自北京交通大学电测实验报告.docx
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自北京交通大学电测实验报告
电气工程学院
电子测量技术 实验报告
姓 名:
xx
学 号:
xx
同组人:
指导教师:
曾国宏
实验日期:
10月28日
ﻬ 电子测量技术 实验成绩评定表
姓 名
学 号
实验名称:
实验一、示波器波形参数测量实验二、图示仪的使用及晶体管特性参数测量 实验三、数值化测量仪的使用
实验验收或提问记录:
成绩评定依据:
实验预习报告及方案设计情况(30%):
实验考勤情况(15%):
实验操作情况(30%):
实验总结报告与答辩情况(25%):
最终评定成绩:
指导教师签字:
年月 日
ﻬ示波器波形参数 实验报告
姓名:
学号 指导教师:
曾国宏 实验台号:
4
一、实验目的
通过实验预习与实验操作,熟悉示波器的每个旋钮功能与用法,巩固在课堂上所学到的知识,能对示波器进行简单的操作,主要目的为以下三个:
1.熟练掌握使用用示波器测量电压信号峰峰值和直流分量。
2.熟练掌握使用示波器测量电压信号周期及频率。
3.熟练掌握使用示波器,通过单踪方式与双踪方式测量两个波形相位差。
二、实验预习
1.首先复习教材和ppt第三章示波测试和测量技术的相关内容,复习示波测试的基本原理。
2.阅读SS—7802A/7804示波器操作手册
A.首先查看示波器操作手册中的注意事项,以免操作不慎造成仪器损坏。
B.了解示波器的控制部分、连接器和指示灯,掌握示波器的操作区域与显示屏区域的划分,知道示波器操作区域每个旋钮与按键的具体功能。
C.仔细阅读操作手册中基本操作章节,熟悉各个功能的操作方法,由其与实验直接相关的操作,对实验做好准备。
3.由于实验需要将三角波通过RC网络变化成正弦波,因此设计如下电路图:
三、实验仪器与设备
1.示波器SS—7802A(20MHZ)
20MHz的双通道示波器,具备光标读出、频率测量功能。
●包括如下五个操作
♦水平控制区
ØPOSITION:
调节屏幕上信号水平方向位移。
ØTIME/DIV:
选择扫描速度。
左右旋转时,调节选择扫描速度,其数值在屏幕显示。
当按压此旋钮,再左右旋转,可作扫描微调。
ØMAG×10:
扫描放大。
按下“MAG×10”键,扫描速度提高10倍,波形将基于中心位置被放大。
ØSWEEPMODE:
扫描方式选择。
“AUTO”为自动扫描方式。
“NORM”为正常扫描方式。
“SGL/RST”为单次扫描,每按一次此按键,选择一次单次触发。
♦垂直控制区
ØCH1、CH2:
通道1(CHl)和通道2 (CH2)的垂直输入端,当连接测试线后,红色夹子为信号输入端,黑色夹子为地端。
观察单路信号时,可任取二通道之一。
在XY方式时,CHl作X轴输入端,CH1、CH2作Y轴输入端。
VOLTS/DIV:
垂直电压分度调节及微调旋钮。
左右旋转此旋钮,可选择每格电压值,电压范围为2mV/格至5V/格,若按压此旋钮,再左右旋转,可作垂直电压分度微调。
ØPOSITION:
调节屏幕信号垂直方向位移。
垂直偏转系统显示方式选择。
按“CH1”或“CH2”选择显示CH1或CH2通道的信号,再按一次所选中的通道号,可取消显示信号。
当所有通道都未选中,示波器自动显示CH1通道信号。
“ADD”为求和方式。
按下“ADD”可显示两通道波形和(CH1+CH2),选择此方式时,“INV”为通道2反向方式。
按下“INV”键,CH2通道波形反相,若此时“ADD”也按下,可显示两通道波形差(CH1-CH2)。
Ø垂直偏转系统显示模式选择:
当双踪或多踪显示时需要选择显示模式。
ALT(交替):
两个或多个信号交替显示,此模式适合观测高频信号。
CHOP(断续):
两个或多个信号以约555KHz的频率切换。
此模式适合观测低频信号。
灯亮时为CHOP显示方式。
Ø输入耦合开关:
选择被测信号馈至垂直放大器输入端的耦合方式。
DC(直流耦合):
输入信号所有成分直接加到垂直放大器的输入端。
AC(交流耦合):
耦合交流分量,隔离输入信号的直流分量。
GND:
输入信号从垂直放大器的输入端断开且输入端接地,提供一条零电平基线,当进行直流测量时,该基线位置可用做基准。
♦触发及扫描控制区
ØSOURCE:
触发源选择。
每按一下,选择一种触发源。
“CH1”:
用输入到CH1的信号作触发源。
“CH2”:
用输入到CH2的信号作触发源。
“LINE”:
用示波器的交流供电电源作触发源。
“EXT”:
用外触发信号作触发源。
“VERT”:
用小序号通道的信号作触发源。
ØCOUPL:
选择触发耦合模式。
ØAC(交流):
阻去触发信号中的直流成分。
DC(直流):
信号所有成分都可通过。
HF REJ(高频抑制):
衰减高频(10KHz以上)成分。
LFREJ(低频抑制):
衰减信号中的低频(10KHz以下)成分。
ØTV:
视频触发模式。
可选择相对于NTSC和PAL(SECAM)的TV信号触发系统。
按“TV”键,可选择BOTH、ODD、EVEN和TV-H触发模式,
ØSLOPE:
触发极性选择。
按“SLOPE”键,可选择“+,-”极性,在屏幕显示区(5)处显示。
ØTRIGLEVEL:
触发电平调节。
触触发信号产生时,“TRIG′D”灯亮,此时,所观察的信号频率被示波器自动测出。
ØHOLDOFF:
释抑时间调节。
此功能用于观测复杂的脉冲串信号,当触发出现不稳定时,通过调节释抑时间来获得稳定波形。
♦功能选择及控制区
ØCURSORS :
光标测量用光标测量电压差(ΔV)和时间、频率差值(Δt、1/Δt),使用方法如下:
(a)按“ΔV-Δt-OFF”键,选择ΔV测量、Δt测量或OFF(关闭测量)。
当选择ΔV时,屏幕显示两条水平测量光标,当选Δt时,屏幕显示两条竖直测量光标。
(b)压按“FUNCTION”旋钮,粗调光标位置,左右旋转“FUNCTION”旋钮,进行细调。
ﻫ(c)ΔV测量:
按“ΔV-Δt- OFF”键,以选择ΔV测量方式,此时屏幕下方显示ΔV1= …,ΔV2= …。
按“TCK/C2”键,可选择光标序号,每按一次“TCK/C2”键,按如下顺序改变:
ﻫC1(光标1)→C2(光标2)→TCK(光标跟踪)→C1(光标1)ﻫ并在屏幕显示区(23)处显示“f:
V-C1(或C2、TRACK)”。
ﻫ所选光标在左边出现“━”高亮标记时,用“FUNCTION”旋钮进行移动,当(23)处显示“f:
V-TRACK(光标跟踪方式)”,两条光标都可移动。
将光标移到被测波形两个测量点,屏幕下方显示的ΔV数值即为被测电压。
ΔV1为CH1信号的测量值,ΔV2为CH2信号的测量值。
Δt测量可参考ΔV测量方法。
ØHORIZ DISPLAY:
水平显示选择。
按“A”键选择A模式。
按“X-Y”键,选择X-Y模式。
“X-Y”模式是指CH1作为X轴,CH1、CH2、ADD中一个作为Y轴显示,此模式适用于观测磁滞曲线,李萨如图形等。
♦整体控制区
ØPOWER:
电源开关。
ØINTEN:
扫描轨迹辉度调节。
顺时针旋转,扫迹亮度增加。
ØREADOUT:
屏幕显示文字辉度调节。
顺时针旋转,文字亮度增加。
ØFOCUS:
轨迹聚焦调节。
ØCAL:
校准信号输出端口。
输出f=lKHz,V峰-峰=0.6V方波校准电压信号。
Ø┻ :
接地端子
●显示屏分成如下三个区域
♦触发及扫描信息显示区
Ø位于显示屏的左上角,依次显示扫描速度、触发源、触发极性、触发耦合方式、触发电平。
♦波形显示区
Ø位于显示屏中部,显示得到的波形。
♦信号源状态、测量结果显示区
Ø左下角为ΔV或Δt的测量结果、CH1、灵敏度、耦合、相加、CH、反相、灵敏度。
Ø右下角为测量频率、水平放大。
Ø右上角为释抑时间、功能模式。
2.信号发生器MOTECH FG—506A
規格:
FG-513/FG-506函數波產生器規格表
輸出波形
三角波、正弦波、方波、脈波、非對稱性弦波、非對稱性三角波、TTL信號及掃頻(斜波、對數波)
頻率範圍
2Hz~13MHz(FG-513,八檔)頻率由LCD直接讀出2Hz~6MHz(FG-506,七檔)
頻率精確度
±0.01%讀值
分辨率
4位數
輸出幅度
±10Vp(無載),±5Vp(50Ω負載)
輸出衰減
0dB、20dB及40dB
輸出阻抗
50Ω±2%
方波
上升/下降時間<25ns在最大輸出條件下 過激失真<10% ofP-P在最大輸出條件下(50Ω負載)
三角波線性誤差
99%至100KHz
正弦波失真度
<1%當f<100KHz時,<30dB當100KHz25db當f>2MHz
同步輸出(TTL脈波)
輸入阻抗50Ω,頻率範圍:
2MHz~24MHz(FG-513)2Hz~12MHz(FG-506)
對稱度/占空比
10%~90%至1MHz
直流位置及直流輸出
±10Vp於空載時,±5Vp於50Ω負載
掃頻(線性/對數)
掃描寬度:
Max100:
1掃描速度:
0.2Hz~100Hz(5Sec~10mSec)
VCG特性
輸入阻抗:
10KΩ輸入準位:
0~10V電壓輸入,最大頻率變化率100:
1
Trig In(TTL脈波)
信號脈行寬度:
50nS(最小),重複比率:
5MHz(最大)
保護特性
輸出短路保護,輸入電壓保護,≦20Vpeak
頻頻計
頻率範圍
5Hz~100MHz
頻率周期
0.2Sec~10n Sec
分辨率
61/2位數
時基頻率的穩定度
10MHz±10PPM(0℃~50℃)
輸入頻率振幅衰減
X1,X20兩檔
靈敏度
50mVrms正弦波到50MHz,100mVrms正弦波到100MHz
一般特性
工作電源
AC115V/220v50/60Hz
操作環境
溫度0℃~40℃,相對濕度:
低於80%
儲存溫度
-20℃~70℃
外型尺寸
8.6cm高×22cm寬×30cm長
重量
3.5公斤
附件
說明書、電源線、合格證、同軸測試線
●输出信号操作区,在本次实验中,主要用到的按钮为下面五个
♦输出信号函数选择按钮
♦信号频率选择按钮
♦辅助功能选择按钮
♦左移光标按钮、右移光标按钮
●旋钮操作区,在本次实验总,主要用到的旋钮为下面四个
♦输出信号幅度调节旋钮
♦直流分量调节旋钮
♦频率粗调旋钮
♦频率细条旋钮
四、实验内容
1.测量1kHZ的三角波信号的峰峰值及其直流分量。
2.测量1kHZ的三角波经下图阻容移相平波后的信号
的峰峰值及其直流分量。
3.测量1kHZ的三角波的周期及频率。
4.用单踪方式测量三角波、
两信号间的相位差。
5.用双踪方式测量三角波、
两信号间的相位差。
6.信号改为100HZ,重复上述步骤1~5
五、实验步骤
(一)1kHz三角波信号的峰峰值、直流分量、周期和频率的测量
1.打开示波器电源。
2.利用示波器的标准信号检查示波器的状态:
将CH1通道的耦合方式选择GND,通过调节CH1通道的竖直位移旋钮,使显示的地电位与实际的地电位线重合。
再选择示波器的触发源为CH1,耦合方式为直流耦合,将示波器CAL除接入CH1通道的好表笔,黑表笔接地,调节扫描速度与电压灵敏度大小,则可观察到下面的图形
说明示波器工作正常。
3.打开信号发生器电源,按下mode(第一排第一个)按钮,面板上显示输出信号函数的类型,通过按左、右光标,使面板上显示TRIANGLE(三角波),再按下信号发生器的频率/周期按钮,通过按左、右光标,使信号发生器面板上的频率范围为200Hz——2KHz,再旋转信号发生器的频率粗调旋钮,使信号发生器面板上的频率接近1KHz,再旋转信号发生器的频率细调旋钮,通过上面的操作,使信号发生器输出1Khz的三角波。
将信号发生器的输出端的红、黑接头接到示波器的CH1通道的红黑接头,将信号发生器的输出幅度旋钮调到适当的位置,调节Y控制区,只选通CH1的测量,AC耦合;垂直通道灵敏度适当选小一些,以便始终能观察到波形;调节触发控制区,选择CH2触发,选择正极性触发;协同调节触发电平、垂直控制,以便在屏幕上得到垂直方向最大化的全景波形;调节水平控制区,使波形在水平方向显示1.5~2个周期;将波形的0电压基线调节到屏幕中心的水平网格上,最终得到如下图所示的波形。
五、测三角波的峰峰值:
按下ΔV-Δt-OFF按钮,则出现了两条水平光标,按下TCK/C2,将一条光标移动到三角波的波谷位置,再按下TCK/C2,将另一条光标移动到三角波波峰的位置,得到下面的画面
从中读出ΔV1=4.96V,所以三角波的峰峰值为4.96V。
六、测三角波的直流分量:
按下CH1通道的DC/AC按钮,先选择交流耦合方式,
按下ΔV-Δt-OFF按钮,将一条光标移动到三角波的波谷位置,再按下CH1通道的DC/AC按钮,选择为直流耦合方式,此时波形会向上平移,平移的幅度就为直流分量的大小,因此移动另外一条光标,使其在现在波形的波谷位置,如下图所示:
从示波器上可以看出直流分量为2.77V。
7.选通CH1通道,AC耦合;调节水平控制区,使波形在水平方向上显示1.5—2个周期,按下ΔV-Δt-OFF按钮,调节光标,两个光标分别过相邻周期的波峰位置,如下图所示
从示波器上可以读出三角波的周期为1.004ms,频率为0.996KHZ。
二1kHz三角波经阻容移相后的信号VO峰峰值、直流分量、周期和频率的测量
1.按下图连接电路
C
A
B
用万用表测得所用电阻为20KΩ,电容为1000pf
2.将示波器的CH2通道的红表笔接入上图中的A点,黑表笔接地,调节Y控制区,只选通CH2的测量,AC耦合;垂直通道灵敏度适当选小一些,以便始终能观察到波形;调节触发控制区,选择CH2触发,正负极性均可;协同调节触发电平、垂直控制,以便在屏幕上得到垂直方向最大化的全景波形;调节水平控制区,使波形在水平方向显示1.5~2个周期;将波形的0电压基线调节到屏幕中心的水平网格上,最终得到如下图所示的波形。
4.测量VO波峰峰值:
按下ΔV-Δt-OFF按钮,则出现了两条水平光标,按下TCK/C2,将一条光标移动到Vo的波谷位置,再按下TCK/C2,将另一条光标移动到Vo的位置,得到下面的画面
从图中可以看出峰峰值为2.545V。
5.测量Vo的直流分量:
按下CH1通道的DC/AC按钮,先选择交流耦合(AC)方式,按下ΔV-Δt-OFF按钮,将一条光标移动到Vo的波谷位置,再按下CH2通道的DC/AC按钮,选择为直流耦合(DC)方式,此时波形会向上平移,平移的幅度就为直流分量的大小,因此移动另外一条光标,使其在平移后正弦波波形的波谷位置,如下图所示:
从图中可以看出直流分量为2.688V
6.测量Vo的周期:
选通CH2通道,AC耦合;调节水平控制区,使波形在水平方向上显示1.5—2个周期,按下ΔV-Δt-OFF按钮,调节光标,两个光标分别过相邻周期的零点,测得周期为1.008ms,频率为989.57Hz。
三、用单踪方式测量三角波、VO两信号之间的相位差
1.将示波器的EXT测试端口的红表笔与电路图中的C点相连,黑表笔与B相连,将CH2通道的红表笔与C点相连,黑表笔与B相连
2. 调节Y控制区,只选通CH2的测量,AC耦合;垂直通道灵敏度适当选小一些,以便始终能观察到波形;
3. 调节触发控制区,选择外触发方式(EXT触发),选择正极性触发;
4.协同调节触发电平、垂直控制,以便在屏幕上得到垂直方向最大化的全景波形;
5. 调节水平控制区,使波形在水平方向显示1个左右周期;
6. 将波形的0电压基线调节到屏幕中心的水平网格上,最终得到如下图所示的波形。
7.按下ΔV-Δt-OFF按钮,在屏幕上出现两条竖直光标,让其中一条经过三角波的零点位置,记为A点,如下图所示:
8.保持EXT测试端口的红表笔与图中的C相连,黑表笔与B相连,将CH2通道的红表笔改接到A点。
9.保持触发控制区、水平控制区状态不变,适当调整垂直增益(垂直位移不要调节),得到下图所示波形;
10.将另一条竖直光标移到Vo的下降边零点位置,记为B点,并获得A、B两点之间的时间信息为Δt=-0.142ms,通过前面测量的周期数据,换算出相位差为50.91°
四、用双踪方式测量三角波、VO两信号之间的相位差
1.将示波器的EXT通道和CH1通道的红表笔都与电路图中的C相连,黑表笔与B相连,将CH2通道的红表笔与电路图中的A相连,黑表笔与电路图中的B相连。
2.调节Y控制区,同时选通CH1、CH2的测量,AC耦合;垂直通道灵敏度适当选小一些,以便始终能观察到波形;
3.调节触发控制区,选择CH1触发,正极性触发;
4.协同调节触发电平、垂直控制,以便在屏幕上得到垂直方向最大化的全景波形;
5.调节水平控制区,使波形显示1个—2个周期;
6.将波形的0电压基线调节到屏幕中心的水平网格上,最终得到如下图所示的波形。
7.在屏幕上用光标分别标记三角波与Vo的零点位置A点和B点,Δt=-0.142ms,根据前面测量的周期数据,换算出相位差为51.53°。
五、100Hz三角波信号的相关测量
改变信号发生器的输出及直流偏置,得到100Hz的三角波,重复以上
(一)~(四)步,依次得到了以下几个图示的波形。
测量100Hz三角波峰峰值图
测量100Hz三角波周期、频率图
阻容移向后的波形图
单踪测量相位差图
单踪测量相位差图
双踪测量相位差图
此组实验的测量数据见实验六。
六、实验数据及分析
1.1KHz三角波测量结果数据记录表
信号
1kHz三角波
阻容移相平波
信号
和
相位差
单踪
双踪
参数
数据
4.96
2.77
996
1.004
2.545
2.688
0.142
0.142
【注】本实验所用RC移相平波电路中,R=20KΩ,C=1000PF
2.100Hz三角波测量结果数据记录表
信号
100Hz三角波
阻容移相平波
信号
和
相位差
单踪
双踪
参数
数据
4.82
2.71
101.23144XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
9.88
4.56
2.65
0.546
0.620
【注】本实验所用RC移相平波电路中,R=20KΩ,C=1000PF
3.数值处理与分析
(1)信号输出幅值分析
当输入信号为1KHz的三角波,用幅值衰减倍数A表示阻容移向平波信号Vo与输入信号Vi之间关系为
幅值衰减倍数
当输入信号为1KHz的三角波,用幅值衰减倍数A表示阻容移向平波信号Vo与输入信号Vi之间关系为
幅值衰减倍数
从1Khz的衰减倍数和100Hz的衰减倍数中可以看出,该移向平移电路对100Hz的三角波信号衰减倍数更小。
(2)直流分量分析
当输入信号为1KHz的三角波,三角波直流分量VDC为2.688V
当输入信号为100Hz的三角波,三角波直流分量VDC为2.65V
直流分量基本不变
(3)相位差分析
(1)当输入信号为1KHz的三角波时,
采用单踪方式测得的相位差为:
采用双踪方式测得的相位差为:
(2)当输入信号为100Hz的三角波时
采用单踪方式测得的相位差为:
采用双踪方式测得的相位差为:
通过实验结果可知,输入100Hz比输入1KHz的相位差小。
所以移向电路对频率高的信号移向更明显。
七、思考题
1.测相位差时,你认为双踪、单踪测量哪种方式更准确?
为什么?
答:
单踪测量更准确,因为双踪测量是从CH1和CH2通道同时输入信号,这两个通道电路不可能完全对称,同时双踪的扫描方式为交替扫描或断续扫描,会带来误差,而单踪测量,输入信号都是从一个通道输入,触发方式都选择外触发,触发源选择同一信号,基本没有误差,所以单踪测量更准确。
2.上实验过程中,双踪示波器的扫描是工作在交替、还是断续方式?
为什么?
答:
当输入三角波频率为1KHz时,双踪示波器的扫描是工作在交替方式。
当输入三角波频率为100Hz时,双踪示波器的扫描是工作在断续方式。
原因是交替扫描方式是按锯齿波扫描频率在两通道间周期切换。
用于观察较高频率信号。
而断续扫描方式是在一个锯齿波扫描周期内,以一定的频率在两通道间高速切换,适用于较低的频率。
3.对于同一组移相电路,1kHz和100Hz三角波经过移相变换后,其相位、幅值有何不同?
为什么?
答:
1kHz三角波经过移向变换后,相位变化,幅值衰减比100Hz大,由电路图知Uo=Ui/(1+jωCR),所以当输入信号的频率大时,1+jωCR的模值变大,因此Uo的模值小,所以经过移向变换后,幅值的衰减系数大,同时当ω增大时,1+jωCR的幅角会随ω的增大而增大,当ω趋近于无穷大时,1+jωCR的幅角趋近于90°,所以当ω增大,三角波移向变换相位变化大。
八、结论与体会
结论:
1.RC移向平移电路对低频、高频信号的影响
对于低频信号,幅值衰减小,相位移动小。
对于高频信号,幅值衰减大,相位移动大。
2.测量两个信号的相位差时,单踪测量比双踪测量更准确,但双踪测量更简单,且更直观,应该根据不同场合与精度要求选择测量方式。
体会:
1.通过这次示波器实验,我认识到只有通过良好的预习,才能对实验做好充分的准备,才能解决实验过程中所遇到的问题。
2.在做实验的过程中,应该按照实验步骤,符合实验操作规范,当在实验过程中遇到问题,应该分析产生问题的原因,思考并查阅相关资料,主动解决。
3.对工科学生来说,能正确与熟练使用测量仪器非常重要,在以后的学习生活中,要多动手实践。
实验二图示仪的使用及晶体管特性参数测量
一、实验目的
通过图示仪学会对晶体管的各项参数进行测量,对图示仪波形显示的原理有更深的认、识,进一步熟悉图示仪的使用方法。
在此实验中,主要完成三个实验目的:
1.学会用图示仪测量晶体三极管的特性参数。
2.学会用图示仪测量二极管的特性参数。
3.学会用图示仪测量稳压二极管的特性参数。
二、实验预习
1.复习教材与PPT中与图示
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- 北京 交通大学 实验 报告