一、实验目的
(1)了解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、数字万用表等的主要技术指标及使用方法。
(2)熟悉示波器状态的正确调整方法(包括亮度、聚焦、触发源与触发方式、耦合方式、Y衰减器与时基单元等); 掌握用双踪示波器观察信号波形和测量信号波形的幅度、频率、相位差、时间间隔，脉冲波形的上升沿、下降沿等参数的方法。
二、实验仪器
(1)双踪示波器
(2)函数信号发生器
(3)直流稳压电源
(4)数字万用表
三、实验原理
在电子技术实验中，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、数字万用表等。可以完成对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，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1－1－1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称为共地。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。
1．示波器
示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点:
(1)寻找扫描光迹。将示波器Y轴显示方式置“CH1”或“CH2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线:
图1－1－1 电子技术实验中常用电子仪器布局图
①适当调节亮度旋钮。
②触发方式开关置“自动”。
(2)双踪示波器一般有五种显示方式，即“CH1”、“CH2”、“CH1+CH2”三种单踪显示方式和“交替”、“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。
(3)为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择”开关一般选为“内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。
(4)触发方式通常先置于“自动”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。有时，由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被测信号的波形不在X轴方向左右移动，这样的现象仍属于稳定显示。
(5)适当调节“扫描速率”旋钮及“Y轴灵敏度”旋钮使屏幕上显示一至两个周期的被测信号波形。在测量幅值时，根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数(div或cm)与“Y轴灵敏度”指示值(V/div)的乘积，即可算得信号幅值的实测值。在测量周期时，根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数(div或cm)与“扫描速率”指示值(t/div)的乘积，即可算得信号频率的实测值。
2．函数信号发生器
函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达峰－峰值20VP－P。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按键进行调节。
函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。
3．直流稳压电源
直流稳压电源为电路提供直流工作电源。
4．数字万用表
可通过数字万用表直观简易的操作面板进行交直流电压和交直流电流、电阻等的测量，其结果由高清晰度的荧光数码管直接显示。
四、实验内容
1．直流稳压电源和数字万用表的使用
以直流稳压电源上的显示为准，将直流稳压电源调至表1－1－1所需电压值，再选用数字万用表直流电压挡测其输出电压，填入表1－1－1中。
表1－1－1 直流稳压电源和数字万用表的使用数据记录表
2．双踪示波器、函数信号发生器、数字万用表的使用
(1)示波器扫描基线调节
开启电源开关，将示波器的显示方式选择“单踪”显示(CH1)，Y轴输入耦合方式选择“GND”，扫描方式选择“自动”。调节“辉度”、“聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。然后调节“X轴位移”( )和“Y轴位移”( )旋钮，使扫描线位于屏幕中央，并且能上下左右移动自如。
(2)*测试“校正信号”波形的幅度、频率
将示波器的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的Y通道(CH1)，将Y轴输入耦合方式选择“AC”，触发源选择置“CH1”，调节X轴“扫描速率”(t/div)和Y轴“输入灵敏度”开关(V/div)，使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。
①校准“校正信号”幅度。将“Y轴灵敏度”旋钮置适当位置，读取校正信号幅度，记入表1－1－2中。
表1－1－2 校准“校正信号”数据记录表
注: 不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器将标准值填入表格中。
②校准“校正信号”频率。将“扫描速率”旋钮置适当位置，读取校正信号周期，记入表1－1－2。
③测量“校正信号”的上升时间和下降时间。调节“Y轴灵敏度”旋钮，并移动波形，使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上，且上、下对称，便于阅读。通过“扫描速率”旋钮逐级提高扫描速度，使波形在X轴方向扩展(必要时可以利用“扫速扩展”按键将波形再扩展10倍)，并同时调节触发电平旋钮，从显示屏上清楚地读出上升时间和下降时间，记入表1－1－2中。
(3)交流信号电压幅值的测量
选择函数信号发生器的输出波形为正弦波。调节函数信号发生器的有关旋钮，使信号频率为1k Hz，信号峰－峰值为10V，适当调节示波器的“Y轴灵敏度”(V/div)、“扫描速率”、“触发电平”等旋钮，使示波器能观察到完整、稳定的正弦波，则此时屏幕纵向坐标表示每格的电压值，根据被测波形在纵向高度所占的格数便可读出电压的数值。将函数信号发生器的分贝衰减器置于表1－1－3中所要求的位置，用数字万用表交流电压挡和示波器进行测量，记入表1－1－3中。
表1－1－3 交流信号电压幅值的测量数据记录表
(4)交流信号频率的测量
选择函数信号发生器的输出为正弦波，调节函数信号发生器的有关旋钮，按表1－1－4的要求，得到所需的电压和频率值，调节示波器的“扫描速率”，此时“扫描速率”(t/div)表示屏幕横向坐标每格所表示的时间值。根据被测信号波形在横向所占的格数，直接读出信号的周期，而测量频率只需将被测的周期求倒数即可。用示波器测出其周期并计算频率，将所测结果与已知频率相比较。
表1－1－4 交流信号频率的测量数据记录表
(5)用示波器观察波形
将函数信号发生器频率调到1k Hz，电压大小可设为任意值，用示波器观察其方波、三角波、锯齿波的波形，并将所观察的波形绘制在自拟的表格中。
(6)测量两波形间的相位差
按图1－1－2所示连接实验电路，将函数信号发生器的输出电压调至频率为1k Hz，峰－峰值为3V的正弦波，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号ui和u R，分别加到双踪示波器的CH1、CH2输入端。
为便于稳定波形，比较两波形相位差，应使内触发信号取自被设定作为测量基准的一路信号。
图1－1－2 两波形间相位差测量电路
将CH1、CH2输入耦合方式选择“AC”状态，调节“触发电平”、“扫描速率”及CH1、CH2的“Y轴灵敏度”，使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形ui及u R，如图1－1－3所示。根据两波形在水平方向时间差Δt，及信号周期T，则可求得两波形相位差。
图1－1－3 双踪示波器显示两相位不同的正弦波
θ=Δt T×360° (1－1－1)
式中: T——输入信号周期;
Δt——两波形在X轴方向时间差。
记录两波形相位差于表1－1－5中，并将实测计算值θ实与RC移相网络的理论计算值θ理相比较。
表1－1－5 两波形相位差数据记录表
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