电子测量实验指导

电子测量技术实验指导书

孟繁繁

江西蓝天学院

电子信息工程系

第一章基本电参量的测量

一、实验目的

1.掌握常用电子测量仪器的使用方法；

2.掌握电压电流等基本电参量的不同测量方法。

二、实验仪器设备

双踪示波器；信号发生器；直流稳压电源；标准电阻。

三、实验原理

1、概述

示波器能把非常抽象的，眼睛看不到的电过程，变换成具体的看得见的图像。因此，使用示波器测量电压和电流时，可在显示被测电压或电流幅值的同时，还可显示波形、频率、相位。这是其它电压测量仪表，如电压表等无法做到的。一般电压表的读数与被测电压波形有关，而用示波器测量时，其精度可不受被测电压和电流波形形状的影响。另外，示波器的响应速度极快，也没有指针式仪表所具有的惯性。但是，示波器作定量测试时，测试值是以屏面上波形幅值所占的垂直刻度值乘Y 轴偏转灵敏度得出的，而屏面上波形幅值所占的垂直刻度值将受到光迹宽度、视差及示波器固有误差和工作误差等因素的影响，往往不易精确读出测试值，这就决定了示波器的测试精度不可能太高。

2、示波器与被测信号的连接

要获得正确的测量结果，示波器与被测信号的正确连接十分重要。选择连接形式时，应考虑以下几个因素：

1、被测信号输出端的等效输出阻抗；

2、被测信号的频率与幅度；

3、外部噪声大小；

4、测试点的距离。

㈠被测信号频率较低时的连接

测量低频信号时，可采用探头。如果信号幅度较小，用10：1 探头灵敏度太低时，可直接用屏蔽线连接示波器Y 轴输入端与测试点。

㈡被测信号频率较高时的连接测量高信号时，用探头要比用屏蔽线或普通电缆

失真小，精度高，但测试距离受探头电缆长度的限制，灵敏度因探头的衰减比而有所下降。一般高频测量时，可采用同轴电缆，当同轴电缆特性阻抗与被测信号源输出阻抗及示波器输出阻抗相匹配时，可保证高频信号不失真。

应特别注意，对输出阻抗高的信号源作远距离测量时，最好采用分压器或射极跟随器等电路，将输出阻抗降低到与连接电缆特性阻抗相等的

值，再经连接电缆引至示波器进行测量。

3. Y 轴偏转灵敏度的测定

当用示波器定量测试电压时，必须先测定Y 轴的偏转灵敏度。一些示波器给出了Y 轴偏转灵敏度：当其Y 轴灵敏度（v/cm）开关的“微调”旋钮处于“标准”位置时，“v/cm”开关各档的指示值为标准值，其读书读数即为Y 轴的偏转灵敏度。但当“微调”不在“标准”位置，而又要作定量测量时，就需要测定Y 轴偏转灵敏度。嫡

另一些示波器，它的Y 轴偏转灵敏度本来就没有给出，作定量测试前，必须先测定Y 轴偏转灵敏度。

测定示波器Y轴的偏转灵敏度可用示波器内部的比较讯号或内部的方波标准信号发生器。若没有内部标准信号发生器，则可用幅度已知的外接直流或交流电源作标准，接到Y 轴输入端去测定Y 轴偏转灵敏度。

㈠用内部比较讯号测定Y 轴偏转灵敏度

计算公式：

[例1]示波在屏面上的垂直偏转距离为 2.5cm (见图1-1) 比较讯号置于0.05V 档,“Y 轴衰减”置于“1”位置。

㈡用内部标准信号测定Y 轴偏转灵敏度接线图如图1-2 所示。

计算公式：

[例2]，当示波器用10：1 探头进行测量时，屏面上显示的被测信号峰峰间的垂直距离为3cm；不改变“v/cm”开关及“微调”旋钮的位置，并用同一探头接入10v 标准信号时，屏面上显示的标准信号幅度（峰峰值）为2cm，则示波器带有探头时：

㈢用外接直流电源测定Y 轴偏转灵敏度

接线图：如图1-3 所示。

应注意：被测信号波形在基准线上方时，被测信号电压为正；被测信号波形在基准线下方时，被测信号电压为负。

[例3]测量结果如图1-4 所示。用10：1 探头接入10v 直流电压时，扫描垂直偏转距离为2cm，则示波器带有探头时：

(四用外接交流电源测定Y轴偏转灵敏度

接线图：如图1-5 所示。

当示波器内部没有标准信号发生器，Y 轴频率下限又不是直流时，可以用

用外接交流电源测定Y 轴偏转灵敏度。对交流电源的要求，其精度应高于示波器精度，输出电压幅度可调且具有精确的指示器。

标准信号的交流电源峰峰值，一般采用整数倍：如可取80mv，200mv，400mv 等数值，当显示幅度为4cm，则灵敏度分别为20mv/cm，50mv/cm，100mv/cm。

[例4]、外接交流电源的输出电压峰峰值为800mv，波形幅度为4cm，如图1-5（b）所示，则“Y 轴衰减”在“1”及“100”档时的灵敏度分别为：

4．交流电压的测量

用示波器测量交流电压时，一般是测量交流电压波形的峰峰值或某两点间的电位差值。其测量结果经过计算得出：屏面上被测两点间的垂直距离乘以Y 轴偏转灵敏度（使用探头时，应乘以探头的衰减系数），即为被测两点间的电位差。

[例5] “Y 轴衰减”置于“10”档，用10：1 探头测试，屏面上显示的被测信号波形如图1-6（a）所示，测得Y 轴偏转灵敏度为0.5v/cm，则：被测信号峰峰电压=3.6cm×0.5v/cm×10=1.8v

[例6] 屏面上显示的被测信号波形如图1-6（b）所示，其它条件同例5，则A、

B 两点间电位差=2cm×0.5v/cm×10＝10v。

如果被测电压为正弦波，如图1-7所示。则可在测得峰峰值后按上表换算成峰值、有效值或平均值。

实验一：用示波器测量电压

一、实验目的

1．熟练掌握示波器的使用方法；

2．用示波器测试各种交流波形信号和直流信号电压的幅度。

二、实验仪器

示波器一台信号发生器一台直流稳压电源一台

三、实验任务

1．利用直流稳压电源自行设计测试直流信号，从示波器上观测信号波形，并计算其幅值；

2．利用信号发生器自行设计交流测试信号(包括正弦波、三角波、矩形波和方波等)，从示波器观测信号波形，并计算信号的峰值和有效值

四、预习要求