电路理论实验教案

电路理论实验

电子科学与技术系电路教研室

目录

实验一常用电子仪器的使用...........................(1)

实验二电路基本定律的研究..........................(18)

实验三受控源特性的研究............................(22)

实验四多端网络特性的研究..........................(31)

实验五负阻抗变换器的研究..........................(38)

实验六回转器的研究.................................(50)

实验七相量法的测量................................(58)

实验八电路参数的测定..............................(62)

实验九一阶电路的研究..............................(69)

实验十二阶电路响应及其状态轨迹...................(74)

实验十一无源滤波器的研究..........................(89)

实验十二有源滤波器的研究.........................(99)

实验十三双口网络特性的研究.......................(107)

实验十四非线性电阻电路的研究.....................(118)

实验十五三相电路的研究............................(130)

实验十六日光灯的按装和功率因数的改善.............(137)

实验十七RLC串联谐振电路.........................(140)

实验十八正弦交流电路中RLC的性能...............<144)

实验一常用电子仪器的使用

一、实验目的

I.对本实验室的示波器、稳压电源、函数信号发生器、交流毫伏表、万

用表等仪器的使用方法有基本了解，为今后的实验打下基础。

2.学会对有源单口网络等效内阻的测量。

3.利用示波器观察信号波形，测量振幅和周期（频率）。

二、常用电子仪器的介绍

1.直流稳压电源（DCREGULATEDPOWERSUPPLY）

本实验室采用DF1733和DF1731sB2A两种稳压电源。DF1733是采

用三只电源变压器，三路完全独立输出的三路直流稳压电源，三路完全相

同，其中一路的原理如图1—1所示。

交

电短

流

压

路

输

采

保

入

样

护

图1-1DF1733其中一路稳压原理框图

由图1—1可见，直流稳压电源由整流滤波电路、辅助电源基准电压、

电压（电流）采样电路、比较放大器、调整电路和保护电路组成。

输入220V的交流电压经过降压变压器分别供给主回路整流器和辅助

电源整流器。主回路变压器的付边有二组抽头，使输出直流电压为075V

和15~30V两档。

主回路整流滤波电路是由四只二极管构成桥式整流电路，每只二极管

的最大电流为3A和一只大电容(2200uF)组成。

辅助电源产生三组电压，一组电压为(+12V)供比较放大器和集成电路

的直流电源用。另两组电压经过温度补偿的基准稳压二极管稳压后，分别

提供电压比较放大器的基准电压和过载放大器的基准电压。

电压采样电路将输出电压采样送到电压比较放大器的反相端，基准电

压送到电压比较放大器的同相端，经过电压比较放大器(实际上为差动放大

器)，比较放大去控制调整电路，使输出电压为0〜15V和15〜30V。

电流采样过载放大器的原理与电压比较放大器相似，区别只在于一旦

发生过载，使调整管截止(约为1.5A),输出电流大小变小，保护稳压电源

不至因电流过大而烧毁。这时面板上的发光二极管导通并发光。

调整电路由大功率晶体管和中功率推动管组成。

主要技术参数：

输入电压：220V±10%

额定输出电压：DC075V,15~30V二档连续可调

额定输出电流：O~1A

电源电压调整率：W0.1%

负载调整率：W0.5%

纹波电压：^lmV(rms)

电表精度：W±3%

保护方式：过载或短路，自动保护

使用方法：

DF1733稳压电源使用方法比较简单，先选择好输出电压的范围为

075V或15~30V,然后开机，调节电压旋钮至需要的值(当需要精度较高

时可用数字万用表作监视)。由于每路电源共用一只电压表和电流表，可以

通过电表选择开关，开关打开在U时，电表作电压表指示，打开I时，电

表作电流表指示。当发生输出过载时或短路时，不论是电压或电流，告警

指示灯亮(PROECTION),电源自动保护，输出为低电压。

本实验室采用的另一种直流稳压电源为DF1731SB2Ao它与DF1733

稳压电源的主要区别是：

(1)二路独立输出0〜30V连续可调，最大电流为2A；二路串联输出时,

最大电压为60V,最大电流为2A；二路并联输出时，最大电压为

30V,最大电流为4Ao另一路为固定输出电压5V,最大电流为

2A的直流电源。

(2)主回路变压器的付边无中间抽头，故输出直流电压为0-30V不分

档。

(3)独立(INDEP),串联(SERLES),并联(PARALLEL)。是由一组按

钮开关在不同的组合状态下完成的。

根据两个不同值的电压源不能并联，两个不同值的电流源不能串联的

原则，在电路设计上将两路0~30V直流稳压电源在独立工作时电压

(VOLTAGE),电流(CURRENT)独立可调，并由两个电压表和两个电流表

分别指示，在用作串联或并联时，两个电源分为主路电源(MASTER)和从

路电源(SLAVE)。

使用方法：

(1)双路可调电源独立使用

按钮开关处TINDEP状态(即-L位置)，将稳流调节旋钮(CURRENT)

顺时针调节到最大，然后打开电源开关，并调节电压调节旋钮(VOLTAGE),

使从路和主路输出直流电压至所需要的电压值。此时稳压状态指示灯(CV)

发光。

(2)可调电源作稳流源使用

在打开电源开关后，先将稳压调节旋钮顺时针调节到最大，同时，将

稳流调节旋钮逆时针调节到最小，然后接上所需负载，再顺时针调节稳流

调节旋钮，使输出电流至所需要的稳定电流值。此时稳压状态指示灯(CV)

熄灭，稳流状态指示灯(CC)发光。

(3)双路可调电源串联使用

将按钮开关置于SERIES状态(即左,，右-L位置)。调节主路电

源电压调节旋钮，从路的输出电压严格跟踪主路输出电压，使输出电压最

高可达两路额定电压之和。(注意：在串联联接时，主路和从路的联接片不

能与地短路；从路的电流调节旋钮顺时针旋到最大，否则因从路输出电流

超过限流保护点，从路输出电压将不再跟踪主路的输出电压。)

(4)双路可调电源并联使用

将按钮开关置于PARALLEL状态(即左,右工位置)。调节主

路电源电压调节旋钮，两路输出电压一样，同时从路稳流指示灯(CC)发光,

而从路稳流调节旋钮不起作用。

当电源做稳流源使用时，只要调节主路的稳流调节旋钮，此时主、从

路的输出电流均受其控制并相同,其输出电流最大可达二路输出电流之和。

2.数字万用表(DIGITALMULTIMETER)

本实验室采用UT56和DT1000两种四位半数字万用表。可用来测量

直流和交流电压及电流、电阻、电容、二极管、三极管、频率以及电路通

断，具有LCD显示，最大显示值为'19999',过量程显示‘1',和读数保

持功能。

主要技术参数及使用方法：

(1)电阻测量

量程:200。,2KQ,20KQ,200KQ,2MQ,20MQ,200MQ。

使用时需要注意：

①被测电路不能带电，电容电荷要放尽。

②被测阻值超出量程时或开路时，显示’1'。

③对于大于1MQ或更高的电阻，要几秒钟后读数才能稳定，这

是正常现象。

④使用200Q档时，先将表笔短接，显示表笔线的电阻值，实验

中应减去这一电阻值，得到的才是实际被测道。

⑤200MQ短路时有1000个字，测量时应从读数中减去。如测量

100MQ电阻时，显示为110.00,1000个字应被减去(即

110.00-10.00=100.00MQ)o

(2)直流电压测量

量程：200mV,2V,20V,200V,1000Vo

输入阻抗：所有量程为10MC。

使用时需要注意：

①测试表笔并接到待测电路上，红表笔所接端子的极性将同时

显示O

②如果显示器只显示’1',表示过量程。

③输入电压高于1000V时，显示电压值是可能的，但有可能损

坏仪表。

(3)交流电压测量

量程：2V,20V,200V,750Vo

输入阻抗：所有量程为2MC。

使用时需要注意：

①测试表笔并接到待测电路上。

②如果显示只显示'1',表示过量程。

③输入电压高于750V时，显示电压值是可能的，但有可能损坏

仪表。

(4)直流电流测量

量程：20mA,200mA,20Ao

测量电压降：满量程为200mV。

过我保护；200mA以下为0.3A/250V保险丝保护，20A无保险丝保护。

(5)交流电流测量

量程：2mA,20mA,200mA,20Ao

测量电压降和过载保护与直流电流测量相同。因为在实验室中我们不

提倡学生使用电流表，但需要测量电流时，我们都是将电流转换为电

压，测出电压值后，然后计算出电流，所以直流、交流电流的测量方

法不再介绍。

(6)二极管和蜂鸣连续性测量

量程：置于二极管令卜时，显示二极管正向电压值，单位为伏，此

时，正向直流电流约为1mA,反向直流电压约为3.0V。

量程：置于蜂鸣嚼时，电阻W50。时，机内蜂鸣器响，显示电阻近

似值，单位为千欧。

(7)频率测量

量程：20KHz

输入灵敏度：W200mVrms

测量范围：W30Vrms

使用时需要注意：

①将功能开关置于KHz量程,将测试表笔并接到被测频率源上,

可直接从显示屏上读取频率值。

②被测值超过30Vrms时，不能保证测量精度，并应注意安全，

因为此时电压已属危险带电范围。

(8)晶体管hFE测量

量程：可测NPN型或PNP型晶体管hFE。

显示范围：0〜100()8

此时，基极电流约为10UA,Uce约为3.0V

(9)电容测量

量程：2nF,20nF,200nF,2UF,20nF(lnF=103UF)o

测试信号为：约400Hz,40mVrms

使用时需要注意：

①测量大电容时，要先放电，然后进行测试，以防损坏仪器或

引起测量误差。

②将待测电容插入电容测试座中，待稳定后，直接从显示屏上

读取读数。

3.交流毫伏表(AVMILIVOLTMETER)

本实验室采用DF2173B毫伏表。具有测量精度高，输入阻抗高，通频

带范围宽的特点，且有监视输出功能，可作放大器使用。

毫伏表的原理框图如图1—2所示。

当输入电压过大时，输入保护电路工作，有效的保护场效应管。衰减

器用来控制各档衰减的开通，使仪器在各量程档均能高精度地工作。监视

输出功能可使本仪器当在放大器使用。直流电压由集成稳压器产生，供给

放大器直流电源。

输入刖置放检表头

波

保护放大控制大指示表头

器

器器器

入

图1一2毫伏表的原理框图

主要技术参数：

电压测量范围：100nV〜300V

电压刻度：1,3,10,100,300mV,1,3,10,30,100,300V

dB亥ij度：-60~+50dB

频率响应：l()()Hz~l(X)KHz±5%

10Hz-lMHz±8%

输入阻抗：1MC//45PF

电源：220V±10%,50±2Hz

使用方法：

(2)机械调零。在通电前，先调整电表指示的机械零位。

(3)接通电源。按下电源开关，发光二极管灯亮，仪器立刻工作，为

保证性能稳定，可预热10分钟后使用。

(4)将量程开关置于适当量程，再加入测量信号。若测量电压未知，

应将量程开关置于最大档，然后逐渐减小量程。

(5)当输入电压在任何一个量程档指示为满度时，监视输出端的输出

电压均为0.1Vrms(rms/root—mean一square/均方根值)。

(6)毫伏表是按正弦电压有效值刻度的，如果被测信号不是正弦波，

则会引起很大误差。

(7)毫伏表输入端开路时，由于外界感应信号的影响，指针可能超量

程偏转。为了避免指针碰弯，不测量时，量程应先在较大位量。

A

专VCF

+

1|、蠹三角波、方波

K形成电路

正成

c花电

=波路

形

频率

调节

频率

封激器

图1-3函数信号发生器原理框图

4.函数信号发生器(FUNCTIONGENERATOR)

本实验室采用DF1641D和EE1641D函数信号发生器。能直接产生正

弦波，三角波，方波，锯齿波和脉冲波，且具有VCF输入控制功能。

TTL/CMOS与OUTPUT同步输出。直流电平可连续调节，频率计可作内

部频率显示，也可作外测频率，电压用LED显示。

函数信号发生器工作时，由V/I电压一电流变换器产生/”,=Idown的

二个恒流源。恒流源对时基电容C进行充电和放电，电容的充电和放电使

电容上的电压随时间分别呈线性上升和线性下降，因而在电容两端得到三

角波电压。三角波电压经方波形成电路得到方波电压。三角波电压经正弦

波形成电路得到正弦波电压，最后经过功率放大输出。

主要技术参数：

频率范围：0.1Hz〜2MHz分七档

波形：正弦波，三角波，方波，正向或负向脉冲波，正

向或负向锯齿波

TTL输出脉冲波：低电平W0.4V,高电平23.5V

CMOS输出脉冲波：低电平W0.5V,高电平574V连续可调

输出阻抗：5()Q±10%

输出幅度：220UP-P(空载)

输出衰减：20dB,40dB

直流偏置：0~±10V连续可调

VCF输入：DC-1KHz,0〜5V

频率计：IHz-lOMHz,灵敏度lOOmVrms,

最大15V(AC+DC)

电源：220±10%,50±2Hz

函数信号发生器的原理框图如图1—3所示。

DF1641D函数信号发生器使用并不复杂，主要问题是面板上的一些符

号，初学者不易识别，造成使用困难，为此作如下介绍：

电源开关键/POWER,按下电源接通(ON),弹起关断电源(OFF)

量程选择键/RANGE(Hz),有七个键,即2,20,200,2K,20K,

200K,2M

功能键/FUNCTION,有三个键，即方波LTL(占空比为50%)三角

波(正、负斜率相等)和正弦波"\/\

频率调节旋钮/FREQUENCY,与量程选择键配合使用，如果量程键

按下2KHz,改变频率调节可获得0.2KHZ〜2KHz范围内的任一频率信号，

其余依次类推。

输出/OUTPUT,为被测电路提供信号，输出阻抗约50Q。

输出幅度调节旋钮/AMPLITUDE,用于调节输出信号的幅度大小，

UP_P>20Vo

上述一些键和旋钮是经常使用的，为获得一些特殊场合所需要的电信

号，还有如下几个旋钮：

拉出输出信号倒相旋钮/PULLTOINV,与输出幅度调节旋钮在一

起，拉出时使输出信号倒相(相位差为180。)，按下输出信号不倒相。

输出衰减键/ATTENUATOR,按下20dB键，使输出相对衰减10倍,

按下40dB键，使输出相对衰减100倍。

拉出可改变斜率/脉冲旋钮/PULLTOVARRAMP/PULSE,其功能是

如果按下功能键中的三角波键/S,按下斜率/脉冲旋钮,这时输出为正、

负斜率相等的三角波，此时若拉出该旋钮并旋转时，则可获得正、负斜率

不等的锯齿波。如果按下功能键的方波键LT1,按下斜率/脉冲旋钮，这

时输出为占空比50%的方波，此时若拉出该旋钮，并旋转，则可获得占空

比为5%~95%的脉冲波。

拉出可改变直流偏置旋钮/TULLTOVARDCOFFSET,其功能是不

拉出时，由前述方法中获得的正弦波，方波，三角波，脉冲波或锯齿波，

其直流分量均为零。拉出该旋钮并旋转，则可以在输出信号获得J0V〜10V

的直流分量。

TTL/CMOS输出端口，该端口专门为晶体管逻辑电路(TTL)设置。

TTL/CMOS调节旋钮，其功能是拉出可得TTL脉冲波，按下为CMOS

脉冲波，且其幅度可调。

电压控制端口/VCF,因为该函数信号发生器产生的各种波形不是采

用RC或LC振荡器的原理，而是采用电压控制振荡频率的原理，因此可

以采用外加电压控制来获得所需要频率的各种波形。

计数器作频率计使用键/COUNTEREXT-20dB,在仪器的背后，

将外部测试信号输入，按下EXT健，即将内部信号断开，用于测量外部信

号频率。-20dB按下键，使信号衰减10倍。

5.示波器(OSCILLOSCOPE)

示波器是一种能在示波管屏幕.上显示出电信号变化曲线的仪器，它不

但能象电压表，电流表那样读出被测信号的幅度(注意：电压表，电流表如

无特殊说明，读出的数值为有效值)，还能象频率计，相位计那样测试信号

的周期（频率）和相位，而且还能用来观察信号的失真，脉冲波形的各种

参数等。

本实验室采用的示波器有三种型号，即V-252,YB4320G和DF4320。

这三种示波器均为双踪示波器，可同时测试两路从直流（DC）到交流（AC）

20MHz的电信号。灵敏度为ImV/DIV。由于型号不同，面板结构不同，

各种旋钮（或按键）功能有的用中文表示，有的用英文表示，但其基本组

成部分都有：电源系统，垂直系统（Y轴），水平系统（X轴）和触发系统

（TRIGGER）,这四部分组成。其结构框图如图1—4所示。

0——0巳

轴

Q输

入

图1-4示波器结构框图

为了有的放矢使用有关的功能开关，并对一些中文或英文述语有所了

解，下面结合结构框图1-4简要介绍其工作原理。

（1）示波管

示波管是进行电一光转换的器件，把被测的电信号转换为光信号，在

示波管的荧光屏上显示出来。示波管由三大部分组成。电子枪，用于产生

纤细而高速的电子束，由辉度（INTEN）和聚焦（FOCUS）旋钮控制；偏

转系统，使电子束随X轴或Y轴的信号而偏转，由移位旋钮（POSITION）

和衰减器旋钮（VOETS/DIV）控制；显示屏，即荧光屏，在高速电子束轰

击下发光，显示出图形。

（2）Y轴放大器（垂直系统）/（VERTICAL）

Y轴放大器或垂直通道（简称Y通道）。被测试信号经过探头（又称探极）

与示波器连接，探头实际上是一个脉冲分压器，具有-20dB（即10：1）的

衰减，保证不失真地把被测信号传输到示波器内部。（因为探头极易损坏,

实验室中不用-20dB的衰减）。经过探头后的信号由交流AC（电容耦合）

一地（GND）一直流DC（直接耦合）健（或按钮）的位置决定进入到示

波器内的衰减信号。衰减器的基本作用是把很大的幅度变化范围

（lmV~50V）缩窄，以利于Y通道放大器的正常工作，衰减器在面板上，

用VOLT/DIV表示（DIV=0.8cm）,调节衰减量，即改变示波器的Y轴偏

转灵敏度（或偏转因子）。测试时，用衰减器开关指示的数值，乘以垂直方

向信号所占的格数，即为被测信号的幅度。（这时，微调旋钮

VAR/VARIATION不能打开，应在校正位置）。经过衰减器后的信号到达Y

轴放大器。Y轴放大器实际上是平衡式直流放大器，要求具有低噪声、宽

频带、高增益。在面板上没有几个旋钮。一个是Y轴增益微调旋钮，即

VAR,是改变放大器的增益，使屏幕上波形幅度得到连续的调节，但这时

不能按偏转因子来读数，因为Y轴增益己离开了校正点。还有一个是Y轴

移位（POSITION）,调节它能使波形上下移动，以便观察和读数。再一个

是“极性”选择按钮（或拉出、按下旋钮）和稳定调节旋钮（LEVEL）。“极

性”选择容易理解，是将信号反相或不反相。LEVEL旋钮的功能比较难于

理解，这里作简要说明：因为示波器具有触发扫描功能，即由被测信号（或

电源，或外接）来触发X轴扫描。但X通道从接受触发信号到开始扫描（产

生锯齿波），要有一段延迟，即扫描电压的产生要滞后一段时间，使被测信

号与扫描信号不易同步，所以在Y通道加入延时电路，即稳定调节旋钮

（LEVEL）,实质是调节延时，或称调节稳定。经过延迟的被测信号放大

到足够的幅度，以便推动示波管的垂直偏转板，使电子束在垂直方向能满

偏转。

下面简要说明双踪显示原理。为了同时显示两个被测试信号，在Y通

道中加入通道转换器，实际上是电子开关，按照时间分隔原理构成双踪示

波器。电子开关在面板上是由方式选择MODE开关（或按钮）控制，共有五

种状态，DODE打在CHi时，只让第一路被测信号通过，而CH2被关断，

屏幕上只显示第一路信号的波形，相当于单踪功能。DODE打在CH2时，

屏幕上只显示第二路信号的波形，相当于单踪功能。当DODE打在“交替”

（ALT/ALTERNATE）,适合于交替显示两路较高频率的信号。按“交替”

方式工作时，第一次扫描电子开关接通第一路信号，第二次扫描接通第二

路信号，如此重复，只要扫描频率超过25HZ,尽管每个信号波形是交替

显示，但由于人眼的滞留效应，图象也不会闪烁。为了使每个信号至少有

一个完整的周期显示，输入信号的频率不能低于扫描频率，因此交替方式

不适用于频率很低的信号。当DODE打在“断续”（CHOP）,适合于同时

显示两路较低频率的信号。按断续工作时，每次扫描过程中，电子开关高

速轮流接通两个被测信号，显示的图象实际上是由若干断续的线段组成，

当这些线段足够密时，图象就看不出中断点。显然被测信号的频率必须远

低于电子开关的转换频率，因此断续方式不适用于较高频率的信号，而能

观测持续时间长于间断时间的单次信号。当DODE打在ADD（迭加），第

一路信号和第二路信号同是时通过电子开关，互相迭加，显示两路信号迭

加在一起的波形，即Y.4-Y2；与“极性”选择开关（或按键）相配合，即

可实现Y|-Y2功能。

（3）X通道（或称水平通道，时基电路）/（HORIZONTAL）

X通道主要作用是产生一个与时间成线性关系的锯齿波扫描电压，加

到示波管的水平偏转板上，使电子束沿水平方向随时间而线性偏转，形成

时间基线（简称时基）。

X通道的主要由扫描发生器环，触发脉冲发生器和X放大器组成。下

面简要说明各部分的作用及原理，以便对面板上一些控制旋钮（或按健）的

作用，有较深入的理解。

扫描发生器环是由扫描发生器，电压比较器，时基闸口和释放电路组

成的一个闭环控制系统，产生与时间成线性关系的锯齿波扫描电压，波形

如图1—5所示。

图1—5中，tf称为扫描时间或扫描正程时间，在这段时间里，光点从

屏幕的左端均匀地向右端移动。面板上的扫速开关（TIME/DIV）,表示每

格所对应的时间。测试时，将微调开关（VAR）关上，就可以根据波形在

水平方向所占的格数来读取时间。扫描开关的内部实际上就是不同的R、

C定时元件。tb称为扫描回程时间，电子束在这段时间迅速从屏幕的右端

回到左端（要求tb越小越好）。为了在屏幕上不显示回扫光迹，一些较高

质量的示波器在tb时间内有一个消隐信号加在示波管上，用于抑制电子束

的强度，故在回扫时不显示光迹。tw为等待时间，此时扫描发生器等待下

一次触发。所以一次扫描的周期T=tf+tb+tw。

触发脉冲发生器：扫描发生器环是在触发脉冲触发下开始工作的，而

触发脉冲是由触发信号经过加工后得到的。根据触发信号来源的不同，有

取Y通道的被测信号CHi或CH2的内触发，有取自“外接”的外部触发信

号，还有取自机内50Hz的工频信号等。触发脉冲发生器的任务是将这些

频率、幅度、极性和波形各异的触发信号变成扫描发生器环所能接受的、

规范的触发脉冲。触发脉冲发生器主要包括触发信号选择开关，触发极性

选择开关，触发放大器和触发脉冲形成器等几个部分组成。触发信号选择

开关（TRIGGERMODES）在面板上有自动（AUTOMATIC）,常态

（NORMAL）,单次，TV—H或TV-V等不同的开关（或按键）根据触发

源（TRIGGERSOURCE）的不同在面板上由内部（INTERNAL）机内50HZ

的工频信号（LINE）和外部（EXTERNAL）开关（或按钮）控制。触发

极性选择开关有正极性（+）和负极性（-）两种。正极性是指触发点位于

触发信号的正斜率，负极性则为负斜率，在面板上用触发斜率（TRIGGER

SLOPE）表示。触发斜率旋钮与面板上的延时调节（LEVL）旋钮配合

使用能在示波器上显示稳定的波形。触发放大和触发形成器是为了获得前

沿陡峭、宽度、幅度合适的触发脉冲。

X放大器的作用是放大扫描电压，并将其加到X偏转板（水平偏转板）,

使电子束能在水平方向得到满偏转。此处还有水平移位旋钮，有的机型还

有水平扩展按键等。

图1—6表示UY被测信号电压加在示波管的垂直偏转板上，Ux扫描

电压加在示波管的水平偏转板上，当电子束进入偏转区，同时受到Y方向

和X方向偏转电压的作用，则在荧光屏上显示出被测电压随时间变化的波

形图。

图1—6示波器显示正弦波

主要技术参数：

因为示波器的种类很多，我们只将本实验室示波器共同的几个主要技

术参数列出，供使用时心中有数。

Y轴频带宽度；DC-20MHz,AC耦合，频率下限-3dB,10Hz

输入阻抗：IMQ±2%〃25pF

偏转系数：lmV~5V/DIV,1—2—5进制分21档

工作方式：CHi，CH2，双踪，叠加

X轴频带宽度：DC〜2MHz

偏转系数：1uS-0.5S/DIV,1—2—5进制分21档

X—Y工作方式:DC-2MHz

x—Y相位差：W3。DC-lOOKHz

触发源：CHi，CH2,电源,外接

电源：220V±10%50±2Hz

前面简要介绍了普通双踪示波器的原理，一些部件的功能和主要技术

参数。对于了解一台完整的仪器及要深入研究某些部件的特点定会所有启

发，并为将来学习电子技术打下基础。但对于初学者，无疑因难度过大不

易掌握。为此，下面列出面板上的一些旋钮(或按钮)的中英、文名称及作

用，这些都有其通用性，分为四部分：

①电源部分

1)电部开关(POWER)

2)辉度(INTENSITY)

3)聚焦(FOCUS)

4)校正信号(CAL),IKHz非过零方波，0.5VP(或0.3Vp)。

②垂直通道(VERTR1CAL)

1)CHi(X),CH2(Y),输入(INPUT)

2)AC/GND/DC

AC/信号经过电容耦合至放大器输入

GND/放大器输入端接地

DC/信号直接耦合至放大器输入

3)伏/格(VOLTS/DIV)衰减器开关，1—2—5进制，示波管垂直

方向分为8格。

4)移位(POSITION)

5)垂直工作方式(VERTICALMODE)

CHi屏幕上仅显示CHi的信号

CH2屏幕上仅显示CH2的信号

DUAL(ALT,CHOP),屏幕上显示CHi，CH2两路信号，(AET

为“交替”，用于较高频率，CHOP为“断续”，用于较低频率)。

叠加(ADD)显示CHi和CH2信号的代数和。

③水平通道(HORIZONTAL)

1)扫描时间选择开关(TIME/DIV),按1—2—5进制。示波器水平

方向分为10格

2)X—Y,

3）CHi信号作为X轴，CH?信号作为Y轴

④触发系统（TRIGGER）

I）触发源选择（SOURCE）

输入信号触发（INT）

电源信号触发（LINE）

外部信号触发（EXT）

2）输入信号触发（INTTRIG）

CHi，CH1输入信号触发

CH2,CH2输入信号触发

交替触发（VERTMODE）,用于稳定显示二个不同频率的信号，

故不能用于测信号的相位差。

3）触发方式选择（TRIGEMODE）

自动扫描（AUTO）,无信号输入时有扫描基线

常态扫描（NORM）,有触发信号才有扫描基线，当输入信号低

于50Hz时,请用“常态”触发扫描。

（4）示波器使用举例

①直流电压测量

1）将触发方式置自动（AUTO）,使屏幕上出现扫描基线，Y轴微调

置校正（CAL）

2）CHi,或CH2的输入接地（GND）,此时的基线，却为0V基准线。

3）加入被测信号，输入置DC,观察扫描基线在垂直方向平移的格

数，与VOETS/DIV开关指示的值相乘，即为信号的直流电压。

例如，VOLTS/DIV置0.5V/DIV,读得扫描线上移为3.4格，则

被测电压为：U=0.5/DIVX3.4DIV=1.7V（如果采用10:1的探头,

则为17V）o

②交流电压测量

1）将输入置AC（或DC）

2）利用垂直移位旋钮，将波形移至屏幕中心位置，按波形所占垂直

方向的格数，即可测出电压波形的峰一峰值。例如，VOLTS/DIV

置0.2V/DIV,被测波形占5.2格，则被测电压为：UP-P=0.2V/DIV

X5.2DIV=1.4V（gDC时,将被测信号中的直流分量也考虑在内，

置AC时，则直流分量无法测出）。

③时间测量

扫描开关的微调置于校正位置（CAL）。

1）测间隔时间（周期）。

例如，TIME/DIV置于0.2ms/DIV,间隔在水平方向占6格，

则其间隔时间为：T=0.2ms/DIVX9DIV=1.2ms。

2）测量脉冲前（后）沿时间

脉冲的前沿（或后沿）时间是指脉冲由幅度的10%上升到90%（由

90%下降到10%）的时间。测量时可调节扫速开关，将波形的前沿（或

后沿）适当展宽，以便精确读数。

3）测脉冲宽度

调节VOETS/DIV,TIME/DIV开关，使脉冲在垂直方向占2~4格,

水平方向占4〜6格，此时脉冲前沿及后沿中心点之间的距离为脉冲宽

度时间tUo

4）测量频率

测量周期性信号的频率，有两种方法。

第一种测一个周期的时间，例如，波形周期为8格，扫描开关置

于1Us,

则，T=lX8=8us,f=l/T=125KHzo

第二种方法，使被测信号在屏幕上显示较多周期，则可以减小测

量误差，精度可接近于扫描速度时间的精度（±2%）,此时按X轴方

向10格内占有多少个周期的方法来计算，公式为：

/=-------------

\0xTIME/DIV

式中，/：被测信号的频率（Hz）

N：10格内占有的周期数

TIME/DIV：面板上扫描开关指示的数值

三、实验内容

1.直流电压的测量

用示波器和万用表的直流电压档①CV）,测量直流稳压电源5V,10V,

15V,20V,25V,30V时的各自读数。

稳压源表头

5V10V15V20V25V30V

指示

万用表读数

示波器读数

2.方波信号测量

用CHi(或CH2)观测示波器本身的校准信号(CAL),测量数据填入

下表，并用DC和AC档，分别画出波形图，在图上标出UP和周期T。

校正信号标称值示波器测得的原始数据测量值

幅度Up-pVdivv/divV

频率fHzdivms/divHz

3.交流电压的测量

信号源选定为正弦波输出，频率分别为下表各值时，完成下表。

正弦波频率不波器Up-p毫伏表(V)万用表(V)

50Hz3.OV

IKHz3.0V

lOKHz3.0V

4.函数信号发生器内阻的测量

图1-6函数信号发生器的等效电路图

★5.电压源U—I(伏一安)特性曲线测量

如图1—6所示，在U—I平面(即X—Y)上可以见到位于I、IV象

限的一条直线。

3

图中：u.(r)=2V2cos(2^-x10t)V,U=2V,R=

图1—7电压源U—I特性测量

四、思考题

1.用半电压法测量函数信号发生器内阻的理论依据，能否用来测量稳压电

源的内阻，为什么？

2.从直流稳压电源的U—I（伏一安）特性曲线看，这是什么电阻？

3.设计测量电流源U—1（伏安）特性曲线的原理图和接线图？

五、实验报告

1.实验报告要按规定格式书写，原始数据有教师签字。

2.整理实验数据并作分析，得出相应结论。

六、实验仪器

1.F1733直流稳压电源或DF1731SC直流稳压电源一台

2.DF2173B交流毫伏表一台

3.UT56或DT1000数字万用表一块

4.DF1641D或EE1641D函数信号发生器一台

5.YB4320G或V—252或DF4320双踪示波器一台

6.可变电阻箱一个

实验二电路基本定律的研究

一、实验目的

1.验证KCL、KVLo

2.验证特勒根定理之一。

3.加深对线性电路的特性一迭加性和齐性的认识。

4.掌握戴维南等效电路参数的实验测定方法。

5.加深对电路基本定律认识。

二、实验原理

基尔霍夫定律和特勒根定律对集总参数电路具有普遍的适应性。在集

总参数电路中，对任一个节点，在任一时刻，流出或流进此节点的所有支

路电流的代数和等于零，即£1=0,在集总参数电路中，对任一回路，在任

一时刻，沿该回路的所有支路电压的代数和为零，即：EU=0o

KCL、KVL适用于任何集总参数电路，它与元件的性质无关。只与电

路的拓扑结构有关。

而特勒根定理之一是指出整个电路的功率一定是守衡的，满足EUI=0

这一约束关系。它们分别基于电流连续性原理、电位的单值性原理和能量

守衡原理。

迭加定理：在线性网络中，几个激励电源共同作用于该网络所产生的

响应，可以看成是每个激励电源单独作用时所产生的响应的迭加，称此为

迭加定理。由于网络是线性的，所以存在响应与电源成正比例关系，称此

为齐次性。线性电路应同时满足迭加性和齐次性。功率则不满足迭加定理。

戴维南一诺顿定理，任何一个线性有源二端网络，总可以用一个恒压

源与内阻串联的支路或一个恒流源与内阻并联的支路来代替。恒压源的电

压等于该网络的开路电压，恒流源的电流等于该网络的短路电流，而内阻

等于该网络中所有独立源为零（保留内阻及受控源）时的等效电阻。

戴维南一诺顿等效电路的内阻常可用测量方法求得：在开路两端接一

已知电阻RL，测量RL两端电压UL,然后代入计算公式：

（=（0%/-1）4

Uoc式中为负载开路时的开路电压。

也可采用半电压法求得：在开路两端接一可变电阻RL，调RL同时测

两端电压UL，当UL=Uoc/2时，则有R。=RL。

三、实验内容

1.验证基尔霍夫定律和特勒根定理内容之一。

（1）用万用表电阻档测出图2—1电路中的各个电阻值。测量数据记录

于表2—1中。

（2）调节E尸1.5V,E2=6V,接上电压源，用万用表DC档测量各电阻

电压，参考方向如图2—1所示。数据记录于表2—2中，就同时能

计算出各支路电流，验证KVL、KCLo

表2—1

电阻R5

段R4

标称值（。）5105103001000510

测量值（。）

表2—2

EiUIU2U3U5

E2u4

电压（V）

IiI2I3I4I5

电流（mA）

（3）上述测量数据和计算结果验证特勒根定理内容之一：EUI=0

（4）实验值与理论值比较，计算相对误差，分析误差原因。

2.验证迭加性和齐次性原理。

（1）按图2—1接线。

（2）使Ei=0,E2=6V作用，用万用表DC档测量各电阻两端电压。

（3）使E尸1.5V,E2=0作用，用万用表DC档测量各电阻两端电压。

表2—3

UIu2U3u4U5

Ei=0,E2=6V

EI=1.5V,E2=0

迭加结果

Ei=3V,E2=0

（4）使E尸3V,E2=0作用，测量各电阻两端电压，验证齐次性原理。

（5）测量数据记录于表2—3中。

（6）进行误差计算和分析。

3.戴维南等效定理。

（1）公式法。

1）验线路如图2—1所示，其中Ei=1.5V,E2=6VO断开BC点，从

AC两端看进去，刎出AC两端的开路电压Uoco

2）接上BC点，测出AC两端的电压UL（即U5）。

3）数据记录于表2—4中。运用公式：（=卜。九一1）.七,计

算等效内阻Ro与理论计算比较。

（2）半电压法

测等效内阻Ro,即断开BC点，在AC两端接上标准电阻箱，调节电

阻箱电阻，使AC两端电压为UL=UM/2,则标准电阻箱的读数即为R。（等

效电阻）。

表2—4

R。二（%%/「》勺

U。UL

公式法

半电压法

四、思考题

1.简述你所知道的电路定律及适用的条件？

2.戴维南一诺顿定理的适用条件，电压源或电流源方向如何确定？有几

种求等效电阻的方法，应该注意什么？

3.如何设计电路，用实验验证特勒根定理的三种表达形式？

4.本实验中，一路采用直流电压源，一路采用交流电压源，KCL,KVL

是否成立？

五、实验仪器

1.电路基本定律实验板

2.直流稳压电源

3.数字万用表

实验三受控源特性的研究

一、实验目的

I.熟悉四种受控源的基本特性。

2.掌握受控源转移参数的测试方法。

二、实验原理

受控源也是一种电源；它对外可提供电压或电流，但它与独立源不同:

受控电压源的电压受其它支路的电流或电压的控制；受控电流源电流受其

他支路的电流或电压控制，故受控源又称为非独立电源。当受控源的电压

和电流（称为受控量）与控制支路的电压或电流（称为控制量）成正比例

变化时，受控源是线性的。根据受控量与控制量的性质，受控源可分为四

类种（如图3—1所示为四种共地受控源）：

图3—1

1.电流控制电流源cccs；

2.电压控制电流源VCCS；

3.电压控制电压源VCVS；

4.电流控制电压源CCVS。

受控源是从电子器件（电子管、晶体管、场效应管和运算放大器等）

中抽象出来的一种模型，用来表征电子器件的电特性。.由于电子器件的出

现和广泛使用在现代电路理论中，受控源已经和电阻、电容、电感等元件

一样，成为电路的基本元件。

受控源对外提供的能量，既非取自控制量又非受控源内部产生的，而

是由电子器件所需的直流电源供给。所以受控源实际上是一种能量转换装

置，它能够将直流电能转换成与控制量性质相同的电能。

图3-1所示的四种理想受控源中，控制支路中只有一个独立变量（电

压或电流），另一个变量为零。换言之，从受控源的入口看，或者是短路（输

入电阻Ri=O及输入电压Ui=O）,或者是开路（输入电导G=0及输入电流

1=0）o从受控源的出口看，或是一理想电流源或者是一理想电压源。

表3—1

参数、\CCCSvccsccvsVCVS

-oo-

H

a0

-oo-

Y

°-

0o-

Z

-oo-

G

0o-_ol/g:0o-o-

A

0a00」儿000

受控源的受控量与控制量之比称为转移函数。四种受控源的转移函数

分别用a、gm、山和W表示。它们的定义如下：

1.CCCS：Q=i2/ii转移电流比(电流增益)。

2.VCCS：gm=i2/ui转移电导。

3.VCVS：N=U2/UI转移电压比(电压增益)。

4.CCVS：rm=u2/ii转移电阻。

受控源在线性条件下，有关线性定常双口网络的各种方程及其等效电

路同样适用于含受控源的有源网络。不同种类的受控源也可以象无源双口

网络一样进行各种连结，其合成后等效受控源的参数也与无源双口网络一

样进行计算，表1给出了四种理想受控源的各种参数矩阵以供参考。

以上介绍的是理想的受控源，我们实验室中采用的是由运算放大器组

成的四种受控源.具体电路介绍如下：

1.VCVS

实现VCVS的电路如图3-2(a)所示,

图3—2

根据运放特性有。="=0,Ua=Uh,故，3=-乙，

故得，

式中M=(K+R2)/RI为电压放大系数。.根据上式可作出其等效电路如图

3—2(b)所示，可见此电路为VCVS电路。由于RI=R2,故口=2。又因输出

端与输入端有公共的“接地”端，故这种接法称之为“共地”连接。

2.VCCS

实现VCCS的电路如图3-3(a)所示，因有，2=。，故有:

，2=_"="

式中gm=-l/R为转移电导。

(a)(b)

图3—3

如图3—3(b)所示为其等效电路是VCCS电路，即输出端电流i2只受

输入端电压*的控制，而与负载电阻RL无关。因输出与输入无公共“接

地”端，故这种电路为“浮地”连接。

3.CCVS

实现CCVS的电路如图3—4(a)所示。因有1。

.>=旦

与冬

故得，

A.

图3—4

其等效电路如图3—4(b)所示为CCVS电路，且为“共地”连接。

4.CCCS

实现CCCS的电路如图3—5(a)所示

RL

故有，U3=-i2RF=-iARF

又有，/3

故有，i=-(i+»)=-i+i=-l+-M=ai]

L、JLzIDiD】i

_\Ky)JI2

式中a二-[1+(RF/R3)]为电流放大系数，其等效电路如图3—5(b)

所示，可见为CCCS电路。又因输出端与输入端无公共的“接地”