电子电路实验一 实验报告

实验报告

一、 实验原理

1、电子示波器使用方法总结

(1)波形位置与几何尺寸调节：调整波形对应通道的垂直控制按钮，使波形尽量处于示波器屏幕中心的位置，以获得较好的测量线性。旋转Vertical旋钮，尽可能使其波形的幅度占示波器屏幕的一半以上，以提高电压幅度测量的精度。正确调整Horiztal旋钮，以便能够在示波器屏幕上看到一个或几个完整的波形周期，波形不要过密，以保证波形周期的测量精度。或者选按Auto Scale（自动调整）键，可省略上述步骤。

(2)耦合方式设置：点击波形对应的数字，选择耦合菜单，旋转Push to Select旋钮以切换耦合方式，按压旋钮以选择。

(3)改变触发电平：旋转Trigger Level旋钮以改变触发电平，使波形稳定为止。

(4)正确使用示波器探头：在使用探头进行测量时，是选择“×10”档，还是选择“×1”档，要根据被测电路与被测信号的具体情况而定。如被测点是高阻节点，或被测信号频率较高，则应选择“×10”档进行测量，否则会使测量产生较大的误差。如果被测点为低阻节点，信号频率较低，应选择“×1”档进行测量。当然，信号幅度过小时亦应选择“×1”档以提高精度。

2、函数信号发生器使用方法总结

(1)选择波形：按下Waveform按钮，根据波形需求选择“正弦波”、“方形波”或其他波形，选择“返回”。

(2)设置频率与幅度：通过按相应的菜单软键选择频率或幅度选项，旋转调节按钮或输入数字并选择单位设置频率/幅度。

(3)检查与设置直流偏置：即调节信号输出的直流分量，使得输出信号上移或下移。 (4)设置占空比：根据需求，调节方波的占空比，即平均脉宽与重复周期的比值。 (5)检查波形：将相应通道与示波器连接，按下Output键，观察波形。

二、 实验数据整理

1、示波器和函数信号发生器的应用

1观察示波器的校准信号。 ○

观测示波器上 Demo 2 信号。正确接入该信号，分别用自动定标方式和手动调节方式稳定该信号的波形。分别用光标测量和自动测量方式测量 Demo 2 的峰-峰值及频率，并将波形以 8 位 BMP 格式保存到 U 盘。 测量方法 自动 手动（光标）

峰-峰值 2.51V 2.46V 频率 1.0011kHz 1.0000kHz

2用示波器测量函数信号发生器输出的正弦交流电压的幅度、周期（频率）○。 调节函数信号发生器，使之输出幅度为1Vpp（峰值，下同），频率为10kHz的正弦交流电压。记录示波器测得的峰-峰度、有效值、周期和频率。

峰-峰值 1.01V

3测量不同频率下两正弦交流电压vi和v0的相位差。 ○

输入电压是幅度为2Vpp，频率分别为10kHz和20kHz的正弦交流电压，分别测量输入电压和输出电压的有效值以及它们之间的相位差。 频率 10kHz 20kHz

4测量函数信号发生器输出的方波幅度、频率、占空比。 ○

调节函数信号发生器，使幅度显示为2.5Vpp，频率显示为1kHz，Duty Cyc 显示值分别为 50%、 99.9%和 0.1% 。用示波器测量方波信号的幅度、周期、频率、占空比和最大电平、最小电平值。 Duty Cyc 50.0% 99.9% 0.1% 5测量脉冲波形的上升沿和下降沿。 ○

v1是幅度为1 Vp，频率为5KHz的方波脉冲，记录示波器测得的v1与v0的波形及其上升时间tr、下降时间tf。

幅度 2.45V 2.49V 2.39V 周期 1.0000ms 999.96μs 1.0000ms 频率 1.0000kHz 1.0000kHz 1.0000kHz 占空比 50.0% 99.9% 0.1% 最大电平 1.26V 1.31V 1.23V 最小电平 -1.23V -1.23V -1.25V 输入电压vi 700.7mV 697.4mV 输出电压v0 552.7mV 381.2mV 相位差 35.3° 56.2° 有效值 352.26mV 周期 100.06μs 频率 9.9936kHz

VI VO 上升时间tr 60ns 26.60μs 下降时间tf 60ns 23.70μs 6研究示波器探头“×1”○、“×10”档对测量结果的影响。

输入信号v1是幅度为1Vp，频率分别为100kHz、400kHz的正弦信号。分别用示波器探头的“×1”、“×10”档测量输出电压v0，总结示波器输入电容的影响和示波器探头的用途。 频率 100kHz 400kHz

7示波器测量直流电压 ○

在电路中输入加 12V 的直流电压。用示波器分别测量输入、输出电压值。 输入电压 11.86V 输出电压 5.82V 档位 ×1 ×10 ×1 ×10 输出电压v0 170.30mV 167.07mV 144.47mV 167.95mV 注：记录的电压值为有效值。 2、二端口网路参数的测量 测量下列参数：

（1）测量图 1.2 电路的输入电阻（频率为 1kHz） 。 （2）测量图 1.2 电路的输出电阻（频率为 1kHz） 。

（3）测量图 1.2 电路电压“增益”的幅频特性，确定 f L 、f H 之值。

输入电阻 4987.5Ω f 输入电压/mV f 输入电压/mV f 输入电压/mV f 输入电压/mV 30.5Hz 25.16 40Hz 28.11 80Hz 32.75 12kHz 27.62 30Hz 24.95 50Hz 30.09 90Hz 33.18 13kHz 26.67 20Hz 19.68 60Hz 31.33 100Hz 33.48 14kHz 25.63 10Hz 11.26 70Hz 32.15 11kHz 28.74 14.5kHz 25.14 输出电阻 5068.5Ω fL 30.5Hz fH 14.5kHz 注：记录的电压值为有效值，最大值点没有记录在上表。 得到的曲线如下图（横轴采用对数坐标）：

mV幅频特性曲线4035302520151050110100100010000Hz100000

3、测量三极管 9011 的β值

用示波器测量三极管 9011 的β值，并记录。 Y1 2.756V Y2 1.831V ΔY 0.925V β=ΔY*200 185 三、 总结测量方法

1、 自动测量

调节好所测波形后，按下Meas键，在测量菜单中选择“类型”，旋转Push to Select旋钮并选择某一单项，可在测量菜单中显示该项的即时值；选择“所有快照”，可得所有数据在这一时刻的值。

2、 光标测量峰-峰值（幅度）

点击Meas键，按Cursors键并选择Y1，旋转Measure区的旋钮以上下移动Y1轴至波形的顶端，同样，移动Y2轴至波形底端，则峰-峰值即为Y1的值减Y2的值。 3、 光标测量周期（频率）

波形稳定后，点击Meas键，按Cursors键并选择X1，旋转Measure区的旋钮以左右移动X1轴至波形与某条水平格栅线的交点处，再移动X2轴至波形与同一条格栅线的另一交点，使得两轴之间恰好为波形的一个周期，则波形周期为|X2-X1|，频率取周期倒数。 4、 光标测量相位差

先将两通道的零基准线调到示波器的中心，通过垂直微调将两信号幅度调得基本一样，再将X1移至其中一个波形与水平栅格线的交点，X2移至另一波形的交点，在两交点处波形相位相等条件下距离应取最小值，则波形相位差为φ=360*|X1-X2|/T，T为波形周期。 5、 输入、输出电阻的测量

在频率比较低的时候，可不考虑电抗元件的作用，故可用输入电阻代替输入阻抗。在被测的输入回路中串联一个已知电阻R1，分别测量电阻R1两端对地的电压Vi与V’i，则输入电阻为：

𝑉𝑖

𝑅𝑖=||𝑅

𝑉′𝑖−𝑉𝑖1若求得的Ri阻值与R1相近，则取求得的值；否则，将R1换为阻值更接近求得的Ri的电阻，再次测量直到求得的Ri阻值与R1相近。 类似地，可用输出电阻代替输出阻抗。

要测输出电阻Ro，先测量电路的开路输出电压Vo，然后接入合适的负载电阻RL，测量输出电压VoL，则输出电阻

𝑉𝑜

𝑅𝑜=(−1)𝑅𝐿

𝑉𝑜𝐿同样地，若求得的Ro阻值与RL相近，则取求得的值；否则，将RL换为阻值更接近求得的Ro的电阻，再次测量直到求得的Ro阻值与RL相近。 6、增益、幅频特性的测量

电压增益Av定义为输出电压Vo与输入电压Vi的比值，分别测量输入电压和输出电压的大小即可计算出电压增益。

由于所测电路频带较宽，可选10kHz以下，1kHz以上的某频率测量输出电压有效值的最大值AVm。计算得到𝐴𝑉𝑚/√2，逐渐减小输入信号的频率，使得输出电压有效值约为𝐴𝑉𝑚/√2，记录此时的频率fL；逐渐增大输入信号的频率，使得输出电压有效值约为𝐴𝑉𝑚/√2，记录此时的频率fH。至此已得到频带的宽度，要得到幅频特性曲线，须在频率fL、fH附近多测几个点，以及在转折处多测几个点，而在输出电压有效值基本不变的范围测一两个点，就能得到较好的幅频特性曲线。

四、注意事项

1、正确使用示波器探头。若被测点为高阻节点，或被测信号频率较高，则应选择“×10”档进行测量；若被测点为低阻节点，或被测信号频率较低，则应选择“×1”档进行测量。若信号幅度较小时，应选用“×1”档进行测量。若所测电路参数位置，建议先用“×10”档测量，再考虑用哪个档位测量比较准确。

2、测量时若波形不稳定，应先调节触发电平使波形稳定再测量；若波形曲线过粗，可通过旋转聚焦旋钮使其变细，以提高测量精度。

3、接线时，先用探头的黑色夹子接地；拆线时，接地夹子最后拆下。

4、幅频特性的测量中，注意输入信号频率不能超过示波器的额定频率；输入电压也不能超过其额定电压。

5、在线路接好后，再把函数信号发生器的Output打开。

五、思考题

3、示波器的Y轴输入什么时候用交流耦合，什么时候用直流耦合？用示波器测量带有直流分量的信号时要注意什么问题？ 答：当输入信号为交流信号（可包含直流信号）时，用交流耦合；当输入信号为直流信号时，用直流耦合。测量带有直流分量的信号时，要通过旋转Push to Zero旋钮把波形调至屏幕中间，同时也要注意信号的最值不超过示波器的额定电压/电流值。

7、在测量电容的输入电阻时，信号源与电路之间串联的电阻大小应如何选择？为什么？ 答：越接近所测的输入电阻阻值越精确；当串联的电阻与所测电阻相差较大时，它们分得的电压也相差较大，这使得测量的误差变大，准确性降低。

8、在测量电路的输出电阻时，输出端接入的负载电阻一般如何选择？为什么？如果被测电阻的输出电阻极小，按上述原则选用负载电阻可以吗？为什么？

答：应选用与输出电阻阻值相近的负载电阻；当等效输出电阻与负载电阻的分压相近时，测量的误差较小；不能，因为如果输入电阻极小，则选电阻同样小的负载电阻时，回路电流会很大，有可能烧坏元器件，故不一定要按上述原则选用负载电阻。