《电子测量技术基础》实验指导书加文档

《电子测量技术基础》实验指导书

电子信息工程系

2010-12-22

目录

实验一电压表的使用及交流电压的测量 (1)

实验二通用计数器的实验 (5)

实验三示波器测试技术与示波器的使用 (13)

实验一 电压表的使用及交流电压的测量

一、 实验目的

1、掌握低频电压的测量原理及测量方法

2、掌握高频电压的测量原理及测量方法 二、 实验仪器

1、F05A 型数字合成函数信号发生器

2、DF2170D 型交流毫伏表

3、AS2271A 型超高频毫伏表 三、 实验原理

1、用交流毫伏表（均值电压表）测量低频电压

均值电压表常用来测量1MHZ 以下的低频信号电压。均值电压表的组成如图1-1所示。称放大—检波式电压表，即先放大后检波。检波器的基本电路如图1-2所示。

图1-1 均值电压表的组成 图1-2 平均值检波器

均值电压表的直流输出

1||T

x U u dt T =⎰

恰好为|u x |的平均值，因此均值电压表的表头偏转正比于被测电压的平均值。 均值电压表虽然是均值响应，但仍以正弦电压有效值刻度，因此，当被测信号为正弦信号时，其读数直接就是正弦电压的有效值。当被测信号为非正弦信号

时，就需要如下换算：

11.1α

U K Ux F =

其中K F —为被测波形的波形系数。

2、用超高频毫伏表（峰值电压表）测量高频电压

峰值电压表又称检波—放大式电压表，即被测交流电压先检波后放大，然后再驱动直流电压表。峰值电压表的组成见图1-3所示。

图1-3 检波—放大式电压表

在峰值电压表中，常采用二极管峰值检波器，即检波器是峰值响应的。峰值电压表的表头偏转正比于被测电压（任意波形）的峰值，除特殊测量需要（例如脉冲电压表）外，峰值电压表是按正弦电压有效值刻度的，即：

P

P U U K α=

式中U α—正弦电压有效值

K P —正弦电压的波峰因数

这样，当用峰值电压表测量任意波形的电压时，只有把读数乘以2=p K 时，才等于被测电压的峰值。被测电压的有效值为：

x P U U K α

=

式中K p —被测电压的波峰因数 四、 实验内容

1、用函数发生器分别产生峰—峰值为5V 、频率为1KHz 、100KHz 的正弦波、方波和三角波电压，用均值电压表分别予以测量，计算它们的峰值、均值和有效值，并计算误差，结果填入表1-1。

2、用函数发生器分别产生峰—峰值为1V 、频率为100KHz 、1MHz 的正弦波、方波和三角波电压，用峰值电压表分别予以测量，计算它们的均值、峰值和有效值，并计算误差，结果填入表1-2。 五、 实验注意事项

1、AS2271A 型超高频毫伏表 （1）接通电源，预热5分钟；

（2）平衡调节——把探头接到探头插座上，探头插入本仪器提供的T 型接头内并

接终端负载，置量程为1mV档，调节BAL（平衡）钮使表针指在BAL区内；（3）测量被测信号——选择合适的量程，对被测电压进行测量。

六、实验报告要求

1、实验结果填入表1-1和表1-2。

表1-1 均值表测量结果

表1-2 峰值表测量结果

2、分析上面计算误差的结果，并与均值表、峰值表的理论频率误差比较，理论

与实际是否吻合，若不吻合请说明原因。

实验二 通用计数器的实验

一、实验目的

1、熟悉通用计数器的工作原理及使用方法

2、掌握用通用计数器进行频率测量的方法

3、掌握用通用计数器进行周期、时间测量的方法 二、实验仪器

1、F10A 、F05A 型数字合成函数信号发生器 各一台

2、SP3122A 型等精度通用计数器 三、实验原理

1、通用计数器测量频率的原理框图如图2-1所示：

图2-1 通用计数器测量频率的原理框图

被测频率由A 通道输入，经放大整形后，所得的矩形脉冲（其频率与被测信号的频率相同）输往主门，而门控双稳的输出信号控制主门的开启，门控双稳是用时基信号控制的（时基信号是晶振经逐级分频而获得的）。因此，在所选用的时基内，经整形后的被测信号通过主门而进入十进制计数器计数。被测频率A f 为：

A f N T

注：一般计数器具有小数点自动移位功能，无须再换算。

测量信号频率时，应将功能选择开关中的“测频”键按下。还应根据被测信号频率的高低选取“闸门时间”（闸门时间的调节方法：按下“闸门”按钮，调节“↑”、“↓”箭头键，按“确定”即可）。一般来说，当被测信号频率较高时，闸

门时间可取得短一些。当被测信号频率较低时，闸门时间应取得长一些。闸门时间取得愈短，测量结果与接近瞬时值，反之则愈接近于平均值。

测频时，当被测频率有抖动时，要采用多次平均测量方法测量。方法如下： （1）被测信号从A 通道输入，“测频”键按下。

（2）设置测量次数：按“参数”键，选择“Sample Number ”（取样次数），再用面板上右侧的箭头键选择数值大小，至满意为止。调节范围2~2000。

（3）按“功能”键，再按“↑”、“↓”箭头键，选择“A VG 多次平均测量”即可。测量完毕后，显示的频率为N 次测频的算术平均值：∑==N

i i AVG F N

F 1

1

。

2、频率比B A f f /的测量

测量频率比的原理框图如图2-2所示：

图2-2 测量频率比的原理框图

被测信号f A 和f B 分别由A 、B 通道输入，都经放大、整形后变换成脉冲波。B 通道的输出加到门控双稳，门控双稳的输出使主门开启，其开启时间等于f B 的周期T B 。则计数器计得T B 时间内通过的f A 信号，如果计数为N ，则：

N f f B A =/

为了提高测量精度，可将B 通道的输出进行m 倍的分频（这里m=1,10,100,1000,10000）即T B 可扩大m 倍，则

/A B f f N m =

由于小数点位置与m 取值的开关联动，故可直接以计数器读数表示所测频率