动态元件伏安关系的测量.ppt

2020 1 27 长江大学龙从玉 1 1 实验目的 3 常用电子仪器的工作原理与主要功能 1 1 掌握数字示波器与函数信号发生器的基本使用方法 1 2 掌握数字示波器测量电信号参数的各种方法 1 3 掌握数字示波器测量两路信号波形及其相位差的方法 2 实验设备与实验器材 2 1 函数信号发生器EE1641D B 2 2 数字示波器TDS1002 2 3 模拟实验箱 2 4 数子万用表UT58A 4 动态元件伏安关系的测量 3 1 示波器是显示信号波形并测量波形参数的设备 示波器由垂直 水平 触发及显示四大部分构成 以数字示波器TDS1002为例 分述各部分的功能如下 2020 1 27 1 长江大学龙从玉 2020 1 27 长江大学龙从玉 2 1 示波器Y轴 垂直轴 Y轴由信号电压驱动 输入电压大小决定波形垂直幅度 电压基准 V 格 Y轴输入通道 CH1 CH2 习惯称为Y1 Y2 两路输入通道 Y轴输入耦合 AC耦合 接地 DC耦合三种耦合方式 其中AC耦合可过滤信号中的直流分量 观测信号中的交变分量 DC耦合用于观测直流及动态信号全貌 Y轴信号显示 CH1 CH2 DUAL双踪 MATH四种显示方式 MATH作两信号加减运算 还可作波形分析 Y轴的调节 Y轴垂直电压基准 Volts Div 电压基准分粗调与细调 可在Y轴菜单下选择 Y轴位移旋钮 使波形上下移动 不改变幅度 以上的输入耦合与显示调节均可在Y轴菜单下选择进行操作 Y轴调节旋钮在光标测量选项中 在测量电压时 为垂直电压光标 在测量时间时 为水平时间光标 2020 1 27 长江大学龙从玉 3 2 示波器X轴 水平轴 X轴由锯齿波驱动 锯齿波上升速度 时间 决定波形水平宽度 时间基准 ms 格 X轴调节 X轴时间基准 Time Div 时间基准分主时间基准与窗口时间基准 窗口时间基准相当于X轴的区间扩展 时间基准在X轴菜单下转换 X轴水平位移调节旋钮 不改变波形 X轴归0键 按下此键 使初始时间居中归0 便于观测阶跃信号 如测量信号上升时间 X轴输入端 在示波器为YT显示时 可外接同步触发信号 3 示波器的同步触发系统 使X轴锯齿波电压与Y轴信号电压在时间上同步 这波形稳定显示关键 触发 释抑旋钮 触发电平的调节 调触发电平 释抑时间 旋钮可获稳定波形 触发菜单键 触发源 CH1 CH2 LINE电源 EXT外部 触发模式 边缘 视频 极性 上升 下降 自动 正常 强制触发键 2020 1 27 长江大学龙从玉 4 自动设置菜单 自动测量波形 判断波形类别 自动设置并测量波形特征参数 傻瓜键 自动测量菜单 自动测量待测信号的频率 周期 正频宽 上升时间 电压峰峰值 电压均方根值 平均值等11种参数 采用选项菜单按键循环测量信号不同参数时 应该调整相应相应Y X基准 若用固定基准设置测量 则某些参数误差大 光标测量菜单 采用光标测量就是手动测量 在电压测量选项中Y轴两位移旋钮调电压光标 其增量为测量电压 在时间测量选项中两Y轴位移旋钮调时间光标 其增量为测量时间 采集菜单 可选择取样采集 峰值采集 观测阶跃信号 或平均值采集 显示菜单 可选择YT显示 XY显示 对比度增强或减弱等 辅助功能菜单 数字示波器可在此菜单下进入自校准 数字示波器的循环选项菜单按键 在功能主菜单或专用菜单下 根据显示屏提示 进行单选或循环选项操作 4 数字示波器的功能菜单 输入 输出行 功能菜单行 2020 1 27 长江大学龙从玉 5 3 2 TDS1002示波器操作面板 CH2通道同CH1 基准行 专用菜单行 输出信号 Ch1输入端 自动设置键 光标测量 自动测量 存储 调出 采集键 显示键 帮助键 默认键 x轴输入端 选项菜单按键列 辅助功能 探 位移行 运算键 CH1旋钮位移光标 CH1菜单键 CH1幅度钮 水平位移钮 水平菜单键 归0键 时间基准钮 触发菜单键 触发 释抑钮 观察键 图 1数字示波器面版 2020 1 27 长江大学龙从玉 6 选项菜单显示 采集模式 触发电平 2 TDS1002显示屏说明 水平触发位置 CH1垂直电压基准 主时间基准 CH2零电平 触发源触发电平触发频率 文字显示有关信息 3秒 CH2垂直电压基准 带宽限制 峰峰值 均方根值 周期 频率 CH1零电平 触发状态 窗口时间基准 图 2屏幕显示区 2020 1 27 长江大学龙从玉 7 EE1641B1与EE1641D函数信号发生器主要性能相似 EE1641B1函数信号发生器具有 1 信号波形选择 正弦波 三角波 方波 可按键循环选择波形 有发光管指示波形 2 信号频率调节 频率范围分段按键 可循环选择 发光管指示频段 频率微调旋扭 可连续调节频率 输出频率有数字显示 3 信号波形调节 信号电压幅度旋扭 可连续调节输出电压 输出电压衰减按键 可选衰减 20db 1 10 40db 1 100 波形对称性调节旋扭 可调节方波的占空比或不对称波的正 负半波比 关断调节旋扭 则输出波形对称 信号直流电平调节旋扭 旋扭逆旋至关断为直流零电平 输出电压峰峰值有数字显示 3 3 函数信号发生器性能 2020 1 27 7 长江大学龙从玉 2020 1 27 长江大学龙从玉 8 4 输出端选择 TTL输出端 仅输出5伏方波信号 电压不可变 输出频率可调 0 3hz 3Mhz 函数输出端 输出可选择正弦波 三角波 方波 输出频率可调 0 3hz 3Mhz 输出电压可调 VPP 0 20V 内阻 50 EE1641D函数发生器输出频率为0 2 2Mhz 并有以下输出端 功率输出端 仅输出正弦波 输出频率 f可调范围 500hz 15Khz 输出电压 VPP可调范围 0 20V 内阻 4 单脉冲输出端 5 扫频 描 信号 输出在一定范围内变化的的信号 扫频源选择 内部对数 内部线性 外部扫描 扫频信号调节 扫频宽度可调 扫频速率可调 扫频信号输出端 用函数输出端或TTL输出端 6 计数器 测量信号源 或外部 信号的频率 略 2020 1 27 8 长江大学龙从玉 2020 1 27 长江大学龙从玉 9 4 数字示波器与信号发生器的使用 2020 1 27 9 长江大学龙从玉 4 1 函数信号发生器的输出信号调节方法与步骤1 函数信号频率的调节 先选择频率范围 再用频率调节旋钮调节输出频率 2 函数信号发生器输出端的选择 TTL输出 函数输出及功率输出 3 在函数输出波形的选择 可选正弦波 方波或三角波 函数信号波形的调节 调节波形对称性旋钮 分别使输出波形为最小与最大脉冲宽度 关断为对称波形 4 信号输出电压的调节 用输出电压幅度旋钮调节电压 还可用输出衰减按键降低输出电压 5 函数信号的直流电平的调节 调节直流电平旋钮 用万用表直流电压档测量输出信号的直流电平 关断为直流零电平 6 在信号源正常定频输出时 不要按下扫频选择按键 否则输出频率会不断变化 2020 1 27 长江大学龙从玉 10 在Y轴菜单下根据被测信号选择输入耦合方式 确定探头倍率 电压与时间基准 按自动测量功能键 按选项菜单中对应键 先确定测量信号通道 在循环选择中读取 波形有关参数值 电压 周期 频率 正频宽 上升时间等 注意 在测量脉冲上升时间时 应调整时间基准 否则 测量误差极大 在Y轴菜单下根据被测信号选择输入耦合方式 确定探头倍率 按自动设置功能键 可直接读取有关参数 自动设置功能会根据检测到不同信号 显示相应测量参数 例如 对正弦信号测量参数为 电压峰峰值 均方根值 周期 频率等值 对脉冲信号测量参数则为 电压峰峰值 平均值 周期 频率等值 还可在选项菜单中按对应键 可选择相应参量的测量 例如 对脉冲信号 在选项菜单中按上升时间或正频宽可读取相应值 1 采用自动设置功能的测量步骤 2 采用自动测量功能的测量步骤 4 2 数字示波器的测量方法与操作步骤 2020 1 27 长江大学龙从玉 11 在Y轴菜单下 根据信号选择耦合方式 电压与时间基准 按光标测量功能键 在选项菜单中 用第1循环选择键 关闭 电压 时间的进入测量 测量时 光标灯会亮 调节Y1与Y2光标位移旋钮 对准被测波形相关位置 就在屏幕显示栏中读取测量的电压或时间的增量值 Y Y2 Y1 测量信号上升时间 先按X轴归零键使初始时间归0 再调小时间基准 调光标对准波形位置 准确测量微小时间 3 采用光标测量功能的测量步骤 4 3 方波与脉冲信号的测量方法 图 3方波信号参数的测量 周期 正频宽 电压 光标2 光标1 T 光标1 光标2 10 90 U 2020 1 27 长江大学龙从玉 12 4 数字示波器与信号发生器的使用提示图 4 开关 频段选择 频率细调 频率指示 波形选择 函数 功率电压调节 电压指示 函数信号 功率输出 TTL输出 单脉冲输出 波形调节关 对称 直流调节关 0电平 函数 功率电压衰减 扫描计数 计数输入 扫描速度 扫描宽度 B1 开关 输入CH1 自动设置 测量 光标 幅度调节 CH1菜单 Y位移 X位移 触发 释抑钮 自测信号 选项菜单键 功能菜单区 波形不稳定 1 检查触发源2 调节触发电平 输出电压太小 检查是否错按衰减 波形不对称 波形调节没关断 输出频率不稳是否错按扫描键 没有扫描基线 1 检查YX位移居中2 检查显示菜单 输入5V信号显示为500V检查探头补偿倍率 输入方波却显示斜方波将AC耦合换成DC耦合 无输出波形 检查直流电平钮 水平调节 测量小信号或脉冲时 可在采集菜单下 选用平均值采集 2020 1 27 长江大学龙从玉 13 5 2 先调节信号发生器输出f 500hz Vpp 5V方波信号 再按表 1要求调整并输出正弦信号 用数字示波器分别测量并记录在表 1中 5 1 用数字示波器的自动设置功能 分别用DC AC耦合 测量本机正方波校准信号 记录在表 1中 5 数字示波器与信号发生器的使用实验内容 2020 1 27 13 长江大学龙从玉 2020 1 27 长江大学龙从玉 14 5 3 分别用数字示波器自动设置 自动测量及光标测量功能测量信号发生器输出频率f 500Hz 电压upp 5V的方波信号参数与波形 记录在表 2中 提示 用自动测量与光标测量上升时间时 要调小时间基准 否则误差极大 2020 1 27 长江大学龙从玉 15 5 4 电容性交流电路中电压电流相位差的测量 设信号周期 T两信号的相差时间 T两信号相位差角 3600 T T 图 5电容性交流电路中电压电流及相位差的测量图 uR 用数字示波器的双通道输入双踪显示法 测量图 5电容性交流电路中正弦信号的电压 电流及其相位差 记录在表 3中 容抗 容抗XC 电阻Ruc uRCh2基准取50mV 在小信号测量时 可在采集菜单下 选用平均值采集 电阻上电压电流同相位 2020 1 27 15 长江大学龙从玉 2020 1 27 长江大学龙从玉 16 6 1 整理实验中的测量数据 绘制实验中显示的各种有代表性的波形图 6 2 总结实验中所用函数信号发生器的调节与使用方法 6 3 总结实验中所用数字示波器与模拟示波器调节使用的相同点及不同之处 6 4 常用电子仪器使用的心得体会及疑难问题 说明 选作内容7仅供课后仪器使用训练用 6 实验报告要求 2020 1 27 长江大学龙从玉 17 uO 7 交直流信号的叠加实验 R1 R2 R3 2K S1 S2 7 1 分别用示波器的AC DC耦合输入 观测直流电源输出的1V电压及波形 7 2 分别用示波器的AC DC耦合输入 观测函数信号发生器输出含1V直流电压的f 2khz upp 4V的正弦信号波形及电压 7 3 分别测量图 6电路中两信号源单独或共同作用时在R3上的响应波形电压 将测得各电压波形及参数记录在表 4中 图 6线性电路叠加实验电路图 US1与uS2共同作用 2020 1 27 长江大学龙从玉 18 注意 示波器测量动态信号应该用DC耦合 如用AC耦合将过滤隔离直流分量 仅保留交流分量 X