关于示波器的幅频特性曲线
S-Parameter(Part I)
SPARQ系列述评之三——关于S参数(上)汪进进 编写Frankie.Wang@美国力科公司无源网络如电阻，电感，电容，连接器，电缆，PCB线等在高频下会呈现射频、微波方面的特性。
S参数是表征无源网络特性的一种模型，在仿真中即用S参数来代表无源网络，因此，S参数在射频、微波和信号完整性领域的应用都很广泛。
本文将分上、下两篇分别从S参数的定义，S参数的表达方式，S参数的特性，混合模式S参数，S参数测量等多个方面介绍S参数的一些基本知识。
一， S参数的定义我喜欢找到一句话来概括一个术语。
譬如有人问我什么是带宽，我第一句话会说，带宽就是示波器前端放大器的幅频特性曲线的截止频率点，然后再具体化这句话里面的一些关键词的含义。
遇到内行人士，说了这句话就不用再啰嗦了。
那么该如何用一句话来回答什么是S参数呢？ 我在网上搜索到很多关于S参数的文章，现摘录几段关于S参数的定义。
在维基百科上，关于S参数的定义是：Scattering parameters orS-parameters (the elements of a scattering matrix or S-matrix) describethe electrical behaviors of linear electrical networks when undergoing various steady state stimuli by electrical signals. The parameters are useful for electrical engineering, electronics engineering, and communication systems design. 翻译成中文：散射参数或者说S参数描述了线性电气网络在变化的稳态电信号激励时的电气行为。
该参数对于电气工程，电子工程和通信系统的研发是很有用的。
（ 抱歉，英语水平太差，翻译得很别扭。
关于示波器的带宽
关于示波器的带宽汪进进 美国力科公司深圳代表处 带宽被称为示波器的第一指标，也是示波器最值钱的指标。
示波器市场的划分常以带宽作为首要依据，工程师在选择示波器的时候，首先要确定的也是带宽。
在销售过程中，关于带宽的故事也特别多。
通常谈到的带宽没有特别说明是指示波器模拟前端放大器的带宽，也就是常说的-3dB截止频率点。
此外，还有数字带宽，触发带宽的概念。
我们常说数字示波器有五大功能，即捕获（Capture），观察（View），测量(Measurement)，分析（Analyse）和归档（Document）。
这五大功能组成的原理框图如图1所示。
图1，数字示波器的原理框图捕获部分主要是由三颗芯片和一个电路组成，即放大器芯片，A/D芯片，存储器芯片和触发器电路，原理框图如下图2所示。
被测信号首先经过探头和放大器及归一化后转换成ADC可以接收的电压范围，采样和保持电路按固定采样率将信号分割成一个个独立的采样电平，ADC将这些电平转化成数字的采样点，这些数字采样点保存在采集存储器里送显示和测量分析处理。
图2，示波器捕获电路原理框图示波器放大器的典型电路如图3所示。
这个电路在模拟电路教科书中处处可见。
这种放大器可以等效为RC低通滤波器如图4所示。
由此等效电路推导出输出电压和输入电压的关系，得出理想的幅频特性的波特图如图5所示。
图3，放大器的典型电路图4，放大器的等效电路模型图5，放大器的理想波特图至此，我们知道带宽f2即输出电压降低到输入电压70.7%时的频率点。
根据放大器的等效模型，我们可进一步推导示波器的上升时间和带宽的关系式，即我们常提到的0.35的关系：上升时间=0.35/带宽，推导过程如下图6所示。
需要说明的是，0.35是基于高斯响应的理论值，实际测量系统中这个数值往往介于0.35-0.45之间。
在示波器的datasheet上都会标明“上升时间”指标。
示波器测量出来的上升时间与真实的上升时间之间存在下面的关系式。
信号处理与测试技术习题及答案
第一章习题：一、填空题1、电量分为和，如电流、电压、电场强度和电功率属于；而描述电路和波形的参数，如电阻、电容、电感、频率、相位则属于。
2、传感器输出的经过加工处理后，才能进—步输送到记录装置和分析仪器中。
3、现代科学认为，、、是物质世界的三大支柱。
4、与三大支柱相对应，现代科技形成了三大基本技术，即、、。
5、传感技术是人的的扩展和延伸；通信技术是人的的扩展和延伸；计算机技术是人的的延伸。
6、、、技术构成了信息技术的核心。
二、简答题1、举例说明信号测试系统的组成结构和系统框图。
2、举例说明传感技术与信息技术的关系。
3、分析计算机技术的发展对传感测控技术发展的作用。
4、分析说明信号检测与信号处理的相互关系。
三、参考答案（－）填空题1、电能量、电参量、电能量、电参量2、电信号、信号调理电路3、物质、能量、信息4、新材料技术、新能源技术和信息技术5、感官（视觉、触觉）功能、信息传输系统(神经系统)、信息处理器官(大脑)功能6、传感、通信和计算机第二章习题：一、填空题1、确定性信号可分为和两类。
2、信号的有效值又称为，它反映信号的。
3、概率密度函数是在域，相关函数是在域，功率谱密度是在域上描述随机信号。
4、周期信号在时域上可用、和参数来描述。
5、自相关函数和互相关函数图形的主要区别是。
6、因为正弦信号的自相关函数是同频率的，因此在随机噪声中含有时，则其自相关函数中也必然含有，这是利用自相关函数检测随机噪声中含有的根据。
7、周期信号的频谱具有以下三个特点：_________、________、_________。
8、描述周期信号的数学工具是__________；描述非周期信号的数学工具是________。
9、同频的正弦信号和余弦信号,其相互相关函数是的。
10、信号经典分析方法是和。
11、均值E[x(t)]表示集合平均值或数学期望，反映了信号变化的，均方值反映信号的。
12、奇函数的傅立叶级数是，偶函数的傅立叶级数是。
示波器基础系列之一-关于示波器的带宽(1)
关于示波器的带宽汪进进美国力科公司深圳代表处带宽被称为示波器的第一指标，也是示波器最值钱的指标。
示波器市场的划分常以带宽作为首要依据，工程师在选择示波器的时候，首先要确定的也是带宽。
在销售过程中，关于带宽的故事也特别多。
通常谈到的带宽没有特别说明是指示波器模拟前端放大器的带宽，也就是常说的-3dB截止频率点。
此外，还有数字带宽，触发带宽的概念。
我们常说数字示波器有五大功能，即捕获（Capture），观察（View），测量(Measurement)，分析（Analyse）和归档（Document）。
这五大功能组成的原理框图如图1所示。
图1，数字示波器的原理框图捕获部分主要是由三颗芯片和一个电路组成，即放大器芯片，A/D芯片，存储器芯片和触发器电路，原理框图如下图2所示。
被测信号首先经过探头和放大器及归一化后转换成ADC可以接收的电压范围，采样和保持电路按固定采样率将信号分割成一个个独立的采样电平，ADC将这些电平转化成数字的采样点，这些数字采样点保存在采集存储器里送显示和测量分析处理。
图2，示波器捕获电路原理框图示波器放大器的典型电路如图3所示。
这个电路在模拟电路教科书中处处可见。
这种放大器可以等效为RC低通滤波器如图4所示。
由此等效电路推导出输出电压和输入电压的关系，得出理想的幅频特性的波特图如图5所示。
图3，放大器的典型电路图4，放大器的等效电路模型图5，放大器的理想波特图至此，我们知道带宽f2即输出电压降低到输入电压70.7%时的频率点。
根据放大器的等效模型，我们可进一步推导示波器的上升时间和带宽的关系式，即我们常提到的0.35的关系：上升时间=0.35/带宽，推导过程如下图6所示。
需要说明的是，0.35是基于高斯响应的理论值，实际测量系统中这个数值往往介于0.35-0.45之间。
在示波器的datasheet上都会标明“上升时间”指标。
示波器测量出来的上升时间与真实的上升时间之间存在下面的关系式。
电容谐振特性实验报告
一、实验目的1. 理解电容谐振电路的基本原理和特性。
2. 通过实验，观察并分析电容谐振电路的幅频特性曲线。
3. 掌握电容谐振电路的品质因数、谐振频率及通频带的测定方法。
二、实验原理电容谐振电路是由电感、电容和电阻组成的串联或并联电路。
当电路中的电感和电容达到一定比例时，电路会在特定频率下产生谐振现象。
此时，电路中的电流和电压达到最大值，且电流与电压同相位。
在电容谐振电路中，电容和电感的阻抗分别为：Zc = 1 / (ωC) （ω为角频率，C为电容）ZL = ωL （L为电感）其中，ω= 2πf，f为频率。
当电路达到谐振状态时，Zc = ZL，即：1 / (ωC) = ωL解得谐振频率：f0 = 1 / (2π√LC)在谐振频率附近，电路的阻抗最小，电流和电压达到最大值。
此时，电路的品质因数Q为：Q = ω0L / R其中，R为电路中的电阻。
三、实验仪器与器材1. 电感器2. 电容器3. 电阻器4. 函数信号发生器5. 示波器6. 测量仪7. 线路连接线四、实验步骤1. 根据实验要求，搭建电容谐振电路，包括串联和并联两种形式。
2. 调整电路中的电容和电感值，使其达到谐振状态。
3. 使用函数信号发生器产生正弦波信号，频率范围从几十赫兹到几千赫兹。
4. 使用示波器观察并记录电路中的电流和电压波形，以及电流和电压的有效值。
5. 在示波器上绘制幅频特性曲线，分析电路的谐振频率、品质因数和通频带。
6. 根据实验数据，计算电容谐振电路的品质因数、谐振频率和通频带。
五、实验结果与分析1. 实验结果根据实验数据，我们得到了电容谐振电路的幅频特性曲线，如图1所示。
图1 电容谐振电路幅频特性曲线从图中可以看出，在谐振频率附近，电路的阻抗最小，电流和电压达到最大值。
同时，我们可以观察到谐振曲线的形状，分析电路的品质因数和通频带。
2. 分析（1）品质因数Q根据实验数据，我们可以计算出电容谐振电路的品质因数Q。
品质因数Q是衡量电路选择性的重要指标，其值越大，电路的选择性越好。
系统频率测试实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解系统频率特性的基本概念和测试方法。
2. 掌握使用示波器、频谱分析仪等设备进行系统频率测试的操作技巧。
3. 分析测试结果，确定系统的主要频率成分和频率响应特性。
二、实验原理系统频率特性是指系统对正弦输入信号的响应，通常用幅频特性（A(f)）和相频特性（φ(f)）来描述。
幅频特性表示系统输出信号幅度与输入信号幅度之比，相频特性表示系统输出信号相位与输入信号相位之差。
频率测试实验通常包括以下步骤：1. 使用正弦信号发生器产生正弦输入信号；2. 将输入信号输入被测系统，并测量输出信号；3. 使用示波器或频谱分析仪观察和分析输出信号的频率特性。
三、实验设备1. 正弦信号发生器2. 示波器3. 频谱分析仪4. 被测系统（如放大器、滤波器等）5. 连接线四、实验步骤1. 准备实验设备，将正弦信号发生器输出端与被测系统输入端相连；2. 打开正弦信号发生器，设置合适的频率和幅度；3. 使用示波器观察输入信号和输出信号的波形，确保信号正常传输；4. 使用频谱分析仪分析输出信号的频率特性，记录幅频特性和相频特性；5. 改变输入信号的频率，重复步骤4，得到一系列频率特性曲线；6. 分析频率特性曲线，确定系统的主要频率成分和频率响应特性。
五、实验结果与分析1. 幅频特性曲线：观察幅频特性曲线，可以发现系统存在一定频率范围内的增益峰值和谷值。
这些峰值和谷值可能对应系统中的谐振频率或截止频率。
通过分析峰值和谷值的位置，可以了解系统的带宽和选择性。
2. 相频特性曲线：观察相频特性曲线，可以发现系统在不同频率下存在相位滞后或超前。
相位滞后表示系统对输入信号的相位延迟，相位超前表示系统对输入信号的相位提前。
通过分析相位特性，可以了解系统的相位稳定性。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了系统频率特性的基本概念和测试方法。
2. 使用示波器和频谱分析仪等设备，我们成功地分析了被测系统的频率特性。
3. 通过分析频率特性曲线，我们了解了系统的主要频率成分和频率响应特性。
关于示波器的采样率-汪进进
关于示波器的采样率汪进进关于示波器的采样率采样率（Sampling Rate)，顾名思义就是“采样的速率”，就是单位时间内将模拟电平转换成离散的采样点的速率，譬如采样率为4GSa/s就表示每秒采样4G个点。
Sa是Samples的缩写。
有些示波器厂商写作4GS/s。
当然，采用不同量纲的单位就是MSa/s、MS/s，KSa/s、KS/s，Sa/s，S/s。
1，采样过程反应了数字示波器的本质：将模拟信号离散为一个一个的采样点数字示波器区别于模拟示波器的一个最大不同是将模拟信号进行离散化。
我们常说的话是，“在数字世界里，永远只有0和1”。
如何将那些各种不同形状的模拟信号转换成为0和1呢? 图1和图2表示了示波器将模拟信号离散化的过程。
采样-保持电路根据采样时钟将连续的模拟信号“等时间间隔地”、“实时地”转换为离散的电平，离散的电平再经过模数转换器（ADC）转换为一系列的0和1。
对于8位ADC来说，8个连续的0和1组成一个采样点，代表了一个电平值。
示波器将这些离散的采样点直接显示或将点和点通过某种方式相连显示为示波器屏幕上的波形。
示波器保存的离散的采样点的个数就是“存储深度(memory）”。
INPUTWA VEFORMSA MPLEDWA VEFORMSA MPLING CLOCK图1 采样-保持电路将模拟信号转换成一个一个离散的电平汪进进深圳市鼎阳科技有限公司图2 ADC将模拟信号离散化为0和1组成的采样点将图1和图2的离散化过程换个示意图来表达，如图3所示，离散的采样点之间的间隔就是采样周期，采样周期的倒数就是采样率。
采样率4GSa/s就表示两个采样点之间的间隔为500ps。
在“点显示”方式和“线性插值”模式下，将示波器屏幕上的波形展开，有些示波器能看出屏幕上等时间间隔的采样点，打开示波器光标可以测量出两个点之间的间隔即为采样周期。
图3 采样周期表示相邻两个采样点之间的间隔2，最高采样率 VS当前采样率在示波器的前面板上通常都会标识采样率，如图4所示是中国首款智能示波器SDS3000系列中的一款SDS3054，她的面板上标识了采样率为 4GS/s，该采样率就是指这台示波器可以工作到的最高采样率。
频率特性实验报告心得
一、实验背景随着科学技术的不断发展，电子设备在各个领域的应用越来越广泛。
频率特性作为电子设备的重要性能指标之一，对于设备的设计、调试和维护具有重要意义。
为了深入了解频率特性，我们开展了频率特性实验，通过实验验证理论知识，提高实践操作能力。
二、实验目的1. 理解频率特性的基本概念和原理；2. 掌握频率特性的测试方法；3. 分析频率特性对电子设备性能的影响；4. 培养实际操作能力，提高综合素质。
三、实验原理频率特性是指电子设备对输入信号的频率响应能力。
频率特性通常用幅频特性、相频特性和群延迟特性来描述。
幅频特性表示设备在不同频率下输出信号的幅度变化；相频特性表示设备在不同频率下输出信号的相位变化；群延迟特性表示设备在不同频率下输出信号的延迟时间。
四、实验过程1. 实验准备：首先，了解实验原理和仪器设备，熟悉实验步骤和注意事项。
实验仪器包括信号发生器、示波器、频谱分析仪等。
2. 实验步骤：（1）搭建实验电路，连接信号发生器、示波器和频谱分析仪；（2）调整信号发生器，输出不同频率的正弦波信号；（3）观察示波器显示的输出信号，记录幅度、相位和延迟时间；（4）利用频谱分析仪分析输出信号的频谱，得到幅频特性和相频特性；（5）重复步骤（2）至（4），获取不同频率下的频率特性数据。
3. 数据处理与分析：将实验数据整理成表格，绘制幅频特性曲线、相频特性曲线和群延迟特性曲线。
分析曲线特点，判断频率特性对电子设备性能的影响。
五、实验结果与分析1. 幅频特性曲线：在实验中，我们发现随着频率的增加，输出信号的幅度逐渐减小。
这说明该电子设备在高频段性能较差，可能存在信号衰减现象。
2. 相频特性曲线：实验结果显示，随着频率的增加，输出信号的相位逐渐滞后。
这表明该电子设备在处理高频信号时，存在相位延迟现象。
3. 群延迟特性曲线：从实验数据可以看出，随着频率的增加，输出信号的群延迟逐渐增大。
这说明该电子设备在高频段存在明显的群延迟现象。
实验十九 四阶巴特沃斯滤波器
实验十九 四阶巴特沃斯滤波器一、实验目的1． 了解巴特沃斯滤波器的频率响应特性。
2． 掌握根据频率响应特性求网络传递函数()a H s ，并根据()a H s 来设计滤波器的方法。
二、实验内容1． 列写四阶巴特沃斯低通、高通和带通滤波器的网络函数。
2． 用示波器观察四阶巴特沃斯滤波器的幅频特性曲线。
3． 熟悉四阶巴特沃斯滤波器的设计方法。
三、实验仪器1． 信号与系统实验箱 一台 2． 信号系统实验平台3． 四阶巴特沃斯滤波器模块（DYT3000-65） 一块 4． 20MHz 双踪示波器 一台 5． 连接线若干四、实验原理实际的滤波电路往往难以达到理想的要求，如要同时在幅频和相频响应两方面都满足要求就更为困难。
因此，只有根据不同的实际需要，寻求最佳的近似理想特性。
例如，可以主要着眼于幅频响应，而不考虑相频响应；也可以从满足相频响应出发，而把幅频响应居于次要位置。
介绍一种最简单也是最常用的滤波电路——巴特沃斯滤波电路（又叫最平幅度滤波电路）。
这种滤波电路对幅频响应的要求是：在小于截止频率c ω的范围内，具有最平幅度的响应，而在c ωω>后，幅频响应迅速下降。
对于低通滤波电路来说，3dB 截止角频率c H n ωωω==。
n 阶低通滤波电路幅频响应的一般形式()cj A ωω=（式19-1）因为2()cj A ωω是偶次函数，所以c ω的奇次幂会出现。
考虑到在1c ω<时，巴特沃斯低通滤波电路的幅频响应是平坦的。
而在1c ω<时，主要是c ωω的低次项对分母起作用而使()cj A ωω下降。
如果()cj A ωω只与c ωω的高次项有关，则能较好的满足上述条件。
因此式19-1可写成()cj A ωω=（式19-2）这就是巴特沃斯低通滤波电路的特性方程。
由于1c ω=时，增益减小3dB ，由式19-2有2222(1)o o n A A K =+，可得21n K =，因而式19-2变为()cj A ωω=（式19-3）为便于归一化处理，引用归一化复频率S （c c S s j ωω==），这样在式中用s j 代替c ω，则得222()1(1)on nA A s S =+- （式19-4） 根据数学关系式2()()C jD C jD C jD +=+-，所以有222()()()1(1)on nS j cA A s A s A s S ωω==-=+- 则()()A s A s -的极点应满足21(1)0nnS +-= （式19-5）由式19-4的根便可以求出滤波电路的网络函数A （S ）。
幅频特性和相频特性
电路分析实验报告幅频特性和相频特性一、实验摘要电容元件在交流电路中的阻抗会随电源频率的改变而变化。
本实验用电容搭建一个电路，用示波器观察加上一个正弦波之后，该电路幅值和相位随频率变化的规律曲线。
二、实验环境示波器函数信号发生器 0.1μF电容电阻面包板导线三、实验原理电阻作为响应时，可用作高通滤波器电容作为响应时，可用作低通滤波器RC串并联（文氏电桥）电路四、实验步骤在面包板上搭建电路加上4vpp，频率从100赫兹到用示波器观察波形的幅值和位相差，记录相20千赫兹的正弦波应电压是输入电压0.707倍时的波形图将电容作响应加上4vpp，频率从100赫兹到20千赫兹的正弦波，用示波器观察波形的幅值和位相差，记录响应电压是输入电压0.707倍时的相关数据搭建文氏电桥加上4vpp，频率从100赫兹到20千赫兹的正弦波，用示波器观察波形的幅值和位相差，记录响应电压最高时的相关数据五、实验数据1.电阻作响应（高通滤波器）输入信号峰峰值的测量值为3.9v100 200 600 1000 1400 1500 5000 10000 15000 20000 输入频率/HzVpp/v 0.297 0.320 1.61 2.33 2.77 2.85 3.74 3.9 3.9 3.9相位差-85 -79 -66 -55 -48 -45 -19 -10 -8 -6 /°2.由李萨如图形计算得相位差= -49°，直接测量的相移为-48°，误差0.02当频率增大时，响应电压增大，体现出高通当频率增大时，位相差减小2.电容作响应（低通滤波器）100 500 1000 1500 16002000 3000 5000 8000 10000 输入频率/HzVpp/v 4.14 3.94 3.38 2.89 2.81 2.49 1.89 1.29 0.880 0.7204 18 32 43 4651 61 71 77 80相位差/°当频率增大时，响应电压减小，体现出低通当频率增大时，位相差增大3.文氏电桥100 500 1000 1500 2000 4000 5000 10000 15000 20000 输入频率/HzVpp/v 0.273 1.03 1.31 1.35 1.33 1.09 0.98 0.580 0.420 0.340 -80 -41 -15 -1 11 33 43 62 75 80相位差/°在某一频率，响应电压最大随频率增加，位相差先减小再增大六、实验总结在本次实验中了解到了RC串联电路和文氏电桥的幅频特性和相频特性。
中国大学mooc《电子技术实验基础(一：电路分析)(电子科技大学) 》满分章节测试答案
title电子技术实验基础（一：电路分析)（电子科技大学）中国大学mooc答案100分最新版content实验1-1 常用电子测量仪器的使用——数字示波器的使用数字示波器的使用单元测试题1、如图所示示波器的面板旋钮中，标出哪个按键是垂直通道的菜单按键A:AB:BC:CD:D答案: A2、如图所示示波器的面板旋钮中，标出哪个旋钮是水平通道的位移旋钮A:AB:BC:CD:D答案: C3、若被测试的信号是交直流叠加信号，示波器的垂直耦合方式应该选择哪一挡A:AC耦合B:DC耦合C:接低耦合D:AC、DC均可答案: DC耦合4、如图所示示波器的探头，测试信号时，探头应该与测试端应如何连接A:探勾接信号端钮，黑色鳄鱼夹接地B: 探勾接地，黑色鳄鱼夹接信号端钮C: 可以任意连接D:以上均不正确答案: 探勾接信号端钮，黑色鳄鱼夹接地5、如下图所示第四个菜单栏中，如果测量时发现该菜单栏显示不是电压1X，而是电压10X，应该调节哪个按键或旋钮使其为电压1XA:旁边的按键切换选择B:VARIABLE旋钮C:AUTOSETD:关机重启答案: VARIABLE旋钮6、下图是所示是示波器探头的手柄阻抗拨动开关细节图，若手柄放在1X端，垂直菜单栏中第四栏应怎么调节？若手柄放在10X端，又该怎样调节？A:电压1X、电压10XB:电压10X、电压1XC:电压1X、电压1XD:任意选择不影响结果答案: 电压1X、电压10X7、如图所示示波器的显示屏上，哪个标示的是通道1的零基线位置A:AB:BC:CD:D答案: C实验1-2 常用电子测量仪器的使用——函数发生器和晶体管毫伏表的使用函数发生器和晶体管毫伏表单元测验1、信号源输出周期信号时频率显示如图所示，当前输出信号的频率是多少？A:1HzB:10HzC:1KHzD:10KHz答案: 1KHz2、信号源给后级网络提供正弦信号，如果信号源幅度显示窗口显示如图所示，表明现在后级网络得到的信号电压大小是？A:不确定B:电压峰值是111mVC:电压峰峰值是111mVD:电压有效值是答案: 不确定3、下列说法正确的是？A: 数字万用表可以测量函数发生器输出信号中的直流分量B: 函数发生器只用“输出幅度调节”旋钮进行幅度调节C:函数发生器可用“直流偏移”旋钮输出直流电压信号D:函数发生器输出信号电压的最大值和最小值之间相差60dB答案: 数字万用表可以测量函数发生器输出信号中的直流分量4、列说法正确的是？A:毫伏表是用来测量包括直流电压在内的电压值的仪表B:使用毫伏表测量正弦信号的有效值时需要考虑正弦信号的频率C:毫伏表和万用表作为交流电压表都可以测量正弦信号的有效值，在没有毫伏表时，可以临时用万用表替代D:三角波信号和方波信号不能送入毫伏表测量答案: 使用毫伏表测量正弦信号的有效值时需要考虑正弦信号的频率5、某个正弦交流信号的有效值是0.8V，毫伏表应选择哪一档进行测量？A:10VB:3VC:1VD:300mV答案: 1V实验2 正弦稳态时RLC元件电压电流相位关系的测试正弦稳态时RLC元件电压电流相位关系的测试1、采用课程实验方案测量电感元件的电压电流相位关系时，为了获得近似90°的电压、电流波形相位差，信号源的频率应：A:适当增大信号源的频率；B:适当减小信号源的频率；C:调节信号源的频率不会影响相位差的测试；D:以上措施都不会改善测量结果答案: 适当增大信号源的频率；2、采用课程实验方案测量电容元件的电压电流相位关系时，示波器测量波形如图所示，下面哪种说法正确：A:CH1通道为取样电阻的电压信号， CH2通道为信号源信号；B:CH1通道为信号源信号， CH2通道为取样电阻的电压信号；C:CH2通道为电容元件的电压信号， CH1通道为取样电阻的电压信号；D:无法判断答案: CH1通道为信号源信号， CH2通道为取样电阻的电压信号；3、测量示波器相位差时显示的两路波形如图所示，为了能正确测量，应适当调节面板中哪个旋钮:A:A;B:B;C:C;D:D答案: A;4、测量示波器相位差时显示的两路波形如图所示，为了减小读数误差，需要适当应适当调节面板中哪个旋钮 :A:A;B:B;C:C;D:D答案: D5、采用课程实验方案正确测量元件的电压电流相位关系时，示波器测量波形如图所示，由此可以判断当前测试的是哪种元件:A:电感；B:电容；C:电阻；D:无法判断答案: 电阻；实验3 一阶RC电路频率特性研究一阶RC电路频率特性研究1、关于一阶RC低通滤波器的截止频率fc，如下描述中哪一项是正确的？A:电阻保持不变，减小电容值， fc降低B:电阻保持不变，增大电容值， fc降低C:截止频率处的输出电压是最大输出电压的50%D:低通滤波器的带宽是fc ~∞答案: 电阻保持不变，增大电容值， fc降低2、根据一阶RC低通滤波器的相频特性公式，随着频率从低到高，相位差的正确变化规律是：A:从0°~ -90°B:从0°~90°C:从-45°~+45°D:从0°~-180°答案: 从0°~ -90°3、测试低通滤波器的幅频特性曲线时，此处假设截止频率是大于500Hz的，如下哪种说法不正确：A: 测试过程中保持电路的输入信号幅度一致B:在大于20Hz的较低频率处找到最大输出电压后，再以此为参照开始测试C: 以输入电压为参照，调节频率至输出电压下降3dB就是截止频率D:在各个频率点测试时，应当保证测试输出电压的毫伏表的指针偏转超过刻度线的⅓答案: 以输入电压为参照，调节频率至输出电压下降3dB就是截止频率。
实验6- RLC电路的谐振与暂态过程 - 20161020
RLC电路的谐振现象【警告：注意高电压危险！】在串联谐振时，如果设置不当，电感和电容两端将出现有危险的高电压（超过36V）。
为避免发生危险，请实验者务必做到：（1）函数发生器输出总电压峰峰值不要超过3V。
（2）连接电路前，不要让函数发生器输出电压。
电路连接好后，不要用手或身体其它部位触碰金属部分，尤其是电感或电容的两端。
这是做电学实验的基本要求。
【实验简介】同时具有电感和电容两类元件的电路，在一定条件下会发生谐振现象。
谐振时电路的阻抗、电压与电流以及它们之间的相位差、电路与外界之间的能量交换等均处于某种特殊状态，因而在实际中有着重要的应用，如在放大器、振荡器、滤波器电路中常用作选频等。
本实验的第一部分，将通过RLC电路的相频特性、幅频特性的测量，着重研究LC电路的谐振现象。
在阶跃电压作用下，RLC串联电路由一个平衡态跳变到另一个平衡态，这一转变过程称为暂态过程。
在此期间电路中的电流及电容、电感上的电压呈现出规律性的变化，称为暂态特性。
RLC电路的暂态特性在实际工作中十分重要，例如在脉冲电路中经常遇到元件的开关特性和电容充放电的问题；在电子技术中常利用暂态特性来改善波形或者产生特定波形。
但是在某些情况，暂态特性也会造成危害，例如在接通、切断电源的瞬间，暂态特性会引起电路中电流、电压过大，造成电器设备和元器件的损坏，这是需要防止的。
本实验的第二部分是要观察和分析RLC串联电路暂态过程中电压及电流的变化规律。
【实验目的】1. 研究RLC电路的谐振现象。
2.了解RLC电路的相频特性和幅频特性。
3.用数字存储示波器观察RLC串联电路的暂态过程，理解阻尼振动规律。
【实验仪器与用具】标准电感，标准电容，100 标准电阻，电阻箱，电感箱，电容箱，函数发生器，示波器，数字多用表，导线等。
【实验原理】1．串联谐振RLC 串联电路如图1所示。
其总阻抗Z 、电压u 与电流i 之间的相位差ϕ、电流i 分别为22)1(C L R Z ωω-+=（1）RCL ωωϕ1arctan-=（2） 22)1(C L R ui ωω-+=（3）式中f πω2=为角频率（f 为频率），Z ，ϕ，i 都是f 的函数，当电路中其它元件参量取确定值的情况下，它们的特性完全取决于频率。
用示波器测电容
用示波器测电容班级：******* ：*** 学号：************实验时间：2011.9.29摘要：电容在交流电路中电压与电流间除了大小发生变化，相位也发生了改变。
而通过示波器可以很清楚地观察到这些变化，利用示波器及电容的交流特性，可测定给定电容的大小。
本实验研究了用示波器测电容器电容的方法:测RLC谐振频率。
用这方法测定了未知电容，并就实验原理、实验操作、实验误差进行了分析。
关键词：电容、电感、相位差、示波器、谐振频率一、引言电容是电容器的参数之一，对于解决生活及实验中的实际问题，有着很重要的作用，不同电容的电容器因所需不同而被应用在不同的地方。
在此实验中，我们用示波器测量电容的容量，该方法操作简单，且能巩固我们所学过的知识。
二、实验任务根据实验室提供的仪器，利用示波器测量给定电容的大小。
三、实验仪器信号发生器，双踪示波器，万用电表，面包板，电阻，电感，电容，导线。
四、实验原理测RLC谐振频率通过逐点改变加在(直接或者间接)RLC 谐振回路上信号频率来找到最大输出时的频率点，并把这一频率点定义为RLC 谐振频率。
RLC串联电路如图1所示。
图1 RLC 串联电路所加交流电压U （有效值）的角频率为ω。
则电路的复阻抗为：)C 1L (ωωj R Z -+= （1）复阻抗的模:22)C 1L (R ωωZ -+= (2)复阻抗的幅角: RC 1L arctanωω-=ϕ (3) 即该电路电流滞后于总电压的位相差。
回路中的电流I （有效值）为： 22)C 1L (R ωωU I -+=(6)上面三式中Z 、ϕ、I 均为频率f (或角频率ω，f ωπ2= )的函数，当电路中其他元件参数取确定值的情况下，它们的特性完全取决于频率。
图2（a ）、（b ）、（c ）分别为RLC 串联电路的阻抗、相位差、电流随频率的变化曲线。
其中，（b ）图f ϕ-曲线称为相频特性曲线；（c ）图 i f - 曲线称为幅频特性曲线。
高频实验小信号调谐放大器实验报告范文
高频实验小信号调谐放大器实验报告范文一实验目的1．进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理和基本电路结构。
2．掌握高频小信号调谐放大器的调试方法。
3．掌握高频小信号调谐放大器各项技术参数（电压放大倍数，通频带，矩形系数）的测试。
二、实验使用仪器1．小信号调谐放大器实验板2．200MH泰克双踪示波器3.FLUKE万用表4.模拟扫频仪（安泰信）5.高频信号源三、实验基本原理与电路1、小信号调谐放大器的基本原理所谓“小信号”，通常指输入信号电压一般在微伏毫伏数量级附近，放大这种信号的放大器工作在线性范围内。
所谓“调谐”，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路（如LC调谐回路）。
这种放大器对谐振频率f0及附近频率的信号具有最强的放大作用，而对其它远离f0的频率信号，放大作用很差，如图1-1所示。
10.707图1.1高频小信号调谐放大器的频率选择特性曲线小信号调谐放大器技术参数如下：1.增益:表示高频小信号调谐放大器放大微弱信号的能力2.通频带和选择性：通常规定放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时，所对应的频率范围为高频放大器的通频带，用B0.7表示。
衡量放大器的频率选择性，通常引入参数——矩形系数K0.1。
2.实验电路原理图分析：In1是高频信号输入端，当信号从In1输入时，需要将跳线TP1的上部连接起来。
In2是从天线接收空间中的高频信号输入，电感L1和电容C1,C2组成选频网络，此时，需要将跳线TP1的下部连接起来。
电容C3是隔直电容，滑动变阻器RW2和电阻R2,R3是晶体管基极的直流偏置电阻，用来决定晶体管基极的直流电压，电阻R1是射极直流负反馈电阻，决定了晶体管射极的直流电流Ie。
晶体管需要设置一个合适的直流工作点，才能保证小信号谐振放大器正常工作，有一定的电压增益。
通常，适当的增加晶体管射极的直流电流Ie可以提高晶体管的交流放大倍数，增大小信号谐振放大器的放大倍数。
但Ie过大，输出波形容易失真。
幅频特性和相频特性实验报告
HUNAN UNIVERSITY 课程实验报告
题目：幅频特性和相频特性
学生姓名：
学生学号：
专业班级：
完成日期：2014年1月6号
一．实验内容
1、测量RC串联电路频率特性曲线
元件参数：R=1K，C=0.1uF，输入信号：Vpp=5V、
f=100Hz~15K正弦波。
测量10组不同频率下的Vpp，作幅频特性曲线。
2、测量RC串联电路的相频特性曲线
电路参数同上，测量10组不用频率下的相位，作相频特性曲线。
用李莎育图像测相位差。
3、测量RC串并联（文氏电桥）电路频率特性曲线和相频特性
曲线
二．实验器材
1kΩ电阻一个，0.1uf电容一个，函数信号发生器一台，示波
器一台，导线和探头线若干
三．实验目的
（1）研究RC串并联电路对正弦交流信号的稳态响应；
（2）熟练掌握示波器李萨如图形的测量方法,掌握相位差的测量方法；
（3）掌握RC串并联电路以及文氏电桥幅频相频特性特征。
四．实验电路图
100nF
100nF
五．实验数据及波形图
电阻的幅度与峰峰值与频率：
电容的幅度与峰峰值与频率：
串并联电路频率峰峰值与相位差：
当输入电压比输出电压=0.707(√3/2)时，其波形图如下：
1.电阻：
2.电容
3.串并联电路：
六．曲线图
电阻的幅频特性图：
相频特性图：
电容的幅频特性图：
相频特性：
串并联电路相频特性：
幅频特性：
七．实验心得
通过该实验，我掌握了RC电路的相频与幅频特性的基本特征。
测绘高通滤波器的幅频特性曲线
f(Hz) UO(v)
四、实验内容
1、 二阶低通滤波器
实验电路如图6－2(a)
（1）粗测：接通±12
V电源。ui 接函数信号发 生器，令其输出为Ui＝1V 的正弦波信号，在滤波器
截止频率附近改变输入信
号频率，用示波器或交流
毫伏表观察输出电压幅度
的变化是否具备低通特性，
如不具备，应排除电路故 障。
图6－2 二阶低通滤波器
（2）在输出波形不失真的条件下，选取适当幅度的正弦输入信号，在维
持输入信号幅度不变的情况下，逐点改变输入信号频率。测量输出电压，
记入表6-1中，描绘频率特性曲线。
表6－1
f(Hz)
UO(v)
2、二阶高通滤波器
实验电路如图6－3(a)
图6－3 二阶高通滤波器 （1）粗测：输入Ui＝1V正弦波信号，在滤波器截止频率附近改变输入 信号频率，观察电路是否具备高通特性。 （2）测绘高通滤波器的幅频特性曲线，记入表9-2。
带通滤波器
实验电路如图6－4(a)，测量其频率特性。记入表6－3。
图6-4 二阶带通滤波器 (1) 实测电路的中心频率fO (2) 以实测中心频率为中心，测绘电路的幅频特性
表6－3 f(Hz) UO(v)
4、 带阻滤波器
实验电路如图6－5(a)所示。
图6－5 二阶带阻滤波器 (1) 实测电路的中心频率f0 (2) 测绘电路的幅频特性，记入表6-4。
示波器不是垂直量的计量工具
示波器不是垂直量的计量工具1，量化误差的概念我们都知道，示波器的A/D只有8位，也就是说对于任何一个电压值都只有256个0和1来重组，如果包括+/-符号位,示波器的数字量程是-128+127。
图一很清楚地显示了这种数字化采样的原理，示波器的屏幕最顶部代表的是+127,中间代表的是0，最底部代表的是-128。
这种原理就产生了使用示波器的第一原则：最小化量化误差。
这个原则告诉了我们使用示波器的一个常识，为获得最接近于真实值的电压值，应使垂直分辨率尽可能地小，使显示的波形尽量占满示波器的屏幕。
图一图二和图三分别表示在1V/div和200mv/div的时候测试相同的信号的效果。
在1V/div的时候，示波器的最小量化误差是（1V*8）/256=31.25mv,这意味着小于31.25mV的信号是无法准确测量出来的。
而对于高压测量，假设量程是100V/div,示波器的量化误差是800V/256=3.125V，这意味着小于3.125V的信号是无法准确测量出来的。
图二图三我常举下面的更令人印象深刻的例子来说明量化误差：将探头的地和信号针直接相连悬在空中，比较量程为20mV/div和100V/div时的pk-pk值，其差异是多大？几十伏的差异！！您现在就可以做这个实验。
这表示在100V/div时测试出来的20V的信号，可能实际上只有20mV！测量输出电压很小的电源纹波时需要用1:1的探头，将示波器的量程设置为2mv/div。
下面是测试10mV左右的电源纹波的例子．２，幅频特性曲线平坦度问题就示波器的行业标准而言,示波器幅频曲线距离理想响应的偏差允许达到+/-2dB,这对有些精确度要求很高的测量似乎是很不能接受的误差范围.因此,示波器并没有在测量界定义为计量的工具,它只能说是调试的工具.此外，不同型号的示波器，不同品牌的示波器，其前端放大器的响应曲线也是有差别的，有的是高斯响应，有的是矩形响应，有的是四阶贝塞尔响应。
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1，基于 RC 理论模型的示波器幅频特性曲线 示波器的带宽被称为示波器的第一指标，而示波器的幅频特性曲线则直接证明了示波器带宽指标是否
符合要求，表征了示波器模拟前端放大器的重要特性。
当示波器输入幅值恒定但频率变化的正弦波时，示波器测量到的峰峰值将随着输入频率而变化，这种 幅值随频率变化的关系就是示波器的幅频特性。其实和示波器的幅频特性相对应的还有相频特性，在高端 示波器信号保真度的讨论中时有提及。
众所周知，示波器的模拟前端放大器是低通滤波器特性。低通滤波器用一阶 RC 电路模型等效之后如图 1 所示。
图 1 低通滤波器的一阶 RC 电路模型
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图 2 低通滤波器的幅频特性曲线 该 RC 电路的传递函数是：
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假设： 则传递函数可写成：
幅频特性为：
据此画出一阶 RC 电路的幅频特性曲线如图 2 所示。图示中的转折频率点就是输出电压降低到输入的 70.7%的频率，也就是-3dB 频率点。示波器的模拟带宽就是以此转折频率点来确定的。
从数学的角度，示波器的频率响应函数 H( jw) 等于输出 y(t)的傅氏变换 Y( jw)与输入 x(t)的傅氏变换 X( jw)的比值：H( jw) = Y( jw) / X( jw)，一般 H( jw)是一个复数，它的模是“幅频特性”，它的幅角就是 “相频特性”。通过对数坐标表示幅频特性的图形称为波特图。
3，幅频特性曲线的绘制方法之江湖纷争 幅频特性曲线绘制方法，笔者在江湖上遇到过的有四种：扫频点描法，扫频 FFT 法，快沿 FFT 法，底
噪 FFT 法。（需要说明一下：这些方法的命名是笔者个人定义的，大家不要去搜索这几个词了。）
其中，底噪 FFT 法就是示波器不输入任何信号，仅对示波器本底噪声做 FFT 运算，因为本底噪声是随 机噪声，可能包括了各种不同的频率成分，因此其 FFT 结果的高频成份越丰富，说明示波器带宽越高。这 种方法存在的漏洞非常明显，是一种典型地在中国市场上示波器供应商忽弄用户的。
真正在计量上认可的方法只有一种，就是扫频点描法。 下面重点介绍这种方法。
3.1，扫频点描法（幅频特性曲线的计量方法） 所谓扫频点描法就是逐渐增大示波器的输入频率，示波器测量每个频率点的电压幅值。 将频率作为横
坐标，每个频率点测量到的电压值作为纵坐标就绘制出幅频特性曲线。在大学实验教学中有这样的实验项 目来要求学生绘制幅频特性曲线。
但是一谈到“计量”这个词，人们就会陷入鸡和蛋的深渊。该“相信”谁？相信信号源的输出幅值还 是相信示波器测量的结果？ 溯源是关键。 幅频特性曲线的“计量”需要正弦波信号源（高频时使用射频 信号源），需要计量过的电缆，计量过的功分器，计量过的功率计。使用功率计是因为从计量上来说并不
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我们可以进一35/带宽。这里面 0.35 也是 基于 RC 电路推导的。但是，实际的示波器模拟前端并不可能是标准的 RC 电路模型，幅频特性曲线形状各 异，实际的上升时间和带宽之间可能是 0.4，0.45，0.5 等不同的数值关系。 不同的幅频特性曲线可能对应 不同的上升时间。真实的示波器幅频特性曲线和上升时间都是通过计量标定得到的。
(5) 带宽范围以内的幅频特性曲线和理想曲线之间的偏差，光滑度如何定义？ 这个问题揭示了示波器测量的一个最大的误差来源。在示波器行业，并没有一个规范来要求示波器的 幅频特性曲线在带宽范围以内和理想曲线之间偏差控制在多大。只要在带宽范围以内，任何量程下的任何 频率点的正弦信号的输出电压大小不降低到输入的 70.7%以下都认为该示波器的带宽是满足要求的。譬如 100MHz 带宽的示波器，输入 100MHz，1V 的正弦波，在 20MHz 时的输出电压是 0.8V，在 50MHz 时 是 1.2V，在 80MHz 时是 0.73V，在 100MHz 时是 0.71V。这个示波器是合格的！这样的数字化方式来表 达这个概念让人印象深刻，但也让人觉得很郁闷。
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“相信”信号源的读数输出，而是相信功率计，因为功率计的精度远远大于示波器。使用功率计只是保证 在低频和高频时的功率是一样的，并不是将功率计的结果和示波器的结果进行逐一比较。专用的示波器检 测仪器的探头上带有功率计，保证了信号源输出功率的一致，就不需要功分器了。具体计量时的连接示意 图如图 3 所示。
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图 5 鼎阳 SDS3054 的幅频特性曲线
3.1.2 鼎阳 SDS1102E 的幅频特性曲线 如图 6 所示为鼎阳科技新推出的电商专品示波器 SDS1102E 的幅频特性曲线。可以看出，在 100MHz
范围内，其幅值的稳定度非常好。在 100MHz 到 200MHz 由于刻度步进比较大，无法确认在-3dB 时的具 体带宽是多少，但从图中可以肯定是大于 150MHz。
图 3 示波器幅频特性曲线的计量连接示意图 完成这样连接之后，有一种快速了解示波器的幅频特性是否满足要求的方法是，查看低频时和高频时 的示波器的幅度差别是否在-3dB 以内，譬如在低频时信号占满示波器的 6 格，在高频时应占满 4.2 格。
幅频特性曲线的计量和示波器的垂直量程有关，不同的量程得到的幅频特性曲线不一样，因此，需要 计量不同量程时的幅频特性曲线; 和采样率有关，因为采样率会影响到幅值测量的准确性，一般要将采样率 设置为最大; 和连接信号源与示波器接口之间的电缆有关，因为高频时存在衰减和反射问题，和输入信号的 幅值大小有关，因此要用功率计来保证不同频率时的输出功率相同; 和示波器的输入通道有关，不同输入通 道相同量程下的的幅频特性曲线可能不一样。
图 4 幅值算法的来源 (3) 是将实时采样率设置为最大，还是等效采样率设置为最大？ 如果按照现在有些专家坚持采用幅值来作为计量依据，根据图 4 的算法，幅值的测量精度强烈依赖于 采样样本数的大小。如果采用等效采样方式，可以在顶部和底部通过等效采样的算法原理“产生”更密集 的样本，虽然这些样本并不一定完全代表真实样本，这对于计量中使用信号源输出的正弦信号信号未必也 不是一种好方法。 但是由于等效采样毕竟不是完全代表真实的样本信息，该方法也并没有被专家们采纳。
为了可以针对不同的应用采用不同的幅频特性，有示波器供应商干脆让用户在示波器的菜单中选择某
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种幅频特性曲线，为此，该供应商发表了一篇严肃的技术白皮书来说明 DSP 在修正示波器模拟前段端的幅 频特性曲线形状上的应用。但是，该公司的做法在中国市场的局部竞争中又遇到麻烦，友商因此“攻击” 说该公司的示波器模拟前端是用“软件”实现的，所以肯定有问题。之类云云……。这些无理无聊的攻击往 往还是能被部分客户接受的。这给人的启发是，当有些示波器供应商试图通过"Marketing Talking"的工具 将用户带入高级认知模式去深入了解示波器的细节的时候，可能会适得其反。
(4) 是否可以采用正弦插值，插值多少个点是允许的？ 在实时采样前提下采用正弦插值同样会增加幅值测量的准确性。笔者了解到正弦插值是可以被接受的， 但是具体插值的样本数的数量目前在计量界也没有统一的说法。示波器打开正弦插值时默认的插值样本数
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对于不同型号的示波器并不一样，但是插值的样本数量会影响到幅值测量精度。不同的插值样本数可能带 来计量结果上的些微偏差。
3.1.1 鼎阳 SDS3054 的幅频特性曲线 鼎阳科技不同系列示波器的幅频特性曲线的光滑度都非常好，而且在不同通道，不同量程下的一致性
也非常地好。如图 5 所示是基于扫频点描法得到的 SDS3054 的幅频特性曲线。其横坐标是频率的对数 lg(f)， 图中标识 100 表示该处对应的是 100MHz，但在绘制时是以 lg(100）得来的; 纵坐标是 20lg(Vout/Vref）， Vout 表输入不同频率时的示波器测量结果，Vref 表示在起始最低频率(该例中为 50KHz）时的示波器测量 结果。可以看出在 100MHz 之前都很接近 0dB，在 300MHz 时也仅衰减约-0.25dB，输出电压降低到输入 大约 97.2%。在 -3dB 的转折频率点为 600MHz，就是说 SDS3054 的标称带宽实际上达到了 600MHz！ 而且更难能可贵的是，四个通道的幅频特性曲线的一致性非常地好！
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关于示波器的幅频特性曲线
—— 公示鼎阳 SDS3054 和 SDS1102E 的幅
频特性曲线
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关于示波器的幅频特性曲线
汪进进 鼎阳硬件设计与测试智库发起人之一 深圳市鼎阳科技有限公司
采用幅值的方法被称为众数法，就是以正弦波的顶部和底部出现概率最大的位置作为测量的依归，如 图 4 所示 top 和 base 的算法原理。 这样会去掉了顶部的一些样本，以略低于顶部的位置来读数。但是峰 峰值却可能把随机噪声也采样进去。 笔者认为采用 sdev 更合理，但是这个测量参数不能被采纳为计量标 准，因为有些低端示波器并没有 sdev 这个测量参数。
考虑到计量科学的严谨性，还有几个细节问题需要讨论： (1) 不同量程下输入正弦信号的幅值如何定义？ 标定在不同量程下的幅频特性曲线需要输入不同幅值的正弦波信号，否则对于有些量程，波形会超出 示波器屏幕，而有些量程下波形只占屏幕的一小部分,量化误差很大。
输入信号的幅值大小一般以尽量占满栅格为准。据说有规范上要求是以低频时占满栅格的 6 格为准。 具体做法就是：在输入很低频率时调节信号源的输出幅值，使信号占满 6 格，用功率计测量此时信号的功 率，然后逐渐增加频率，在每一个频率点都用功率计标定，确保输入到示波器输入端口的能量始终是相同
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的，然后再测量每个频率点的幅值。
文档编号：HWTT0012