实验一电压源与电压测量仪器实验报告

1、实验一电压源与电压测量仪器实验报告一、实验目的：1、掌握电压源（直流稳定电源和函数信号发生器）的功能、技术指 标和使用方法；2、掌握四位半数字万用表及低频毫伏表的功能、技术指标和使用方 法；3、学会正确选用电压表测量直流、交流电压，及含有直流电平的交 流电压。二、实验原理以及仪器介绍所需仪器1、直流稳定电源2、数字函数信号发生器3、“四位半”数字多用表4、交流毫伏表1台 1台 1台 1台（一）设置信号发生器各项参数考虑如下信号表达式子：在该式子中，a：信号的幅值、y?b?a?（wt?） b为信号的直流分 量、？（和）表示信号的形式、？表示信号的频率，？表示信号的相位角。若 不考虑信号的相位角，

2、则式可以简化为：y?b?a?(wt) 若信号没有叠加直流分量，则b为0；从上式可以发现，若需要简单的产生某一信号，只需要确定该信号的 波形的形状（函数形式）、幅值、和频率（周期）即可。下图（a）、（b）、（c）画的是一个完整周期的波形。对比下图（a）和图（b）,可以注意到， 图（a）的正半周期和负半周期大小是一致的，图（b）信号的周期和图（a） 一致，但是图（b）的正半周期和负半周期大小是不一致的，这是因为图（a）和图（b）的信号各自占空比都不一样，占空比为正半周与周期的比 值。对比图（c）和图（a）、图（b）的信号，则可以注意到，图（a）、图（b）的信号是关于0电平线对称的，图（c）的信号，

3、其中轴相对0电平 线有向上平移；这是因为，图（c）的交流信号，相对图（a）和图（b）的 信号，叠加了一个直流分量。通过对以上图形的对比，可以得到这么一个 结论：当需要生成一个信号的时候，只需要根据信号的波形形状、频率、 幅度、占空比、直流分量（偏移）等相关参数逐一进行设置，即可得到我 们需要的信号输出；当然，设置好正确的信号后，要使信号能够正确输出， 根据信号发生器的不同型号，可能还需要进行相关的输出设置。（二）rigoldg10xx型数字函数信号发生器简介及其使用方法dgloxx系列双通道函数/任意波形发生器使用直接数字合成（dds） 技术，可生成稳定、精确、纯净和低失真的正弦信号。该型信号

4、发生器为 用户提供了操作简单而功能明了的的前面板、人性化的键盘布局及丰富的 接口、直观的图形用户操作界面。1. dgloxx系列双通道函数/任意波形发牛器特点dgloxx系列双通道函数/任意波形发生器具有如下特点：o dds直接数字合成技术，得到精确、稳定和低失真的输出信号；o双通道输出，可以实现通道耦合、通道复制；o输出5种基本波形，内置48种任意波形；o可编辑输出14-bit, 4k点的用户自定义任意波形； 100msa/s采样率。频率特性：正弦波 luhz-20mhz；方波 luhz - 5mhz；锯齿波 luhz - 150khz；脉冲波 500uhz - 3mhz；白噪声5mhz带宽

5、（-3db）；任意波形luhz - 5mhzo 幅度范围 2mvp-p -10vp-p（50q） 4mvp-p -20vp-p （高阻）。高精度、宽频带频率计：测量功能：频率、周期、占空比和正/负脉冲宽度频率范围：loomhz - 200mhz （单通道）o丰富的调制功能，输出各种调制波形：调幅（am）、调频（fm）、 调相（pm）、二进制频移键控（fsk）、线性和对数扫描（sweep）及脉冲 串（burst）模式；o丰富的输入输出：外接调制源，外接基准10mhz时钟源，外触发 输入、波形输出和数字同步信号输出。此为，还有一些辅助功能，具体的可参看使用书册（可从服务器下载 获得说明书）。2 d

6、gloxx系列双通道函数/任意波形发生器前面板及用户界面介绍 图和*信号发生器前面板上图为信号发生器的前面板，先根据信号发生的流程，对前面板的各 功能区作如下简耍说明；1 电源开关：控制电源的开、关。3波形选择：选择信号发生器生成的信号的形状；4、菜单键：根据选择的波形，按照lcd±显示的菜单，对各项参数 进行设置；5、数字键盘：输入数字，改变数参数的大小；6、方向键：用于切换数值的权位、任意波文件/设置文件的存储位置；7、旋钮：改变数值大小，在09内，顺时针转一格数字加1,逆时 针转一格数字减x切换内建波形的种类，任意波形文件/设置文件的存储 位置、文件名输入符号；8、模式/功能键

7、：实现存储和调出、辅助系统功能、帮助功能，具体 的用法见使用说明书；9、lcd显示模式：dgloxx系列双通道函数/任意波形发生器提供了三种界面显示模式：单通道常规模式、单通道 图形模式及双通道常规模式，这三种模式可以通过前面板左侧的图*信号发生器显示模式以上为信号发生器简单的介绍，进一步的了解该型信号发生器的功能 及其使用方法，请参考用户手册。3、dgloxx系列双通道函数/任意波形发生器使用方法：在使用信号发生器之前，应该掌握信号发生器的基本使用方法和要产 生的信号的各种参数，以避免因仪器不熟或者不了解待发生信号的参数而 得不到我们想耍的输出信号。下面是信号发牛器的使用步骤：（1）顺次打开

8、信号发生器后面板、前面板上的电源开关；（2）按通道切换键，切换信号输出通道；（3）按波形选择键，选择需要的波形；（4）顺次在菜单键上按相应的参数设置键，用小键盘、方向键、旋 钮中的一个或多个配合设置对应的参数值后，选择对应的参数单位；（5）检查菜单键中，其余未用到的参数设置键，是否有错误的设置 值或者前次设置而本次不需要的设置值；（6）根据步骤（2）中选择的通道，按下对应的通道使能键，使设 置好的信号能够从正确的端口输出；（7）将对应的输出端口的信号端和示波器探头信号拾取端相连、地 端互连，检查示波器上显示的波形形状和各项参数是否正确无误后，将该 输岀接到需要的信号输入端口。dgloxx系列双

9、通道函数/任意波形发生器使用故障及其解决方法：（a）故障1：经示波器检查，信号发生器输出端无输出波形；可能的主要原因如下：i:信号发生器在使用过后，关闭了电源，再次使用时，忘记打开电源t；ii：信号输出通道对应的使能按键没有按下，设置好的信号未能输出；iii：输出的通道选择错误，不是从步骤(2)、(6)选择的通道输出；iv：信号发生器输出的信号线断掉，无法输出信号；v：检查该输出信号的示波器或者使用该输出信号的电路设置有错, 误以为无信号；解决办法：对于以上hii的三种情况，可目视检查，如有错误，调整设置即可；对以上iv-v两种情况则需用自检过的示波器确认属于哪一种情况，并 根据实际情况，转向

10、对应的故障排查步骤；(b)故障二：用户设置的波形形状和实际输出的波形形状不符合：i：这种情况通常是信号设置通道和实际输出通道不一致导致；请目视 检查通道，确保设置和输出一致。ii：在信号的参数设置过程中，不需要设置的参数被设置了参数值； 如占空比参数、偏移参数等；iii：观察信号的示波器设置不正确，未能观察到正确的波形；则重新 正确设置示波器后再次观测；以上(a)、(b)为常见的故障及其解决办法，若出现其他情况，可以 自行研究解决或寻求指导老师的帮助；(h) gdm-8145型“四位半”数字万用表1、gdm-8145型“四位半”数字万用表的主耍技术指标：“四位半”数字万用表比普通万用表性能更优

11、，有“四位半”的数字显示，bp：当被测数值以1开头，则显示五位有效数字，当被测数值以其 它数字开头，则显示四位有效数字因而读数更精确，灵敏度更高，其主要 技术指标均与“三位半”数字表相同或更高。df1945型“四位半”数字表是具有4-1/2位digital led显示的台式数字电表，可以测量交、直流电压，电流和电阻；具有如下特点：(1) true rms量测量交流或交流加直流信号，可测量高达50khz的交流电压；true(2) 多种测量功能：(i) 交流和直流电压测量：可测量10?v?1200v的标准线性直流电压 或者10mv-1000v交流或交直流叠加电压的有效值；(ii) 交流和直流电流测

12、量：可测量10na-20a的标准线性直流电流或者10?a?20a交流或交直流叠加电流的有效值；(iii) 阻抗测量：可测量10m?20m?的标注阻抗；(iv)(iv) 二极管测量：阻抗测量功能可以用来测试二极管和晶体管的pn结，前面板上有一个二极管标志的按键，2k?为最大范围；2、gdm-8145型“四位半”数字万用表的面板及功能键图4def1945数字万用表面板图3、gdm-8145型“四位半”数字万用表使用方法：使用通过检查，功能完好的数字万用表测量的步骤如下:（1）选择测量功能：根据需要测量的信号，止确判断该信号的属性 是交流（ac）还是直流（dc）,是电压，电阻，二极管的正向压降还是电

13、流，并根据这些 判断，止确选择红表笔的插孔位置，按下止确的功能开关；（2）选择测量量程：根据需要测量的信号，预估该信号的测量量的 数值大小，选择对应的量程档位，如不知道如何判断该测量量的大小，初始量程可从最大 量程开始；（3）读数：红表笔接止端，黑表笔接负端，进行测量，读数；数字万用表由于使用频繁，有可能导致电气故障；在使用过程屮，不 正确的拔插表笔很容易造成表笔的损坏（内部断路），为了避免电气故障 和表笔内部损坏等原因给测量带来的影响，在初次使用之前，请对数字万用表进行必要的检查，检查 方法如下：（1）将量表笔短接，测量红黑表笔的短接电阻，正常时为0；（2）测量一个己知的直流电压（通常是实验

14、箱面板上的直流输出电 压），看是否正确；4、使用注意事项（1）根据所需测量参数合理选择功能键，并按止确方法测量（电压 并接、电流串接）。（2）在预先不知道被测信号幅度的情况下，应先把量程键放在最高档。（3）当显示出现“0000”闪烁（过载）时，应立即将量程键切换 至更高量程，使过载显示消失，避免仪器长时间过载而损坏，否则应立即拨出输入线，检查 被选择的功能键是否出现错误或有其它故障（如输入电压过大或有内部故 障等）。（4）测量电压时不应超过最大输入电压（直流1200v,交流750v）（5）测量电流时，输入线不要插错，不大于2a输入线插在2a端子 上，不大于20a插在20a端子上。（五）sako

15、低频毫伏表1、交流毫伏表的主要技术指标：（1）电压测量范围：100 uv300v；（2）频率范围:10 hz2mhz；（3）输入阻抗:ri> im q , ci <50pf；（4）允许接入直流电压；2、交流毫伏表前面板及功能键如图5所示（1）电源指示灯：灯亮表示电源通电。（2）电源开关：按下电源开关，接通电源。（3）调零旋钮；调整表头的零点偏移。（4）量程转换开关：lmv300v十二档调整。（5）输入插孔：输入被测正弦电压。（6）输出插孔；可接示波器测量被测信号。3、使用方法:（1）按下电源开关，电源指示灯亮；（2）大致估计被测电压范围，把量程转换至适当位置（若不能

16、估计被测电压范围，则应把量程转换开关置最大量程档）。（3）将连线接至测量点；（4）为准确测量被测电压，调整量程开关，使电表指针在满刻度的三分之一以上位置。图5 hz2181交流毫伏表面板图三、实验内容1、直流电压测量采用“四位半”数字万用表同时测量直流电压。测量方法：确定测量仪器设置在直流电压测量状态；将测量仪器（com） 与被测电源（com）端相连，贝h测量笔接触被测点即可测量被测点的电 压。若已知被测电压时，应根据被测电压大小，选择合适量程，使测量数 据达到最高精度；若未知被测电压时，应将测量仪器量程置于最大，然后 逐渐减少量程，使测得数据有效数字最多。（1）固定电源测量：测量稳定电源的固

17、定电压5v （2a）；（2）可变电源测量：按表1调节稳定电源输出，并测量之。表直流电压测量（3）有公共端的ch1/ch2串联模式：工作在有公共端的ch1/ch2串联模式，调整ch1路输出电压时，则ch2路跟踪变化；这样，即可将两路独立电源构成一个止、负对称电源。将“四位半”数字表的黑表笔（com） 接正、负对称电源的公共端（主路和从路+）,按表2调节稳定电源输出并 测量之。2 （1）函数信号发生器输出正弦波，信号频率fs=lkhz,输岀幅度按 下表调节，用“四位半”数字表和毫伏表按表3进行测量。测量方法：确定测量仪器设1在交流电压测量状态;其余同直流电源测量方法。注：一般测量仪器只能测量正弦信

18、号，且测量值为有效值;示波器测量的峰峰值和有效值之间存在如下关系:v有效值二v峰峰值（2）将信号发牛器频率改为fs=100khz,重复上述测量，记入表4。注意：下表中，由于100khz已经超出了四位半的频率范围，当使用四位半测量时，会出现各种类型的错误，只需记下英中一组错误值即可;通过表四四位半和毫伏表的对比，可以进一步明确各种测量仪器都冇其给 定频率范|韦超出该频率范|韦|使用时错误的做法这一概念。3、含有直流 成份的交流电压测量（1）函数信号发生器输出正弦波，信号频率fs=lkhz,将“四位半”数字万用表接入信号发生器输岀端，调整输出幅度，使数字万用表读数为iv （交流）。（2）调节函数信号发生器直流偏移按钮，设置偏移量为2v；（3）经过上述设置后，我们得到一个含有直流成份的交流电压，此时如果按下数字万用表acv土键，可以得到真均方根值（truerms）；对 于一个交直流混合信号，其真均方根值的计算式子如下:4、函数信号发生器内阻（输