实验一  常用电子仪器的使用练习

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 1600                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= 1ms，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=  60mv  ；用毫伏表测量其有效值V有效= 21mv  ，并作记录。
 
图1.1 用示波器进行周期测量
周期的波形测量：  周期T=ΔT格*扫描档位ms/格； 如果ΔT包含3个完整周期， 周期T=（ΔT格*扫描档位ms/格）/3 ，可以减少视在误差。
 
图1.2 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。
① 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 
0.56v 
   -3dB 
　　５８mv 
   900mv
2. 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，记录其实际频率值和示波器上显示的信号波形。
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 10KHZ 0.1ms 2v 
周期0.1ms, Vpp2V ，占空比50%，含1V直流成分的的脉冲信号 10KHZ 0.1ms 2v 
周期0.1ms, Vpp 3V，占空比为20%，不含直流成分的的脉冲信号 10KHZ 0.1ms 1.8v 

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1KΩ的电阻和0.1 µF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。
图1.3 相位差的双踪示波法和椭圆法连线图
实验二 频率计的使用

一、实验目的：学习数字频率计的使用方法
              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 0.01s 4.98456MHZ ±2.0062.2 0.20077us 
 0.1s 4.983697MHZ ±2.066405 0.200803us
 1s 4.9833080MHZ ±2.000689 0.2008153us
120MHz，峰峰值0.5V的正弦波 0.01s 118.98589MHZ ±1.005253 0.00828us
 0.1s 118.985879MHZ ±1.005326 0.008287us
 1s 119.9845796MHZ ±1.002634 0.0083214us

三、实验步骤
（１）频率计整机自校
a.把仪器后面板10MHz标频输出信号接至输入A插座。
b.设置FA功能开关。
c.使用闸门时间1s.
d. 正常情况，显示器显示频率值10.000000MHz。
e.若显示不正确，则仪器工作不正常，需要修理。

（２）频率测量
 当被测信号频率范围在fx=1Hz～100MHz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）。
 当被测信号频率范围在100MHz～1GHz时，用FB输入通道：
a. 把输入信号接至输入FB插座。
b. 按下B通道测频功能键  FB。
c. 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。
d. 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。
(3) 周期测量
用A通道，当被测信号频率范围在1Hz～100MHz时测量。
a. 估计被测信号的幅度，若信号幅大于10V，将衰减器选择“×20”档，衰减20倍，以防烧坏测量电路。
b. 把输入信号接至输入FA通道输入端。
c. 按下A通道测周功能键  PA。
d. 选择不同的闸门时间得到所需要的分辨率。
e. 显示器显示周期值。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. 若显示FL，表示被测信号频率过高、周期过小（T＜10ns）,测量溢出。
g. 若测量结果较低（低于100KHz）且信号高频噪声较大，可使用低通滤波LPF（低通滤波器）。
四．实验小结
（1）使用前首先进行自校，若显示正确，方可进行频率与周期测量。
若显示Err，表示测量出错，可按复位键：如果仍然出错，则需要修理。
（2）所加的输入信号电压大于“技术指标”中所列的限制将会损坏频率计。因此在接入输入信号之前，必须确保其电压不大于仪器所能接受的最大值。

实验三 数字示波器的使用

一．实验目的： 学习数字示波器的基本概念，
掌握DS5152C数字存储示波器的使用
二．测试任务
1． 用信号发生器作信号源，用数字示波器测量被测信号的电压: Vpp Vrms, Vtop
2．用数字示波器测量信号的频率、周期. 正脉冲宽度
3．学习数字示波器的FFT测量方法(对正弦波，方波进行FFT频谱分析，测出各频率分量及幅值大小)
4. 学习数字示波器的李沙育图形（X-Y）测量方法，测量两路信号的相位差
自行设计测试表格。
输入信号 测量Vrms 平均值 测量Vp-p FFT基波分量 FFT3次谐波分量 FFT5次谐波分量
正弦5KHz，
Vpp1 V 385mv -2.17mv 1.12v 6KHZ ---- ----
110KHz方波，Vpp 1 V 576mv -10.2mv 1.60v 131.5HZ 375KHZ
62.4mv 575KHZ
36.8mv
三、实验步骤
１．测量峰－峰值
（1）将探头菜单衰减系数设定为10X，并将探头上的开关设定为10X。
（2）将通道1的探头连接到电路被测点。
（3）按下 （自动设置）按钮。并调节垂直、水平档位，直至波形的显示符合要求。
（４）按下 按钮以显示自动测量菜单。
（５）按下1号菜单操作键以选择信源：CH1.
（６）按下2号菜单操作键选择测量类型：电压测量。
（７）按下2号菜单操作键选择测量参数：峰峰值。
此时，可以在屏幕左下角发现峰峰值的显示。
２．测量频率
按下3号菜单操作键选择测量测量类型：时间测量。
按下2号菜单操作键选择测量参数：频率。
此时，可以在屏幕下方发现频率的显示。

3.使用光标测定FFT波形的幅度(以Vrms或dBVrms为单位)和频率(以Hz为单位)
1. 按MATH键 ，选择操作类型FFT
2. 按 CURSOR   按钮，显示光标测量菜单。
3. 按2号菜单操作按钮，选择光标类型为电压时，可得水平光标，测得电压幅度。
    选择光标类型为时间时，可得频率光标。
4.按3号菜单操作按钮，选择信源为FFT，菜单将转移到FFT窗口。
5.调节水平和垂直  POSITION移动光标至被测的波形位置。

4.应用X—Y功能查看两通道信号相位差－参照图1.3 双踪示波器椭圆法连线图，将示波器与电路连接，监测电路的输入输出信号。
1.将探头菜单衰减系数设定为10X，并将探头上的开关设定为10X。
2.将通道1的探头连接至被测网络的输入相当于X轴，将通道2的探头连接至被测网络的输出。
3.若通道未被显示，则按下         和         菜单按钮。
4.按下          （自动设置）按钮。
5.调整垂直            旋钮使两路信号显示的幅值大约相等。
6.按下水平控制区域的          菜单按钮，调出水平控制菜单。
7.按下时基菜单框按钮，选择X—Y方式。
8.调整垂直            、垂直           和    水平            旋钮使波形达到最佳效果。
9.应用椭圆示波图形法观察并计算出相位差。
 
信号必须水平且居中
根据 或 ，其中θ为通道间的相位角，A，B，C，D的定义见上图。因此可以得出相位差，即：
                  或
如果椭圆的主轴在I、III象限内，那么所求得的相位差角应在I、IV象限内，即在（0—π/2）或（3π/2—2π）内，如果椭圆的主轴在II、IV象限内，那么所求得的相位差角应在II、III象限内，即在（π/2—π）或（π—3π/2）内。

实验四  晶体管特性测试
一. 实验目的：
掌握晶体管特性图示仪测量二极管/三极管/稳压管/可控硅等器件的特性。
二．实验内容与任务
2.1 NPN型9011、9013三极管的输出特性曲线测试
仪器开关设置
Vc峰值电压范围0～5V
极性      正（+）
功耗电阻  250Ω
X轴  集电极电压1V/度
Y轴  集电极电流 1mA/度
阶梯信号   重复
极性      正（—）
阶梯电流 10μA/级
串联10Ω
测试前,峰值电压旋钮逆时针置“最小”。
按测试输入插座的标识 插入NPN型9011的管脚E B C,调节集电极扫描电压旋钮，观察三极管的输出特性曲线。
从图中测出三极管的β值
β值=Ic/Ib=（Y轴输出的两曲线间隔高度值*集电极电流mA）/阶梯电流μA

2.2 PNP型9014三极管的输出特性曲线
仪器开关设置：

Vce峰值电压范围0～5V
极性      正（+）
功耗电阻  250Ω
X轴  集电极电压1V/度
Y轴  集电极电流 1mA/度
阶梯信号   重复
极性      （+）
阶梯电流 2μA/级
测试前,Vc峰值电压旋钮逆时针置“最小”
按测试三极管输入插座的标识，插入PNP型9014的管脚E B C,调节集电极扫描电压旋钮，观察三极管的输出特性曲线。
从图中测出三极管的β值
β值=Ic/Ib=（Y轴输出的两曲线间隔高度值*集电极电流mA）/阶梯电流μA

2.3 硅稳压二极管5.5V的稳压特性曲线
峰值电压范围0～5V
极性      正（+）
功耗电阻  5KΩ
X轴  集电极电压1V/度
Y轴  集电极电流 0.1mA/度
按测试管输入插座的标识，插入管脚, E接地接二极管正极，C接二极管负极，调节集电极扫描电压旋钮，观察特性曲线。
2.4开关二极管1N4148反向击穿电压测试
注意安全：测试前,Vce峰值电压旋钮逆时针置“最小”
峰值电压范围0～500V
功耗电阻  25KΩ
极性      正（+）
X轴  集电极电压20V/度
Y轴  集电极电流 10μA/度
把二极管插入输入插座的管脚, 注意：按照二极管图标反过来，即E接二极管负极接地，C接二极管正极，逐渐增大集电极扫描电压，观察特性曲线刚刚击穿时，立刻停止增大Vce,记下反向击穿电压值。
三、实验步骤
１．半导体管特性图示仪自校
２．Vce峰值电压旋钮逆时针置“最小”
３．分别按测试上述几种管输入插痤的标识，按各管型的要求将引脚插入插痤的管脚，再适当调节集电极电流和集电极扫描电压按钮，观察各管型输出特性曲线，并记录下读数。

四、实验小结
１．测试前,Vce峰值电压旋钮逆时针置“最小”，确保插入管脚时电压较低，在安全范围；
２． 面板的测试插孔要避免电源或有电信号输入，否则仪器有损坏的危险!

 
  实训体会
经过这一周的实训，让我学会了函数信号发生器、模拟示波器、晶体管毫伏表、数字万用表、频率计和晶体管特性图示仪使用，并且在学习使用晶体管特性图示仪时，通过实际操作，让我对二极管、稳压管和三极管功能特性有了更直观的了解。
实践是对理论知识的验证。这次实践，不仅加深了我们对所学知识的理解，更提高了我们的实际动手能力。并且在实际操作中，我们学会发现问题，解决问题。从而举一反三，真正把书本知识成为自已的知识。