电子测量实训报告.doc

广州航海高等专科学校电子测量实训报告所在院系信息与通信工程学院专业名称通信技术作者班级学号指导教师完成时间2实训一：示波器原理及使用实训一、 实验目的：了解通用电子示波工器工作原理的基础上，学会正确使用示波器测量各种电参数的方法。二、实验原理：在时域信号测量中，电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。它可以精确复现作为时间函数的电压波形（横轴为时间轴，纵轴为幅度轴），不仅可以观察相对于时间的连续信号，也可以观察某一时刻的瞬间信号，这是电压表所做不到的。我们不仅可以从示波器上观察电压的波形，也可以读出电压信号的幅度、频率及相位等参数。电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的，如果在示波管的X偏转板（水平偏转板）上加一随时间作线性变化的时基信号，在Y偏转板（垂直偏转板）加上要观测的电信号，示波器的荧光屏上便能显示出所要观测的电信号的时间波形。若水平偏转板上无扫描信号，则从荧光屏上什么也看不见或只能看到一条垂直的直线。因此，只有当X偏转板加上锯齿电压后才有可能将波形展开，看到信号的时间波形。一般说来，Y偏转板上所加的待观测信号的周期与X偏转板上所加的扫描锯齿电压的周期是不相同的，也不一定是整数倍，因而每次扫描的起点对待观测信号来说将不固定，则显示波形便会不断向左或向右移动，波形将一片模糊。这就有一个同步问题，即怎样使每次扫描都在待观测信号不同周期的相同相位点开始。近代电子示波器通常是采用等待触发扫描的工作方式来实现同步的。只要选择不同的触发电平和极性，扫描便可稳定在待观测信号的某一相应相位点开始，从而使显示波形稳定、清晰。在现代电子示波器中，为了便于同时观测两个信号（如比较两个信号的相位关系），采用了双踪显示的办法，即在荧光屏上可以同时有两条光迹出现，这样，两个待测的信号便可同时显示在荧光屏上，双踪显示时，有交替、断续两种工作方式。交替、断续工作时，扫描电压均为一种，只是把显示时间进行了相应的划分而已。由于双踪显示时两个通道都有信号输入，因此还可以工作于叠加方式，这时是将两个信号逐点相加起来后送到Y偏转板的。这种工作方式可模拟谐波叠加，波形失真等问题。同时，如果改变其中一个的极性，也可以实现相减的显示功能。这相当于两个函数的相加减。示波器除了用于观测信号的时间波形外，还可将两个相同或不同的信号分别加于垂直和水平系统，以观测两信号在平面上正交叠加所组成的图形，如李沙育图形。它可用于观测两个信号之间的幅度、相位和频率关系。三、实验设备：1、函数信号发生器，型号YB1602，指标：0.2Hz-2MHz，数量2台；2、双踪示波器，型号YB4320A，指标：20MHz，数量1台。四、实验预习要求：1、复习好电子测量与仪器中示波测量的有关章节。2、参照仪器使用说明书，了解函数信号发生器、双踪示波器的各旋钮、开关的作用。3、详细阅读实验指导书，作好绘制波形和测试记录的准备。五、实验步骤：1、做好使用示波器前的调亮、聚焦、校正等准备工作。 将两个通道的耦合方式置为地 调节“聚焦”旋钮调节CH2的“位移”旋钮将通道2的扫描线调至中心位置调节“扫描微调”旋钮至校准位调节“触发电平”旋钮至锁定位置将校准信号接入通道1，观测显示是否正确2、测量如下的各种波形参数。（1） 方波：测量上升时间 信号源输出方波信号， 调节示波器时基旋钮将波形展开，调节CH1的“位移”旋钮将通道1的扫描线调至中心位置 按下扫描因数5扩展键， 调节水平位移旋钮便于读数上升时间= 上升沿格数扫描时基刻度5测量下降时间 调节水平位移旋钮并读取下降时间下降时间= 下降沿格数扫描时基刻度5测量直流偏置电压 按下信号源的直流偏置按钮，并CH1置为直流耦合读波形峰值的格数将CH1置为交流耦合并读波形峰值的格数直流偏置电压= (-)垂直幅度刻度（2）正弦波：测量重复周期及电压峰峰值。 信号源输出正弦信号 ，调节CH1的垂直幅度旋钮并读数电压峰峰值= 波峰到波谷的格数垂直幅度刻度重复周期= 单周期的格数扫描时基刻度（3）三角波：测量波形对称度信号源输出三角信号并读数上升时间=上升沿格数扫描时基刻度下降时间=下降沿格数扫描时基刻度3、显示波形的观测：（1） 选择不同的触发极性按下“极性”按钮并观察波形显示（2） 选择不同的扫描速度 调节扫描时基选钮并观察不同扫描速度下的波形显示 切换信号源的频率档位 （3） 观察交替扫描方式 两个信号源分别输出不同频率、不同波形的信号，按下CH1和CH2按钮同时显示这两个信号，按下“交替触发”和“断续”按钮并观察波形显示（4） 观察波形叠加两个信号源分别输出相同频率、不同波形的信号，按下CH2按钮同时显示这两个信号，按下“叠加”按钮并观察波形显示 （5） 观察任意两种波形的合成图形 观察方波和正弦波的合成图形 观察两个同频正弦波的合成图形 将两个正弦波的频率比调整为1 : 3并观察 调节其中一个正弦波的幅度并观察 六、思考题：1 能否用一个带宽为20MHz的示波器观测频率为15MHz的正弦波和方波？为什么？2 利用示波器测量各种波形参数时，如何减小其测量误差？3 当利用示波器观测某一直流信号时，示波器的输入耦合方式，触发耦合方式和扫描方式应如何选择？4 测量方波的上升和下降时间可以有哪些方法？5 什么是李沙育图形？用李沙育图形测频率是基于替代法、比较法还是微差法？当偏转板上无扫描信号时，你能在荧光屏上看见什么？实训二 函数信号发生器的使用一、实验目的1.学会函数信号发生器、示波器和晶体管毫伏表的使用方法。二、实验仪器函数信号发生器 YB 1602 一台示波器 一台晶体管毫伏表 AS2173、2174 一台数字万用表 DT890 一块三、实验任务1. 正弦信号的毫伏表测量和示波器测量 按要求将数据填入表2-1(1) 正弦信号发生器，使其输出频率为1 KHz，峰峰值为60mV，不含直流成分的正弦信号，用示波器观测此信号，记录其实际周期值T= ，并用坐标纸记录示波器荧光屏上显示的被测信号波形，测量Vpp= ；用毫伏表测量其有效值V有效= ，并作记录。图2.1 用示波器进行周期测量周期的波形测量： 周期T=T格*扫描档位ms/格； 如果T包含3个完整周期， 周期T=（T格*扫描档位ms/格）/3 ，可以减少视在误差。图2.2 用示波器进行幅度峰峰值测量幅度测量（峰峰值）： Vpp=B格*Y轴档位mv/格，(2) 调节函数信号发生器，使其输出频率5KHz，峰峰值为1 V，含1V直流成分的正弦信号，用示波器观测此信号，记录其实际周期值，并记录示波器荧光屏上显示的被测信号波形；用毫伏表测量其有效值，用万用表测量其直流成分，并作记录。（3）利用毫伏表测出信号的分贝值。 用毫伏表测量该电压的有效值Vrms ,和分贝值DB，用示波器测量该电压的Vp-p表1-1输入正弦波毫伏表测量Vrms分贝值DB示波器测Vp-p万用表测量其直流成分频率5KHz，峰峰值为1 V说明：电压的分贝值 Ux（DB）20 Lg(Ux rms /0.755)，对信号发生器来说， 输出衰减档20 dB 40dB,60dB分别衰减多少倍？验证 Vp-p=2Vrms2. 用示波器测量脉冲信号 按要求将数据填入表1-2（1） 调节函数信号发生器，使其输出周期为0.1ms,峰峰值为2V，占空比为50%，不含直流成分的矩形波信号，用示波器观测此信号，记录其实际频率值，并记录示波器荧光屏上显示的被测信号波形。（2） 调节函数信号发生器，使其输出周期为0.1ms，峰峰值为2V，占空比为50%，含1V直流成分的矩形波信号，用示波器观测此信号，记录其实际频率值，并记录示波器荧光屏上显示的被测信号波形。（3） 调节函数信号发生器，使其输出周期为1ms，低电平为0V，高电平为3V，占空比为20%的矩形波信号，用示波器观测此信号，记录其实际频率值，并记录示波器荧光屏上显示的被测信号波形。表1-2输入信号(方波)实测频率实测周期实测峰值波形周期0.1ms,Vpp2V，占空比50%，不含直流成分的脉冲信号周期0.1ms, Vpp2V ，占空比50%，含1V直流成分的的脉冲信号周期0.1ms, Vpp 3V，占空比为20%，不含直流成分的的脉冲信号3. 用示波器测量两个信号的相位差相位差一般是指对同一频率的两个信号而言，相位差可用如下方法产生：(1) 频率低的信号（1KHz），通过低通滤波器输出的信号，会产生相移，与输入信号就形成相位差。(2) 用1K的电阻和0.1 F的电容组成一个RC移相网络，输入1KHz的正弦信号，用示波器分别测量从电阻上和从电容上输出的信号与输入信号的相位差。分别用双踪示波器和椭圆法测量，用坐标纸记录示波器荧光屏上显示的波形,并算出相位差。电路连接如图1.3所示。4.测量调幅波的调幅系数 单音频调制时，调幅波的波形如下图所示，A=2Umax ，B=2Umin调幅波的表达式如下：u=Um（1+msint）sint式中 Um 载波振荡的振幅、 载波振荡、低频调制信号的频率m 调幅系数根据观测所得的A、B值，可按下式计算出调幅系数： 100%测量方法如下：（1）调节AS1053高频信号发生器，使之输出调制频率为1000HZ 、调制度为30%，载波频率为465KHZ的已调信号，输出至示波器CH1（或CH2）。（2）调节高频信号发生器输出幅度，同时按正弦信号的测量方法适当调节示波器的旋钮，使屏幕上显示稳定的调幅波形。（3）根据显示的调幅波形，读取包络线的峰峰和谷谷之间所占的格数A、B值计算调幅系数m，并与高频信号发生器输出信号的调制度进行比较和验正。四、预习要求1.复习示波器、毫伏表、函数信号生发生器的工作原理。2.了解所用到的仪器的功能和使用方法。图2.3 相位差的双踪示波法和椭圆法连线图五、实验报告要求整理实验数据和所记录的波形图，回答思考题。六、思考题1.用示波器测量交流信号的周期和大小时，如何才能保证其测量精度？2.用交流毫伏表测量交流信号电压时，信号频率的高低对读数有无影响？能否用AS2173型晶体管毫伏表测量直流电压和5Hz以下的交流电压？万用表可以用来测量1KHz以上的交流信号吗？3.请在实验中制造出如图1.4所示的示波器不正常现象，解释这些现象出现的原因及消除这些不正常现象的方法。其中(1)(4)是接通电源但未输入信号时的情况，(5)(8)是观察正弦信号时的情况。 图2.4 示波器出现的各种不正常现象4.请在实验中试着用手指去触摸示波器的输入探头，在示波器上看到的是什么信号的波形？为什么会看到这个波形？5.如何用示波器显示二极管的伏安特性曲线？附录： 晶体管毫伏表 AS2173使用方法及注意事项 准备工作：将毫伏表垂直放置在水平工作台上，在未接通电源情况下，看电表的指示针是否在零位，若有偏差，则调节机械调零旋钮使指示针指示为零。 接通电源，进行电气调零，将输入的两个接线端短接，并使量程的开关处于合适的档位上，再调节电器调零旋钮使表头指针指示为零，然后断开两接线端进行测量。毫伏表在使用中，每改变一次量程都应该电气调零。 EM2171型毫伏表具有自校零功能，因此可以不进行电气调零。 根据被测信号的大小选择合适的量程，无法预知被测量的大小时先用大量程档，逐渐减小量程至合适档位。 凡量程为1*10 的。读数时读从上往下数的第一根刻度线，凡量程为3*10 的读第二根刻度线。 毫伏表是不平衡式表，测试端的两个夹子是不同的，黑夹子必须接被测电路的公共地，红夹子接测试点。接拆电路时注意顺序，测量时先接黑夹子，后接红夹子，测量完毕，先拆红夹子，后拆黑夹子。 由于毫伏表的灵敏度很高，输入端感应的信号就能使表针满偏，因此不用时应将量程置3V以上档；测试过程中需要改换测试点时，也应先将量程置3V以上档，然后移动红夹子，红夹子接好之后再选择合适的量程；使用完毕将量程置3V以上档后，再断开电源。分贝测量及宽频电平表1）分贝在音响、通讯系统中，分贝值表示放大器的增益、噪声电平等参数。通信系统中，也常用分贝表示电平或功率。 实际测量时，分贝值表示被测量对某一同类基准量比值的对数值。例如电压的分贝值为基准电压。规定在 上产生W的功率，相应的基准电压为： 电压电平测量：表头标定时选择输入阻抗600，则对应的0dB电压为0.775V（有效值）。通常0dB约在表头指针满刻度的2/3左右，0dB的左边为-dB（0.775V）。 表头读数只能表示输入无衰减且交流放大器增益为1时被测电压的分贝值。当引入衰减和放大后，被测电压的dB值 = 衰减器读数（对应的附加分贝值）表头读数。例如：MF-20的300mV档（对应的附加分贝值-14 dB）测电压，表针指示-10dB,被测电压的分贝值为多少？被测电压的分贝值为141024 dB对功率电平的测量：实际上是对阻抗两端电压电平的测量。“零刻度基准阻抗” ：与1mW基准功率对应的阻抗Z0 ，取为600。此时表头的功率电平刻度与电压电平刻度一致（实际表头的功率电平刻度就是按600“零刻度基准阻抗”定度的）。若选择输入阻抗Zi600，就可直接从表头读出功率电平值。当Zi600时，则应根据读出的电压电平换算出功率电平，其换算公式为实训三 频率计的使用实训一、 实验目的：1.学习数字频率计的测量周期与频率 2. 进一步了解频率计的原理二、 实验测量任务：用信号发生器产生5MHz，峰峰值3V的正弦波，用HC-F1000L型频率计测量其频率及周期。改变闸门时间0.01s、0.1s、1s，将测量频率结果及单位填入表3-1。表3-1输入条件闸门时间频率计算1字误差周期5MHz，峰峰值3V的正弦波0.01s0.1s1s120MHz，峰峰值0.5V的正弦波（高频）0.01s0.1s1s三、实验报告要求整理实验数据和计算1字误差，完成表3-1，回答思考题。四、思考题 1. 闸门时间选择的原则是什么？ 2. 什么是1字误差？它代表何含义。3. 为什么有些数据测不出来？请总结出频率计的使用要点。附： HC-F1000L型频率计的使用说明一 概述 本实验采用HC-F1000L型频率计,该仪器采用多周期同步测量原理，应用单片机控制和运算，采用大规模集成电路 ，可以完成宽频率范围的等精度频率和周期测量。对于任何被测信号，都能实现每秒8位数的测量和显示。具有自检功能，输出10MHz的标频信号，具有测量精度高、功耗小、体积小、重量轻等优点。二 技术条件2.1测频：测频范围：1Hz1GHzA通道：1HZ100MHz B通道：100MHz1GHz测量准确度：10-7/s+时基误差2.2测周期：仅限A通道 测量范围：1s0.01s2.3 A通道特性： 频率范围：1Hz100MHz输入灵敏度：（1Hz-20Hz）：35mv,(25Hz-100MHz):20mv,最大输入电压250V，衰减：1/20低通滤波器截止频率：100kHz2.4 B通道特性：频率范围：100MHz-1000MHz输入灵敏度：20：mV输入阻抗：50最大输入电平：3V2.5时基特性：类型：温度补偿晶体管振荡器后面板有内标频输出端：10MHz，TTL电平短期稳定性：110-6/s调节范围：210-5温度稳定性：050范围内为510-6三 面板简介 前面板说明： 电源开关（POWER）：仪器220V电源开关。 复位按扭（RESET）：整机复位。当仪器工作不正常时，可按复位按扭。 功能键FA： A通道测频功能键。用于1Hz100MHz信号频率的测量。 功能键FB： B通道测频功能键。用与100MHz1GHz信号频率的测量。 功能键PA：A通道周期测量功能键。用于1Hz100MHz信号周期的测量。 闸门时间0.01s时，闸门开启时间为0.01s，测量结果为六位。 闸门时间0.1s时，闸门开启时间为0.1s，测量结果为七位。 闸门时间1s时，闸门开启时间为1s，测量结果为八位。 低通滤波（LPF 0UT/IN）：A通道低通滤波器，截止频率约为100KHz。 衰减（ATT 1/20）：A通道衰减。信号衰减为1/20。 闸门指示灯：指示灯亮表示闸门开启。 溢出指示灯：指示灯亮表示测量结果溢出，超出正常测量范围。 显示屏：8位LED数码管显示测量结果。 Hz：频率测量结果单位为Hz。 KHz：频率测量结果单位为KHz。 MHz：频率测量结果单位为MHz。 s：周期测量结果的单位s。 A通道输入端：通道阻抗为1M，35pF。输入频率低于100MHz的信号。 B通道输入端：通道阻抗为50。输入频率为100MHz1GHz的信号。四 仪器的操作1频率测量l 当被测信号频率范围在fx=1Hz100MHz时，用A输入通道：a. 估计被测信号的幅度。若信号幅度大于10V，将衰减器选择“20”档，衰减20倍，以防烧坏通道电路。b. 把输入信号接至输入A通道输入端。c. 按下A通道测频功能键 FA。d. 选择不同的闸门时间1S,0.1S、0.01S得到分辨率为8、7、6位显示的频率。e. 显示器 显示频率值。在每次测量过程中闸门灯亮，而测量间隔的末尾更新显示结果。f. 若测量频率较低（低于100KHz）且信号高频噪声较大，可使用LPF（低通滤波器）。l 当被测信号频率范围在100MHz1GHz时，用