模拟电子技术实验指导(缩)

实验一常用电子仪器的使用

一、实验目的

1．熟悉示波器、函数信号发生器、晶体管毫伏表、万用表及直流稳压电源面板上各旋钮和接线柱的作用。

2．学习上述仪器的使用方法。

3．用万用表辨别晶体二、三极管的管脚，以及判断他们的好坏。

4．学习识别各种常用电子元件。

二、实验仪器及设备

1．XC4320双踪示波器

2．EE1641D型函数信号发生器/计数器

3．500型万用表

4．TB-2型模拟电路实验箱（带稳压电源）

5．XSD-5型数显毫伏表

三、实验电路原理及操作说明

1、电子示波器的工作原理

电子示波器主要用以观察各种周期性的电压

或电流波形，它是使用十分广泛的一种电子仪器。

通用示波器的结构包括垂直放大，水平放大，

扫描、触发、示波管及电源等六个主要部分，

方框如图1-1所示。

示波管是电子示波器的重要元件之一，它

的作用是把观察的电压变成发光图形。

示波管的构造如图1-2所示，它主要由电

子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。电子枪

包括灯丝、阳极、栅极和阴极。偏转系统包括

Y轴偏转板和X轴偏转板两个部分，他们能将

电子枪发射出来的电子束，按照加于偏转板上

的电压信号作出相应的偏转。荧光屏是位于示

波器管顶端涂有荧光物质的透明玻璃屏，当电子枪发射出来的电子束轰击到屏上时，荧光屏被击中的点上会发光。当电子束按外加变化电压偏转时就能在荧光屏上绘出一定的波形。

电子示波管的灵敏度比较低，假如偏转板上的控制电压不够大，就不能明显的观察到光点的移位。为了保证有足够的偏移电压，必须设置放大器将被观察的电信号加以放大，此放大器称为垂直（Y）放大器。水平（X）放大器是将机内扫描发生器产生的扫描信号或由X外接输入端送入的信号放大后控制示波管的X轴偏转板，使示波器进行X轴的扫描。

扫描发生器的作用是产生一个线性锯齿波电压，模拟时间轴，以展示被观察的电信号随时间而变化的情况。在正常情况下，荧光屏光点的相对移位是和输入到示波管X轴或Y轴上的电压成正比的。例如，若将一正弦信号电压V y=V m sinωt送至示波管的Y轴偏转板上，则在荧光屏上看到的将是一根竖着的直线，参见图1-3。当t=t0时，Y轴偏转板上电压V y为零，光点无偏移地停在荧光屏的0点处。当t=t1时，Vy正向增大，光点偏移至A点。t=t2时，Vy达到正向最大值，光点偏移至B点。t=t3时，Vy下降，但仍然是正电压，光点回到A点。t=t4时，电压为零，光点回到原点。可见，光点移动距离与所加电压成正比，故可用测量电压的幅值。

同理，在负半周，当时间t分别等于t5、t6、t7、t8时，光点相继经过C、D、C、O各点。如果正弦电

压持续加在垂直偏转上，光点不断地上、下来回移动，只要移动速度足够快，利用人们视觉暂留效应，在荧光屏上看到的将是一根竖着的直线、正弦波没有被展开。

为了显示正弦波，在示波器的水平偏转板上需加线性变化的锯齿波电压。如果Y轴偏转板无信号，单独在X轴偏转上加锯齿波电压，则荧光屏也观察到一条直线，只是成水平直线，其形成过程如图1-4所示。在t=t0时Vx是负电压，光点在荧光屏的A点，此后，电压直线上长。当t=t1时，光点移到B点。在t=t2时，电压上升到零值，光点在中心处C点，电压继续增大为正值。t=t3时，光点移到D点。t=t4时，电压上升到最大值，光点移到E点。然后电压迅速退回到负值，光点也就由E点迅速回到A点，如此不断反复，于是在荧光屏上观察到一条水平直线。如果将被观察的正弦波电压V y加在Y轴偏转板上，同时又将扫描电压V x加在X轴偏转板上，使正弦波的频率f y与扫描电压锯齿波频率fx相等，那么在荧光屏上就能观察到一个展开了的正弦波，如图1-5所示。

在t=t0时，V y=0，Y轴方向无偏移，而Vx为负值，光点沿X轴向左偏移，位于荧光屏的A点。在t=t1时，V y上升，光点向上移，同时，Vx也上升，光点向右移，合成结果使光点移至荧光屏的B点。以后，在时间t分别等于t2、t3、t4时，光点相继沿C、D、E各点移动。t=t4以后，由于V x迅速返回到原始状态，光点将从E点迅速返回A点。接着正弦波重新开始第二个周期，扫描电压开始第二次扫描，荧光屏上显示

与第一次相重叠的正弦波形。如此不断重复，荧光屏上即可观察到一个稳定的正弦波。如果正弦波频率fy 是扫描波重复频率的二倍时，即f y=2f x，则在荧光屏上将是两个周期的正弦波，当f y=nf y时，在荧光屏上将呈现出n个周期的正弦波。假如f y与f x不是整数倍关系，则第一个周期在荧光屏上扫出的波形与第二个扫描周期扫出的波形不能重合，屏上看到的波形就会不停的移动。如图1-6所示，为了使f y和f x保持整数倍关系，通常把输入到Y轴的信号电压作用在扫描发生器上，使扫描频率fx跟随信号频率f y作微小的改变，以保持f y和f x成整数倍关系，这个作用称之为“同步”。现代示波器中经常采用的是“触发同步”，所谓“触发同步”是当输入Y轴信号电压瞬时值达到一定幅值时，触发扫描发生器，产生一个锯齿波电压。这个锯齿波扫描结束后，扫描发生器处于等待下一次触发信号的状态。可见，扫描电压的起始点与输入信号电压的某一瞬时保持同步，保证了荧光屏上波形的稳定。

2、示波器面板操作说明（详见附录三）

(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（→←）位移旋钮，将光点移至荧光屏的中心位置。

(2) 为显示稳定的波形，要掌握好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（t/div）——它的位置应根据被观察信号的周期（频率）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Y B）——通常置于常态（推进位置）。此时对单一从Y A或Y B输入的信号均能同步，仅在作双路同时显示时，为比较两个波形的相对位置，才将其置于拉出（拉Y B）位置，此时触发信号仅取自Y B，故仅对由Y B输入的信号同步。

d、“触发方式”开关——通常可先置于“自动”位置，以便找到扫描线或波形，如波形稳定情况较差，再置于“高频”或“常态”位置。但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“Y A”、“Y B”、“Y A+Y B”；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) 在测量波形的幅值时，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），扫描速率“扩展”旋钮置于“推进位置”。

3．函数信号发生器（详见附录四）

函数信号发生器按需要通过波形转换开关的操作，可分别输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出信号电压幅度输出幅度调节旋钮进行连续调节。输出信号电压率通过频率分档开关进行调节，并由频率计读取频率值。

函数信号发生器的信号输出端不允许短路。

4．交流毫伏表（详见附录五）

交流毫伏表只能在其工作频率范围内，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的位置处，然后在测量中逐挡减小到接近测量范围的量程。

5．晶体二极管、三极管测试原理

(1) 利用万用表测试晶体二极管

①鉴别正负极性

万用表及其欧姆档的内部等效电路如图1-7。图中E为表内电源，r为等效内阻，I为被测回路中的实际电源。由图可见，黑表笔接表内电源的正端，红表笔接表内电源的负端。将万用表欧姆档的量程拨到R ×100或R×1k档，并将两表笔分别接到二极管的两端如图1-8，即红表笔接二极管的负极，而黑表笔接二极管的正极，则二极管处于正向偏置状态，因而呈现出低电阻，此时万用表指示的电阻通常小于几千欧。