电子测量实验报告

1、电子测量技术实验报告 实验成绩评定表姓 名 学 号 实验名称： 实验验收或提问记录：成绩评定依据：实验预习报告及方案设计情况（30）：实验考勤情况（15）：实验操作情况（30）：实验总结报告与答辩情况（25）：最终评定成绩：实验一 示波器波形参数测量一实验内容和目的本实验利用示波器测量波形的参数，进一步巩固和加强示波器的基础知识，熟练掌握示波器的使用方法和测量技巧。具体包括三个内容：1. 熟练掌握用示波器测量电压信号峰峰值，有效值及其直流分量。2. 熟练掌握用示波器测量电压信号周期及频率。3. 熟练掌握用示波器在单踪方式和双踪方式下测量两信号的相位差。二实验预习 1.仔细阅读实验设备说明书，掌

2、握每个旋钮的功能。 2.查看实验内容及要求，确定实验步骤及测量方法，绘制数据表 3.思考实验中可能出现的问题并提出解决方案。三. 实验设备1. 示波器SS7802A20MHz的双通道示波器，具备光标读出、频率测量功能。Ø 包括如下五个操作控制区域：w 水平控制区POSITION：水平位移调节旋钮，可在水平方向调节波形位置FINE ： 当FINE指示灯亮时POSITION旋钮可做微调。TIME/DIV ：扫描速度调节旋钮。 MAG ×10 ：扫描速度倍乘旋钮，按下时扫描速率提高十倍。ALT CHOP ：扫描方式选择，指示灯亮时为CHOP断续扫描，两个或多个信号以约555KHz

3、 的频率切换显示，该模式适于两个或多个通道的低频信号；不亮时为ALT交替扫描两个或多个信号交替扫描，该模式适于观测两个或多个通道的高频信号。A 、X-Y ：选择显示模式。A只选择A 扫描；X-Y 模式是指CH1 作为X 轴，而（CH1，CH2，ADD ）中的一个作为Y 轴显示。w 垂直控制区INPUT 输入连接器（CH1、CH2） ：连接输入信号 EXT INPUT ：外触发信号输入 VOLTS/DIV ：通道1、2 之电压灵敏度选择 POSITION：垂直位移，可在垂直方向移动波形CH1 、 CH2 ：通道选择，可决定是否让CH1和CH2通道输入的信号显示DC/AC：耦合方式选择，AC为交流

4、耦合，隔离信号中的直流分量；DC为之流耦合，通过信号中的所有成分。GND：接地功能，打开时可显示地电位轨迹。ADD 、INV ：可显示两个信号相加或相见的结果，ADD为两个信号相加，INV为两信号相减。w 触发及扫描控制区触发：TRIG LEVEL：调整触发电平 SLOPE ：选择触发沿，+为上升沿触发，为下降沿触发.SOURCE : 选择触发信号源（CH2、CH3、LINE、EXT、VERT ）CH1：用输入到CH1 的信号做触发源。 CH2：用输入到CH2 的信号做触发源。 LINE：用电源频率做触发源，便于观察电源频率触发的信号。 EXT：用外触发信号做触发源。外信号通过前面板的 EXT

5、 INPUT 接入。 VERT：用小序号通道的信号做触发源。COUPL ：选择触发耦合方式（AC、DC 、HF REJ 或LF REJ）AC：隔离触发信号中的直流成分，下限频率为100Hz。 DC：通过触发信号中的所有成分。 HF REJ：衰减高频（10kHz 以上）成分，适用于当触发信号中含有高频噪音而使触发不稳时。 LF REJ：衰减低频（10kHz 以下）成分，适用于当触发信号中含有低频噪音而使触发不稳定时。 TV ：视频信号触发选择（BOTH、ODD、EVEN、或TV-H） ODD : 当选择水平同步信号显示模式和垂直同步信号显示模式的奇数号时，触发被设置。 EVEN:当选择水平同步信

6、号显示模式和垂直同步信号显示模式的偶数号时，触发被设置。 BOTH：当选择水平同步信号显示模式和垂直同步信号显示模式的奇数号或偶数号时，触发被设置。 TV-H：触发设置在水平同步脉冲上。 TRIGD 指示灯：当触发脉冲产生时灯亮着 READY 指示灯：等待触发信号时灯亮着AUTO ：扫描处于AUTO模式无正确信号时自由扫描，适用于50Hz 以上触发信号。NORM：扫描处于NORM模式，触发信号不受限制，常态（NORM ）触发模式尤其适于低频信号和低重复信号。 没有足够的触发信号或触发条件不能满足时，将不做任何扫描。 当触发源为CH1 或CH2 而输入耦合设定为接地（GND）时，将自由扫描SGL

7、/RST：选择单次扫描。w 功能选择及控制区【FUNCTION】：可用此旋钮设定延迟时间、光标位置等。旋转时做为微调使用。如需粗调时，可单次或连续按下此钮，而光标移动方向为之前此钮旋转的方向。 V-t-OFF ：选择t（时间变化测量），选择V（电压变化测量），或OFF （关闭光标测量）。 TCK/C2 ：选择光标移动形式（C2 或TRACKING），可选中其中一个光标，继而由FUNCTION旋钮控制其移动或者选中两个光标。 HOLDOFF ：选择释抑时间，通过调节释抑时间可获得稳定波形。w 整体控制区 POWER ：用于开启电源（ON）或进入预备（STBY）状态 屏幕灰度等的调整：参见“2.1

8、 轨迹的显示和屏幕的调整”。 校准信号及接地端口 ：CAL 连接器：输出校准电压信号，此信号用于本仪器之操作检查及调整探头波形（接地）连接器：测量时的接地点Ø 显示屏分成如下三个区域w 触发及扫描信息显示区位于显示屏的左上角，依次显示扫描速度、触发源、触发极性、触发耦合方式、触发电平。w 波形显示区位于显示屏中部，显示得到的波形。w 信号源状态、测量结果显示区。左下角为V 或t 的测量结果、CH1、灵敏度、耦合、相加、CH、反相、灵敏度。右下角为测量频率、水平放大。右上角为释抑时间、功能模式。2. 信号发生器MOTECH FG-506A功能及参数輸出波形三角波、正弦波、方波、脈波、非

9、對稱性弦波、非對稱性三角波、TTL信號及掃頻（斜波、對數波）頻率範圍2Hz13MHz(FG-513,八檔）頻率由LCD直接讀出 2HzMHz(FG-506,七檔）頻率精確度±0.01讀值分辨率4位數輸出幅度±10Vp(無載），±5Vp(50負載）輸出衰減0dB、20dB及40dB輸出阻抗50±2方波上升/下降時間<25ns 在最大輸出條件下 過激失真<10% of P-P在最大輸出條件下(50負載）三角波線性誤差99%至100KHz正弦波失真度<1%當f<100KHz時,<30dB當100KHz25db當f>2MHz同

10、步輸出（TTL脈波）輸入阻抗50,頻率範圍:2MHz24MHz(FG-513) 2Hz12MHz (FG-506)對稱度/占空比10%90%至1MHz直流位置及直流輸出±10Vp於空載時,±5Vp於50負載掃頻（線性/對數）掃描寬度:Max 100:1 掃描速度：0.2Hz100Hz (5Sec10mSec)VCG特性輸入阻抗：10K輸入準位：010V電壓輸入，最大頻率變化率100：1Trig In （TTL脈波）信號脈行寬度：50nS(最小），重複比率：5MHz(最大）保護特性輸出短路保護，輸入電壓保護，20V peak頻頻計頻率範圍5Hz100MHz頻率周期0.2Sec

11、10n Sec分辨率6 1/2位數時基頻率的穩定度10MHz±10PPM(050)輸入頻率振幅衰減X1,X20兩檔靈敏度50m Vrms正弦波到50MHz,100m Vrms正弦波到100MHz一般特性工作電源AC115V/220v 50/60Hz操作環境溫度040，相對濕度：低於80儲存溫度-2070外型尺寸8.6cm高×22cm寬×30cm長重量3.5公斤附件說明書、電源線、合格證、同軸測試線四实验过程（一） 1kHz三角波信号的峰峰值、直流分量、周期和频率的测量1. 打开示波器电源；2. 利用示波器的标准信号检查示波器的状态：将CAL输出信号接入CH1通道，

12、按下CH1选通CH1通道，扫描模式设为AUTO，调节SOURCE使触发信号为CH1，调节SLOP为+上升沿触发，将亮度、聚焦、文字显示、垂直轴、水平轴均调节为中等程度，水平显示置为A， 调节TRIG LEVEL使波形稳定，再调节水平位移、垂直位移、扫描速率、偏转因数以获得适当波形，若所得方波倾斜，用合适的起子调节前面板上的TRACE ROTATION，可以调整轨迹的倾斜度。若得到方波，则示波器基本正常工作。按下GND，调节垂直位移使轨迹在水平轴上。3. 打开信号发生器电源，通过操作模式功能，调节输出波形，输出为三角波，再选择频率范围为200-2kHz，调节频率粗调旋钮和频率微调旋钮使输出频率为

13、1kHz，再按下附加功能将直流偏置打开，调节直流偏置旋钮获得适当的直流偏置。并调节幅值旋钮获得适当的幅值。4. 将信号发生器的输出接到示波器的CH1通道，先后调节SOURCE至CH1，SLOP至+，扫描方式为交替，调节TRIG LEVEL至波形稳定，调节垂直位移、水平位移、偏转因数、扫描速率使显示屏上尽量显示一个周期的波形且能让波形充分显示即波峰波谷距离最远但又能显示在屏上，得到了下图所示的稳定显示画面。5. 通过调节V-t-OFF，选择V（电压变化测量），按下TCK/C2选中一个旋转FUNCTION旋钮移至波谷，同理移动另一光标至波峰，读出峰峰值是4.96V；按下DC/AC将原来波峰处光标移

14、至新波形的波谷处读得直流分量是2.77V。 6. 按下DC/AC使波形回到原来的位置，调节V-t-OFF，选择t（时间变化测量），按下TCK/C2，选中其中一个光标旋转FUNCTION旋钮移至波峰，将另一光标移至各一个周期的波峰，依次读出周期是1.004ms，频率995.49Hz。（二） 1kHz三角波经阻容移相后的信号VO峰峰值、直流分量、周期和频率的测量1. 按下图连接电路 图一 a R b i. Cdii. 2. 将信号发生器输出接到a、c两点，将示波器CH1通道接到上图b、d点，先后调节调节SOURCE至CH1，SLOP至+，调节TRIG LEVEL至波形稳定，调节垂直位移、水平位移、

15、偏转因数、扫描速率使显示屏上尽量显示一个周期的波形且能让波形充分显示即波峰波谷距离最远但又能显示在屏上，得到了下图所示的稳定显示画面。3. 通过调节V-t-OFF，选择V（电压变化测量），按下TCK/C2选中一个旋转FUNCTION旋钮移至波谷，同理移动另一光标至波峰，读出1kHz三角波经阻容移相后的峰峰值是2.545V；按下DC/AC将原来波峰处光标移至新波形的波谷处读得直流分量是2.600V。 （三） 用单踪方式测量三角波、VO两信号之间的相位差1. 将示波器的EXT测试端口与图一中的信号发生器的输出相连，CH1通道与图中a、c点相连；2. 调节Y控制区，只选通CH1的测量，AC耦合；垂直

16、通道灵敏度适当选小一些，以便始终能观察到波形；3. 调节触发控制区，选择CH1触发，正负极性均可；4. 协同调节触发电平、垂直控制，以便在屏幕上得到垂直方向最大化的全景波形；5. 调节水平控制区，使波形在水平方向显示1.52个周期；6. 将波形的0电压基线调节到屏幕中心的水平网格上，最终得到如下图所示的波形。7. 在屏幕上用光标标记下降沿过零点A；8. 保持EXT测试端口与图一中的信号发生器输出相连，将CH1通道改接到图一中的b、d两点；9. 保持触发控制区、水平控制区状态不变，适当调整垂直增益（垂直位移不要调节），得到下图所示波形；10. 在屏幕上用光标标记与标记三角波下降沿过零点最近的下降

17、沿过零点B，并获得A、B两点之间的时间信息，t=0.142ms，通过前面测量的周期数据，换算出相位差为50.92°。（四） 用双踪方式测量三角波、VO两信号之间的相位差1. 将EXT输入的信号接到通道CH1，即将三角波接入CH1，将电容两端电压信号接入通道CH2，信号发生器输出信号所接位置不变。2.按下CH1、CH2同时选通两个通道，AC耦合；垂直通道灵敏度适当选小一些，以便始终能观察到波形；3.调节触发控制区，选择CH1触发，正负极性均可；4.协同调节触发电平、垂直控制，以便在屏幕上得到垂直方向最大化的全景波形；5.调节水平控制区，使波形在水平方向显示1.52个周期；6.将波形的0

18、电压基线调节到屏幕中心的水平网格上，最终得到如下图所示的波形。 7.用光标标记两个过零点，读取两点间的时间差为0.142ms，换算得到相位差为51.92°。（五） 100Hz三角波信号的相关测量改变信号发生器的输出及直流偏置，得到100Hz的三角波，重复以上（一）（四）步，依次得到了以下几个图示的波形。将交替扫描方式改为断续扫描方式。三角波峰峰值 三角波周期频率 阻容平移后波形单踪测相位差 双踪测相位差五 .实验数据及分析1.1KHz三角波测量结果数据记录表信号1kHz三角波Vi阻容移相平波信号V0Vi和 V0相位差单踪双踪参数VP-P(V)VDCVfHzTmsVP-PVVDCVT(

19、ms)T(ms)数据4.962.779961.0042.5452.6880.1420.142【注】本实验所用RC移相平波电路中，R=20K，C=1000PF2.100Hz三角波测量结果数据记录表信号100Hz三角波Vi 阻容移相平波信号V0Vi和 V0相位差单踪双踪参数VP-P(V)VDCVfHzTmsVP-PVVDCVT(ms)T(ms)数据4.822.71101.2314413131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313

20、13131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313139.884.562.650.5460.620【注】本实验所用RC移相平波电路中，R=20K，C=1000PF2.数据分析： 幅值分析：1kHz时：幅值衰减倍数 A=10logVo p-pVI p-p=10log2.5454.96=-2.898100Hz时：幅值衰减倍数 A=10logVo p-pVI p-p=10log4.564.82=-

21、0.241 .相位差分析1KHz的三角波：采用单踪方式测得的相位差为：1=T1T×2=0.1421.004×2=50.92° 采用双踪方式测得的相位差为：2=T2T×2=0.1421.004×2=50.92°100Hz的三角波： 采用单踪方式测得的相位差为：1=T1T×2=0.5469.98×2=19.70° 采用双踪方式测得的相位差为：1=T1T×2=0.6209.98×2=22.36°六思考题1. 采用单踪、双踪测量方式测量相位差时，哪种方式更准确？为什么？单踪方式更加准

22、确，因为单踪测时两个信号都是由同一电路输入，双踪测的时候是从两个电路输入的，这两个电路不能完全对称，会造成误差。2. 在以上实验过程中，双踪示波器的扫描是工作在交替、还是断续方式？为什么？当输入信号为1kHz三角波时，示波器工作在交替方式；当输入信号为100Hz三角波时，示波器工作在断续方式；交替扫描方式为非实时扫描，开关速度低，适用于高频信号，而断续、扫描方式为实时扫描，开关速度高，适用于低频信号。3. 对于同一组移相电路，1kHz和100Hz三角波经过移相变换后，其相位、幅值有何不同？为什么？1kHz三角波经过移相变换后幅值减小更大，相位偏差也更大。电容阻抗为j/C，可知频率越高越大，阻抗

23、越小，分压也越小，频率越高，总阻抗阻抗角越大，电流的相位就越滞后，而电容电压与电流相位差固定为九十度，所以频率越高相位偏差越大。七结论体会通过此次试验，掌握了使用示波器测信号周期、峰峰值、直流分量的操作步骤，加深了单踪和双踪方法测相位差的理解，也对示波器SS7802A使用更加熟练。掌握了一些，阻容平移与信号频率间的关系。信号频率越高，幅值衰减越大，直流分量基本不变，且相位差越大。实验二 图示仪的使用及晶体管特性参数测量一实验目的通过图示仪对晶体管参数的测量使用，加强对图示仪的波形显示原理的掌握，熟悉图示仪的使用方法。1. 学会用图示仪测量晶体三极管的特性参数。2. 学会用图示仪测量二极管的特性

24、参数。3. 学会用图示仪测量稳压二极管的特性参数。二实验预习 1.熟悉实验仪器，了解其主要功能和技术参数。 2.仔细阅读实验要求，理解实验意图，掌握数据处理方法。三实验设备1.晶体管图示仪 BJ4814 BJ4814 型半导体管特性图示仪是测量半导体器件直流及低频参数的专用仪器,它通过示波管屏幕及标尺刻度,准确的反映器件的特性曲线。 主要技术指标 X 轴系统： 工作方式: 分集电极电压(Vc),基极电压(Vb),二极管电压(Vd)和阶梯信号四类 位移范围: 大于10 度 集电极电压偏转因数: 20mV/度 20V/度. 1-2-5 序共10 挡误差±3% 基极电压偏转因数: 20mV

25、/度 1V/度. 1-2-5 序共6 挡误差±3% 二极管电压偏转因数: 100V/度 500V/度. 1-2-5 序共3 挡误差±3% 阶梯信号偏转因数: 1 阶/度 误差±5% Y 轴系统 工作方式: 分集电极流(Ic),和阶梯信号两类 位移范围: 大于10 度 集电极电流偏转因数: 1uA/度 2A/度. 1-2-5 序共20 挡误差±3% 阶梯信号偏转因数: 1 阶/度 误差±5% 阶梯信号源 工作方式: 分恒压源和恒流源两类 极性: 正或负 阶梯电流源: 1mA 200mA/阶 1-2-5 序共17 挡误差±5% 阶梯电压源

26、: 20mV/度 1V/度 1-2-5 序共6 挡误差±5% (源内阻100) 级/族: 1-10 连续步进 集电极扫描电源 额定电压范围及容量: 0 20V 20A 0 200V 0.5A 0 5000V 0.002A 极性: 正或负 方式: 0-20v 范围(Y 轴 0.0015mA/度) 100Hz 0-20v 范围(Y 轴 1050mA/度 ) 500Hz 0-20v 范围(Y 轴 0.10.5A/度 ) 100Hz 间歇(8mS)扫描 0-20v 范围(Y 轴 12A/度) 50Hz 间歇(18m)扫描 0-200v 范围(Y 轴 0.0015mA/度) 100Hz 0-2

27、00v 范围(Y 轴 0.010.5A) 100Hz 间歇(8mS)扫描 0-5000v 范围直流2.2.5 显示屏 示波管型号: 13SJ38J 有效工作面: 75mm× 75mm(标尺) 分度: 1 度(X)=7.5mm 1 度(Y)=7.5mm1. 二极管、稳压二极管、晶体管9012、9013四实验步骤1. 测量二极管的导通特性曲线。2. 测量稳压二极管的正向、反向特性曲线。3. 测量晶体管9012的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。4. 测量晶体管9013的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。五 实验数据1. 晶体管9013的特性曲线（901

28、3为NPN型三极管） 图一 图二横轴表示集电极电压Vce，一格表示2V, 纵轴表示集电极电流Ic，一格表示2mA下面从输出特性曲线上能够查出Vces、Vceo、Iceo、hfe这四个主要参数:(1) Ib=0时的IC即为Iceo。由图一可知，当Ib=0时，集电极电流IC基本为零。(2) 饱和压降 Vces 。集电极电流IC=10Ma(饱和)时对应的Vce即为饱和压降Vces=0.4V。（3）电流放大倍数hfe=IcIb=50.2=25（4）反向击穿电压Vceo由下图可知Vceo=70V。2. 晶体管9012特性曲线 （9012为PNP型三极管） 图三 图四由图三知，横轴一格表示2V，纵轴一格表

29、示2mA，Ib=0.2mA，Ic=4mA得Iceo=0.8Ma, Vces=0.4V, hfe=20由图四知，此时横轴一格表示10V，得Vceo=50V 六 实验问题讨论1. 测量二极管、稳压二极管的特性曲线时，如何注意Rc及扫描电压的档位？RC应该先调至最大，保护被测电阻。待测量时减小至适当档位，测量正向特性时RC应足够大，使扫描的电流小于稳压管的最大电流，以免烧坏器件。扫描电压置零，待实验开始后逐渐增大，但不宜过大以免烧毁器件。2测量晶体管的特性曲线时，为什么增加级数时，屏幕上的波形为什么会闪动？请你计算扫描一簇曲线所用的时间？增加簇数，使n增大，由Ts=nTc知， Ts要变大，阶梯波发生

30、器开关速度低，重新产生增大后的阶梯信号会出现闪动。3. 如何进行阶梯波的调零？显示部分中间按下，调整起始位置在右上角，级数选一，最左位置。按下测量板上零电流I=0，松开零电流，使第一条线与Iceo重合，即阶梯调节旋钮。七 结论体会 此次实验，虽然是演示实验，但是测量二极管的导通特性曲线、稳压二极管的正向、反向特性曲线、晶体管9012的特性曲线，我对晶体管图示仪的功能有了直观的认识，也对二极管三级管各种特性曲线有了形象的认识，以此为契机加深对晶体管图示仪参数和功能的了解。 实验三 数值化测量仪的使用一 .实验目的通过数字化测量仪的使用，进一步巩固加强对数值化测量原理的掌握，不同数值化测量的误差分

31、析及影响因素。1. 学会用数字化测量仪测量信号的周期和频率。2. 学会分析数字化测量的误差来源。3. 掌握如何减少测量误差的措施。二实验预习 1. 熟悉实验仪器的使用方法和功能参数。 2. 熟悉实验内容，确定测量方法和原理。三. 实验设备1. 信号发生器MOTECH FG-506A2. 数字频率计GFC-8010H ：GFC-8010H 是一台高输入灵敏度20mVrms,测量范围0.1Hz120MHz 的综合计频器。面板：(1). Counter Input BNC 型接口。(2). ATT, 1/1, 1/10 输入灵敏度(衰减)按钮1/1 : 输入信号被直接连接到输入放大器. 1/10: 输入信号衰减率为10。(3). LPF ON/OFF 低频测量时,将此键打到ON 位置,插入输入信道 一个100KHz 低通滤波器。(4). FREQ/PRID 用此键选择频