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4.1 实验 1 常用低频电子仪器的使用

(1)实验目的

①了解函数信号发生器、双踪示波器、交流电压表等常用低频电子仪器的主要技术指标、性能和面板上各按键及旋钮的功能。

②掌握函数信号发生器、双踪示波器、交流电压表、数字万用表的使用方法。

(2)实验仪器和设备

①计算机及电路仿真软件Multisim 10。

②函数信号发生器(F05A型)1 台。

③数字存储双踪示波器(DS5022 型)1 台。

④交流电压表(DF2175A)1 台。

⑤数字万用表(UT39A)1 台。

(3)实验原理

在模拟电子电路实验中,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、交流电压表及频率计等,它们和万用表一起,可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。

实验中要对各种电子仪器进行综合使用,可按照信号流向,以连线简洁,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接如图 4.1 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,称共地。信号源和交流电压表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线,示波器接线使用专用电缆线,直流电源的接线用普通导线。

(4)Multisim 10 仿真实验预习

①参阅第 3 章“常用实验仪器简介”中虚拟仪器的相关内容,从电路仿真软件Multisim 10基本界面窗口中调出虚拟函数信号发生器、双踪示波器、万用表和地线,按照如图 4.2 所示连接好仿真实验电路。

图 4.1 常用实验仪器与被测电路连接示意图

图 4.2 信号发生器、示波器、万用表连接图

②双击虚拟信号发生器图标,打开控制面板,根据表 4.1 设置信号的波形、频率和振幅。

③单击仿真按键,运行仿真。

④双击虚拟示波器图标,打开控制面板,设置时间轴比例和通道A比例为合适的值,使波形显示大小、疏密合适,根据表 4.1 进行仿真实验并填写相关数据。

⑤利用屏幕上的两个读数指针“T1”和“T2”,读出正弦波信号的幅值和周期填入表 4.1中。

⑥双击万用表,打开控制面板,单击“V”和“~ ”使之测量数据为交流电压,读出数据填入表 4.1 中。

⑦各虚拟仪器控制面板如图 4.3 所示。

表 4.1 虚拟仪器测试正弦波信号数据记录

图 4.3 信号发生器、示波器、万用表控制面板设置及显示

(5)实验室操作内容

1)函数信号发生器使用练习(参阅第 3 章“常用实验仪器简介”中相关内容)

①按下电源开关键,开启仪器。

②设置输出波形。按“Shift”键后再按代表所需波形的功能按键。

③设置频率。按“频率/周期”键后使屏幕显示“××Hz”,输入数字,再按单位键。也可转动旋钮来连续调节信号频率的大小。

④设置幅度。按“幅度/脉宽”键后使系统工作在幅度状态下,输入数字,再按单位键;也可转动旋钮来连续改变信号幅度的大小。

2)双踪示波器使用练习(参阅第 3 章“常用实验仪器简介”中相关内容)

①按下电源开关键,开启仪器。

②校准信号测试。将探钩(双夹电缆线的红夹)和黑夹分别接在校准信号输出端对应位置上,按下“AUTO”键,使校准信号波形出现在屏幕上,再分别调整V/ div(伏/格)旋钮、垂直位移旋钮和S / div(秒/格)旋钮、水平位移旋钮,使波形在垂直方向占 3 格,1 个周期波形在水平方向占 4 格,结合屏幕下方的CH1 挡位指示值和Time挡位指示值,读出校准信号电压值和周期值(换算为频率),应为 3 V、1 kHz,表明接入探头(双夹电缆)线完好,并且示波器Y通道和X通道测试准确。

③用信号发生器和双踪示波器调波形。将信号发生器的红夹子和示波器的探钩(双夹电缆红夹)夹在一起,两个黑夹子夹在一起。任意设置信号发生器的波形、频率和幅度,调节示波器的V/ div(伏/格)旋钮、垂直位移旋钮和S / div(秒/格)旋钮、水平位移旋钮,使波形在垂直方向和水平方向的大小位置合适,屏幕上一般显示 3 ~ 5 个波形,调出触发菜单,设置触发方式,使波形清晰稳定便于观察读数。

3)交流毫伏表使用练习(参阅第 3 章“常用实验仪器简介”中相关内容)

①通电前先检查表头指针是否指在零刻度线上,若有偏差,可用螺丝刀进行机械调零(不需要每次都调)。

②将信号发生器与交流毫伏表的红、黑夹子分别夹在一起。信号发生器输出为正弦波,频率和幅度任意设置。

③按下交流毫伏表的电源按钮,调节量程旋钮选择合适的量程,使表头指针偏转至满量程的 1 /2 以上的位置。

④结合挡位读出交流毫伏表示数,与信号发生器的输出幅度作比较。

4)函数信号发生器、双踪示波器、交流电压表测正弦波信号

①将 3 台仪器直接并联,即将示波器的探头(双夹电缆的红夹子)与信号发生器、交流毫伏表的红夹子连在一起,黑夹子连在一起,连接示意图如图 4.4 所示。

图 4.4 示波器、信号发生器、毫伏表连接示意图

②按照表 4.2 设置信号发生器输出信号参数,作为被测信号。

③调节示波器使屏幕上的波形显示大小合适、清晰稳定,读出数据填入表 4.2 中。

④调节交流毫伏表的挡位,读出示数填入表中。

表 4.2 正弦波信号测试数据记录表

注:交流毫伏表是测量正弦波电压有效值的电压表,如果测方波和三角波有效值需进行换算,换算公式如下:

有效值=测量值×0.9×波形系数

方波波形系数为 1,三角波波形系数为 1.15。

(6)Multisim 10 仿真拓展性实验

在Multisim 10 虚拟仪器中,安捷伦仪器有 3 种:安捷伦信号发生器、安捷伦万用表、安捷伦示波器。这 3 种仪器与真实仪器的面板,按钮、旋钮操作方式完全相同,使用起来更加真实。

1)安捷伦信号发生器

安捷伦信号发生器的型号是 33120A,其图标和面板如图 4.5 所示,这是一个高性能15 MHz的综合信号发生器。安捷伦信号发生器有两个连接端,上方是信号输出端,下方是接地端。单击最左侧的电源按钮,即可按照要求输出信号。

图 4.5 安捷伦信号发生器的图标和面板

2)安捷伦万用表

安捷伦万用表的型号是 34401A,其图标和面板如图 4.6 所示,这是一个高性能 6 位半的数字万用表。

图 4.6 安捷伦万用表的图标和面板

安捷伦万用表有 5 个连接端,应注意面板的提示信息连接。单击最左侧的电源按钮,即可使用万用表,实现对各种电类参数的测量。

3)安捷伦示波器

安捷伦示波器的型号是 54622D,图标和面板如图 4.7 所示,这是一个 2 模拟通道、16 个逻辑通道、100 MHz的宽带示波器。安捷伦示波器下方的 18 个连接端是信号输入端,右侧是外接触发信号端、接地端。单击电源按钮,即可使用示波器,实现各种波形的测量。

图 4.7 安捷伦示波器的图标和面板

4)连接

参考图 4.2 将安捷伦信号发生器、示波器和万用表连接起来,任意设置安捷伦信号发生器的波形和幅度,用安捷伦示波器观察波形,用安捷伦万用表测量电压。

(7)思考题

①在实际操作中,万用表能否用来测本实验中的交流电压?毫伏表能否用来测量直流电压?

②在使用示波器时,怎样使屏幕上不稳定的波形变得稳定便于观察? gpyBQVmRE6+63Tg1zZis09UjNtF9ljkVrrGuoaGHPzAf51CX+W6rMNjzLAqnJ9Zl

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