附录3常用仪器仪表的使用

附录常用仪器仪表的使用一、万用表的使用（一）指针式万用表的使用指针式万用表具有指示直观，测量速度快等优点，但它的输入电阻小，误差较大，所以一般用于测量可变的电压，电流值，通过观察表头指针的摆动来看电压，电流的变化范围。1.指针式万用表的结构图指针式万用表的结构图如附图3-1所示。附图3-1指针式万用表的结构2.注意事项（1）在使用万用表之前，应先进行“机械调零”，即在没有被测电量时，使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。（2）在使用万用表过程中，不能用手去接触表笔的金属部分，这样一方面可以保证测量的准确，另一方面也可以保证人身安全。（3）在测量某一电量时，不能在测量的同时换档，尤其是在测量高电压或大电流时，更应注意。否则，会使万用表毁坏。如需换挡，应先断开表笔，换挡后再去测量。（4）万用表在使用时，必须水平放置，以免造成误差。同时，还要注意到避免外界磁场对万用表的影响。（5）万用表使用完毕，应将转换开关置于交流电压的最大挡。如果长期不使用，还应将万用表内部的电池取出来，以免电池腐蚀表内其它器件。3.指针式万用表的应用（1）电阻的测量用万用表没量电阻时，首先应该将表笔短接，拧动调零电位器调零，使指针在欧姆零位上。而且每次换档之后也需重新调整调零电位器调零。在选择欧姆档位时，尽量选择被测阻值在接近表盘中心阻值读数的位置，以提高测试结果的精确度；如果被电阻在电路板上，则应焊开其中一脚方可测试，否则被电阻有其它分流器件，读数不准确！测量阻值电阻时，不要两手手指分别接触表笔与电阻的引脚，以妨人体电阻的分流，增加误差。（2）对地测量电阻值所谓对地测量电阻值，即是用万用表红表笔接地，黑表笔接被测量的元件的其中一个点，测量该点在电路对地电阻值，与正常的电阻值进行比较来断定故障的范围。在测量时，电阻档位设置在R*1k档，当测得的点的电阻值与正常的比较相差较大的情况下，说明该部分电路存在故障，如滤波电空漏电，电阻开路或集成IC损坏等。（3）晶体管的测量把万用表的量程转换到欧姆档R*100或R*1K档来测量二极管。不能用R*10，R*10K档。前为两者一个电阻太小，一个电阻太大，通过二极管的电流太大，易损坏二极管，后者则因为内部电压较高，容易击穿耐压较低的二极管。如果测出的电阻只有几百欧到几千欧（正向电阻），则应把红，黑表笔对换一下再测，如果这时没测出的电阻值应是几百千欧（反向电阻），说明这只二极管可以使用。当测量正向电阻值时，红表笔所测的那一头是二极管的负极，而黑表笔所测的一头是该二极管的正极~（二极管的单向导电特性）。通过测量正反向电阻值，可以检查二极管的好坏，一般要求反向电阻比正向电阻在几百倍。也就是说，正向电阻越小越好，反向电阻则是越大越好。（4）交流电压的测量我们可以用万用的直流电压档和交流电压档分别测量旰流和交流电的电压值，则是的时候把万用表与被测电路以并联的形式连接上。要选择表头指针接近满刻度偏转2/3的量程。如果电路上的电压大小估计不出来，就要先用大的量程，精略测量后再用合适的量程，这样可以防止出于电压过高而损坏万用表。在没量直流电压时，要把万用表的红表笔触在被测的电路正极，而把黑笔触到电路的负极上，千万不能搞反~在测量比较高的电压时应该特别注意两只分别握住红，黑表笔的约缘部分去测量，或先将一支表笔固定在一端，而后触及被测试点（5）充电变压器的测量可以在变压器不通电情况下用万用表的欧姆档初步估计一下其好与坏。先将万用表选择在R*10档，测量一下变压器初级线圈的直流电阻值，一般在几百欧到几千欧，如果测量出的数值是无穷大，那说明该线圈已经断路，不能使用了！然后再测试一下初级线圈和次级线圈之间的绝缘电阻值，应是越大越好~如果阻值小说明初次级之间的绝缘不良，也不能使用~以上测量如果都是良好，就可以将变压器接上电源测量其输出电压值，对带有滤波电路的变压器要注意红，黑表笔应该正确地分别放在电压输出端的正负极上，如果被测量出的输出电压正常，说明该变压器的性能良好。（二）数字式万用表的使用1.数字万用表的结构图数字万用表的结构图如附图3-2所示。附图3-2数字万用表的结构2.使用注意事项a如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕，应将量程开关拨到最高电压挡，并关闭电源。b满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”，其它位均消失，这时应选择更高的量程。c测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联，测直流量时不必考虑正、负极性。d当误用交流电压挡去测量直流电压，或者误用直流电压挡去测量交流电压时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。e禁止在测量高电压（220V以上）或大电流（0.5A以上）时换量程，以防止产生电弧，烧毁开关触点。f当显示“”、“BATT”或“LOWBAT”时，表示电池电压低于工作电压。3.数字万用表的应用（1）电压的测量①直流电压的测量，如电池、随身听电源等。首先将黑表笔插进“com”孔，红表笔插进“VΩ”。把旋钮选到比估计值大的量程（注意：表盘上的数值均为最大量程，“V－”表示直流电压档，“V～”表示交流电压档，“A”是电流档），接着把表笔接电源或电池两端；保持接触稳定。数值可以直接从显示屏上读取，若显示为“1.”，则表明量程太小，那么就要加大量程后再测量工业电器。如果在数值左边出现“-”，则表明表笔极性与实际电源极性相反，此时红表笔接的是负极。②流电压的测量。表笔插孔与直流电压的测量一样，不过应该将旋钮打到交流档“V～”处所需的量程即可。交流电压无正负之分，测量方法跟前面相同。无论测交流还是直流电压，都要注意人身安全，不要随便用手触摸表笔的金属部分。①直流电流的测量。先将黑表笔插入“COM”孔。若测量大于200mA的电流，则要将红表笔插入“10A”插孔并将旋钮打到直流“10A”档；若测量小于200mA的电流，则将红表笔插入“200mA”插孔，将旋钮打到直流200mA以内的合适量程。调整好后，就可以测量了。将万用表串进电路中，保持稳定，即可读数。若显示为“1.”，那么就要加大量程；如果在数值左边出现“-”，则表明电流从黑表笔流进万用表。②交流电流的测量。测量方法与1相同，不过档位应该打到交流档位，电流测量完毕后应将红笔插回“VΩ”孔，若忘记这一步而直接测电压，哈哈！你的表或电源会在“一缕青烟中上云霄”－－报废！（3）电阻的测量将表笔插进“COM”和“VΩ”孔中，把旋钮打旋到“Ω”中所需的量程，用表笔接在电阻两端金属部位，测量中可以用手接触电阻，但不要把手同时接触电阻两端，这样会影响测量精确度的－－人体是电阻很大但是有限大的导体。读数时，要保持表笔和电阻有良好的接触；注意单位：在“200”档时单位是“Ω”，在“2K”到“200K“档时单位为“KΩ”，“2M”以上的单位是“MΩ”。（4）二极管的测量数字万用表可以测量发光二极管，整流二极管……测量时，表笔位置与电压测量一样，将旋钮旋到“”档；用红表笔接二极管的正极，黑表笔接负极，这时会显示二极管的正向压降。肖特基二极管的压降是0.2V左右，普通硅整流管（1N4000、1N5400系列等）约为0.7V，发光二极管约为1.8～2.3V。调换表笔，显示屏显示“1.”则为正常，因为二极管的反向电阻很大，否则此管已被击穿。（5）三极管的测量表笔插位同上；其原理同二极管。先假定Ａ脚为基极，用黑表笔与该脚相接，红表笔与其他两脚分别接触其他两脚；若两次读数均为０.７Ｖ左右，然后再用红笔接Ａ脚，黑笔接触其他两脚，若均显示"１"，则Ａ脚为基极，否则需要重新测量，且此管为ＰＮＰ管。那么集电极和发射极如何判断呢？数字表不能像指针表那样利用指针摆幅来判断，那怎么办呢？我们可以利用“hFE”档来判断：先将档位打到“hFE”档，可以看到档位旁有一排小插孔，分为PNP和NPN管的测量。前面已经判断出管型，将基极插入对应管型“b”孔，其余两脚分别插入“c”，“e”孔，此时可以读取数值，即β值；再固定基极，其余两脚对调；比较两次读数，读数较大的管脚位置与表面“c”，“e”相对应。小技巧：上法只能直接对如9000系列的小型管测量，若要测量大管，可以采用接线法，即用小导线将三个管脚引出。这样方便了很多哦。（6）MOS场效应管的测量Ｎ沟道的有国产的3D01，4D01，日产的3SK系列。G极（栅极）的确定：利用万用表的二极管档。若某脚与其他两脚间的正反压降均大于2V，即显示“1”，此脚即为栅极G。再交换表笔测量其余两脚，压降小的那次中，黑表笔接的是D极（漏极），红表笔接的是S极（源极）。①电压档：在检测或制作时，可以用来测量器件的各脚电压，与正常时的电压比较，即可得出是否损坏。还可以用来检测稳压值较小的稳压二极管的稳压值，其原理如图：R为1K，电源端的电压视稳压管的标称稳压值而定，一般比标称电压大3V以上，但不要超过15V。再用万用表检测Ｄ管两端电压值，此值既为Ｄ管实际稳压值。②电流档：将表串入电路中，对电流进行测量和监视，若电流远偏离正常值（凭经验或原有正常参数），必要时可以调整电路或者需要检修。还可以利用该表的20A档测量电池的短路电流，即将两表笔直接接在电池两端。切记时间绝对不要超过1秒！注意：此方法只适用于干电池，5号，7号充电电池，且初学者要有熟悉维修的人员指导下进行，切不可自行操作！根据短路电流即可判断电池的性能，在满电的同种电池的情况下，短路电流越大越好。③电阻档；可用于判断电阻，二极管，三极管好坏的方法之一。对于电阻其实际阻值偏离标称值过多时则已损坏。对于二三极管，若任两脚间的电阻都不为很大值（几百K以上），则可认为性能下降或者已击穿损坏，注意此三极管是不带阻的。此法也可用于集成块，须要说明的是：集成块的测量只能和正常时参数作比较。④现在普通万用表的表笔都存在阻值较大，有兴趣的爱好者可自行制作一副表笔；方法：准备一米左右的优质音箱线或者多蕊铜电线，带绝缘套的夹子一对（红黑色），用于音箱接线的香蕉插一对（红黑色）；线的一端焊牢在夹上，另一端相应接入香蕉插中；一副优良的表笔即大功告成。二、信号发生器的使用低频信号发生器面板如附图3-3。附图3-3低频信号发生器面板（1）使用前的准各工作接通仪器的电源之前，应先检查电源电压是否正常，电源线及电源插头是否完好无损，通电前将输出细调电位器旋至最小，然后接通电源，打开XD1型低频信号发生器的开关。（2）频率的调节包括频段的选择和频率细调。①频段的选择。根据所需要的频段（即频率范围）可通过按面板上的琴键开关，来选择所需要的频率。例如，需要输出信号的频率为6200Hz，该频率在1～10kHz的频段，故应按下10kHz的按键（从左向右第五个键）。②频率细调。在频段按键的上方，有三个频率细调旋钮，1～10旋钮为整数，0.1～0.9旋钮为第一位小数，0.01～0.10旋钮为第二位小数。选择频率时，信号频率的前三位有效数字由这三个旋钮来确定。例如，需要信号的频率为3550Hz，则频段选择按下10kHz按键后，应将三个细调旋钮分别旋转到3、0.5、0.05的位置。（3）输出电压的调节。XD1型低频信号发生器设有电压输出和功率输出两组端钮，这两组输出共用一个输出衰减旋钮，可做10dB／步的衰减。但需要注意，在同一衰减位置上，电压与功率的衰减分贝数是不相同的，面板上已用不同的颜色区别表示。输出细调是由同一电位器连续调节的，这两个旋钮适当配合便可在输出端上得到所需的信号输出幅度。调节时，首先将负载接在电压输出端钮上，然后调节输出衰减旋钮和输出细调旋钮，即可得到所需要的电压幅度信号。输出信号电压的大小可从电压表上读出，然后除以衰减倍数就是实际输出电压值。（4）电压级的使用从电压级可以得到较好的非线性失真系数（＜0.1％）、较小的输出电压（200μV）和较好的信噪比。电压级最大可输出5V电压，其输出阻抗是随输出衰减的分贝数的变化而变化的。为了保持衰减的准确性及输出波形不失真（主要是在0dB时），电压输出端钮上的负载应大于5kΩ以上。（5）功率级的使用使用功率级时应先将功率开关按下，以将功率级输人端的信号接通。①阻抗匹配。功率级共设有50Ω、75Ω、150Ω、600Ω和5kΩ五种额定负载值，如欲得到最大的功率输出，应使负载阻抗等于这五种数值之一，以达到阻抗匹配。若做不到完全相同，一般也应使实际的负载阻抗值大于所选用的功率级的额定阻抗数值，以减小信号失真。当负载为高阻抗，且要求工作在频率输出频段的两端，即在接近10Hz或几百千赫时，为了输出足够的幅度，应将功放部分内负载按键按下，接通内负载，否则在功放级工作频段的两端，输出幅度会下降。当负载值与面板上负载匹配旋钮所指数值不相符时，步进衰减器指示将产生误差，尤其是0～10dB这一挡。当功率输出衰减放在0dB时，信号发生器内阻比负载值要小。但衰减放在10dB以后的各挡时，内阻与面板上负载匹配旋钮指示的阻抗值相符，可做到负载与信号发生器内阻匹配。②保护电路。刚开机时，过载指示灯亮，经5～6s后熄灭，表示功率级进人工作状态。当输出衰减旋钮开得过大或负载阻抗值过小时，过载指示灯亮，表示过载。此时应减小输出幅度，指示灯过几秒钟后熄灭，自动恢复正常工作。若减小输出幅度后仍过载，则灯闪亮。在高频端，有时因信号幅度过大，指示灯会一直亮，此时应减小信号幅度或减轻负载，使其恢复正常。当保护指示不正常时，需要关机进行检修，以免烧坏功率管。当不使用功率级时，应把功率开关按键复位，以免功率保护电路的动作影响电压级输出。③对称输出。功率级输出可以不接地，当需要这样使用时，只要将功率输出端与接地端的连接片取下即可。④功率输出。功率级在10Hz～700kHz（5kΩ负载时在10～200Hz）范围的输出，符合技术条件的规定。在5～10Hz、700kHz～1MHz（或5kΩ负载在200kHz～1MHz）范围仍有输出，但输出功率减小。功率级输出频率在5Hz以下时，不能输出信号。⑤电压表的使用。当用作外测仪表时，需将电压测量开关拨向外，此时根据被测量电压选择电压表的量程，测量信号从输人电缆上输人。当电压测量开关拨向内时，电压表接在电压输出级细调电位器之后，量程为5V挡。当功率输出衰减旋钮挡位改变时，电压表指示不变，而实际输出电压在改变。这时的实际输出电压值U＝电压表指示值U1/电压衰减倍数。此电压表与地无关，因此可测量不接地的输出电压。三、示波器的使用示波器种类、型号很多，功能也不同。模拟、数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器。这些示波器用法大同小异，本节针对V-252型号示波器介绍其常用功能，如附图4所示。附图3-4V-252型号示波器面板图一、示波器的面板介绍（一）电源、示波管部分1.荧光屏：是示波管的显示部分。2．电源(POWER)：当此开关按下时，电源指示灯亮，表示电源接通。3．辉度(INTENSITY):旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。顺时针旋转，亮度增大。观察低频信号时可小些，高频信号时大些。以适合自己的亮度为准，一般不应太亮，以保护荧光屏。4．聚焦(FOCUS):聚焦旋钮调节电子束截面大小，将扫描线聚焦成最清晰状态。5.辉线旋转旋钮（TRACEROTATION）:受地磁场的影响，水平辉线可能会与水平刻度线形成夹角，用此旋钮可使辉线旋转，进行校准。6.通道1(CH1):通道1垂直放大器信号输入BNC插座。当示波器工作于X-Y模式时作为X信号的输入端。7.通道2(CH2):通道2垂直放大器信号输入BNC插座。当示波器工作于X-Y模式时作为Y信号的输入端。8.垂直轴工作方式选择开关（MODE）输入通道有五种选择方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、双通道交替显示方式(ALT)、双通道切换显示方式(CHOP).叠加显示方式（ADD）。CH1：选择通道1，示波器仅显示通道1的信号。CH2：选择通道2，示波器仅显示通道2的信号。ALT：选择双通道交替显示方式，示波器同时显示通道1信号和通道2信号。两路信号交替地显示。用较高的扫描速度观测CH1和CH2两路信号时，使用这种显示方式。CHOP：选择双通道交替显示方式，示波器同时显示通道1信号和通道2信号。两路信号以约250Hz的频率对两路纤毫进行着性切换，同时显示于屏幕。ADD：选择两通道叠加方式，示波器显示两通道波形叠加后的波形。9．内部触发信号源选择开关（INTTRIG）当SOURCE开关置于INT时，用此开关具体选择触发信号源。CH1:以CH1的输入信号作为触发信号源。CH2:以CH2的输入信号作为触发信号源。VERTMODE:交替地分别以CH1和CH2两路信号作为触发信号源。观测两个通道的波形时，进行交替扫描的同时，触发信号源也交替地切换到相应的通道上。10.扫描方式选择开关(MODE)扫描有自动(AUTO)、常态(NORM)、视频-行(TV-H)和视频-场(TV-V)四种扫描方式。自动(AUTO)：自动方式，任何情况下都有扫描线。有触发信号时，正常进行同步扫描，波形静止。当无触发信号输入，或者触发信号频率低于50Hz时，扫描为自激方式。常态(NORM)：仅在有触发信号时进行扫描。当无触发信号输入时，扫描处于准备状态，没有扫描线。触发信号到来后，触发扫描。观测超低频信号（25Hz）调整触发电平时，使用这种触发方式。视频-行(TV-H)：用于观测视频-行信号。视频-场(TV-V)：用于观测视频-场信号。注：视频-行(TV-H)和视频-场(TV-V)两种触发方式仅在视频信号的同步极性为负时才起作用。11.触发信号源选择开关（SOURCE）要使屏幕上显示稳定的波形，则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。触发源选择确定触发信号由何处供给。通常有三种触发源：内触发(INT)、电源触发(LINE)、外触发（EXT)。内触发(INT)：内触发使用被测信号作为触发信号，是经常使用的一种触发方式。由于触发信号本身是被测信号的一部分，在屏幕上可以显示出非常稳定的波形。以通道1(CH1)或通道2(CH2)的输入信号作为触发信号源。电源触发(LINE)：电源触发使用交流电源频率信号作为触发信号。这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的。特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效。外触发（EXT)：TRIGINPUT的输入信号作为触发信号源。外加信号从外触发输入端输入。外触发信号与被测信号间应具有周期性的关系。由于被测信号没有用作触发信号，所以何时开始扫描与被测信号无关。12.外触发信号输入端子（TRIGINPUT）:外触发信号的输入端子13.触发电平/和触发极性选择开关(LEVEL)触发电平调节又叫同步调节，它使得扫描与被测信号同步。电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时，扫描即被触发。顺时针旋转旋钮，触发电平上升；逆时针旋转旋钮，触发电平下降。当电平旋钮调到电平锁定位置时，触发电平自动保持在触发信号的幅度之内，不需要电平调节就能产生一个稳定的触发。当信号波形复杂，用电平旋钮不能稳定触发时，用释抑(HoldOff)旋钮调节波形的释抑时间(扫描暂停时间)，能使扫描与波形稳定同步。极性开关用来选择触发信号的极性。拨在“+”位置上时，在信号增加的方向上，当触发信号超过触发电平时就产生触发。拨在“-”位置上时，在信号减少的方向上，当触发信号超过触发电平时就产生触发。触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点。（二）垂直偏转系统14.通道1（CH1）的垂直轴电压灵敏度开关(VOLTS／DIV)15.通道2（CH2）的垂直轴电压灵敏度开关(VOLTS／DIV)双踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。垂直灵敏度的单位是为cm/V，cm／mV或者DIV／mV，DIV／V，垂直偏转因数的单位是V／cm，mV／cm或者V／DIV，mV／DIV。实际上因习惯用法和测量电压读数的方便，有时也把偏转因数当灵敏度。例如波段开关置于1V／DIV档时，如果屏幕上信号光点移动一格，则代表输入信号电压变化1V。使用10：1探头时，请将测量结果进行×10的换算。16.通道1（CH1）的可变衰减旋钮/增益×5开关（VAR,PULL×5GAIN）17.通道2（CH2）的可变衰减旋钮/增益×5开关（VAR,PULL×5GAIN）每一个电压灵敏度开关上方还有一个小旋钮，微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底，处于“校准”位置，此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮，能够微调垂直偏转因数。垂直偏转因数微调后，会造成与波段开关的指示值不一致，这点应引起注意。许多示波器具有垂直扩展功能，当微调旋钮被拉出时，垂直灵敏度扩大5倍(偏转因数缩小5倍)。例如，如果波段开关指示的偏转因数是1V/DIV，采用×5扩展状态时，垂直偏转因数是0.2V／DIV。18.通道1（CH1）的垂直位置调整旋钮/直流偏移开关(POSITION):顺时针旋转辉线上升，逆时针旋转辉线下降。观测大振幅的信号时，拉出此旋钮可对被放大的波形进行观测。通常情况下，应将次旋钮按入。19.通道2（CH2）的垂直位置调整旋钮/反相开关(POSITION):顺时针旋转辉线上升，逆时针旋转辉线下降。拉出此旋钮时，CH2的信号将被反相。便于比较两个极性相反的信号和利用ADD叠加功能观测CH1与CH2的差信号。通常情况下，应将次旋钮按入。20（21）.通道1（CH1）垂直放大器输入耦合方式切换开关（AC-GND-DC）AC：经电容器耦合，输入信号的直流分量被抑制，只显示其交流分量。GND：垂直放大器的输入端被接地。DC：直接耦合，输入信号的直流分量和交流分量同时显示。（三）水平偏转系统