2.常用电子仪器的使用 数字) 2.常用电子仪器的使用(数字) 常用电子仪器的使用(1.实验目的1.1.掌握函数信号发生器的调节使用方法。 1.1.掌握函数信号发生器的调节使用方法。 掌握函数信号发生器的调节使用方法 1.2.掌握用数字示波器对电信号参数的多种测量方法 1.2.掌握用数字示波器对电信号参数的多种测量方法。 掌握用数字示波器对电信号参数的多种测量方法。 1.3.掌握用踪示波器对双路电信号及其相位差的测量方法 1.3.掌握用踪示波器对双路电信号及其相位差的测量方法。 掌握用踪示波器对双路电信号及其相位差的测量方法。

2.实验设备与实验器材 2.实验设备与实验器材2.1. 函数信号发生器 EE1641D(B); EE1641D(B); 2.2. 数字示波器 TDS1002; 数字示波器 TDS1002; 2.3. 模拟实验箱 2.4. 数子万用表 UT58A。 UT58A。

3.仪器工作原理与主要功能 3.仪器工作 仪器工作原理与主要功能3.1. 示波器是显示信号波形并测量波形参数的设备. 示波器是显示信号波形并测量波形参数的设备. 垂直、 四大部分构成. 示波器由垂直 水平、触发及显示四大部分构成 示波器由垂直、水平、触发及显示四大部分构成.以数 TDS1002为例 分述各部分的功能如下 为例， 各部分的功能如下： 字示波器 TDS1002为例，分述各部分的功能如下：长江大学电工电子实验中心龙从玉 1

1).示波器 1).示波器Y轴(垂直轴):Y轴由信号电压驱动,输入电压决定 示波器Y 垂直轴) 信号电压驱动 输入电压 驱动, 电压决定 波形垂直幅度 幅度基准 V/格 幅度( 基准： 波形垂直幅度(幅度基准：V/格)。 Y轴输入通道：CH1 ,CH2. (习惯称为Y1,Y2)两路输入通道。 输入通道 通道： 习惯称为Y1,Y2)两路输入通道 两路输入通道。 Y轴输入耦合：直流耦合/交流耦合/接地短路三种耦合方式。 输入耦合 直流耦合 交流耦合 接地短路三 耦合方式。 耦合： 耦合/ 耦合/ 其中交流耦合可过滤信号中的直流分量， 交流耦合可过滤信号中的直流分量 其中交流耦合可过滤信号中的直流分量，观测 动态信号 直流耦合用于观测动态信号与 信号； 耦合用于观测动态信号与直流 动态信号；直流耦合用于观测动态信号与直流 信号。 信号。 Y轴信号显示：CH1 /CH2 /DUAL / MATH四种显示方式。 其 信号显示 显示： MATH四种显示方式 四种显示方式。 MATH既可两信号加减运算 还可作波形分析 既可两信号加减运算， 波形分析。 中MATH既可两信号加减运算，还可作波形分析。 Y轴调节：① Y轴垂直电压基准(VOLTS/DIV),电压基准分 轴调节： 电压基准 VOLTS/DIV) 电压基准分 基准( 粗调与细调，可在Y轴菜单下选择 下选择。 粗调与细调，可在Y轴菜单下选择。 位

移调节旋钮 不改变波形。 调节旋钮, ②Y轴垂直位移调节旋钮,不改变波形。 以上的输入耦合 显示调节均可在 轴菜单下选择进行操作。 输入耦合与 均可在Y 进行操作 以上的输入耦合与显示调节均可在Y轴菜单下选择进行操作。 调节旋钮 光标测量选项 在测量电压时， 旋钮在 选项： * Y轴调节旋钮在光标测量选项：在测量电压时，为垂直电压 光标；在测量时间时，为水平时间光标。 光标；在测量时间时，为水平时间光标。2012-4-7 长江大学电工电子实验中心龙从玉 2

2).示波器 2).示波器X轴(水平轴):X轴由锯齿波驱动,锯齿波电压上升的 示波器X 水平轴) 由锯齿波驱动, 时间决定波形水平 决定波形水平宽度 水平基准 ms/ 基准： 时间决定波形水平宽度 (水平基准：ms/格). X轴调节：① X轴水平时间基准:(TIME/DIV)。时间基准分主 轴调节： 水平时间基准: TIME/DIV)。时间基准分 时间基准 基准分主 窗口时间 窗口时间 时间基准与窗口时间基准，窗口时间基准相当于 区间扩展， 基准在X 菜单下转换 下转换。 轴的区间扩展 时间基准在 轴的区间扩展，时间基准在X轴菜单下转换。 水平位移调节旋钮 不改变波形. 调节旋钮, ②X轴水平位移调节旋钮,不改变波形. 按下此键，可使初始时间居中归 ③ X轴归0键，按下此键，可使初始时间居中归0。 便于观测阶跃信号(如信号上升沿的测量)。 便于观测阶跃信号(如信号上升沿的测量)。 X轴输入端:在示波器为YT显示时,可外接同步触发信号； 轴输入端 示波器为Y 显示时 可外接同步触发信号； 同步触发信号 3 )示波器的同步触发系统：使X轴锯齿波电压与Y轴信号电压 )示波器的同步触发系统 示波器的同步触发系统： 锯齿波电压与 轴信号电压 电压与Y 在时间上同步 同步, 波形稳定显示关键 稳定显示关键！! 在时间上同步,这波形稳定显示关键！! 触发/释抑旋钮 触发电平的调节: 触发电平(释抑时间) ※触发/释抑旋钮 ：触发电平的调节:调触发电平(释抑时间) 旋钮可获稳定波形. 旋钮可获稳定波形. 触发菜单键： ※触发菜单键： 触发源的选择 触发源 CH1/CH2/LINE(电源)/EXT(外部) 的选择: 电源)/ ①触发源的选择:触发源:CH1/CH2/LINE(电源)/EXT(外部) 触发模式选择：边缘/视频、极性:上升、自动/ 模式选择 ②触发模式选择：边缘/视频、极性:上升、自动/正常等 强制触发键： ※强制触发键： 2012-4-7 3 长江大学电工电子实验中心龙从玉

4 )数字示波器的功能菜单： 主菜单 )数字示波器的功能菜单 数字示波器的功能菜单： 自动设置菜单：自动测量波形，判断波形类别，自动设置 设置菜单 波形类别 设置并 ※自动设置菜单：自动测量波

形，判断波形类别，自动设置并 测量波形特征参数。(傻瓜键)。 波形特征参数。(傻瓜键 测量波形特征参数。(傻瓜键)。 自动测量菜单：自动测量待测波形的频率、周期、正频宽、 测量菜单 波形的频率 ※自动测量菜单：自动测量待测波形的频率、周期、正频宽、 上升时间、电压峰峰值、电压均方根值、平均值等11种参数 种参数。 上升时间、电压峰峰值、电压均方根值、平均值等11种参数。 采用选项菜单按键循环显示各参数测量值。但因其为固定设置 选项菜单按键循环显示各参数测量值 固定设置， 采用选项菜单按键循环显示各参数测量值。但因其为固定设置， 有些参数测量误差较大！但能满足一般需求。 有些参数测量误差较大！但能满足一般需求。 光标测量菜单 采用光标测量就是手动测量。 电压测量选 测量菜单： 光标测量就是手动测量 ※光标测量菜单：采用光标测量就是手动测量。在电压测量选 项中两 轴位移旋钮调电压光标，其增量为测量电压；在时间测 电压光标 项中两Y轴位移旋钮调电压光标，其增量为测量电压；在时间测 选项中两 轴位移旋钮调时间光标，其增量为测量时间。 时间光标 量选项中两Y轴位移旋钮调时间光标，其增量为测量时间。 采集菜单 可选择取样采集、峰值采集 观测阶跃信号) 菜单： 取样采集 采集( ※采集菜单：可选择取样采集、峰值采集(观测阶跃信号)或 平均值采集 采集。 平均值采集。 显示菜单：可选择YT显示 显示/XY显示 对比度增强 减弱等 显示； 增强或 ※显示菜单：可选择YT显示/XY显示；对比度增强或减弱等。 辅助功能菜单 数字示波器可在此菜单下进入自校准 功能菜单： 菜单下进入自校准。 ※辅助功能菜单：数字示波器可在此菜单下进入自校准。… 数字示波器的循环选项菜单按键： 主菜单或专用菜单下 数字示波器的循环选项菜单按键：在主菜单或专用菜单下，根 选项菜单按键 显示屏提示，进行循环选项操作。 选项操作 据显示屏提示，进行循环选项操作。2012-4-7 长江大学电工电子实验中心龙从玉 4

3.2.TDS1002示波器操作说明 3.2.TDS1002示波器操作说明存储/ 存储/调出

1)图-1 数字示波器面版 1)图自动 设置键

自动测量

采集键 显示键

帮助键

辅助功能

光标键

默认键

系统 形式 设置 类型 边沿 耦合 信源 取样 主时基 向量 状态 直流 波形 时间 视频 类型持续 信号 信号源 斜率 CH1 带宽限制 峰值检测 视窗设定 CH1 无限 频率… 频率 CH1 关/60M 上升相对值 RET 格式 伏/格 格 CH1 信号 自校正 平均值 视窗扩展 100us A 峰峰值… 峰峰值 粗调 YT 10khz CH1 取样次数 故障 触发钮 游标1

游标1 探头 触发方式 对比 CH2 储存 64 记录 自动 50 us -增强 1× × 电平 平均值… 平均值 ↓增强

Ch1旋钮 Ch1旋钮 位移光标

水平 位移钮 位移钮

触发/ 触发/ 释抑钮 触发 菜单键

Ch1 菜单键

水平 菜单键 运算键 归 0键

耦合 关闭 中文( 中文(简) 50us 周期… 周期 噪声抑制 减弱

Language RET B 游标2 对比 游标2 CH2

Ch1 幅度钮

时间 基准钮

观察键 探

Ch1 输入端20122012-4-7

x轴输入端长江大学电工电子实验中心龙从玉

输出 信号

2)TDS1002屏幕说明 2)TDS1002屏幕说明 图-2屏幕显示区采集 模式 触发状态 CH1 零电平

水平 触发 位置

触发 电平

峰峰值… 峰峰值… 周期… 周期…CH2 零电平 CH1垂直 电压标准 CH2垂直 电压标准

均方根值… 均方根值… 频率… 频率… 窗口 时间 基准触发源 触发电平 触发频率

选 项 菜 单 显 示取消自动 设置

主时间 基准

文字显示有关信息(3 文字显示有关信息(3秒) (3秒2012-4-7

带宽限制 带宽限制长江大学电工电子实验中心龙从玉

3.3.函数 3.3.函数信号发生器 函数信号发生器 EE1641B1与EE1641D函数信号发生器基本功能相同 EE1641B1与EE1641D函数信号发生器基本功能相同 EE1641B1函数信号发生器具有 EE1641B1函数信号发生器具有： 函数信号发生器具有： 1).信号波形选择 1).信号波形选择：正弦波 .三角波.方波 . 信号波形选择： 三角波.波形按键 可循环选择波形,发光管指示. 波形按键,可循环选择波形,发光管指示. 按键, 选择波形 2).频率调节:有频率分段按键,可循环选择频段,发光管指示. 2).频率调节: 频率分段按键,可循环选择频段,发光管指示. 选择频段 旋扭, 细调频率 频率微调旋扭 可连续细调频率. 频率微调旋扭,可连续细调频率. 输出频率有 频率有数 输出频率有数字显示.

3).信号波形调节： 3).信号波形调节 波形调节：①幅度旋扭:连续调节输出电压;输出电压峰峰值有数字显示. 幅度旋扭:连续调节输出电压;输出电压峰峰值有 电压峰峰值 ②输出衰减按键:可选择衰减:20db(1/10)- 40db(1/100) 输出衰减按键 可选择衰减 20db(1/10)- 40db(1/100) 衰减按键: 衰减: 波形对称性调节旋扭 调节方波 占空比、 对称性调节旋扭: 方波的 ③波形对称性调节旋扭:调节方波的占空比、不对称 正负半波比 逆旋至关断 输出对称波形 关断: 对称波形. 波的正负半波比； 逆旋至关断:输出对称波形. 直流电平调节旋扭; 逆旋至关断 输出直流零电平 关断: 零电平. ④直流电平调节旋扭; 逆旋至关断:输出直流零电平.2012-4-7 长江大学电工电子实验中心龙从玉 7

4).输出端选择 4).输出端选择: 输出端选择:①.TTL输出端:仅输出5伏方波信号,电压不可变. .TTL输出 输出端 输出5 方波

信号,电压不可变. 输出频率可调 频率可调:0.3hz hz输出频率可调:0.3hz-3Mhz 函数输出端 输出可选择正弦波 三角波/方波. 正弦波/ ②.函数输出端:输出可选择正弦波/三角波/方波. 输出频率可调 频率可调:0.3hz-3Mhz. 输出频率可调:0.3hz-3Mhz. 输出电压可调 电压可调:V :0--20V. 内阻:50 输出电压可调:VPP:0--20V. 内阻:50 . EE1641D函数发生器输出频率为0.2 EE1641D函数发生器输出频率为 -2Mhz,并有以下输出端 并有以下输出端: 并有以下输出端 ③.功率输出端 仅输出正弦波; 功率输出端:仅 功率输出端 输出正弦波 输出频率可调:500hz--15khz. 输出频率可调 输出电压可调:V 内阻:4 . 输出电压可调 PP:0-20V.内阻 内阻 单脉冲输出端: ④.单脉冲输出端 单脉冲输出端

5).扫频 5).扫频(描)信号:(输出频率在一定范围内变化的信号) 扫频( 信号: 输出频率在一定范围内变化的信号) 频率在一定范围内变化的信号扫频源选择 内部对数/内部线性/ 扫频源选择:内部对数/内部线性/外部扫描 . 选择: 扫频信号调节 调节: 宽度可调 扫频速率可调 可调； 可调. 扫频信号调节:扫频宽度可调；扫频速率可调. 扫频信号输出端 输出端: 函数输出端或 输出端或TTL输出端 输出端. 扫频信号输出端:用函数输出端或TTL输出端. 6).计数器 测量信号源(或外部)信号的频率( 6).计数器:测量信号源(或外部)信号的频率(略) 计数器:2012-4-7 长江大学电工电子实验中心龙从玉 8

7).EE1641D型函数信号发生器使用说明 7).EE1641D型函数信号发生器使用说明图-3 信号发生器面板图EE1641B EE1641B1型函数信号发生器 没有功率及单脉冲输出！ 没有功率及单脉冲输出！ 扫频宽度 TTL 输出 计数 输入

扫频速度

B1电压 频率

单脉冲 输出

功率 输出 频率 微调 频段 范围 波形调节 关:对称 对称 函数/功率 函数 功率 输出衰减 直流调节 关:0电平 电平 函数 功率 电压 调节

电源 开关2012-4-7

扫频/ 扫频 计数

波形 选择

函数 信号9

长江大学电工电子实验中心龙从玉

实验内容 1.使用CH1通道对示波器本身提供的校准信号f=1khz, 使用CH1通道对示波器本身提供的校准信号f=1khz, 通道对示波器本身提供的校准信号 Vpp=5v的正方波信号进行观察并测量 Vpp=5v的正方波信号进行观察并测量按自动测量 键 选择自动 按CH1

红色夹子 菜单中选探 头为1X 头为 黑色夹子

实验内容

1. 校准信号：f=1khz,Vpp=5v的正方波信号 f=1khz,Vpp=5v的正方波信号表-1 示波器校准信号波形观测 校准值 校准信号) (校准信号) 峰峰值(V) 峰峰值( 实测值( 实测值 ( 示波器 观测波形数据) 观测波形数据)

频率(KHZ) 频率(KHZ)

2012-4-7

长江大学电工电子实验中心龙从玉

2.用示波器DC耦合 AC耦合输入，观测信号发生器含1v 2.用示波器DC耦合与AC耦合输入，观测信号发生器含1v 用示波器DC耦合与 耦合输入 直流(f=1Khz, Vpp=5 正弦波,三角波和方波信号. 直流(f=1Khz, Vpp=5V正弦波,三角波和方波信号. 记录 在表在表-2中.表-2 信号源波形观测输出信号 输出信号电压 频率 hz Y轴 基准 V/格 V/格 电压 V

示波器观测波形数据 示波器观测波形数据 观测波形X轴 基准 ms/格 ms/格 周期 ms 波形图 DC耦合 DC耦合 AC耦合 AC耦合

信号源

波形V

正弦波 函数 发生器

三角波

方波

3 分别用数字示波器下列方法测量脉冲与方波信号 分别用数字示波器下列方法测量脉冲与方波信号 测量脉冲用数字示波器对信号发生器输出频率f=1Khz,电压(Vpp)=5V的方波信号采 数字示波器对信号发生器输出频率f=1Khz,电压 Vpp)=5V的方波信号采 输出频率 电压( 用不同的测量法进行测量，并记录在表调节信号源对称性旋钮， 用不同的测量法进行测量，并记录在表-3中；调节信号源对称性旋钮，改变 输出信号占空比 用示波器测量信号源占空比可调范围 占空比， 测量信号源占空比可调范围。 输出信号占空比，用示波器测量信号源占空比可调范围。光标2 光标 光标1 光标1 光标1 光标 10% △T 正频宽90%

图-4 方波信号参数的测量

周期

△U 光标2 光标

1) 使用自动设置档测量：注意：首先确定探头补偿倍率正确！ 使用自动设置档测量：注意：首先确定探头补偿倍率正确！ 自动设置档测量①选择自动设置按键：可直接读取有关参数； 选择自动设置按键 可直接读取有关参数； 自动设置按键： 读取相应测量值。 1:对脉冲信号 相应测量值 对脉冲信号， ②按选项菜单中对应键，单选读取相应测量值。例1:对脉冲信号，按上升 时间键可读取相应值 读取相应值。 2:对正弦类信号 按分析键可作傅立叶分析。 对正弦类信号， 时间键可读取相应值。例2:对正弦类信号，按分析键可作傅立叶分析。

2) 使用自动测量档测量: 使用自动测量档测量: 自动测量档测量①先按Y轴的菜单，选择直流耦合方式，并调节电压/时间分度基准； 菜单，选择直流耦合方式 并调节电压 时间分度基准； 直流耦合方式， 电压/ 分度基准 自动测量功能键： 测量功能键 ②按自动测量功能键： 再按选项菜单中对应 选项菜单中对应键 确定测量信号源，最后循环选择 读取波 测量信号源 循环选择， ③再按选项菜单中对应键，先确定测量信号源，最后循环选择，读取波 形有关参数值(电压、周期、频率、正频宽、上升时间等) 形有关参数值(电压、周期、频率、正频宽、上升时间等)。2012-4-7 长江大学电工电子实验中

心龙从玉 13

3)使用光标测量档测量: 光标测量功能键: 使用光标测量档测量: 光标测量功能键 光标测量档测量 功能键:①先调节Y轴电压基准与X轴时间基准，使显示屏上出现完整周 调节Y 电压基准与 基准与X 时间基准 基准， 显示屏上出现 上出现完整周 先 的信号。 期的信号。 选项菜单中 第一键循环选择:关闭/电压/时间测量 测量； ②在选项菜单中,用第一键循环选择:关闭/电压/时间测量； 对准被测波形相关位置，调节Y1与Y2光标位移旋钮， 被测波形相关位置 光标位移旋钮 ③对准被测波形相关位置，调节Y1与Y2光标位移旋钮，就可在 选项显示栏读取测量的电压( 显示屏右侧的选项显示栏读取测量的电压 时间/周期) 显示屏右侧的选项显示栏读取测量的电压(时间/周期)值. 测量信号上升时间：先按X 归零键 再调时间基准 最后做光 信号上升时间 时间基准。 ④测量信号上升时间：先按X轴归零键，再调时间基准。最后做光 标测量。 标测量。表- 3 方波信号调节与测量表 信号源输出 波形参数电压( 电压(Vpp) 对称方波 Vpp=4V, f=1Khz 频率f(hz 频率f(hz ) 周期T(ms) 周期T(ms) 上升时间( 上升时间(us) 正频宽(ms) 正频宽(ms)长江大学电工电子实验中心龙从玉 14

自动设置测量值 自动设置测量值

自动测量档值 自动测量档值

光标测量值 光标测量值

4.电容元件的伏安关系的测量： 4.电容元件的伏安关系的测量 电容元件的伏安关系的测量：测量交流电路中电容的电压电流的相位差 0.01uf电容串联100欧 电流取样电阻)接地的组成阻容电路。 电容串联 用0.01uf电容串联100欧(电流取样电阻)接地的组成阻容电路。在输入端 4V, f=2Khz的正弦信号, 示波器双通道测量电路输入电压 双通道测量电路输入电压与输出 接Vpp=4V, f=2Khz的正弦信号,用示波器双通道测量电路输入电压与输出 电压(电流) 相位差,如图-6.测量数据与波形记录在表 测量数据与波形记录在表电压(电流)的相位差,如图-6.测量数据与波形记录在表- 3中.ui0.01u

ch1uo ch2

uo

ui

信 号 源

4v 2khz 100 R

△T

设信号周期 设信号周期:T 周期: 两信号的相差时 两信号的相差时 间 :△ T 两信号相位差角 两信号相位差角 φ=3600 △T /T 在小信号测量时, 在小信号测量时, 可在采集菜单下, 可在采集菜单下, 选用平均值采集! 选用平均值采集!

示波器

T

图-6 电容伏安关系测量图 表-3 交流电容电路伏安关系测量表 交流电容电路伏安关系测量表 信号 电压 ui(uc) uo(uR)2012-4-7 长江大学电工电子实验中心龙从玉

测量值 电压/V 电压/V T/us 相位差/ △T/us 相位差 0 超前/ 超前/滞后

计算值 电压/V 电压/V 相位差/ 相位差/0

*4.5 交直流信号叠加实验(课后

选作) 交直流信号叠加实验(课后选作)1) 直流电源输出1V直流电压，用示波器分别以AC/DC耦合测量波形电压。 直流电源输出1V直流电压 用示波器分别以AC/DC耦合测量波形电压 直流电压， 耦合测量波形电压。 直流电平旋 2) 调节函数信号源输出1khz4Vupp正弦信号，并调节信号源的直流电平旋 调节函数信号源输出1khz4Vu 正弦信号，并调节信号源的直流电平 钮使其含1V直流电压 用万用表DCV档测量) 再用示波器分别以AC/DC耦 直流电压( 钮使其含1V直流电压(用万用表DCV档测量),再用示波器分别以AC/DC耦 测量波形电压。 合测量波形电压。 3)分别测量两信号单独与共同作用时的图7电路中R3上的响应波形电压。 3)分别测量 信号单独 共同作用时的图 电路中R3上的响应波形电压 分别测量两 单独与 作用时的图7 上的响应波形电压。S1 R1CH1

R2CH2

S2

+ 直 1V US1 流 GND 电 源

+ uO -

示 波 器 探 头GND

uS2信 号 源2khz ∽4V +1v

R3

GND

图- 7 线性电路叠加实验– US1与uS2共同作用 线性电路叠加实验 实验–2012-4-7 长江大学电工电子实验中心龙从玉

R1=R2=R3=2K16