实践初步实验报告

东南大学电工电子中心

实验报告

课程名称：电工电子实践初步

第 1~2 次实验

实验名称： 常用电子仪器的使用 院（系）： 自动化学院 专 业： 自动化

姓 名： XXX 学 号： 0800XX 实验室： 8室 实验组别： XX 同组人员： 实验时间： 2010年8月21~9月9

日

评定成绩： 审阅教师：

一、实验目的

1、掌握常用电子仪器的使用方法；

2、掌握几种典型信号的幅值、有效值和周期的测量； 3、学会识别常用电子元器件；

4、学会用万用表测量电阻、电容的方法。

二、实验仪器设备

1、 TDS1001型数字示波器；

2、 F05A型数字合成函数/任意波信号发生器/计数器； 3、UT803型数字万用表 4、YB2172型交流毫伏表

三、实验内容

1、 示波器测量前的调节与准备 内容：根据测量要求设置菜单变量。

2、 机内标准信号测量

a、 内容：将机内的标准方波信号输入到CH1通道，用示波器测量这个信号，将波形画在坐标纸上，测量数据记录到表3中并分析讨论（峰峰值和周期要按所列格式记录）。用数字示波器测量电压峰峰值、高电平、低电平、周期时必须用三种方法：第一种方法是直接使用面板上的“MEASURE”按钮，然后在显示屏上读数；第二种方法是先读出波形垂直所占格数或水平所占格数，然后用“格数×倍率（V/DIV，S/DIV）”方式计算相应电压或时间；第三种方法是用游标来测量。

b、操作过程：

① 将机内标准方波信号接入CH1通道；

② 设置合适的电压灵敏度或扫描时基因数或使用自动设置功能（AUTOSET）以获得稳定、清晰、观察效果好的波形；

③ 分别使用数字示波器的三种测量方法测量电压峰峰值、高电平、低电平、周期，并记录数据和波形。 波形如下：

图1 机内标准方波信号

c、 实验数据：

测量 方法 一 二 三 示波器标注 峰峰值 (V) 5 5 5 频率 (Hz) 1K 1K 1K 峰峰值 (V) 5.20 5.00 5.04 低电平 电压(V) -0.08 0.00 0.00 示波器实测 高电平 电压(V) 5.12 5.00 5.04 周期 (s) 频率 (Hz) 1.000m 1．000K 1.000m 1.000m 1.000K 1.000K 注：三种测量方法的顺序与实验内容a中所述顺序一致。

d、数据分析：三种方法的测量值均与示波器上的标注值吻合，因方法不同而略有差异，但属正常误差范围内，说明实验结果正确。

e、 实验结果分析讨论要点：

①在这个实验中我们显然需要选择DC输入耦合方式，那么为什么不能选择AC输入耦合方式呢，如果选择了AC输入耦合方式，测得的波形、峰峰值、低电平电压、高电平电压各会有什么变化呢？

答：因为所观测的机内标准信号为方波，含有直流分量。若选择AC输入耦合方

式，信号中的直流分量被隔开而只能观测到交流成分，从而使测量值错误，测得的波形下移（如图2所示）、峰峰值不变、低电平电压和高电平电压均为原值减去峰值。

图2 AC耦合时的机内标准方波信号

UPP0.5V的②以YB4320示波器为例，该示波器提供的标准信号是f1kHz，方波。假设示波器的读数误差为±0.1格，试计算示波器灵敏度分别选择1V、0.5V、0.2V、0.1V时的相对误差分别为多少。并分析自己在上面的测试中选择的灵敏度是否合适。

答：灵敏度为1V/DIV时相对误差=

0.1100%20%； 0.510.1100%10%；

0.50.50.1100%4%；

0.50.20.1100%2%。 0.50.1 灵敏度为0.5V/DIV时相对误差=

灵敏度为0.2V/DIV时相对误差=

灵敏度为0.1V/DIV时相对误差=

可见，测量峰峰值为0.5V的方波时，电压灵敏度选择0.1V/DIV最合适，测量误差最小。

③同样假设示波器的读数误差为±0.1格，试计算示波器扫描速率取2ms、1ms、0.5ms、0.2ms和0.1ms时测量的相对误差是多少，并分析自己在上面的测试中选择的扫描速率是否合适。 答：扫描速率为2ms/DIV时相对误差=

0.1100%20%； 120.1100%10%； 110.1100%5%； 10.50.1100%2%； 10.20.1100%1%。 10.1 扫描速率为1ms/DIV时相对误差=

扫描速率为0.5ms/DIV时相对误差=

扫描速率为0.2ms/DIV时相对误差=

扫描速率为0.1ms/DIV时相对误差=

可见，测量频率为1KHz、周期为1ms的方波时，扫描速率选择0.1ms/DIV测量误差最小，但为了在示波器上看到1～2个完整周期的波形应选择0.2ms/DIV的扫描速率。

④请总结一下示波器测量标准信号的基本步骤和必须注意的要点。 答：基本步骤：（以模拟示波器为例）假设示波器使用的是CH1通道

1）示波器上，显示方式选择CH1，输入耦合方式选择DC，扫描方式置于自动，调节电平旋钮、位移旋钮、垂直电压灵敏度旋钮和扫描时基因数旋钮，同时将垂直电压灵敏度微调旋钮和扫描时基因数微调旋钮置于校准位置，使信号波形以合适的大小稳定地出现在屏幕中间，调节亮度、聚焦旋钮，使信号波形的亮度适中，线条清晰；

2）读出低电平线与高电平线之间垂直方向所占的格数，用格数与垂直电压灵敏度旋钮的指示值相乘即为该波形的峰峰值UP-P；

3）将输入耦合方式选择在GND，记下地线所在的位置，然后再将输入耦合方式转到DC，读出波形的高电平线到地线所占的格数，用格数与垂直电压灵敏度旋钮的指示值相乘即为该波形的高电平值UH；

4）将垂直电压灵敏度调高，并使低电平线显示在屏幕上，然后输入耦合方式选择在GND，记下地线所在的位置，再将输入耦合方式转到DC，读出波形的低电平线到地线所占的格数，用格数与垂直电压灵敏度旋钮的指示值相乘即为该波形的低电平值UL；

注意要点：⑴TRIG MENU中“触发方式”要选择“自动”，根据测量信号

由CH1还是CH2通道输入选择“信源”；

⑵CH1或CH2 MENU中的“耦合方式”要选择“直流”； ⑶探头倍率要选择×1。

3、TTL脉冲信号测量 a、内容：

① 从函数发生器的TTL输出口接出一个TTL脉冲信号到示波器的输入端，示波器探头的衰减为“×1”。根据表4的要求完成实验，并在坐标纸上记录每个实验的波形，测量结果记录在表4中；

② 将示波器的探头的衰减变为“×10”，重复1）的实验。

b、操作过程：

① 调节函数发生器产生所需信号，接入示波器；

② 先将示波器探头的衰减置为“×1”，测量完各项值后再将示波器的探头的衰减变为“×10”，重复测量；

③ 测量上升时间和下降时间时，将扫描速率调到最小，TRIG MENU中“斜率”分别选择“上升”和“下降”。

c、实验数据：

信号源 频率(Hz) 占空比(%) 50 示波器 探 头 衰 减 “×1” “×10” “×1” “×10” “×1” “×10” 衰 减 “×1” “×10” “×1” 峰峰值(V) 5.44 5.76 5.52 5.68 5.44 5.68 正脉宽(us) 49.92 49.90 示波器测量结果 高电平电压(V) 5.28 5.44 5.20 5.36 5.36 5.36 负脉宽(us) 50.09 50.10 低电平电压(V) -160m -320m -320m -320m 周期(us) 100.0 100.0 频率(Hz) 10.00K 10.00K 1010 110 1010 频率 36350 1.000 1.000M 1.000 1.000M 10.00K 10.00K 下降时间(ns) 19.74 6.380 20.17 6.733 20.34 6.440 20 占空比 50 -80.0m 100.0 -320m 占空比(%) 50.09 50.10 49.83 49.92 20.10 20.10 100.0 上升时间(ns) 19.92 6.980 19.00 7.583 20.44 7.020 1010 110 1010 36350 501.5ns 498.3ns “×10” 500.6ns 499.2ns “×1” “×10” 79.90 79.90 20.10 20.10 20

d、数据分析：对比示波器探头衰减“×1”和“×10”的测量结果可知，衰减为“×10”时测得的上升时间和下降时间更为准确。

e、实验结果分析讨论要点：

①查阅示波器的说明书，根据说明书上的示波器频带宽度，考虑示波器的频带宽度是否对测量结果有影响。

答：本实验室所用示波器为TDS1001型数字示波器，频带宽度为40MHz，而本实验中所测信号的最高频宽仅为1MHz，示波器带宽为被测信号频率的2~3倍以上，故没有影响。

②根据测量值和示波器说明书分析是否需要对测得的上升时间进行修正。可以适当增加地线长度，观察阻尼振荡现象。

答：因本实验室所用示波器为数字示波器，故不需对测得的上升时间进行修正。

4、正弦波的测试

a、内容：将函数发生器产生频率为1KHz（由LED屏幕指示），有效值为2V（用交流毫伏表测量）的正弦波。再用示波器显示该正弦交流电压波形，测出其周期、频率、峰峰值和有效值。数据填入表5中。

b、操作过程：

① 将函数发生器、交流毫伏表与示波器相连，并将函数发生器的波形输出调为正弦波，频率设置为1KHz； ② 调节示波器，显示该正弦波；

③ 在波形正确情况下调节函数发生器的输出电压，使交流毫伏表的读数为2V； ④ 在示波器上读出正弦波的周期、峰峰值，填入表中。

c、实验数据：

使用仪器 周期 函数发生器 交流毫伏表 示波器 —————— —————— 正弦波 频率 1KHz —————— 峰峰值 —————— —————— 有效值 —————— 2V 2.03V 1.000ms 1.000KHz 5.72V

d、数据分析：示波器测量值与函数发生器和交流毫伏表的显示值完全吻合，测量结果十分准确。

e、思考：用示波器观测正弦波形时，已知示波器良好，测试电路正常，当荧光屏上出现如下图所示波形时，试分析每种波形产生的原因，如何调整示波器的相关旋钮，才能正常测量。

答：①图1可能原因与排除方法：

a、 可能原因：电源未开

排除方法：打开电源按钮，电源指示灯亮 b、 可能原因：按下了触发扫描按钮NORM

排除方法：弹起触发扫描按钮NORM，按下自动扫描按钮AUTO c、 可能原因：垂直位移旋钮不在适当的位置

排除方法：调节垂直位移旋钮，使得波形显示在荧光屏上合适的

位置

d、 可能原因：水平位移旋钮不在适当的位置

排除方法：调节水平位移旋钮，使得波形显示在荧光屏上合适的位置 e、 可能原因：灰度旋钮不在适当的位置 排除方法：调节灰度旋钮，使得波形亮度适中

f、 可能原因：未选择触发方式，即AUTO和NORM均未按下 排除方法：根据被测信号的频率选择AUTO或NORM

②图2可能原因与排除方法：

可能原因：选择了x-y显示方式，且CH1通道和CH2通道均没有

信号输入

排除方法：取消x-y显示方式，接入信号

③图3可能原因与排除方法：

a、 可能原因：未接信号 排除方法：接入信号

b、 可能原因：探头线或开路线坏

排除方法：将输入耦合方式调致AC或DC，用手去碰探头线接信号

的一端或开路线的红夹子，若波形有反应，则探头线或开 路线是好的；若没有反应，则说明探头线或开路线是坏的， 更换即可

c、 可能原因：输入耦合方式选择了GND 排除方法：输入耦合方式选择AC或DC

d、 可能原因：显示方式错，如波形接的是CH1通道，而显示方式选择

的是CH2通道

排除方法：显示方式选择CH1

e、 可能原因：选择了x-y显示方式，且只有CH1通道有输入信号 排除方法：取消x-y显示方式，且调节扫描时基因数旋钮于合适的位

置

f、 可能原因：电压灵敏度旋钮调得太大

排除方法：将电压灵敏度旋钮调小至合适的位置

④图4可能原因与排除方法：

a、 可能原因：选择了x-y显示方式，且只有CH2通道有输入信号 排除方法：取消x-y显示方式，且调节扫描时基因数旋钮于合适的位

置

b、 可能原因：扫描时基因数旋钮调得太大 排除方法：调节扫描时基因数旋钮于合适的位置

⑤图5可能原因与排除方法：

可能原因：探头线或开路线上的地线坏 排除方法：更换探头线或开路线

⑥图6可能原因与排除方法：

可能原因：电压灵敏度旋钮调得太小

排除方法：将电压灵敏度旋钮调大至合适的位置

⑦图7可能原因与排除方法：

可能原因：电压灵敏度旋钮调得太大

排除方法：将电压灵敏度旋钮调小至合适的位置

⑧图8可能原因与排除方法：

a、 可能原因：不同步

排除方法：调节LEVEL旋钮使得波形稳定

b、 可能原因：触发源选择错误，如单踪显示时，CH1通道的波形用

CH2信号触发

排除方法：CH1通道的波形用CH1信号触发；CH2通道的波形用

CH2信号触发

5、叠加在直流上的正弦波的测试

a、内容：调节函数发生器，产生一叠加在直流电压上的正弦波。由示波器显示该信号波形，并测出其直流分量为1V，交流分量峰峰值为5V，周期为1ms，如图2所示。再用万用表（直流电压档）交流毫伏表分别测出该信号的直流分量电压值和交流电压有效值，用函数发生器测出（显示）该信号的频率。数据填入表6中。

b、操作过程：

①将函数发生器的函数输出口与示波器的某通道相接，调节函数发生器，在示波器上显示出一峰峰值为5V，周期为1 ms的正弦波；

②在正弦波已经调好的基础上，调节函数发生器给正弦波叠加1V的直流分量，按【shift】→【偏移】，调节直流分量值，使示波器上显示的信号平均值为1V； ③将将函数发生器的函数输出口与交流毫伏表相接，测量信号中交流分量的有效值；

④用函数发生器测出（显示）该信号的频率。

c、实验数据：

使用仪器 示波器 交流毫伏表 函数发生器 直流分量 峰峰值 1V 1.050V 5V ———— ——— 有效值 1.768V 1.73V 交流分量 周期 1 ms —————— 1.000ms 频率 1.000KHz —————— 1.000KHz 4.926V 1.742V 注意：用数字示波器测量有效值（均方根值）时耦合方式应选择AC耦合。

c、数据分析：示波器显示值与函数发生器和交流毫伏表的测量值完全吻合，测量结果十分准确。

6、几种周期性信号的幅值、有效值及频率的测量

a、内容：调节函数发生器，使它的输出信号波形分别为正弦波、方波和三角波，信号的频率为2KHz（由函数发生器频率指示），信号的大小由交流毫伏表测量为1V。用示波器显示波形，且测量其周期和峰值，计算出频率和有效值，数据填入表7中。

b、操作过程：正弦波测量时（方波、三角波同理） ①使用函数发生器上的函数输出口输出信号；

②在函数发生器中选择输出信号波形形状为正弦波，频率设为2KHz； ③将函数发生器与交流毫伏表相接，调节函数发生器的输出电压使交流毫伏表测得的信号有效值为1V；

④将函数发生器与示波器相接，由示波器显示波形，用“MEASURE”功能测出信号的周期和峰峰值，峰峰值除以2得到信号的峰值； ⑤由测量所得的周期和峰值计算出信号的频率和有效值；

⑥更换波形时，需重新调节函数发生器的输出电压，保证交流毫伏表的读数为1V。

c、实验数据：

函数发生交流毫伏信号波器频率指表指示形 示（KHz） （V） 正弦波 2 1 500.0u1.44V 2.000KHz 1.018V 周期 峰值 频率 有效值 示波器测量值 计算值 s 方波 三角波 2 2 1 1 500.0us 500.0us 0.93V 1.80V 2.000KHz 0.93V 2.000KHz 1.0026V d、数据分析：示波器测量所得的频率完全正确，由峰值计算所得的有效值基本正确。

7、电阻的测量 a、实验数据： 标称阻值 色环 测量值 误差(%)

b、操作过程：

①找到对应电阻，读出色环标称阻值；

②将红表笔插入“”插孔，黑表笔插入 “COM”插孔；

③将功能旋钮开关置于 “” 测量档，按SELECT键选择电阻测量，并将表笔并联到待测电阻两端上。测量电阻元器件时也可通过转接插座再插入万用表； ④读出测量电阻值。

c、数据分析：测量值与标称值十分接近，测量误差均在允许偏差范围内，且阻值越大，测量误差越小。

10Ω 棕黑黑金棕 10.1Ω 1 120Ω 棕红黑黑棕 1K 棕黑黑棕棕 10K 棕黑黑红棕 1MΩ 棕黑黑黄棕 119.3Ω 0.58 0.998K 0.2 9.99K 0.1 1.001 MΩ 0.1

d、思考：对于模拟万用表，如果红黑表笔短接时，不能调至0，为何原因？如何解决？

答：如“调零”电位器不能将表针调到零位，说明电池电压不足，需更换新电池，或者内部接触不良需修理。

四、思考题

1、 如何用万用表大致判断电容的大小与好坏？

答：判断电容大小可与已知电容量的电容器作测量比较，指针开始偏转角越大，回∞的速度越慢，表明电容量越大。

用万用表的欧姆挡根据被测电容器的容量选择适当量程来测量电容的好坏。在两次测量（调换表笔前后）中，若指针一点都不偏转，表明电容器已经断路；如果指针偏转到零欧姆处不再返回，表明电容器已击穿短路；指针距离零欧姆近，或漏电阻到达∞位置后，又向零欧姆方向摆动，表明漏电严重，电容器也不能使用；如果开始指针快速正偏一个角度，然后逐渐向∞方向退回，再互换表笔测量，指针偏转角度比上次更大，这表明电容器的充放电正常，电容器完好。

2、 如何用万用表识别二极管正极和负极，如何用万用表识别三极管的e、b、c?

答：二极管极性判别：将万用表拨到R×100或R×1K的电阻挡上，两支表笔分别接触二极管的两个电极测其阻值。两支表笔调换，再测一次电阻，两次测量中，阻值小的那一次，测出的是二极管的正向电阻，黑表笔接触的电极是二极管

的正极，红表笔接触的是二极管的负极。

三极管的e、b、c判别：首先判断b极，即：将万用表拨到R×100或R×1K的电阻挡上，如果是PNP型三极管，用红表笔任意接触三极管的一个电极，黑表笔依次接触另外两个电极，分别测量它们之间的电阻值，若均为几百欧姆的低电阻，则红表笔所接触的是b极；如果是NPN型三极管，用黑表笔任意接触三极管的一个电极，红表笔依次接触另外两个电极，分别测量它们之间的电阻值，若均为几百欧姆的低电阻，则黑表笔所接触的是b极。然后判断e、c极，其操作方法是：任意假定一个电极为e极，另一个电极为c极，将万用表拨在R×1K挡上，对于PNP型管，令红表笔接其c极，黑表笔接e极，再用手同时捏一下管子的b、c极，注意观察此时万用表向右摆动的幅度，然后使假设的e、c极对调，重复上述的测试步骤，比较两次测量中表针向右摆动的幅度，摆幅大的一次测量中，对e、c极的假定是正确的；对NPN型管e、c极的判断法与上述类似，只是以黑表笔接其c极，红表笔接e极，摆幅大的一次测量中，黑表笔所接的为c极，红表笔所接的为e极。

3、用万用表R×100档和R×1K档分别测量二极管的正向电阻，结果数值不同，用R×100档测得结果小，用R×1K档测得的结果大，这是为什么？ 答：因为二极管是非线性器件，当用万用表不同的欧姆挡测二极管的正向电阻时，由于各欧姆挡的中心电阻值不同，通过二极管的电流是不一样的，用R×100档时通过的电流大，则测出来正向电阻小，用R×1K档时通过的电流小，则测出来正向电阻大。

3、 一只磁电式电流表，量程原为5A，内阻为0.228Ω,将它与一只0.012Ω的分流电阻并联后量程变为多少？

答：电流表两端电压：U表=5A×0.228Ω=1.14V

分流电阻可分去的最大电流为：I阻=U表/R阻=1.14V/0.012Ω=95A 故并联后量程变为：95A＋5A=100A

5、一毫安表的内阻为20Ω，量程为12.5mA, 如果把它改装成量程为250V的电压表，问需串多大的电阻？

答：毫安表承受的最大电压为：U表=20Ω×（12.5×10-3）A=0.25V 所串的电阻需分去250V－0.25V=249.75V的电压

故其电阻值至少为：R=249.75V/（12.5×10-3A）=19980Ω

6、图1-54是电阻分压电路，分别用内阻R为①25KΩ；②50 KΩ；③500 KΩ的电压表测量时其读数为多少？由此可得出什么结论？ 答：根据电阻分压与电阻大小成正比的关系可知： ① U读=50V×（R并/R总）

∵R并=（10KΩ×25KΩ）/（10KΩ+25KΩ）=（50/7）KΩ R总=（50/7＋10）KΩ=（120/7）KΩ ∴U读=20.83V

同理可得②中U读=22.73V，③中U读=24.75V

7、MF27万用表R×1K欧姆档（中心电阻值为10KΩ）简化电路如图1-55所

示。①求干电池电压最低为多少伏时，仍可实现调零？

②当干电池电压最低时，若某电阻测量值为10KΩ，问实际值应为多少？测量结果的相对误差为多少？

答：① 当电位器滑片滑到最右端时：

电路中总电流：I总=（1×10-4）A＋[（1.56 KΩ×（1×10-4）A）/9.052 KΩ=1.17×10-4A

电压为：U=1.56KΩ×（1×10-4）A＋8.25KΩ×（1.17×10-4）A =1.12V ∴当干电池电压最低为1.12V时，仍可实现调零。

② 当干电池电压为1.12V时，实际阻值为：

R=［1.56×9.052/（1.56＋9.052）］KΩ+8.25KΩ=9.58 KΩ 相对误差为：［（10－9.58）/10］×100%=4.2%