量输出幅度。改变正弦波频率，保持有效值始终为0.5V，记录下不同频率时，示波器荧光屏上的幅度值。注意在频率上升到高端，荧光屏上信号幅度下降时，应适当多读一些数据。将读得数据记入表2.3中，并在方格纸上画出频率特性曲线。

6.用外同步方式和内同步方式观察移位寄存器的输出波形：

5

电子测量实验指导书 6 实验二 常用电子仪器的使用

表2.1 偏转因数测量数据

输入正弦信号 有效值 0.5V 0.1V Vp?p 选择开关显示幅度 测得偏转因数 （格数） =Vp?p/格数 指 示偏转因数 相对误差 表2.2 扫描速度数据表

输 入 信 号 测得T所占测得扫描速度 频 率 1K 2K 周 期 水平格数 =T/格数 选择开关指 示扫描速度 相对误差 表2.3 通频带测量数据表

频率f 显示幅度Vp?p 四、实验报告

1.实验数据填入表格，用通频带的测量数据在方格纸上画出频率特性曲线。 2.将外同步测量时的几种波形画出，对此作出分析。

6

电子测量实验指导书 7 实验三 示波器测量各种周期波形

实验三 示波器测量各种周期波形

一、实验内容：

1.参照仪器使用说明书，对照实物认识示波器的基本组成结构及显示波形的工作原理；

2.熟练掌握使用示波器进行电压和电流的幅度、频率、时间、相位等电量参数的测量；

3.学习示波器的校准及主要性能指标的检验；

4.利用示波器进行波形参数测量，测量正弦信号的幅值、频率、周期、相位及脉冲信号的上升时间等；

5.重点掌握用示波器测量周期波形的峰值及周期的方法、步骤； 6.了解频率特性仪的工作原理、组成结构、性能指标及使用要领。

二、实验仪器：

XJ4318型二踪示波器 XJ4339型二踪示波器 XD22型低频信号发生器 LSG-17型宽频带信号发生器 BT3D型-VHF频率特性仪

三、实验步骤及要求

1．阅读仪器使用说明书，熟悉示波器、信号发生器和频率特性仪的主要性能指标，了解其主要用途。

2．按照操作方法，识记示波器面板上旋钮的使用，理解示波器面板上一些重要旋钮的作用。(重要旋钮如Y通道灵敏度、时基因数、聚焦、Y位移、X位移、寻迹、稳定度、辉度)分别调节Y通道灵敏度、时基因数、聚焦、Y位移、X位移、寻迹、稳定度、亮度旋钮，观察对波形的影响。

3．按照操作方法，识记信号发生器面板上旋钮的使用，理解信号发生器面板上一些重要旋钮（如频率调节、脉宽调节）的作用。

4．选择适当档位测量示波器探极校准信号波形、参数，并记录实验数据。 5．调节低频信号发生器输出1V，20KHz正弦波，用示波器采用不同时基

7

电子测量实验指导书 8 实验三 示波器测量各种周期波形

因数、扫描因数，多次测量正弦信号的幅值、频率、周期，记录测量数据，得出测量结果，并分析对比量程选择对测量结果的影响。

6．调节低频信号发生器输出20KHz矩形脉冲波，用示波器采用不同时基因数、扫描因数，多次测量信号的幅度、频率、周期、脉冲宽度、上升时间、下降时间、占空系数，观察有无过冲、平顶降落现象，记录测量数据，得出测量结果，并分析对比量程选择对测量结果的影响。

7．调节宽频带信号发生器输出10MHz正弦波，用示波器采用不同时基因数、扫描因数，多次测量正弦信号的幅值、频率、周期，记录测量数据，得出测量结果，并分析对比量程选择对测量结果的影响。

8．检查频率特性仪输出扫频信号的频偏、频率范围、寄生调幅系数是否符合其性能指标要求。

8

9 电子测量实验指导书 实验四 通用电子计数器的校准、测试及误差分析

实验四 通用电子计数器的校准、测试及误差分析

一、实验内容：

1、结合实际，认识电子计数法测量频率、周期、时间间隔的基本原理和方法；

2、了解计数器的校准及主要性能指标的检验； 3、利用计数器测量脉冲信号的频率、周期；

4、分析对比利用计数器与使用示波器测量频率的方法、步骤及测量结果。

二、实验仪器：

多功能计数器 低频信号发生器

三、实验步骤及要求

1．阅读仪器使用说明书，熟悉计数器的主要性能指标，了解其主要用途。 2．按照操作方法，识记计数器面板上旋钮的使用方法，理解计数器面板上一些重要旋钮的作用。

3．调节低频信号发生器输出100KHz（或1MHz）矩形脉冲波，在闸门时间最小时、居中时、最大时分别测量信号的频率，记录测量数据、得出测量结果，并计算、分析、比较各种测量方法产生的相对误差。

9

电子测量实验指导书 10

实验五 交流电压的测量

一 实验目的

了解交流电压测量的基本原理，分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，以及它们之间的换算关系，并对测量结果做误差分析。

二 实验原理

设被测交流电压的瞬时值为u（t），则： 全波平均值 U?1T?T0u(t)dt

1T2有效值 U?u??td tT?0波形因素 KF?波峰因素 KP?U UUP U由于被测交流电压大多数是正弦电压，而且人们通常只希望测量其有效值，故除非特别说明，交流电压表都是以正弦波为测量对象，并按有效值定度，即表头示值是被测电压为正弦电压时的有效值。测量非正弦电压时，电压表的读数?必须通过波形因素或波峰因素换算才能得到测量结果：

对均值电压表 U??KF

对峰值电压表 Up?KP~?? 对有效值电压表 U??

三 实验设备

1. 数字示波器 一台 2. .信号发生器 一台

四 实验步骤

10

电子测量实验指导书 11

1.被测电压波形对测量结果的影响。

（1）等读数测量：调节信号发生器输出频率为150KHZ，按下正弦波、三角波、或方波按钮，将分别得到这三种波形输出。

a.测量正弦、三角和方波输出，调节信号发生器的幅度调节旋钮，使超高频毫伏表（YB2174）对不同电压波形读数都相同。

例如：?1=?2=?3

记录读数，用示波器观察三种波形并画出三种波形图，在图上标明被测电压的峰值,将读数填入表5.1。

b.测量三种电压波形，方法同上。

c. 根据三种特性电压表的测量结果（读数），分别计算出被测电压的平均值、峰值和有效值填入表5.1，并对测量结果进行分析说明。

表5.1 电压测量记录表

电压表类型 波型 读数 读数 正弦 三角 方波 ?1 ?2 ?3 Up 计算 示波器读数 U U

（2）等幅度测量

a. 调节信号发生器，使输出频率为20KHZ，输出幅度为1V（用示波器监视）。分别输出正弦波、三角波和方波，测量各输出波形，记录读数并填入表5.2中。

b. 用示波器测量三种波形的有效值，方法同上。

11

电子测量实验指导书 12

c. 根据测量结果，计算被测电压的有效值，填入表5.2，并进行分析说明。

表5.2 电压测量记录表

波形 示波器读数（有效值）?3 ?1换算为有效值U ?2换算为有效值U 正弦 三角 方波 五、思考题

（1）在等幅度测量中，用峰值电压表测量三种波形时，读数相同吗？为什么？用均值电压表测量时，读数相同吗？为什么？

（2）在实际测量中，对于各种非正弦信号电压，如何得到其有效值电压？ （3）什么是波形误差？如何消除这项测量误差？

12

电子测量实验指导书 13

附录一 实验报告的格式

一、实验目的 二、实验设备

设备名称 型号 用途 编号

三、实验原理

简要说明原理，重点是实验所采用的电路一定要画清楚。

四、实验步骤

根据实验的具体任务与要求，拟定主要步骤，画清楚电路图。

五、实验数据记录

要十分注意实验数据记录表格的设计，为了减小误差，一般情况下，一种测量至少应重复做三次以上。

六、实验数据计算和误差分析

要遵照有效数字计算规则和误差计算方法进行实验数据的处理、计算和误差分析。

七、实验结论和讨论

1．对实验进行总结，写出结论

2．对实验电路的设计方案、电路性能、测试方法等方面提出改进性建 议。

3．实验心得体会。

13

电子测量实验指导书 14

附录二 电路元器件的特性和规格

电子电路由无源元件和有源器件组成。无源元件包括电阻器、电容器和电感器。它们只能消耗或贮存能量，而不能提供能量。有源器件包括电子管、晶体管和集成电路等，它们能将独立源的能量转换成电路中其它元器件所需要的能量，简言之，它们能提供能量。为了能合理地选择和使用元器件，必须对它们的性能和规格有一个完整的了解。

一、电阻器

1.电阻器及电位器的命名方法

在选择电阻器时，要查阅手册，寻找符合要求的型号。电阻器的型号由一组字母和数字排列而成，一般分为七个部分，前三部分所表示的具体意义见附表2.1，第四、五、六和七部分分别用字母或数字表示序号、额定功率、标称阻值和容许误差等级。

附表2.1 电阻器型号前三部分表示的意义

第一部分 名称 R W

第二部分 材料 T P U H I J Y S N X R 碳膜 硼碳膜 硅碳膜 合成膜 玻璃釉膜 金属膜 氧化膜 有机实芯 无机实芯 线绕 热敏 第三部分 分类 意 义 普通 普通 超高频 高阻 高温 精密 精密 高压或特殊函数 特殊 高功率 可调 1 2 3 4 5 6 7 8 9 G T 符 号 意 义 符 号 意 义 符号 电阻器 电位器 14

电子测量实验指导书 15

G M 光敏 压敏 X L W D 小型 测量用 微调 多圈 例如一个标有RTX—0.125—5.1KⅡ的电阻，表示这是一个小型碳膜电阻，额定功率为0.125W，电阻标称值为5.1KΩ，阻值容许误差等级为Ⅱ级即±10%，也就是说，这个电阻的实际阻值在（5.1-0.51）KΩ至(5.1+0.51)KΩ之间。

电位器的型号与电阻器的型号只有第一个字母不同，其它部分通用。 2.电阻器的分类

根据电阻器结构的特征，可分为薄膜电阻器、线绕电阻器和热敏电阻器等；从使用功能上可分为固定、可调、半可调电阻器，可调和半可调电阻器又称为电位器。

① 薄膜电阻

薄膜电阻是在绝缘材料做的骨架上覆盖上一层导电的碳膜或金属膜而成，在导电膜上刻有控制电阻值大小的螺纹，为了绝缘和防潮，表面涂一层薄漆。

碳膜电阻是使用最广泛的一种电阻，在一般电子线路中都能满足要求。价格便宜，系列值齐全，但允许功率损耗小，误差级别不高，温度系数为负。

金属膜电阻允许功率损耗较大，误差级别高，温度系数有负有正，但价格较高。

② 线绕电阻

线绕电阻是将电阻丝绕在绝缘骨架上而成，为保护电阻丝，往往在外面涂上一层耐高温的绝缘层。

线绕电阻的阻值由所用电阻丝的粗细和长度决定，阻值可以做得很精确，稳定性好，允许功率损耗大，但固有电容和电感大，不宜用于高频工作情况。

③ 电位器

电位器按其电阻体的材料分为碳质、薄膜和线绕三种，性能特点与同样材料的固定电阻器相似，不同的只是电位器有可动触点。

一般电位器的滑动臂只带有一个电阻体，如果带有两个电阻体同时变化，则称为双联电位器。

电位器的阻值和额定功率也是有系列值的，在选用时应加以注意。

15

电子测量实验指导书 16

④ 热敏电阻

热敏电阻的电阻值随温度而变，可分为负温度系数和正温度系数热敏电阻两种。

3.电阻器的主要技术指标 电阻器的主要技术指标有： ① 准确度和标称值。 ② 额定功率。 ③ 温度系数。 ④ 噪声。

在一般情况下，主要考虑前两项指标。 4.电阻器的准确度和标称值

电阻器的准确度用电阻的标称值（电阻器表面所标注的电阻值）与实际值的偏差的百分数来表示。常用电阻器的容许误差等级分为五级，如附表2.2所示。

附表2.2 电阻器容许误差等级

误差等级 容许误差 005 ±0.5% 01 ±1% Ⅰ ±5% Ⅱ ±10% Ⅲ ±20% 电阻器的准确度都在电阻器上标明。有的标明误差等级，有的直接标明容许误差的百分数，色环电阻则用最后一道环标明容许误差的等级。

电阻器的标称值是指标准化了的电阻器的电阻值。标称值组成的系列称为标称系列，如附表2.3所示。电阻器的标称值必须符合表中所列的数值或所列数值乘以10n，n为整数。

附表2.3 电阻器的标称系列

容许误差 系列代号 ±5% E24 系 列 值 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.2 ±10%

E12 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 16

电子测量实验指导书 17

6.8 8.2 ±20% 从附表2.3可以看出，标称系列中大部分不是整数。之所以这样规定，是为了保证在同一系列中相邻两个数中较小数的正偏差与较大数的负偏差彼此衔接或有重叠，从而任意阻值的电阻都可以从系列中找到。例如，在E24系列中，6.2的正偏差是6.2×(1+5%)=6.51，6.8的负偏差是6.8×(1-5%)=6.46，在6.46~6.51之间有一段重叠。若需要649Ω阻值的电阻，就可以在标称值为6.2×10和6.8×10的电阻中挑选出来。

5.电阻器的准确度和标称值的色环表示法

用色环标注电阻器的准确度和标称值的优点是，电阻被安装在电路中后，从各个角度都能清楚地读出阻值和误差，因而应用较普遍。用色环标注的电阻常被称为“色环电阻”或“色标电阻”。

色环电阻分为四道色环电阻和五道色环电阻，各道色环表示的意义如表1.4和表所示。普通电阻器用四道色环标注法。紧靠电阻器端的为第一色环，其余依次为第二、三、四色环。第一色环表示标称阻值的第一位数字，第二色环表示阻值的第二位数字，第三色环表示这两位数字后应乘的倍率数，第四色环表示阻值的容许误差。也有的普通电阻只有三道色环，这表示该电阻器阻值的容许误差为±20%，附表2.4最下一行所列“无色” 即表示误差为±20%。

附表2.4 四色环电阻每道色环表示的意义

2

2

E6 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 颜色 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝

第一色环表示 第一位数字 0 1 2 3 4 5 6 第二色环表示 第三色环 第二位数字 0 1 2 3 4 5 6 表示倍率 100 101 10 103 104 105 106 2第四色环 表示容许误差 17

电子测量实验指导书 18

紫 灰 白 金 银 无色 7 8 9 7 8 9 107 108 109 10-1 10-2 ±5% ±10% ±20% 附表2.5 五色环电阻每道色环表示的意义

颜色 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 金 银 第一色环表示 第一位有数字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 第二色环表示 第二位数字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 第三色环表示第四位数 第四色环 第五色环表表示倍率 示容许误差 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 10-1 10-2 ±1% ±2% ±0.5% ±0.25% ±0.1% 精密电阻器常用五道色环标注法。它的第一、二、三道色环分别表示标称阻值的前三位数字，第四色环表示这三位数字后应乘的倍率数，第五色环表示阻值的容许误差

6.电阻器的额定功率

在标准大气压和一定温度下，电阻器能长期连续负荷而不改变其性能的允

18

电子测量实验指导书 19

许功率称为电阻器的额定功率。选择电阻器的额定功率时，必须使之等于或大于电阻实际消耗的功率，否则长期工作时就会改变电阻的性能或烧毁。

电阻器的额定功率分为1/20、1/8、1/2、1、2、4、5??500等19个等级，单位为W。额定功率一般以数字形式标注在电阻器上，一般电阻器的额定功率越大，体积也越大，额定功率小于1/8W的电阻器，由于体积小，往往不标注额定功率。

二、电容器

1.电容器的型号命名方法

电容器型号的命名方法与电阻器类似，也是由一组字母和数字排列而成，前三部分表示的具体意义如附表2.6所示，第四、五、六和七部分分别表示电容器的序号、耐压、标称容量和容许误差等级。

附表2.6 电容器型号前三部分表示的意义

第一部分 名 称 C

第二部分 材 料 意义 高频瓷 低频瓷 玻璃釉 玻璃膜 云母 云母纸 纸介 金属化纸 聚苯乙烯等非极性有机薄膜 涤纶等极性有机薄膜 漆膜 纸膜复合 C T I O Y V Z J B L Q H 第三部分 分 类 符号 1~9的数字 T W J X S D M Y C G 意义 见表1.7 铁电 微调 金属化 小型 独石 低压 密封 高压 穿心式 高功率 符号 意义 符号 电容器 19

电子测量实验指导书 20

D A G N E 铝电解 钽电解 金属电解 铌电解 其它材料电解 附表2.7 电容器第三部分数字代表的意义

瓷介电容 云母电容 有机电容 电解电容 1 圆片 非密封 非密封 箔式 2 管形 非密封 非密封 箔式 3 叠片 密封 密封 烧结粉液体 4 密封 5 6 无极性 8 高压 9 独石 穿心 支柱 高压 密封 穿心 烧结粉固体 高压 特殊 特殊 例如，型号为CCG1-63V-0.01uFⅢ的电容器是一个高功率、高频瓷介电容器，耐压63V，容量为0.01uF，容许误差等级为Ⅲ，即±20%。

1.电容器的分类

电容器的种类很多。按其容量是否可以调节，分为固定电容器和、可变电容器和半可变电容器；按介质材料的不同，可分为纸介电容器、金属化纸介电容器、薄膜电容器、云母电容器、瓷介电容器、电解电容器等。电解电容器又可分为铝电解、钽电解、金属电解等。

一般来说，电解电容器的电容量较大，有极性（这一点在使用时应特别注意）；纸介和金属化纸介电容器次之，其它形式的电容器的电容量都较小无极性。

2.电容器的主要技术指标 ① 耐压

电容器的耐压即最大工作直流电压，耐压系列为6.3、10、16、25、32*、40、50*、、63、100、125*、160、250、300*、400、450*、500、630??，带“*”者只限电解电容器使用。

20

电子测量实验指导书 21

② 准确度和标称值

电容器的准确度用实际电容量与标称电容量之间的偏差的百分数来表示。电容器的容许误差一般分为七个等级，每个等级对应的容许误差如表1.8所示。

附表2.8 电容器的误差等级

级别 容许误差 02 ±2% Ⅰ ±5% Ⅱ ±10% Ⅲ ±20% Ⅳ +20% -30% Ⅴ +50% -20% Ⅵ +100% -10% 固定电容器的标称电容量系列如附表2.9所示。电容器的标称电容量是表中的数值或表中数值乘以10n，n为整数。

附表2.9 电容量标称系列

名称 纸介电容器 金属化纸介电容器 纸膜复合介质电容器 低频有机薄膜 介质电容器 铝、钽、铌电解电容器 容许误差 ±5% ±10% ±20% 容量范围 100pF~1uF 1uF~100uF 标称电容量系列 1.0、1.5、2.2、3.3、4.7、6.3 1、2、4、6、8、10、15、20、30、50、60、80、100 ±10% ±20% +50% -20% +100% -10% 1、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8 （容量单位uF） ③ 绝缘电阻 电容器的绝缘电阻是加到电容器上的直流电压和漏电流的比值。理想电容器的绝缘电阻应为无穷大。电容器的绝缘电阻决定于所用介质的质量和几何尺寸。如果绝缘电阻值低，会使漏电流加大，介质损耗增加，破坏电路的正常工作状态，严重时会造成电容器发热，破坏电介质的特性，导致电容击穿，甚至爆炸。

21

电子测量实验指导书 22

非电解电容器的绝缘电阻值很大，一般在106—1012Ω。 ④ 损耗

理想电容器是没有能量损耗的，而实际上，在电场的作用下，总有以部分电能转化成热能，从而形成损耗。损耗包括金属极板损耗和介质损耗，而小功率电容器主要是介质损耗。

⑤ 固有电感和极限工作频率

电容器的固有电感是由其极板的电感和引出线的电感构成，在高频运用时其影响不能忽略。

电容器的技术指标，在一般要求不高的场合，主要考虑第①、②两项指标。

三、电感器

电感器因为使用不够广泛，因此没有系列化产品。市场上只能买到供在特殊场合下使用的产品如收音机中使用的中周变压器、电视机中用的各种电感线圈，还有的是在测量上用的标准电感等。使用时，一般是根据要求自己设计、自己制作或到外面加工定制。

电感线圈是用漆包线或纱包线绕成，其间可插入铁磁体的一种元件。根据构造不同，可分为空芯线圈、铁氧体芯线圈、铁芯线圈和铜芯线圈等几种。根据电感量是否可调，可分为固定式和可调式。

电感器的主要技术指标有： 1.电感量

电感量由线圈的圈数N、截面积S、长度l、介质磁导率μ决定，当线圈长度甚大于直径时，电感量为L=μN2S/l（H）

电感量的精确度由用途决定，一般调谐电路线圈的精确度要高，而耦合线圈、扼流线圈的精确度低。

2.品质因数

由于线圈存在电阻，电阻越大性能越差。对具有铁芯的线圈，将引入插入损耗，影响线圈的性能。当用在调谐电路中时，线圈的品质因数决定着调谐电路的谐振特性和效率，要求它的品质因数约50—300。耦合线圈的品质因数小

22

电子测量实验指导书 23

得多。作滤波用的线圈，对品质因数要求不高。

3.固有电容

电感线圈的圈与圈之间具有分布电容，在工作频率较高时，分布电容和损耗将影响线圈的特性，严重时甚至使其失去电感作用。因此，固有电容是有害的，常采用特殊绕法减小固有电容。

四、半导体二极管和三极管

1.半导体器件型号的命名方法

半导体器件的型号由五部分组成，各部分所代表的意义如附表2.10所示。

附表2.10 半导体器件的型号各部分所代表的意义

第一部分 用数字表示器件的电极数目 符号 2 二极管 A B C D 3 三极管 B C D E A 第二部分 用汉语拼音字母表示器件的材料和极性 意义 N型锗材料 P型锗材料 N型硅材料 P型硅材料 PNP型锗材料 NPN型锗材料 PNP型硅材料 NPN型硅材料 化合物材料 第四部分 用汉语拼音字母表示器件的类型 符号 P W Z K X G D A 意义 普通管 稳压管 整流管 开关管 低频小功率 fa<3MHZ 高频小功率 fa≥3MHZ 低频大功率 高频大功率 第五部分 用数字表示器件的序号 第六部分 用汉语拼音字母表示器件的规格号 意义 符号 例如，型号为3AG11C的三极管为PNP型小功率锗材料三极管；型号为

23

电子测量实验指导书 24

2DZ16C的晶体管为硅材料整流二极管。

2.半导体器件的分类

半导体器件按材料可分为硅管和锗管两类；按电极数目可分为二极管和三极管。

晶体三极管按导电类型可分为NPN型和PNP型；按集电结耗散功率可分为小功率管（PCM<1W〉和大功率管（PCM≥1W）；按使用的频率范围可分为低频管（fa<3MHZ）和高频管（fa≥3MHZ）。

3.半导体二极管和三极管的主要技术指标

整流二极管的主要技术指标有两个：最大反向工作电压（峰值）UR和额定正向整流电流IF。三极管的主要技术指标有：最大集电极电流ICM、反向击穿电压UCEO、最大集电极功耗PCM。在高频运用时还应考虑fT，一般选fT大于工作频率的十倍。

24

电子测量实验指导书 25

附录三 B.1 GDS‐1102A‐U型数字存储示波器

B.1.1 GDS‐1102A‐U型示波器主要技术指标

一、性能指标： ?输入通道数：2个 带宽：DC – 100MHz (–3dB) 实时采样率：1 GS/s ?等效采样率：25GS/s ? 记录长度：2M 点 ?峰值侦测：高达10ns ?垂直档位：2mV~10V ?水平档位：1ns ~ 50s 二、主要特点： ? 5.7’’彩色TFT 显示 ? 保存和调取设置和波形 ? 27 组自动测量

? 多种语言菜单(12 种语言)

? 数学运算: 加, 减, 乘, FFT, FFT RMS ? 数据记录器 ? Go-NoGo 测试

? 边沿, 视频, 脉冲宽度触发

? 小巧的设计: (W) 310 x (D) 140 x (H) 142 mm 探棒因数0.1X~2000X 电压/电流 三、接口

USB 2.0 full-speed 接口，用于保存和调取数据 ? 校准输出 ? 外部触发输入

? USB slave 接口，用于远程控制 ? PictBridge 兼容打印机

25

电子测量实验指导书 26

B.1.2 GDS‐1102A‐U型示波器前面板各部件的作用

一、面板介绍

1、前面板

LCD 显示 Funct ion 键 Variable 旋钮

数

Acquire 键 Display 键 Cursor 键 Ut ility 键

设置获取模式 设置屏幕设置 运行光标测量

设置 Hardcopy 功能, 显 示系统状态, 选择菜单语 言, 运行自我校准, 设置探棒补偿信号以及选择 USB host 类型

Help 键 Autoset 键

TFT 彩色, 320 x 234 分辨率, 宽视角 LCD 显示

打开 LCD 屏幕左侧的功能

增大或减小数值，移至下一个或上 一个参

显示帮助内容 设置和运行自动测量

26

电子测量实验指导书 27

Measure 键 Save/Recall 键 Hardcopy 键 Run/Stop 键 Trigger level 旋钮 Trigger menu 键 Single trigger 键 Trigger force 键

号

Horizontal menu键 Horizontal posit ion 旋钮

TIME/DIV 旋钮 Vert ical posit ion

旋钮 CH1/CH2 键 VOLTS/DIV 旋钮 输入端子 接地端子 MATH 键 USB 接口 探棒补偿输出

外部触发输入 电源开

2、后面板

根据输入信号自动进行水平、垂直 以及触发设置

存储和调取图像, 波形或面板设置 将图像、波形或面板设置存储至 USB，或从 PictBridge 兼容打印机直接打印屏幕图像

运行或停止触发 设置触发准位 触发设置 选择单次触发模式

无论此时触发条件如何，获取一次 输入信设置水平视图 水平移动波形( 选择水平档位 垂直移动波形

设置垂直档位和耦合模式 选择垂直档位

接收输入信号: 1M?±2%输入阻抗, BNC 端子

连接 DUT 接地导线，常见接地 完成数学运算

用于传输波形数据、屏幕图像和面 板设置 输出 2Vp-p 方波信号，用于补偿探 接收外部触发信号 打开或关闭示波器

27

电子测量实验指导书 28

电源插座： 电源插座接收 100~240V, 50/60Hz的 AC 电源 保险丝插孔 ：AC 电源保险丝型号：T1A/250V

USB slave 接口：连接 B 类(slave)公头 USB 接口，用 于示波器的远程控制或 PictBridge 兼容打印机

CAL 输出：输出校准信号，用于精确校准垂直 档位

安全锁槽：标准的手提电脑安全锁槽，保证GDS-1000A-U 的安全

B.1.3 GDS‐1000A‐U型示波器屏幕显示

显示屏幕如图所示：

28

电子测量实验指导书 29

波形 :

Channel 1: 黄色 Channel 2: 蓝色 触发状态:

Trig’d 正在触发信号 Trig? 等待触发条件

Auto 无论触发条件如何，更新输入信号 STOP 停止触发 输入信号频率

实时更新输入信号频率(触发源信号)

“< 2Hz”说明信号频率小于低频限制(2Hz)，不准确 触发设置:

显示触发源、类型和斜率。如果为视频触发，显示触发源和极性 水平状态/垂直状态:

显示通道设置: 耦合模式、垂直档位和水平档位

29

电子测量实验指导书 30

B.1.4 GDS‐1000A‐U型示波器使用方法

该部分介绍捕获和观察输入信号时必要的基本操作。

一、激活通道

激活通道：按 CH1 或 CH2 激活输入通道。 通道指示灯显示在屏幕左侧，通道指示符也相应改变CH 1 or CH 2

关闭通道：按两次 Channel 键(如果通道处于激活状态，仅按一 次)关闭通道

二、使用自动设置

背景：Autoset 功能将输入信号自动调整到面板最佳视野处：

? 选择水平档位

? 水平定位波形 ? 选择垂直档位 ? 垂直定位波形 ? 选择触发源通道 ? 激活通道

Autoset 设置可分为两类模式：AC 优先模式和适应 屏幕模式。AC 优先模式去除所有 DC 成分，将波形成比例显示在屏幕上。适应屏幕模式将波形以最佳尺度显示在屏幕上，包括所有 DC 成分(偏移)。

步骤：

1. 将输入信号连入示波器，按Autoset 键

30

电子测量实验指导书 31

2. 波形显示在屏幕中心位置

取消自动设置：按 Undo(需等待几秒)取消自动设置

调整触发准位：如果波形仍不稳定，使用 Trigger Level 旋钮上/下调节触发准位

改变模式：按Type (需等待几秒)改变模式 类型。Type指示符改变类型：适应屏幕, AC 优先

限制：自动设置(Autoset)功能在以下情况不适用：

? 输入信号频率小于 2Hz

? 输入信号幅值小于 30mV

三、运行和停止触发

背景：在触发运行模式下，示波器持续搜索触发条件，一旦条件满足，屏

幕更新波形信号。

在触发停止模式下，示波器停止触发，屏幕保持最后一次获取的波形。屏幕上方的触发指示符显示停止模式

按触发 Run/Stop 键切换运行/停止 模式

31

电子测量实验指导书 32

Trigger Run mode Trigger Stop mode

波形操作：运行和停止模式下可以移动或缩放波形。

四、改变水平位置和档位

1、 设置水平位置：Horizontal position 旋钮向左或向右移动波形。位置指示符随波形移动，距中心点的偏移距离显示在屏幕上方。

Horizontal offset

2、选择水平档位：旋转 TIME/DIV旋钮改变时基(档位); 左(慢)或右(快)。 3、范围：1ns/Div ~ 10s/Div, 1‐2.5‐5 步进。

32

电子测量实验指导书 33

五、改变垂直位置和档位

1、设置垂直位置：旋转各通道的 Vertical position旋钮可以上/下移动波形。波形移动时，光标的垂直位置显示在屏幕左下角。Run/Stop 模式：运行和停止模式下均可以垂直移动波形。

2、选择垂直档位：旋转 VOLTS/DIV 旋钮改变垂 直档位; 左(下)或右(上)。 3、范围：2mV/Div ~ 10V/Div, 1-2-5 步进，屏幕左下角的各通道垂直档位指示符也相应改变。

六、使用探棒补偿信号

1、背景：该部分介绍了在缺少 DUT信号或比较信号此不能以它作为参考

2、波形类型

方波：用于探棒补偿：1k ~ 100kHz, 5%~ 95% 演示信号用于显示峰值侦测效果。

3、查看探棒补偿波形

1）将探棒与补偿信号输出端和通道输入端相连

的情况下，

如何使用探棒补偿信号。注意: 由于信号没有特定的频率精度和占空因数，因

33

电子测量实验指导书 34

2.按Utility键 Utility 3.按ProbeComp

4.重复按 Wave type 选择波形

5.(仅限 )按Frequency，使用Variable 旋钮改变频率值，范围：1kHz ~ 100kHz。

6.(仅限 )按Duty Cycle，使用Variable 旋钮改变占空比，范围：5% ~ 95%。

34

电子测量实验指导书 35

附录四 B.2 F80型数字合成函数波形发生器/计数器

B.2.1 F80型数字合成函数波形发生器/计数器的主要技术指标

一、函数发生器

1、波形特性

主波形：正弦波，方波， TTL波（方波，TTL波最高输出频率≤40MHz） 波形幅度分辨率：12 bits

采样速率： 200Msa/s （F80、F40、F20、F10、F05） 300Msa/s （F120）

正弦波谐波失真：≤-50dBc （频率≤ 5MHz） ≤-45dBc （频率≤ 10MHz） ≤-40dBc （频率≤ 20MHz） ≤-35dBc （频率≤ 40MHz） ≤-30dBc （频率 > 40MHz） 正弦波失真度： ≤0.1%（频率：20Hz ~ 100kHz） 方波升降时间： ≤25ns（F05、F10）

≤15ns（F20、F40、F80、F120）

注:正弦波谐波失真、正弦波失真度、方波升降时间测试条件：输出幅度2Vp-p（高阻），环境温度25℃±5℃

储存波形：正弦波，方波，脉冲波，三角波，锯齿波，阶梯波等27种波形

波形长度：4096点 波形幅度分辨率：10 bits

脉冲波占空系数：0.1% ~ 99.9%（频率≤10kHz）

1% ~ 99%（10kHz ~ 100kHz）

脉冲波升降时间：≤100ns 直流输出误差：≤±5%+10mV（输出电压值范围10mV~10V）

2、频率特性

频率范围：主波形： 1μHz ~ 5MHz （F05）

1μHz ~ 10MHz （F10） 1μHz ~ 20MHz （F20） 1μHz ~ 40MHz （F40） 1μHz ~ 80MHz （F80）

1μHz ~ 120MHz （F120）

35

电子测量实验指导书 36

储存波形： 1μHz ~ 100kHz

注：F80和F120型仪器的方波，TTL波最高输出频率≤40MHz 分辨率：1μHz

频率误差：≤±5×10-6 频率稳定度：优于±1×10-6 3、幅度特性 幅度范围

F80、F40、F20、F10、F05： 2mV ~ 20Vp-p（高阻）， 1mV ~

10Vp-p（50Ω）

[其中F80频率>40MHz： 2mV ~ 4Vp-p（高阻）， 1mV ~ 2Vp-p

（50Ω）]

F120：（频率≤40MHz）： 0.2mV ~ 20Vp-p（高阻）， 0.1mV ~ 10Vp-p

（50Ω）（频率>40MHz）：-76dBm ~ +13.5 dBm（50Ω）或0.1mV ~ 3Vp-p（50Ω）

最高分辨率：2μVp-p （高阻），1μVp-p（50Ω） 幅度误差：≤±1%+0.2mV (频率1kHz正弦波) 幅度稳定度：±0.5 % /3小时 平坦度：幅度≤2Vp-p：±3%（频率≤5MHz），±10%（频率≤40MHz）

幅度>2Vp-p：±5%（频率≤5MHz）， ±10%（频率≤20MHz）

±20%（频率>20MHz）

F120、F80：±1dBm（频率>40MHz） 输出阻抗：50Ω

幅度单位：Vp-p，mVp-p，Vrms，mVrms，dBm 4、偏移特性 直流偏移（高阻，频率≤40MHz）：±（10V-Vpk ac），（偏移绝对值≤2×幅度峰峰值）

直流偏移（F80，高阻，频率>40MHz）：±（2V-Vpk ac），（偏移绝对值≤2×幅度峰

峰值）

最高分辨率：2μV（高阻），1μV（50Ω）

偏移误差：≤±（5% +10mV） 信号幅度≤2Vp-p（高阻）

≤±（5% +200mV） 信号幅度>2Vp-p （高阻）

5、调幅特性

载波信号：波形为正弦波或方波，频率范围同主波形 调制方式：内或外

调制信号：内部5种波形（正弦、方波、三角、升锯齿、降锯齿）或外输入信号

调制信号频率：100μHz ~ 20kHz 失真度：≤2%

调制深度：1% ~ 120%

1%~ 80% （频率>40MHz，载波幅度>2Vp-p（高阻）时）

36

电子测量实验指导书 37

相对调制误差：≤ 设定值的±5%+2%

≤ 设定值的±10%+2%

外输入信号幅度：3Vp-p（-1.5V~ +1.5V） 6、调频特性

载波信号：波形为正弦波或方波，频率范围同主波形 调制方式：内或外

调制信号：内部5种波形（正弦、方波、三角、升锯齿、降锯齿） 调制信号频率：100μHz ~ 10kHz

频偏：内调频 频偏 Δf ≤ fc(载波频率)/2 Δf + fc ≤ fMAX + 100kHz

外调频 频偏 Δf ≤ 100kHz（载波频率≥5MHz），输入信号电压3Vp-p（-1.5V~+1.5V）

外调频：载波频率精确度 ≤ 10-2 ，频偏误差 ≤ ±20%

FSK：频率1和频率2任意设定

控制方式：内或外（外控：TTL电平，低电平F1；高电平F2） 交替速率：0.1ms ~ 800s 7、调相特性

基本信号：波形为正弦波或方波，频率范围同主波形 PSK：相位1（P1）和相位2（P2）范围：0 ~ 360.0° 分辨率：0.1°

交替时间间隔：0.1ms ~ 800s

控制方式：内或外（外控TTL电平，低电平P2，高电平P1） 8、猝发

基本信号：波形为正弦波或方波，频率范围同主波形 猝发计数：1 ~ 10000个周期

猝发信号交替时间间隔：0.1ms ~ 800s

控制方式：内（自动）/外（单次手动按键触发、外输入TTL脉冲上升沿触发）

9、频率扫描特性

信号波形：正弦波和方波

扫描范围：扫描起始点频率范围同主波形

扫描终止点频率范围同主波形

扫描时间：1ms ~ 800s（线性） 100ms ~ 800s（对数） 扫描方式：线性扫描和对数扫描

外触发信号频率：≤1kHz（线性） ≤10Hz（对数）

控制方式：内（自动）／外（单次手动按键触发、外输入TTL脉冲上升沿触发）

10、调制信号输出

输出频率：100μHz ~ 20kHz

输出波形：正弦、方波、三角、升锯齿、降锯齿

输出幅度：5Vp-p±2%

输出阻抗：600Ω

37

电子测量实验指导书 38

11、存储特性

存储参数：信号的频率值、幅度值、波形、直流偏移值、功能状态。 存储容量：10个信号

重现方式：全部存储信号用相应序号调出 存储时间：十年以上

在数据输入和显示时，既可以使用频率值也可以使用周期值，既可以使用幅度有效值也可以使用幅度峰峰值和dBm值。 13、操作特性

除了数字健直接输入以外，还可以使用调节旋钮连续调整数据，操作方法可灵活选择。

12、计算特性

二、计数器

1、频率测量范围：测频1Hz ~ 100MHz 计数重复率≤50MHz 2、输入特征：

a) 最小输入电压：

“ATT”打开：50mVrms（频率：10Hz ~ 50MHz） 100mVrms（频率：1Hz ~ 100MHz） “ATT”合上：0.5Vrms （频率：10Hz ~ 50MHz）

1Vrms （频率：1Hz ~ 100MHz）

b) 最大允许输入电压： 100Vp-p（频率≤100kHz），20Vp-p（频率≤100MHz）

c) 输入阻抗：R>500kΩ C<30PF d) 耦合方式：AC

e) 波形适应性：正弦波、方波

f) 低通滤波器： 截止频率约为100kHz

带内衰减：≤-3 dB

带外衰减：≥-30 dB（频率 >1MHz） 3、测量时间：10ms ~ 10s 连续可调

4、显示位数：八位（闸门时间>5s）

5、计数容量：≤4.29×109

6、计数控制方式：手动或外闸门控制 7、测量误差：时基误差±触发误差（被测信号信噪比优于40dB，则触发误差≤0.3）

38

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/n1a7.html