实验1 常用电子仪器的使用
一、实验目的
1. 掌握用示波器观察周期信号的波形和测量正弦信号主要参数的方法。
2. 学会低频信号发生器和晶体管毫伏表的使用方法。
二、实验原理
1. 有关仪器的电路原理和使用方法请参阅本书第四篇中的有关内容及实验室所提供的仪器使用说明书。
2. 示波器上波形的显示和观察
(1) 扫描基线的显示
接通示波器的电源，打开电源开关，将示波器的输入探头短接，预热 约5 分钟后，依次调节辉度旋钮、垂直移位旋钮，即可在示波器的屏幕上观察到亮度适中的扫描基线。再调节示波器的聚焦旋钮，可使扫描基线更加清晰。
对于单踪示波器，只有一条扫描基线，对于双踪示波器可显示一条扫描基线，也可显示两条扫描基线。当需要观察的信号只有一个时，可将示波器的“垂直功能键”选在单通道的“通道
一般正常使用的示波器，开机后在屏幕上会很快显示出扫描基线。如果开机约 5 分钟后，还没有扫描基线出现，可能是由于“辉度”旋钮开的太小或者“Y 移位”旋钮的位置偏离中间位置太远而使扫描基线移到屏幕的有效范围之外。这时，应试调“辉度”旋钮或“Y 移位”旋钮，找到扫描基线。
(2) 信号波形的显示
① 信号的输入：在屏幕上观察到扫描基线后，就可以将被测信号通过示波器探头输入示波器，进行观察和测量。如果被测信号只有一个，则可以通过通道 1 的探头或通道 2 的探头将信号输入其中的一个通道。如果要同时观测两个被测信号，则需要将信号同时通过通道 1 和通道 2 的探头输入。
示波器的探头上有衰减开关，开关有“×1”和“×10”两档。开关打到“×1”档，表示输入信号不通过衰减而直接输入示波器。开关打到“×10”档，表示输入信号通过探头衰减 10 倍 ( 20dB )。一般采用“×1”档，在输入信号的幅度太大时，才采用“×10”档。
② 信号波形的稳定显示：当信号通过探头输入示波器后，一般情况下还不能马上显示一个稳定的信号。这时需要选择合适的“触发源”和“触发电平”才能使波形稳定。对双踪示波器而言，“触发源”一般有“通道 1 触发”、“通道 2 触发”、“交替触发”和“外触发”四种。当两个输入通道都有信号输入即双踪显示时，使用前三种触发方式的任意一种都可以得到稳定的波形显示。当只有一个通道 (例如通道 1 ) 有信号输入时，只能选择本通道触发 (例如“通道 1 触发”) 或“交替触发”。“触发源”选定以后，再调节“触发电平”旋钮，便会得到稳定的波形显示。
③ 信号波形的位置调节：配合调节“Y 移位”旋钮和“X 移位”旋钮可以使波形显示在屏幕的任意位置上。
④ 信号波形的幅度调节：调节示波器的“垂直灵敏度”(即 V / DIV ) 波段开关和“垂直灵敏度微调”旋钮，可以改变屏幕上波形的幅度。波段开关起“粗调”作用，微调旋钮起“细调”作用。通过二者的配合调节，可以在屏幕上得到任意幅度的波形。
⑤ 信号波形个数的调节：调节示波器的“扫描时间”(即 t / cm 或 TIME / DIV ) 波段开关和“扫描时间微调”旋钮，就可以改变屏幕上显示的波形的个数。通过二者的配合调节，就可以在屏幕上得到便于观察的几个信号波形。
3. 信号波形幅度的测量
通过对信号波形幅度的测量，可以得到信号所代表的电压值 (直接测得) 或电流值 (通过换算求得)。测量的方法和步骤是：
(1) 将“垂直灵敏度微调”旋钮置于校准 ( CAL ) 位置。
(2) 调节“垂直灵敏度”波段开关，使信号波形显示为便于测量的幅度 (即幅度不能太
大或太小)。
(3) 测量结果：被测信号的电压峰-峰值ＶP-P 等于波形在屏幕上垂直方向所占的格数ｎ与该通道的“垂直灵敏度”波段开关的指示值 V / DIV 以及探头衰减量Ｋ的乘积，即
4. 正弦信号波形周期和频率的测量
对信号波形周期和频率的测量实际上都是对时间的测量。测量的方法和步骤是：
(1) 将“水平扫描时间微调”旋钮置于校准 ( CAL ) 位置。
(2) 调节“扫描时间”波段开关，使在屏幕上显示几个便于测量的完整波形 ( 即不应太多、太少或不完整 )。
(3) 测量结果：信号的周期Ｔ就是屏幕上波形的两个峰值点或两个谷值点之间所对应的时间间隔。其值等于屏幕上该两点之间的波形在水平方向上所占的格数ｎ与“扫描时间”波段开关所指示的值 t / DIV 的乘积，即
信号的频率为周期的倒数，即
利用上述方法还可以测量波形上任意两点之间的时间间隔。
5. 两个同频率信号波形相位差的测量
将两个被测的信号通过双踪示波器的两个探头输入。调节“扫描时间”波段开关，使示波器的屏幕上显示出便于测量的波形。测出任意一个信号的周期 Ｔ，再测出两个信号波形的对应峰值点间的时间间隔 ｔ，则这两个信号的相位差 φ 的角度可根据下式求出：
6. 实验电路
本实验主要练习信号发生器、晶体管毫伏表和示波器的使用方法。各仪器在实验中的主要连接方式如图
三、实验内容及步骤
1. 信号发生器及晶体管毫伏表的使用
图
(1) 将晶体管毫伏表和信号发生器的电源接通，进行预热。
注意：毫伏表在接通交流电源之前，应将电压量程置于最大量程挡。
(2) 在信号发生器上选择正弦波输出。选择频率倍乘按键，调节频率微调旋钮，使信号发生器的输出频率为 1kHz。调节输出旋钮，使信号发生器上的电压表指示(有效值) 为 5V 。
(3) 按照图
注意：在连接测量电路的过程中及以后的测量过程中，不允许将信号发生器的输出端直接短路。将毫伏表接入测量电路时，应先接通地线（黑线），再接信号线（红线）。
(4) 改变信号发生器的“输出衰减”旋（按) 钮，同时用晶体管毫伏表测量当信号发生器的“输出衰减”置不同档位时的输出电压值。将测量结果记录在表
注意，信号接入后，毫伏表的量程应逐档减小，以便于读数。为了减小读数误差，要求每次读取测量结果时毫伏表的指针应位于满刻度的 1 / 3 以上。
2. 示波器的使用
(1) 信号波形的显示和观察
接通示波器的电源，预热。
将示波器的“通道选择”和“触发选择”旋钮置于适当的位置，调节示波器的“辉度”、“聚焦”和“辅助聚焦”各旋钮，使荧光屏上显示一条细而清晰的扫描基线。调节 “Ｘ 轴移位”旋钮和“Ｙ 轴移位”旋钮，使扫描基线位于屏幕中央。
按照图
调节信号发生器，使之输出频率为 1kHz、有效值为 3V （用毫伏表测量）的正弦信号。
在示波器上，调节扫描速度旋钮“T / DIV”及其微调旋钮，以改变荧光屏上显示波形的个数；调节所选通道的灵敏度旋钮“V / DIV”及其微调旋钮，以改变显示波形的高度。
从而使荧光屏上显示出高度为 6 格并有 3 个完整周期的波形。并对波形进行观察。
(2) 信号幅度的测量
① 保持信号发生器的信号为频率 1kHz、有效值为 3V 的正弦波。
②
用示波器测出信号的最大值，并与实际值 (毫伏表的测量值乘以 ) 比较。将结果填入表
③ 改变输入信号的频率和幅度，重复上述实验。结果不再填入表中。
(3) 信号周期和频率的测量
① 调节信号发生器, 使它输出频率为 1kHz、幅度为 3V 的正弦波。
②
用示波器测量信号波形的频率和周期，并与实际值 (信号发生器指示的输出频率) 进行比较。将结果填入表
③ 改变输入信号的频率，重复上述实验。结果不再填入表中。
(4) 相位差的测量
①
按照图
② 用示波器观察并测量电压 ＶC 和ＶR 的相位差 φ 。绘出ＶC 和ＶR 的波形图。在图中标出其相位差。
③ 改变信号的频率和幅度，重复上述实验。
四、实验仪器与设备
1. 信号发生器 1台
2. 晶体管毫伏表 1台
3. 双踪示波器 1台
五、实验报告要求
1. 将实验数据填入有关表中。绘出根据图
。
2. 列出本实验所用示波器的主要按键和旋钮的功能。