(1)学习电子电路实验中常用的电子仪器——双踪示波器、函数信号发生器、直流稳压 电源、交流毫伏表的主要技术指标、性能及正确使用方法。
(2)初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。
(1)函数信号发生器(CA1640P-02)。
(2)双踪示波器(CA9020F)。
(3)交流毫伏表(EM2172)。
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、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起,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,以连线简捷、调节顺手、观 察与读数方便等原则进行合理布局。但接线时应注意,为防止外界干扰,各仪器的公共接地端
与被测电路的接地端应连接在一起,称共地,如图 13-1 所示,信号源和交流毫伏表的引线通 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。
图 13-1 模拟电子电路中常用的电子仪器布局图 下面将依次介绍三种常用的实验仪器的原理。
1.双踪示波器(CA9020F)
双踪示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看 得见的图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电 子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点。在被测信号的作用下,电子束就好 像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种 不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、频率、相位 差等。
示波器(如图 13-2 所示)种类繁多,但其面板通常可划分为三大部分:显示部分、垂直
(Y 轴)部分、水平(X 轴)部分。现以 CA9020F 双踪示波器为例分别介绍各旋钮的作用。
图 13-2 双踪示波器面板
(1)显示部分。
主要控制件为:电源开关、电源指示灯、荧光屏、辉度(调整光点亮度)、聚焦(调整光 点或波形清晰度)。
(2)垂直(Y 轴)部分——VERTICAL。
电压灵敏度 工作方式 电压微调 输入耦合、接地 扫描微调
扫速开关
触发电平 触发方式 触发源
① 电压灵敏度旋钮(V/div)。
该旋钮的刻度值表示荧光屏纵向每格电压值,可定量测量信号的幅度。信号的幅度=波形 纵向格数×灵敏度刻度值,如图 13-3 所示,波形纵向占 4 格,灵敏度为 0.1V/div,故 UP-P=0.1v
×4=0.4v。
图 13-3
注意:在定量测量时,应先将微调旋钮置于“校正”(CAL)位置。
②“DC-⊥-AC”Y 轴输入选择开关。
用以选择被测信号接至输入端的耦合方式,如图 13-4 所示。置于 DC 是直接耦合,能输 入含有直流分量的交流信号;置于 AC 位置,实现交流耦合,只能输入交流分量;置于 GND 位置时,Y 轴输入端接地,这时显示的是基准线,即零电平线。
③工作方式开关。
如图 13-5 所示,CH1/CH2:表单踪显示;DUAL:表双踪显示;ALT:表交替显示,扫描速 度 0.2μs—0.5μs/div;CHOP:表转换显示,扫描速度 1ms—0.2s/div;ADD:CH1±CH2 显示。
图 13-4 图 13-5
(3)水平(X 轴)部分——HORIZONTAL。
①扫速旋钮(t/div 旋钮)。该旋钮的刻度值表示荧光屏横向每格时间值,可定量测量信号 的时间参数。信号周期=波形周期横向格数×扫速开关刻度值,如图 13-6 所示,信号一周期 占 2 格,扫速开关刻度为 2ms,故周期 T=2ms×2=4ms。
图 13-6
注意:在定量测量时,应将微调旋钮置“校正”(CAL)位置。
②触发方式开关——TRIGGER。
如图 13-7 所示,其中:
自动-扫描电路处于自激状态(通常选择自动方式); 常态-扫描电路处于触发状态;
TV-V-电路处于电视场同步;
TV-H-电路处于电视行同步。
③“触发电平”旋钮。
触发电平调节旋钮(如图 13-8 所示)用于选择输入信号波形的触发点。具体地说,就是 调节开始扫描的时间,决定扫描在触发信号波形的哪一点上被触发。顺时针方向旋动时,触发 点趋向信号波形的正向部分,逆时针方向旋动时,触发点趋向信号波形的负向部分。当显示波 形不稳定时,调节该旋钮可使波形稳定。
图 13-7 图 13-8
④触发源开关。
为了在屏幕上显示一个稳定的波形,需要给触发电路提供一个与显示信号在时间上有关 联的信号(即触发信号),触发源开关就是用来选择触发信号的。
CH1、CH2:大部分情况下采用内触发模式。送到垂直输入端的信号在预放以前分一支到 触发电路中。由于触发信号就是测试信号本身,因此显示屏上会出现一个稳定的波形。
在 DUAL 或 ADD 方式下,触发信号由触发源开关来选择。
LINE:用电网交流电源的频率作为触发信号。这种方法对于测量与电源频率有关的信号 十分有效,如音响设备的交流噪音、可控硅电路等。
EXT:用外来信号驱动扫描触发电路。该外来信号因与被测的信号有一定的时间关系,波 形即由外来信号触发而显示出来。
如图 13-9 所示,触发源如果选择不当,会使得信号不稳定,无法看清波形。
触发源开关 触发源选择不适合 调整后的波形
图 13-9 2.函数信号发生器(CA1640P-02)
函数信号发生器按需要可输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达 20VPP。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮,可使输出电压在毫伏级到伏特级范围内连续
调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分挡开关进行调节。
函数信号发生器面板装置如图 13-10 所示。下面简单介绍它的使用。
图 13-10 函数信号发生器
(1)占空比调节旋钮。用于调节三角波和方波的占空比,可得到锯齿波和脉冲波,输出 为正弦波、三角波、方波时应置“校正”位置。
(2)频率范围选择按钮。通过频率范围选择按钮和频率微调旋钮的配合可调节频率。
(3)输出衰减按钮。通过输出衰减按钮和输出微调旋钮可调节输出信号。
3.交流毫伏表
交流毫伏表(如图 13-11 所示)又称晶体管毫伏表,用来测量正弦交流电压的有效值。与 一般的交流电压表或万用表的交流电压挡相比,其主要优点如下:
图 13-11 交流毫伏表
(1)输入阻抗高、输入电容小,因此测量中对被测电路影响很小。
(2)测量频带宽。
输出衰减 输出微调 输出端 频率微调
频率范围选择 频率显示
输入端 刻度盘
量程转换开关
(3)灵敏度高、量程大。
表 13-4
信号频率(kHz) 0.1 1 10 100
扫描速率(t/div)
一周期格数 周期(ms)
频率(Hz)
阅读有关示波器、函数信号发生器和交流毫伏表的有关知识。
(1)整理实验数据并进行分析。
(2)问题讨论。
1)如何操纵示波器有关旋钮,以便从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形?
2)函数信号发生器有哪几种输出波形?它的输出端能否短接?
3)交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压?它的表头指示值是被测信号的 什么数值?它是否可以用来测量直流电压的大小?
(1)使用过程中应避免频繁开关电源,以免损坏示波器。
(2)示波器的地端应与被测信号的地端接在一起。
(3)示波器应避免在强磁场环境中工作,因为外磁场会引起显示波形失真。
(4)探头使用时,不能用力拉扯,以免损坏。
(5)由于毫伏表的灵敏度很高,因此接地点必须良好。
(6)一般暂时不用时,应把量程旋到最大处,以免输入开路时电表指针偏转过大。