2017电工电子实践初步实验内容16学时

《电工电子实践初步》实验内容（16学时）

实验1、示波器测量前的调节与准备

示波器的使用方法参见使用说明书

实验2、示波器机内信号测量

将机内的方波信号输入到CH1通道，用示波器测量这个信号，记录波形并标注好参数。测量数据记录到表1中并分析讨论。用数字示波器测量电压峰峰值、高电平、低电平、周期时有三种方法：第一种方法是在屏幕上先读出波形垂直所占格数或水平所占格数，然后用“格数×倍率（V/DIV，S/DIV）”方式计算相应电压或时间；第二种方法是使用面板上的“MEASURE”按钮，调出菜单，在显示屏上读数；第三种方法是用光标“cursor”来测量。

表1机内信号的测量

注意：画波形时，首先要画出坐标轴，然后画波形，并要标注波形的电压、时间参数。

实验结果分析讨论要点：

1. 在这个实验中我们显然需要选择DC输入耦合方式，那么为什么不能选择AC输入耦合方式呢，如果选择了AC输入耦合方式，测得的波形、峰峰值、低电平电压、高电平电压各会有什么变化呢？

2. 若示波器提供的标准信号是f=1kHz，Upp=3V的方波，假设示波器的读数误差为±0.1格，试计算示波器灵敏度分别选择5V、2V、1V、0.5V时的相对误差分别为多少。并分析自己在测试中选择的灵敏度是否合适。

3. 同样假设示波器的读数误差为±0.1格，试计算示波器扫描速率取2ms、1ms、0.5ms、0.2ms时测量的相对误差是多少，并分析自己在测试中选择的扫描速率是否合适。

4. 请总结一下示波器测量机内方波信号的基本步骤和注意要点。

实验技巧：

1. 用“格数×倍率（V/DIV，S/DIV）”方式测量信号高、低电平时的步骤：输入信号从某个通道输入后，首先将该通道的耦合方式拨到GND位置，在屏幕上会显示一条扫描基线，该扫描基线代表0V电压的位置，调节上下位移旋钮使基线固定于某个标尺上，记住该位置。然后将耦合方式调节到DC耦合，屏幕上显示脉冲信号，参考标尺读出高、低电平等电压值。注意耦合方式由GND调至DC后，上下位移旋钮不可再调。

2. 示波器探头的衰减开关默认在“×1”，如果开关拨到“×10”，则信号的电压被示波器探头的内部电路衰减到十分之一，所以最终测量值一定要×10。

3. 用数字示波器测量电压时，注意菜单中探头设置的倍率，实际测量值是读数除以探头倍率。

4. 探头检测

示波器的探头线接入波形以后，一般要将示波器面板上的部分旋钮作相应调整，比如根据被测信号电压大小调节CH1、CH2电压灵敏度旋钮，根据被测信号频率大小调节扫描速率等等。但如果出现的仍然是扫描线或者干扰杂波信号，最常见的是示波器探头和连接电缆损坏，此时应首先检查探头。探头故障绝大部分出现在学生使用中操作不当造成地线接触不良或断开。测量一根探头是否已经损坏可按以下步骤进行：

1. 示波器输入耦合选择AC或DC，电压灵敏度旋钮设置到500mv/DIV或者更灵敏的档位；

2. 用手指接触探头的尖端，如果有杂波出现则探头的信号线连接正常，如果显示的仍然是一条直线的话，则说明信号线可能开路了；

3. 如果2正常，再将探头的信号线和地线短接，再用手指接触探头的尖端，如果示波器上显示的是一条水平线，说明探头的地线正常，反之如果有很多杂波出现，说明探头的地线可能开路了;

4. 有时探头和电缆本身是好的，但是电缆和示波器的连接处接触不良，可以试着用手扶着连接处，重复上述测试。

实验3、TTL脉冲信号测量

1）从函数发生器的TTL输出/同步输出口接出一个TTL脉冲信号（若使用的是鼎阳SDG1062X型号函数发生器，设置高电平5V，低电平0V的脉冲输出）到示波器的输入端，示波器探头的衰减为“×1”。根据表2的要求完成实验，并在坐标纸上记录每个实验的波形；

2. 将示波器的探头开关衰减变为“×10”，重复1）的实验，填入表2第二行。

表2 TTL脉冲信号测量

注意：

1. 在这个实验里所用的示波器探头一定是厂家推荐的配套探头。

2. 如果发现比较明显的阻尼振荡现象，一般是由于电缆总长太长造成的，可以不用信号源输出电缆，而将示波器的探头尖端直接接入信号的输出端口进行测量来减少阻尼振荡。

实验技巧：

脉冲上升时间测量也是一个常用的测量，因此很多示波器除了在屏幕的内表面用刻划或腐蚀的方法作出许多水平和垂直的直线标尺外，还有标明0％和100％的特别线，如图1(a）所示。这些特别的线和标明10％和90％的标尺配合使用可以很方便的进行上升时间的测量。具体方法，使用上下位移旋钮和垂直微调旋钮将被测信号的顶部和底部分别调至和标有0％和100％的线对齐。然后找出信号和标尺上标有10％和90％的两条线的交点。这样，上升时间就可以从这两个交点沿X轴方向的时间间隔读出来。此时我们还可以利用中间一条水平标尺和信号上升沿和下降沿的两个交点来测量正脉宽和负脉宽，如图1(b)所示。

注意：有些数字示波器，电压调节不存在“微调”功能。

(a)上升时间测量(b)脉宽测量

图1示波器测量脉冲信号

使用数字示波器测量电压或者时间时，即使使用的是Measure自动测量功能，也一定要在屏幕上将显示的波形尽量展开，这样测量的准确度才是最高的，尤其在测量上升沿时间时，将上升沿部分尽量展开到不能再展开为止（再展开就看不到上升沿的全貌了）。

实验4、叠加在直流上的正弦波的测试

调节函数发生器，产生如图2所示叠加在直流上的正弦波信号，其中直流分量为1V，交流分量峰峰值为4V，信号频率为500Hz。用示波器、万用表测出信号的相关参数，数据填入表3中。

表3叠加在直流上的正弦波测量数据

图2叠加在直流上的正弦波

实验5、电阻的测量

用万用表的欧姆档来直接测量电阻阻值并和色标电阻标称值相比较，结果填入表4中。

表4电阻的测量

标称阻值
色环
标注误差
测量值
实测误差

实验技巧：测量时被测电阻不能带电；对于大阻值电阻，不能用手捏着电阻引出线来测量；对于小阻值电阻，要将引线刮干净，保证表笔与电阻引出线的良好接触。

实验6、判断电容器的极性，测量电容量

观察电解电容外观，判断正负极性，用数字万用表测量电容量，结果填入表5中。

表5电容的测量

标称容量	万用表测量电容量
33uF
10nF

实验7、面包板的测量

查阅资料，了解面板的作用及结构。用万用表的欧姆档测试“电子技术/ISP综合实验箱”的面包板内部的连通情况，并描述面包板的使用方法。

实验8、相位差的测量

按图3接线，函数发生器输出正弦波频率为3KHz，有效值为2V（由万用表交流电压档测出）。

1. 用双踪法测量并记录u与u_c间的相位差，画出u及u_c波形。

2. 利用示波器的工作方式CH1+（-CH2）来测量电阻两端的电压峰峰值V_RP-P=______。

图3 RC串联电路

思考：（1）该题中能否用示波器直接观察电阻两端的电压？为什么？

（2）简述用示波器观察CH1+（-CH2）波形的操作步骤。此时对CH1、CH2两个通道的电压灵敏度旋钮的位置有什么要求？

实验9、判断二极管的极性、测量正向导通压降

观察二极管外观，判断正负极性。用数字万用表测量二极管的正向导通压降：将红表笔插入Ω 插孔，黑表笔插入COM 插孔。将功能旋钮开关置于Ω测量档，按SELECT键，选择二极管测量。红表笔接到被测二极管的正极，黑表笔接负极。从显示器上直接读取被测二极管的近似正向导通压降。对硅管而言，一般约为500～800mV。对锗管而言，一般约为200～300mV。本次测量二极管的正向导通压降为___________。判断该管为___________。

实验10、测量纹波电压

用示波器测量图4所示的半波整流电路的纹波电压Uo，记录Uo波形及参数。

图4半波整流电路测量纹波电压

实验11、直流分压电路测量

1）用万用表欧姆档测量一个标称阻值为1KΩ的电位器的滑动端与两固定端之间的电阻，调节电位器，检查电位器的质量。

2）将510Ω电阻和1KΩ的电位器连接成如图5所示的直流分压电路，调节电位器，使得滑动端A点电压为4V（用万用表直流电压档测量），按表6中的要求用示波器测量这个信号的电压，记录测量结果并分析讨论。

图5直流分压电路

表6直流电压的测量

实验结果分析讨论要点：

1. 比较1和2测量结果的差别，判断哪个结果是正确的并分析原因；

2. 根据实验总结用示波器测量直流电压的基本步骤和注意点。