電子測量技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書

1、電子測量技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導書電子信息工程系2012-09目錄實驗一 電壓表的使用及交流電壓的測量 1實驗二 通用計數(shù)器的實驗 6實驗三 示波器測試技術(shù)與示波器的使用 17實驗一 電壓表的使用及交流電壓的測量一、實驗?zāi)康?、掌握低頻電壓的測量原理及測量方法2、掌握高頻電壓的測量原理及測量方法二、實驗儀器1、F05A型數(shù)字合成函數(shù)信號發(fā)生器2、DF2170D 型交流毫伏表3、AS2271A 型超高頻毫伏表三、實驗原理1、用交流毫伏表（均值電壓表）測量低頻電壓均值電壓表常用來測量1MHZ以下的低頻信號電壓。均值電壓表的組成如圖1-1所示。稱放大一檢波式電壓表，即先放大后檢波。檢波器的基本電路如圖1-2

2、所示。圖1-1均值電壓表的組成均值電壓表的直流輸出圖1-2平均值檢波器1 TU 0 |Ux | dt恰好為| Ux|的平均值，因此均值電壓表的表頭偏轉(zhuǎn)正比于被測電壓的平均值。均值電壓表雖然是均值響應(yīng)，但仍以 正弦電壓有效值刻度，因此，當被測信 號為正弦信號時，其讀數(shù)直接就是正弦電壓的有效值。當被測信號為非正弦信號 時，就需要如下?lián)Q算：U-Kf%其中Kf為被測波形的波形系數(shù)。2、用超高頻毫伏表（峰值電壓表）測量高頻電壓峰值電壓表又稱檢波一放大式電壓表，即被測交流電壓先檢波后放大，然后再驅(qū)動直流電壓表。峰值電壓表的組成見圖1-3所示峰值檢波器（探頭內(nèi)）圖1-3檢波一放大式電壓表在峰值電壓表中，常采

3、用二極管峰值檢波器，即檢波器是峰值響應(yīng)的。峰值電壓表的表頭偏轉(zhuǎn)正比于被測電壓（任意波形）的峰值，除特殊測量需要（例如脈沖電壓表）外，峰值電壓表是按正弦電壓有效值刻度的，即:u用式中u正弦電壓有效值Kp正弦電壓的波峰因數(shù)這樣，當用峰值電壓表測量任意波形的電壓時， 只有把讀數(shù)乘以Kp 2時,才等于被測電壓的峰值。被測電壓的有效值為:2U 一Kp式中Kp 被測電壓的波峰因數(shù) 四、實驗容1、用函數(shù)發(fā)生器分別產(chǎn)生峰一峰值為 5V、頻率為1KHz、100KHZ的正弦波、方波和三角波電壓，用均值電壓表分別予以測量，計算它們的峰值、均值和 有效值，并計算誤差，結(jié)果填入表1-1 o2、用函數(shù)發(fā)生器分別產(chǎn)生峰一峰

4、值為 1V、頻率為1KHz、1MHz的正弦波、 方波和三角波電壓，用峰值電壓表分別予以測量，計算它們的均值、峰值和 有效值，并計算誤差，結(jié)果填入表1-2 o五、實驗注意事項1、AS2271A型超高頻毫伏表(1 )接通電源，預(yù)熱5分鐘；(2 )平衡調(diào)節(jié)一一把探頭接到探頭插座上，探頭插入本儀器提供的T型接頭并接終端50 Q負載，置量程為1mV檔，調(diào)節(jié)BAL (平衡)鈕使表針指在BAL 區(qū)；測量時去掉50 Q負載。(3)測量被測信號一一選擇合適的量程，對被測電壓進行測量。六、實驗報告要求1、實驗結(jié)果填入表1-1和表1-2。表1-1均值表測量結(jié)果被測信號Vp_p=5V，f=1KHz讀數(shù)均值有效值峰值誤

5、差正弦波方波三角波被測信號Vp-p=5V，f=100KHz讀數(shù)均值有效值峰值誤差正弦波方波三角波表1-2峰值表測量結(jié)果被測信號Vp-p=1V，f=1KHz讀數(shù)均值有效值峰值誤差正弦波方波三角波被測信號Vp-p=1V，f=1MHz讀數(shù)均值有效值峰值誤差正弦波方波2、分析上面計算誤差的結(jié)果，并與均值表、峰值表的理論頻率誤差比較，理論與實際是否吻合，若不吻合請說明原因?qū)嶒灦?通用計數(shù)器的實驗一、實驗?zāi)康?、熟悉通用計數(shù)器的工作原理及使用方法2、掌握用通用計數(shù)器進行頻率測量的方法3、掌握用通用計數(shù)器進行周期、時間測量的方法二、實驗儀器1、 F10A、F05A型數(shù)字合成函數(shù)信號發(fā)生器各一臺2、SP312

6、2A型等精度通用計數(shù)器三、實驗原理被測頻率由A通道輸入，經(jīng)放大整形后，所得的矩形脈沖（其頻率與被測信號的頻率相同）輸往主門，而門控雙穩(wěn)的輸出信號控制主門的開啟， 門控雙穩(wěn)是用時基信號控制的（時基信號是晶振經(jīng)逐級分頻而獲得的）。因此，在所選用fA的時基，經(jīng)整形后的被測信號通過主門而進入十進制計數(shù)器計數(shù)。被測頻率為:注：一般計數(shù)器具有小數(shù)點自動移位功能，無須再換算。測量信號頻率時，應(yīng)將功能選擇開關(guān)中的“測頻”鍵按下。還應(yīng)根據(jù)被測信 號頻率的高低選取“閘門時間”(閘門時間的調(diào)節(jié)方法：按下“閘門”按鈕，調(diào) 節(jié)“r、“J”箭頭鍵，按“確定”即可)。一般來說，當被測信號頻率較高時， 閘門時間可取得短一些。

7、當被測信號頻率較低時，閘門時間應(yīng)取得長一些。閘門 時間取得愈短，測量結(jié)果與接近瞬時值，反之則愈接近于平均值。測頻時，當被測頻率有抖動時，要采用多次平均測量方法測量。方法如下：(1) 被測信號從A通道輸入，“測頻”鍵按下。(2) 設(shè)置測量次數(shù)：按“參數(shù)”鍵，選擇“ Sample Number ”(取樣次數(shù))，再用面板上右側(cè)的箭頭鍵選擇數(shù)值大小，至滿意為止。調(diào)節(jié)圍22000(3) 按“功能”鍵，再按“V、箭頭鍵，選擇“ AVG多次平均測量”即可。測量完畢后，顯示的頻率為N次測頻的算術(shù)平均值:1 FavgFiN y2、頻率比fA/fB的測量測量頻率比的原理框圖如圖2-2所示:乘選擇圖2-2測量頻率比

8、的原理框圖被測信號fA和fB分別由A、B通道輸入，都經(jīng)放大、整形后變換成脈沖波。B通道的輸出加到門控雙穩(wěn)，門控雙穩(wěn)的輸出使主門開啟，其開啟時間等于fB的周期Tb。則計數(shù)器計得Tb時間通過的fA信號，如果計數(shù)為N，貝fA/ fB 二 N為了提高測量精度，可將B通道的輸出進行m倍的分頻(這里m=1,10,100,1000,10000)即 Tb 可擴大 m 倍，則fA / fB 二 N/m由于小數(shù)點位置與m取值的開關(guān)聯(lián)動，故可直接以計數(shù)器讀數(shù)表示所測頻 率的比值。測量兩信號的頻率比值時，應(yīng)按下功能選擇開關(guān)中的“頻率比”鍵，被測信號中頻率較高的可從“輸入B ”插座輸入。上述測量時注意：(1 )當被測信

9、號的頻率低于100KHZ時，按下相應(yīng)通道的“低通濾波 器”選擇鍵，對被測信號濾波。(2)當被測信號低于1KHz時，請選用DC耦合。3、測量周期的原理框圖見圖2-3所示：圖2-3測量周期的原理框圖測量信號周期時應(yīng)按下功能選擇開關(guān)中“周期B”鍵，被測信號應(yīng)從A通道輸入被測信號經(jīng)放大整形后輸?shù)介T控雙穩(wěn)，門控雙穩(wěn)的輸出做主門控制信號，使 主門只在測周期T的時間開啟，標準時標信號通過主門進入計數(shù)器，標準時標 信號是由石英晶體振蕩器的輸出信號經(jīng)放大、整形后再進行分頻或者倍頻得到 的。設(shè)時標周期為To，計數(shù)數(shù)目為N，被測周期T為：T 二 NToTo 可為 0.1 ps， 1 ps， 10 ps，0.1ms

10、， 1ms。4、時間的測量(1)時間A-B的測量時間A-B的測量是指測量A、B兩列信號的時間差Ta-b，其電路框圖如2-4 所示。測量方法與測量周期相仿，信號 A和B分別控制主門的開與關(guān)，則主門 開啟時間就是A與B信號間的間隔。在主門開啟的時間，選擇適當?shù)臅r標信號 通過主門送到計數(shù)器顯示電路，設(shè)計數(shù)器讀數(shù)為N，所選擇的時標信號周期為To，則A-B的時間間隔Ta-b為:Ta_b = NT。圖2-4測量時間A-B的原理框圖時間間隔測量方法：按“測時”鍵，儀器顯示 TAB=Wait 進入時間間隔測量狀態(tài)。一般A、B通道信號性質(zhì)相同時，A、B通道輸入狀態(tài)也應(yīng)相同。再 按“測時”鍵，儀器顯示 Wait進

11、入脈沖寬度測量狀態(tài)。此時信號由 A通道 輸入，在A、B通道窗口，通過上升沿和下降沿選擇鍵，可測量正脈沖寬、負脈 沖寬和單周期。(選擇鍵指示燈滅時為上升沿觸發(fā)，指示燈亮時為下降沿觸發(fā)。) 再按“測時”鍵，儀器顯示 Duty= Wait進入占空比測量狀態(tài)，輸入狀態(tài)設(shè) 置同脈沖寬度測量，測量時序如下圖所示：TT占空比 Duty=(t/T) 100%(2)時間A/B-C的測量時間A/B-C的測量指的是：測出在 B-C的時間，A信號的脈沖數(shù)。測量電路如圖2-5所示。與時間B-C測量的不同之處是：計數(shù)脈沖不是時標信號，而是從A通道輸入的外接信號提供的。信號 B和C分別作為主門的開與關(guān)信號計數(shù)器計得在B-C

12、時間A信號的脈沖數(shù)N。這種測量往往用以測量非電量。信號A5、計數(shù)測量計數(shù)的測量，指在一定時間，對被測信號所送出的脈沖個數(shù)的測量。測量方框見圖2-6所示信號A圖2-6計數(shù)測量電路框圖門控時間為所選定的測量時間。由于在計數(shù)測量中，所選定的測量時間往往 較長，故計數(shù)開始和停止的控制可用手動操縱。開始計數(shù)時，按下“計數(shù)”鍵， 計數(shù)結(jié)束時再按“計數(shù)”鍵，計數(shù)即告停止。此時，數(shù)碼管上所顯示的數(shù)字即為 從計數(shù)到停止這一段時間輸入信號的脈沖個數(shù)。注意：計數(shù)時，被測信號應(yīng)從“輸入 A ”通道輸入。四、實驗容1 、用 F05A 型函數(shù)發(fā)生器作為被測信號源，輸出頻率分別為 100Hz 、10KHz 、100 KHz

13、的正弦信號，信號峰峰值為2V。計數(shù)器的閘門時間T分別為1s、 1ms、10 g時，記錄計數(shù)器的指示值，且討論測量結(jié)果。2、 用F05A型函數(shù)發(fā)生器輸出頻率約為1MHz的正弦信號，另用F10A型函數(shù) 發(fā)生器輸出頻率分別為 100Hz 、 10KHz 、 100 KHz 的正弦信號。他們分別 接入計數(shù)器的 A、 B 輸入端，測量 A、 B 通道的頻率比。記錄計數(shù)器的指示 值，且討論測量結(jié)果。3、用 F05A 函數(shù)發(fā)生器輸出 f=100Hz 、 1KHz、 10KHz 的正弦信號，閘門時間 T分別為1s、0.1s、0.01s時，測量信號的周期。記錄計數(shù)器的指示值，且 討論測量結(jié)果。4、從 A 通道輸

14、入頻率為 10KHz 的方波信號， 分別測量它的正向脈寬和占空比。5、 函數(shù)發(fā)生器輸出f=1KHz的信號，手動計數(shù)10s，記錄顯示值。五、實驗注意事項1、測頻設(shè)置測量次數(shù)時，“Sample Number ”選擇1020即可，取太大則測 量太慢。2、函數(shù)發(fā)生器的直流偏移及波形調(diào)整要關(guān)掉，左旋到底即可；函數(shù)發(fā)生器的衰 減開關(guān)不要用。3、當被測信號頻率低于 100KHz 時，按下相應(yīng)通道的“低通濾波器”選擇鍵， 對被測信號濾波。4、當被測信號低于 1KHz 時，請選用 DC 耦合。5、記錄數(shù)據(jù)時，函數(shù)發(fā)生器和計數(shù)器的頻率值都要記錄下來。6、實驗容 5 手動計數(shù)中， 10s 用自己的表或時鐘設(shè)備控制六

15、、實驗報告要求1、照表2-1、表2-2和表2-3記錄實驗容1、容2和容3的數(shù)據(jù):表2-1頻率測量讀數(shù)被測頻率fA100Hz10KHz100KHz閘門時間1s1ms10卩s1s1ms10卩s1s1ms10卩s顯示值相對誤差表2-2頻率比測量讀數(shù)fB=1MHzfA100Hz10KHz100KHz顯示值相對誤差值表2-3周期測量讀數(shù)被測頻率fA100Hz1KHz10KHz閘門時間1s100ms10ms1s100ms10ms1s100ms10ms顯示值相對誤差2、用波形的形式表示實驗容4中的測量結(jié)果，標出脈寬和占空比3、手動計數(shù)1KHz頻率10s的結(jié)果是。4、分析表2-1、表2-2和表2-3的誤差結(jié)果

16、，說明被測信號頻率的改變和閘門時間的大小對測量準確度的影響。5、結(jié)合誤差計算結(jié)果，給出不同頻率的被測信號應(yīng)該采用的測量方法。實驗三 示波器測試技術(shù)與示波器的使用一、實驗?zāi)康?、熟悉和掌握示波器的基本工作原理。2、掌握用示波器進行電壓測量的方法。3、掌握用示波器進行頻率測量的各種方法。4、掌握用示波器進行周期、脈沖間隔、脈沖上升時間的測量5、掌握用示波器進行信號間的相位差測量的方法。二、實驗用儀器1 、F10A 、F05A 型數(shù)字合成函數(shù)信號發(fā)生器 各一臺2、雙蹤示波器3 、RC 移相電路三、實驗原理與方法雙蹤示波器的基本原理框圖 3-1 如下所示：輸輸X 編 入-L5V +15V +180V-

17、1.5KV +l,KV圖3-1雙蹤示波器的基本原理框圖1、示波器的調(diào)整接通示波器電源開關(guān)前，按下列設(shè)置操作：a）INTENSITY旋鈕：逆時針方向旋轉(zhuǎn)到頭b）FOCUS :中心位置c）AC-GND-DC 開關(guān)：GNDd）垂直POSITION旋鈕：中心位置（旋鈕推入狀態(tài)）e）垂直MODE開關(guān)：CH1f）觸發(fā)MODE開關(guān)：AUTOg）觸發(fā)SOURCE開關(guān)：INTh）INT TRIG 開關(guān)：CH1i）觸發(fā)LEVEL旋鈕：中心位置j）TIME/DIV 開關(guān)：0.5ms/DIVk）水平POSITION旋鈕：中心位置（旋鈕推入狀態(tài)）l）垂直VAR旋鈕：順時針方向旋轉(zhuǎn)鎖定于 CAL位置m）SWP VAR旋鈕

18、：順時針方向旋轉(zhuǎn)鎖定于 CAL位置進行以上設(shè)置后，接通POWER開關(guān)，等待約10s后順時針方向旋轉(zhuǎn)INTEN 旋鈕，可顯示出掃描輝線。調(diào)整CH1的POSITION旋鈕，將輝線移至顯示屏的中心刻度上，若由于地 磁場等外界因素的影響，使掃描輝線與水平刻度線形成夾角不重合時，調(diào)整TRACE POTATION 進行校準。此時 VOLTS/DIV 和TIME/DIV 均被校準于 其設(shè)定值。CH1和CH2的AC-GND-DC 開關(guān)置于GND，TRIG MODE 開關(guān)置于AUTO,調(diào)整輝線至顯示屏中央。用改錐調(diào)整面板上的DC BAL,使輝線的位置在切換VOLTS/DIV 開關(guān)于5mV/DIV 和10mV/D

19、IV 兩檔之間時不發(fā)生變化。調(diào)整完成后，示波器掃描時間誤差為土 3%，示波器垂直靈敏度誤差為土 3%，上 升時間約為17.5ns。2、用直接測量法測量波形的電壓所謂直接測量法就是直接從示波器屏幕上量出被測電壓的高度，然后換算成電壓值。若已知CH1通道的偏轉(zhuǎn)靈敏度為Dh則被測電壓值Vp_P為：vp_p = Dh h其中：Vp_p 被測電壓峰峰值或任意兩點間的電壓值，單位為V。Dh 偏轉(zhuǎn)靈敏度，單位為 V/DIV，可從CH1通道的VOLTS/DIV 開關(guān)讀h 被測電壓波形峰峰高度或任意兩點間的高度，單位為DIV。注：用示波器測量時，測量通道的 VAR旋鈕應(yīng)位于CAL處。3、用比較測量法測量方波電壓

20、信號的電壓比較測量法就是用已知電壓和被測電壓比較，求出被測電壓值。比較測量法原理方框圖如圖3-2所示。丫輸入比較測量法原理框圖圖3-2進行測量時，先將被測信號接入丫通道，選擇合適的垂直靈敏度，從屏幕上得到高度合適的波形（使峰峰高度不超過 6格，以保證丫通道良好的線性），讀 出被測兩點間的高度h i，然后將比較信號Vi接入丫通道，保持垂直靈敏度不變，選擇比較信號步進器，使屏幕上得到的高度與hi差不多，設(shè)高度為h2,則被測電壓V為：v = hvmVi比較測量法的測量誤差主要取決于比較電壓的準確度和確定hi、h2的誤差,而與輸入衰耗器和垂直通道的增益無關(guān)，因此，測量誤差比直接測量誤差要小些。4、用直

21、接法測量信號的頻率如果示波器的水平掃描是直接對時間校準的， 所觀察波形的時間間隔可以在熒光屏上直接測量，若被測信號一個周期所對應(yīng)光跡在水平方向的距離為 X，則信號的周期T為：其中：Ss 示波器的時基因數(shù)。則被測信號的頻率f=1T。在用直接法測周期、頻率時，掃描速度微調(diào)應(yīng) 在CAL位置，掃描速度開關(guān)的位置也應(yīng)恰當，使被測信號所對應(yīng)的光跡長度適 中。用此方法亦可測量脈沖上升時間及脈沖寬度。5、用沙育圖形法測量頻率測量原理框圖如圖3-3所示：示波器處于X-Y圖示儀狀態(tài)。調(diào)節(jié)x通道靈敏度和y通道靈敏度使沙育圖形幅度適中，便于觀察。調(diào)節(jié)標準信號源的頻率，使圖3-3用沙育圖形測量頻率時的儀器連接屏幕上的沙

22、育圖形盡量簡單穩(wěn)定或呈圓形、 橢圓形，這時分別數(shù)出圖形上水平方 向和垂直方向的切(交)點數(shù)，記作 n和m，若標準信號源輸出頻率為fo，則 被測信號頻率fx為：f x = (n / m) fo典型的沙育圖形如圖3-4所示。頻率相同(b)標準信號頻率低于被測信號頻率1 2001 2 31212211123342000000000112(c)標準信號頻率咼于被測信號頻率12123 4451220CO1圖3-4典型沙育圖6、用調(diào)制法測量頻率調(diào)制環(huán)法是把未知頻率信號與已知頻率信號進行比較。標準信號發(fā)生器、被 測信號源與示波器按圖3-5所示連接，示波器處于X-Y圖示儀狀態(tài)電阻R: 4.7K Q可調(diào)，電容

23、C: 0.47 pF圖3-5調(diào)制法測頻時儀器連接移相電阻R兩端的信號與被測信號串聯(lián)后加到“ X軸輸入”端，因而形成了調(diào)制。標準信號發(fā)生器輸出端 RC移相網(wǎng)絡(luò)中的電容的容抗（1/ C ）應(yīng)與移相電阻的阻值R相等。移相電阻采用可變電阻是為了在標準信號發(fā)生器輸出頻率動后，能調(diào)節(jié)R的阻值，使其仍與電容的容抗相等。調(diào)節(jié)標準信號發(fā)生器輸出信號的頻率，使其遠低于被測信號的頻率，而其輸出信號的幅度要求大于被測信號（幅度比約為 10 : 1 ）。調(diào)節(jié)X、丫軸靈敏度開 關(guān)，使圖形的大小適中，而居于屏幕中央。此時屏幕上出現(xiàn)的圖形將會扭動。調(diào) 節(jié)標準信號發(fā)生器的輸出頻率，盡可能使圖形停止扭動。同時調(diào)節(jié)移相電位器。著m

24、，如圖3-6所示。使屏幕上的圖形水平幅度增大，以利于觀測。數(shù)出圖形中單一方向上的峰點數(shù)記若此時標準信號的頻率為fo，則被測信號的頻率fx為:4m2734圖3-6調(diào)制環(huán)形圖7、環(huán)形圖測量頻率標準信號發(fā)生器、被測信號源與示波器按圖3-7所示連接。示波器處于X-Y圖示儀狀態(tài)接z軸電阻R: 4.7K Q可調(diào)，電容 C: 0.47折圖3-7斷續(xù)環(huán)法測頻時儀器連接標準信號發(fā)生器的輸出端接RC移相網(wǎng)絡(luò)。移相器中的電容在標準信號源輸出信號頻率確定時的容抗應(yīng)等于電阻的阻值，即1/ C=R,以形成圓掃描。由于加到“ 丫軸輸入”端和“ X軸輸入”端的信號頻率相同（相位不同），所以顯示在屏幕上的圖形是一個圓或橢圓。由

25、于/八 U廠、:加到Z軸上的被測信號的頻率高于標準信號源/ 丨J/輸出的頻率，因此，圓或橢圓將被測信號的正圖3-8粘續(xù)坯形謝負半周分割成亮、暗間隔的小段（斷續(xù)環(huán)形圖），如圖3-8所示。調(diào)節(jié)X、丫軸的靈敏度及移位旋鈕，使屏幕上的圓環(huán)足夠大，且 居中。調(diào)節(jié)標準信號源輸出信號的頻率， 同時仔細觀察屏幕上的圓環(huán)，使圓環(huán)的 亮點不沿圓環(huán)走動。同時微調(diào)相移器中的電阻，盡量使圓環(huán)成標準的圓形。阻值 的調(diào)節(jié)方向應(yīng)與標準信號源頻率的調(diào)節(jié)方向?qū)?yīng)起來。如果標準信號源的輸出頻 率調(diào)高，則相移電阻的阻值應(yīng)調(diào)小。圓環(huán)上的亮點停止走動時，表明此時被測信 號的頻率與標準信號源輸出的頻率正好成正倍數(shù)。數(shù)出圓環(huán)上的亮點數(shù)記為讀

26、出標準信號的頻率記為fo，則被測信號的頻率fx為:fx 二 m f8、虛線法測量頻率標準信號發(fā)生器、被測信號源與示波器按圖3-9所示連接圖3-9虛線法測頻時的儀器連接示波器處于波形顯示狀態(tài)。調(diào)節(jié) X、Y兩軸“移位”旋鈕，使掃描線位于屏 幕中間。調(diào)節(jié)X、丫靈敏度旋鈕使屏幕上一個周期的波形不超過水平方向有效觀 察圍。調(diào)節(jié)標準信號發(fā)生器輸出信號頻率， 使其比被測信號的頻率低數(shù)倍，并讓 屏幕上出現(xiàn)的虛線穩(wěn)定，此時被測信號的頻率正好與標準信號的頻率成整倍數(shù)。數(shù)出虛線上亮點數(shù)，記著 m,并讀出標準信號發(fā)生器輸出信號的頻率，記為 fo， 則被測信號的頻率fx為：fx 二 m f09、雙跡法測量相位差對所有頻

27、率的信號，雙跡法測量相位差的準確度都較高，它特別適合于高于 100KHZ 的頻率，雙跡法的另一個特點使可以測量幅度、頻率和波形不同的信 號之間的相位差。測量RC移相電路的相位差時儀器的連接如圖 3-10所示。電阻R: 4.7K Q可調(diào)，電容 C: 0.47 pF圖3-10 測量RC網(wǎng)絡(luò)相位移時的儀器連接示波器處于波形顯示狀態(tài)。將u i、U2分別接入示波器的CH1、CH2通道后， 調(diào)節(jié)示波器，使兩通道的零位位于統(tǒng)一刻度線上，用CH1 （或CH2 ）通道的信號作為觸發(fā)信號。適當調(diào)節(jié)顯示器靈敏度旋鈕，使屏幕上兩屏幕上兩個波形的幅 度適中，改變掃描速度開關(guān)，使屏幕上的波形略大于一個周期，如圖3-11所

28、示。 再調(diào)節(jié)X軸“移位”旋鈕，使其中一個波形周期的起點對準縱橫坐標刻度的交 點。讀出一個周期波形的起點與終點間 X軸方向的距離，記為x，再讀出兩信號 波形起點間的X軸方向的距離，記為 兒，則兩波形之間的相位差二為：八（X1/X）360注：若以CH1通道的信號作為觸發(fā)信號，則二為CH2的信號滯后于CH1信 號的相角，同樣，若以CH2通道的信號作為觸發(fā)信號，則 二為CH1的信號滯 后于CH2信號的相角。圖3-11雙跡法測量波形相位10、沙育圖形法測相位差示波器處于X-Y圖形顯示狀態(tài)。測量連線圖仍如圖3-10所示。其中ui送入CH1通道，U2送入CH2通道，由于加到示波器 X、丫輸入端的信號頻率相同

29、(相位不同)，因此屏幕將上顯示圖3-12中的圖形之一。900090090180 000180 0270 0 360 0270180 0270 0圖3-12 沙育圖形調(diào)節(jié)顯示器的靈敏度及移位旋鈕，使橢圓大小適中，并居屏幕中間，如圖3-13所示。測出垂直中心線與橢圓兩交點之間距離 y，量出橢圓最大垂直高度ym， 便可求得X，丫兩通道信號之間的相位差為：=arcsin(y/ym)或 二 arcsin(x0/xm)上式僅表明了 X、丫軸輸入信號間的相位差，但并未表明哪個信號的相位超前或滯后。為此，可在 丫軸輸入端串一個小電容，使加到 丫軸輸入端的信號比 原來超前一相位角。這時，X、丫兩軸的信號加到示波

30、器的X、丫偏轉(zhuǎn)板 圖 3-13用沙育圖形測相位上，必然形成另一個橢圓，再按上述方法求出相位差，如果，說明原來求得的角為丫軸超前；反之說明丫軸滯后。相位角的超前或滯后，也可通過雙跡法確定沙育圖形法用于測量同頻率的兩個正弦信號之間的相位差。這種方法用于測 量小于 100KHz 信號的相位差時，精度可高于雙跡法。但是對高于 100KHz 的 信號，由于示波器水平和垂直通道的固有相位差的影響， 使測量很難準確。 因此， 沙育圖形法僅用于測量同頻率低頻信號的相位差。四、實驗任務(wù)及要求1、分別用直接測量法和比較測量法測試方波電壓信號的峰峰值。被測方波信號由函數(shù)信號發(fā)生器提供， f=1KHz ， Vp-p=

31、1V ；比較信號由示 波器部校準信號提供( f=1KHz ， Vp-p=0.5V ，方波信號)。計算兩次測量的誤 差，并比較兩種測量方法的優(yōu)劣，結(jié)果填入表 3-1 。2、用一臺函數(shù)信號發(fā)生器作為被測信號源， 輸出峰 -峰值為 5V 的正弦信號， 用 另一臺函發(fā)作為標準信號源，同樣輸出最大幅度為 5V 的正弦信號。(1)標準信號源輸出信號頻率為 f0=400Hz ，被測信號分別約為 200Hz ，800Hz 時，用沙育圖形校驗被測信號的頻率，并畫出各自的圖形。(2 )標準信號頻率為1000 Hz，被測信號頻率約為6000 Hz，分別用虛線法和斷續(xù)環(huán)形法驗證被測頻率的準確性。3、按圖 1-10 連

32、接儀器，用一臺函數(shù)發(fā)生器作為被測信號源，輸出峰 -峰值為 5V 的正弦信號。( 1 )先測試示波器兩通道間是否有相位差。若有相位差，記錄數(shù)值，并在下面 的測量中減去該值。( 2)函數(shù)發(fā)生器輸出信號頻率分別為 2KHZ 、200KHZ 時，用雙跡線法測量u1， u2 之間的相位差。測量時記錄電路的電阻和電容值，計算RC 電路的 實際相移，并與實測值相比較。計算測量值的相對誤差。(3)在上述測量時，同時用沙育圖形法測量ui, U2之間的相位差，求出測量值 的相對誤差。五、實驗注意事項1、斷續(xù)環(huán)形法測頻率需要用到的Z軸在示波器背面(EXT BLANKINGINPUT)。2、測相位法中，要用萬用表記錄