电路实验讲义(2013新)

实验一常用电子测量仪器的使用一、实验目的：1、掌握常用电子仪器的使用方法；2、掌握电压、频率等的测量方法。

二、实验仪器及器材：双踪示波器、信号发生器、数字万用表表、交流毫伏表等。

三、实验原理：在电子技术实验里，测试和定量分析电路的静态和动态的工作状况时，最常用的电子仪器有：示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、晶体管毫伏表、万用表等，如下图所示。

（具体操作详见仪器使作说明书）1、示波器1. 有关仪器的电路原理和使用方法请参阅有关内容及实验室所提供的仪器使用说明书。

2. 示波器上波形的显示和观察(1) 扫描基线的显示接通示波器的电源，打开电源开关，将示波器的输入探头短接，预热约5 分钟后，依次调节辉度旋钮、垂直移位旋钮，即可在示波器的屏幕上观察到亮度适中的扫描基线。

再调节示波器的聚焦旋钮，可使扫描基线更加清晰。

对于单踪示波器，只有一条扫描基线，对于双踪示波器可显示一条扫描基线，也可显示两条扫描基线。

当需要观察的信号只有一个时，可将示波器的“垂直功能键”选在单通道的“通道 1 ”或“通道 2 ”。

这时，屏幕上只显示通道 1 或通道 2 的扫描基线。

当需要同时观测两个信号时，须将“垂直功能键”的“双通道”键按下，这时屏幕上将同时显示通道 1 和通道 2 的两根扫描基线。

一般正常使用的示波器，开机后在屏幕上会很快显示出扫描基线。

如果开机约 5 分钟后，还没有扫描基线出现，可能是由于“辉度”旋钮开的太小或者“Y 移位”旋钮的位置偏离中间位置太远而使扫描基线移到屏幕的有效范围之外。

这时，应试调“辉度”旋钮或“Y 移位”旋钮，找到扫描基线。

(2) 信号波形的显示①信号的输入：在屏幕上观察到扫描基线后，就可以将被测信号通过示波器探头输入示波器，进行观察和测量。

如果被测信号只有一个，则可以通过通道 1 的探头或通道 2 的探头将信号输入其中的一个通道。

如果要同时观测两个被测信号，则需要将信号同时通过通道 1 和通道 2 的探头输入。

示波器的探头上有衰减开关，开关有“×1”和“×10”两档。

开关打到“×1”档，表示输入信号不通过衰减而直接输入示波器。

开关打到“×10”档，表示输入信号通过探头衰减 10 倍 ( 20dB )。

一般采用“×1”档，在输入信号的幅度太大时，才采用“×10”档。

② 信号波形的稳定显示：当信号通过探头输入示波器后，一般情况下还不能马上显示一个稳定的信号。

这时需要选择合适的“触发源”和“触发电平”才能使波形稳定。

对双踪示波器而言，“触发源”一般有“通道 1 触发”、“通道 2 触发”、“交替触发”和“外触发”四种。

当两个输入通道都有信号输入即双踪显示时，使用前三种触发方式的任意一种都可以得到稳定的波形显示。

当只有一个通道 (例如通道 1 ) 有信号输入时，只能选择本通道触发 (例如“通道 1 触发”) 或“交替触发”。

“触发源”选定以后，再调节“触发电平”旋钮，便会得到稳定的波形显示。

③ 信号波形的位置调节：配合调节“Y 移位”旋钮和“X 移位”旋钮可以使波形显示在屏幕的任意位置上。

④ 信号波形的幅度调节：调节示波器的“垂直灵敏度”(即 V / DIV ) 波段开关和“垂直灵敏度微调”旋钮，可以改变屏幕上波形的幅度。

波段开关起“粗调”作用，微调旋钮起“细调”作用。

通过二者的配合调节，可以在屏幕上得到任意幅度的波形。

⑤ 信号波形个数的调节：调节示波器的“扫描时间”(即 t / cm 或 TIME / DIV ) 波段开关和“扫描时间微调”旋钮，就可以改变屏幕上显示的波形的个数。

通过二者的配合调节，就可以在屏幕上得到便于观察的几个信号波形。

3. 信号波形幅度的测量通过对信号波形幅度的测量，可以得到信号所代表的电压值 (直接测得) 或电流值 (通过换算求得)。

测量的方法和步骤是：(1) 将“垂直灵敏度微调”旋钮置于校准 ( CAL ) 位置。

(2) 调节“垂直灵敏度”波段开关，使信号波形显示为便于测量的幅度 (即幅度不能太 大或太小)。

(3) 测量结果：被测信号的电压峰-峰值ＶP-P 等于波形在屏幕上垂直方向所占的格数ｎ与该通道的“垂直灵敏度”波段开关的指示值 V / DIV 以及探头衰减量Ｋ的乘积，即K n V P P ⨯⨯=-DIV /V 4. 正弦信号波形周期和频率的测量对信号波形周期和频率的测量实际上都是对时间的测量。

测量的方法和步骤是：(1) 将“水平扫描时间微调”旋钮置于校准 ( CAL ) 位置。

(2) 调节“扫描时间”波段开关，使在屏幕上显示几个便于测量的完整波形 ( 即不应太多、太少或不完整 )。

(3) 测量结果：信号的周期Ｔ就是屏幕上波形的两个峰值点或两个谷值点之DIVt ⨯=n T间所对应的时间间隔。

其值等于屏幕上该两点之间的波形在水平方向上所占的格数ｎ与“扫描时间”波段开关所指示的值 t / DIV 的乘积，即信号的频率为周期的倒数，即T f 1利用上述方法还可以测量波形上任意两点之间的时间间隔。

示波器的应用很广，它可以来测试各种周期性变化的电信号波形，可测量电信号的幅度、频率等。

示波器的种类很多，本实验主要使用双踪示波器，其原理和使用详细参见相关资料，现着重指出以下几点： 1）寻找扫描光迹点在开机半分钟后，如仍找不到光点，可调节亮度旋钮，并按下“寻迹”板键，从中判断光点位置，然后适当调节垂直（↓↑）和水平（ ）移位旋钮，将光点移至荧光屏的中心位置。

2）为显示稳定的波形，需注意示波器面板上的下列几个控制开关（或旋钮）的位置。

a 、“扫描速率”开关（divt ）——它的位置应根据被观察信号的周期来确定。

b 、“触发源选择”开关（内、外）——通常选为内触发。

c 、“内触发源选择”开关（拉B Y ）——通常置于常态（推进位置）些时对单一从A Y 或B Y 输入的信号均能同步，仅在需要双路同时显示时，为比较两个波形的相对位置，才将其置于拉出（拉B Y ）位置，此时触发信号仅取自B Y ，故仅对由B Y 输入的信号同步。

d 、“触发方式”开关——通常可先置于“自动”位置，以必须同时调节电平旋钮，使波形稳定。

3）示波器有五种显示方式属单踪显示有“A Y ”、“B Y ”、“B A Y Y ＋”；属双踪显示有“交替”与“断续”。

作双踪显示时，通常采用“交替”显示方式，仅当被观察信号频率很低时（如几十赫兹以下），为在一次扫描过程中同时显示两个波形，才采用“断续”显示方式。

4）在测量波形的幅度时，应注意Y 轴灵敏度“微调”旋钮置于“校准”位置（顺时钟旋到底）。

在测量波形的周期时，应将扫描速率“微调”旋钮置于“校准”位置（顺时钟旋到底）。

2、函数信号发生器按需要可输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。

输出信号幅度可连续调节，幅度可以调节到mV 级，输出信号频率可进行调节，频范围较广，上限频率可达1MHZ 以上。

函数信号发生器作为信号源，实验箱自带的简易信号源精度有限，只能定性分析实验现象，在做实验时最好自备信号源。

3、数字万用表可测量直流交流电压，电流，电阻等功能任何万用表都可以，用数字万用表便于读数，由于本实验箱测量交流电压时一般万用表频率规格不能满足，故要用交流毫伏表。

另外用万用表测电流时先估计电流的最大值，调节最大档来测量电流，以免烧坏表内的保险管，然后在测量时逐挡减少量程。

4、交流毫伏表交流毫伏表只能工作在其频率范围内，用来测量正弦交流电压的有效值。

为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置处，然后在测量逐挡减少量程。

交流毫伏表接通电源后，将输入端短接，进行调零，然后断开短路线，即可进行测量。

四、实验内容与步骤：1、熟悉相关仪器面板、按钮及旋钮的名称和功能；2、交流电压信号幅值的测量：使低频信号发生器信号频率为1kHz、信号幅度为5V，适当选择示波器灵敏度选择开关“V/div”的位置，使示波器屏上能观察到完整而稳定的正弦波，则此时屏上纵向坐标表示每格的电压伏特数，根据被测波形在纵向调试所占格数便可读出电压的数值，将信号发生器的分贝衰减置于表1中要求的位置并其结果记入表中。

注意：若使用10:1示波器探头时，应将探头本身的衰减量考虑进去。

3、交流信号频率的测量将示波器扫描速率中的“微调”旋钮置于校准位置，在预先校正好的条件下，此时扫描速率开关“t/div”的刻度值表示屏幕横向坐标每格所表示的时间值。

根据被测信号一个完整周期波形在横向所占的格数直接读出信号的周期，若要测量频率，只需将测得的周期求倒数即可。

按表2所示频率，由信号发生器输出信号，用示波器测出周期并计算频率，将所测量结果与已知频率进行比较。

表2 周期测量4、用信号发生器分别输出幅度为1V、频率为1KHz及幅度为0.1V（10V，衰减40dB）、频率为10KHz的正弦波、方波和三角波，用示波器观察并记录输出信号的波形；输出信号幅度为1V、频率为1KHz、占空比为30%的脉冲波，调节占空比，观察其变化范围。

五、思考题：1、总结用示波器测量信号幅度及周期的方法。

2、示波器和毫伏表读数的关系实验二KVL 定律的验证一、实验目的1．验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。

2．学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。

二、实验设备三、实验内容图2—1实验线路图1．实验线路如图2—1所示，实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图中的1I 、2I 、3I 所示，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法。

2．分别将两路直流稳压源接入电路，令1E =12V ，2E =6V 。

3．用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。

四、实验注意事项1．所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准，不以电源表盘指示值为准。

2．防止电源两端碰线短路。

五、作业题1．根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。

2．对误差进行分析。

实验三叠加原理的验证一、实验目的验证线性电路叠加原理的正确性，从而加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。

二、原理说明叠加原理指出：在有几个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。

线性电路的齐次性是指当激励信号增加或减小K倍时，电路的响应也将增加或减小K倍。

三、实验设备四、实验内容1.按电路图3-1接线，E1为切换电源，E2为直流稳压电源，取E1＝+12V，E2＝+6V。

2.令E1电源单独作用时（将开关S1投向E1侧，开关S2投向短路侧），用直流数字电压表和毫安表测量各支路电流及各电阻元件两端电压，数据记入表格中。

图3-13.令E2电源单独作用时（将开关S1投向短路侧，开关S2投向E2侧），重复实验步骤2的测量和记录。