電測(cè)與計(jì)量 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院電測(cè)與計(jì)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)一 示波器波形參數(shù)測(cè)量 實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1）了解示波器的結(jié)構(gòu)。2）掌握波形顯示的基本原理、掃描及同步的概念。3）了解電子示波器的分類(lèi)及主要技術(shù)性能指標(biāo)。4）掌握通用示波器的基本組成及各部分的作用。5）了解各種信號(hào)發(fā)生器如正弦信號(hào)發(fā)生器、低頻信號(hào)發(fā)生器、超低頻信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器等的工作原理和性能指標(biāo)以及信號(hào)選擇。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí) 若水平偏轉(zhuǎn)板上無(wú)掃描信號(hào)，則從熒光屏上什么也看不見(jiàn)或只能看到一條垂直的直線。因此，只有當(dāng)X偏轉(zhuǎn)板加上鋸齒電壓后才有可能將波形展開(kāi)，看到信號(hào)的時(shí)間波形。一般說(shuō)來(lái)，Y偏轉(zhuǎn)板上所加的待觀測(cè)信號(hào)的

2、周期與X偏轉(zhuǎn)板上所加的掃描鋸齒電壓的周期是不相同的，也不一定是整數(shù)倍，因而每次掃描的起點(diǎn)對(duì)待觀測(cè)信號(hào)來(lái)說(shuō)將不固定，則顯示波形便會(huì)不斷向左或向右移動(dòng)，波形將一片模糊。這就有一個(gè)同步問(wèn)題，即怎樣使每次掃描都在待觀測(cè)信號(hào)不同周期的相同相位點(diǎn)開(kāi)始。近代電子示波器通常是采用等待觸發(fā)掃描的工作方式來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的。只要選擇不同的觸發(fā)電平和極性，掃描便可穩(wěn)定在待觀測(cè)信號(hào)的某一相應(yīng)相位點(diǎn)開(kāi)始，從而使顯示波形穩(wěn)定、清晰。在現(xiàn)代電子示波器中，為了便于同時(shí)觀測(cè)兩個(gè)信號(hào)（如比較兩個(gè)信號(hào)的相位關(guān)系），采用了雙蹤顯示的辦法，即在熒光屏上可以同時(shí)有兩條光跡出現(xiàn)，這樣，兩個(gè)待測(cè)的信號(hào)便可同時(shí)顯示在熒光屏上，雙蹤顯示時(shí)，有交替、斷

3、續(xù)兩種工作方式。交替、斷續(xù)工作時(shí)，掃描電壓均為一種，只是把顯示時(shí)間進(jìn)行了相應(yīng)的劃分而已。由于雙蹤顯示時(shí)兩個(gè)通道都有信號(hào)輸入，因此還可以工作于疊加方式，這時(shí)是將兩個(gè)信號(hào)逐點(diǎn)相加起來(lái)后送到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板的。這種工作方式可模擬諧波疊加，波形失真等問(wèn)題。同時(shí)，如果改變其中一個(gè)的極性，也可以實(shí)現(xiàn)相減的顯示功能。這相當(dāng)于兩個(gè)函數(shù)的相加減。三、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備1. 信號(hào)發(fā)生器2. 示波器3. 電阻、電容等四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 測(cè)量1kHz的三角波信號(hào)的峰峰值及其直流分量。2 測(cè)量1kHz的三角波經(jīng)下圖阻容移相平波后的信號(hào)Vo的峰峰值及其直流分量。3 測(cè)量1kHz的三角波的周期及頻率。4 用單蹤方式測(cè)量三角波Vi、輸出Vo

4、兩信號(hào)間的相位差。5 用雙蹤方式測(cè)量三角波Vi、輸出Vo兩信號(hào)間的相位差。6 信號(hào)改為10Hz，重復(fù)上述步驟15。五、實(shí)驗(yàn)步驟一、作好使用示波器前的調(diào)亮、聚焦和校正等準(zhǔn)備工作1） 打開(kāi)示波器的電源開(kāi)關(guān)后，先將示波器的兩個(gè)通道的耦合方式置為地，然后分別通過(guò)調(diào)節(jié)示波器的輝度按鈕“”來(lái)改變熒光屏亮點(diǎn)的輝度即熒光屏的亮度，調(diào)節(jié)聚焦按鈕“”和輔助聚焦按鈕“”來(lái)使得電子束具有較細(xì)的截面，射到熒光屏上，以便在熒光屏上顯示出清晰的聚焦很好的波形曲線。2）分別對(duì)示波器的兩個(gè)通道進(jìn)行調(diào)零，然后調(diào)節(jié)示波器的CH1的“位移”旋鈕及CH2的“位移”旋鈕，分別將通道1的掃描線及通道2的掃描線調(diào)至中心位置，以便更好的觀察波

5、形。3）調(diào)節(jié)“掃描微調(diào)”旋鈕至校準(zhǔn)位，將校準(zhǔn)信號(hào)接入通道1，觀測(cè)顯示是否正確（其中示波器提供的是標(biāo)準(zhǔn)的1KHZ）。4）按下“CH2”按鈕，顯示通道2的掃描線，調(diào)節(jié)“觸發(fā)電平”旋鈕至鎖定位置。二、測(cè)量1kHz、100Hz三角波以及經(jīng)阻容移相后的正弦信號(hào)峰峰值及直流分量。1）打開(kāi)示波器預(yù)熱，將CH1接入信號(hào)三角波（1kHz）；2）耦合接地，調(diào)整到中間位置；3）選擇AC，將三角波調(diào)整到屏幕中央，使波形合適，測(cè)量峰峰值并記錄。將其中一條測(cè)量線置于峰值處，另一條測(cè)量線置于波谷處；4）選擇DC，測(cè)得直流分量記錄；5）正弦波測(cè)量方法一致。三、測(cè)量1KHZ的三角波的周期及頻率。1）將其中一條豎測(cè)量線置于峰值處

6、，另一條豎測(cè)量線置于下一個(gè)波峰處，讀出時(shí)間差即是周期；2）周期的倒數(shù)算出頻率。四、用單蹤方式測(cè)量?jī)尚盘?hào)間的相位差。1）選擇外觸發(fā)EXT，觸發(fā)源用1kHz三角波，觸發(fā)極性為+，觸發(fā)電平為0；2）在CH1中加入三角波，調(diào)整波形使上升0點(diǎn)在屏幕中央，記錄周期格數(shù)；3）在CH1上接入經(jīng)阻容移相后的正弦波，X增益、移位旋鈕均不可調(diào)，調(diào)節(jié)靈敏度旋鈕，使0點(diǎn)明顯，記錄從屏幕中心到0點(diǎn)的格數(shù)。五、用雙蹤方式測(cè)量?jī)尚盘?hào)間的相位差。1）將三角波和正弦波分別接入CH1和CH2；2）選擇CH1作為觸發(fā)源，觸發(fā)急性為+，觸發(fā)電平0；3）將三角波零點(diǎn)調(diào)到屏幕中心線上，調(diào)整使兩信號(hào)電壓零線對(duì)齊，記錄兩個(gè)零點(diǎn)之間的格數(shù)，和每

7、個(gè)波形周期的格數(shù)。六、信號(hào)改為100Hz，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。1）將信號(hào)發(fā)生器的頻率改為100Hz；2）步驟重復(fù)一到五。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析一、測(cè)量1kHz、100Hz三角波以及經(jīng)阻容移相后的正弦信號(hào)峰峰值及直流分量。頻率/波形峰-峰值(V)直流分量(V)實(shí)際測(cè)量頻率1kHz三角波3.25550mV1.0200kHz100Hz三角波1.32100mV100.05Hz二、測(cè)量1KHZ的三角波的周期及頻率。周期頻率100Hz9.925ms100.75Hz1kHz0.970ms1.0200kHz部分實(shí)驗(yàn)截圖：三、用單蹤方式測(cè)量?jī)尚盘?hào)間的相位差。頻率峰值相差時(shí)間周期相位差1kHz0.204ms0.960ms8

8、6.74100Hz1.904ms10.015ms69.45四、用雙蹤方式測(cè)量?jī)尚盘?hào)間的相位差。頻率峰值相差時(shí)間周期相位差1kHz0.208ms0.970ms88.33100Hz1.908ms9.925ms68.48七、思考題1）調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的直流偏移電壓，當(dāng)偏置過(guò)大時(shí)，為什么產(chǎn)生波形失真？是示波器的原因還是信號(hào)發(fā)生器的問(wèn)題？答：信號(hào)發(fā)生器直流偏置超出了信號(hào)發(fā)生器輸出幅度范圍，會(huì)發(fā)生削波現(xiàn)象，是信號(hào)發(fā)生器的原因。2）測(cè)量相位差時(shí)，你認(rèn)為雙蹤、單蹤測(cè)量哪種方式更準(zhǔn)確？為什么？答：?jiǎn)污櫆y(cè)量更準(zhǔn)確。雙蹤測(cè)量通道為兩個(gè)通道，本身存在一定的系統(tǒng)誤差。3）你認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，雙蹤示波器的掃描是工作在交替、

9、還是斷續(xù)方式？為什么？答： 信號(hào)頻率高時(shí)，工作在交替方式；信號(hào)頻率低時(shí)，工作在斷續(xù)方式。4）對(duì)于同一組移相電路，1KHZ和100HZ三角波經(jīng)過(guò)移相變換后，其相位、幅值有何不同？為什么？答 ： 由分壓公式可知，經(jīng)過(guò)阻容移相后1kHz的幅值更小，相位變化也更大。8、 結(jié)論與體會(huì)這次實(shí)驗(yàn)做的時(shí)候需要耐心，因?yàn)槭静ㄆ饔袝r(shí)候自身出問(wèn)題了。有時(shí)候不懂示波器的觸發(fā)原理，亂做一通，真是不好完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)二 圖示儀的使用及晶體管特性參數(shù)測(cè)量 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1）學(xué)會(huì)用圖示儀測(cè)量晶體三極管的特性參數(shù)。2）學(xué)會(huì)用圖示儀測(cè)量二極管的特性參數(shù)。3）學(xué)會(huì)用圖示儀測(cè)量穩(wěn)壓二極管的特性參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)一般使用簡(jiǎn)介：

10、(1)“電壓(v)度”旋鈕開(kāi)關(guān)此旋鈕開(kāi)關(guān)是一個(gè)具有4種偏轉(zhuǎn)作用共17擋的旋鈕開(kāi)關(guān)，用來(lái)選擇圖示儀x軸所代表的變量及其倍率。在測(cè)試小功率晶體管的輸出特性曲線時(shí)，該旋鈕置VCE的有關(guān)擋。測(cè)量輸入特性曲線時(shí)，該旋鈕置VBE的有關(guān)擋。(2)“電流度”旋鈕開(kāi)關(guān)此旋鈕開(kāi)關(guān)是一個(gè)具有4種偏轉(zhuǎn)作用共22擋的旋鈕開(kāi)關(guān)，用來(lái)選擇圖示儀Y軸所代表的變量及其倍率。在測(cè)試小功率晶體管的輸出特性曲線時(shí)，該旋鈕置Ic的有關(guān)擋。測(cè)量輸入特性時(shí)，該旋鈕置“基極電流或基極源電壓”擋(儀器面板上畫(huà)有階梯波形的一擋)。(3)“峰值電壓范圍”開(kāi)關(guān)和“峰值電壓”旋鈕“峰值電壓范圍是5個(gè)擋位的按鍵開(kāi)關(guān)?！胺逯惦妷骸笔沁B續(xù)可調(diào)的旋鈕。它們的

11、共同作用是用來(lái)控制“集電極掃描電壓”的大小。不管“峰值電壓范圍”置于哪一擋，都必須在開(kāi)始時(shí)將“峰值電壓”置于0位，然后逐漸小心地增大到一定值。否則容易損壞被測(cè)管。一個(gè)管子測(cè)試完畢后，“峰值電壓”旋鈕應(yīng)回調(diào)至零。(4)“功耗限制電阻”旋鈕“功耗限制電阻”相當(dāng)于晶體管放大器中的集電極電阻，它串聯(lián)在被測(cè)晶體管的集電極與集電極掃描電壓源之間，用來(lái)調(diào)節(jié)流過(guò)晶體管的電流，從而限制被測(cè)管的功耗。測(cè)試功率管時(shí)，一般選該電阻值為1k。(5)“基極階梯信號(hào)”旋鈕此旋鈕給基極加上周期性變化的電流信號(hào)。每?jī)杉?jí)階梯信號(hào)之間的差值大小由“階梯選擇毫安級(jí)”來(lái)選擇。為方便起見(jiàn)，一般選10A。每個(gè)周期中階梯信號(hào)的階梯數(shù)由“級(jí)族

12、”來(lái)選擇，階梯信號(hào)每簇的級(jí)數(shù)，實(shí)際上就是在圖示儀上所能顯示的輸出特性曲線的根數(shù)。階梯信號(hào)每一級(jí)的毫安值的大小，就反映了圖示儀上所顯示的輸出特性曲線的疏密程度。(6)“零電壓”、“零電流”開(kāi)關(guān)此開(kāi)關(guān)是對(duì)被測(cè)晶體管基極狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置的開(kāi)關(guān)。當(dāng)測(cè)量管子的擊穿電壓和穿透電流時(shí)，都需要使被測(cè)管的基極處于開(kāi)路狀態(tài)。這時(shí)可以將該開(kāi)關(guān)設(shè)置在“零電流”擋(只有開(kāi)路時(shí)，才能保證電流為零)。當(dāng)測(cè)量晶體管的擊穿電流時(shí)，需要使被測(cè)管的基、射極短路，這時(shí)可以通過(guò)將該開(kāi)關(guān)設(shè)置在“零電壓”擋來(lái)實(shí)現(xiàn)。 為保證儀器的合理使用，既不損壞被測(cè)晶體管，也不損壞儀器內(nèi)部線路，在使用儀器前應(yīng)注意下列事項(xiàng)：1 )對(duì)被測(cè)管的主要直流參數(shù)應(yīng)有一個(gè)

13、大概的了解和估計(jì)，特別要了解被測(cè)管的集電極最大允許耗散功率PCM、最大允許電流ICM和擊穿電壓BVEBO、BVCBO 。2 )選擇好掃描和階梯信號(hào)的極性，以適應(yīng)不同管型和測(cè)試項(xiàng)目的需要。3 )根據(jù)所測(cè)參數(shù)或被測(cè)管允許的集電極電壓，選擇合適的掃描電壓范圍。一般情況下，應(yīng)先將峰值電壓調(diào)至零，更改掃描電壓范圍時(shí)，也應(yīng)先將峰值電壓調(diào)至零。選擇一定的功耗電阻，測(cè)試反向特性時(shí)，功耗電阻要選大一些，同時(shí)將X、Y偏轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)置于合適擋位。測(cè)試時(shí)掃描電壓應(yīng)從零逐步調(diào)節(jié)到需要值。4 )對(duì)被測(cè)管進(jìn)行必要的估算，以選擇合適的階梯電流或階梯電壓，一般宜先小一點(diǎn)，再根據(jù)需要逐步加大。測(cè)試時(shí)不應(yīng)超過(guò)被測(cè)管的集電極最大允許功耗。

14、5 )在進(jìn)行ICM的測(cè)試時(shí)，一般采用單簇為宜，以免損壞被測(cè)管。三、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備1）XJ4180圖示儀2）二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體管9015、9013四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1）測(cè)量二極管的導(dǎo)通特性曲線。9013特性曲線2）測(cè)量穩(wěn)壓二極管的正反性特性曲線。 3）測(cè)量晶體管9012的特性曲線，計(jì)算Vces、Vceo、Iceo、hfe。 4）測(cè)量晶體管9013的特性曲線，計(jì)算Vces、Vceo、Iceo、hfe。5） 測(cè)量電容、MOSFET、SCR等電力電子器件的擊穿特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄元器件電流度Y（mA）電壓度X（V）功耗限制電阻k電壓/電流級(jí)（uA）二極管（正向）0.10.150.5二極管（反向）0.2

15、0.25190130.50.2190150.50.252五、思考題1） 測(cè)量二極管、穩(wěn)壓二極管的特性曲線時(shí)，如何注意Rc及掃描電壓的檔位？答：當(dāng)圖示儀所示的曲線突然上升或下降時(shí)，所用的RC及掃描電壓檔位便是適當(dāng)?shù)摹?）測(cè)量晶體管的特性曲線時(shí)，為什么增加簇?cái)?shù)時(shí)，屏幕上的波形為什么會(huì)閃動(dòng)？請(qǐng)你計(jì)算掃描一簇曲線所用的時(shí)間？答：增加蔟數(shù)，圖示儀掃描完所有蔟所花費(fèi)的時(shí)間變長(zhǎng)，視覺(jué)暫留導(dǎo)致我們看到的波形閃動(dòng)。3）如何進(jìn)行階梯波的調(diào)零？答：顯示部分中間按下，調(diào)整起始位置在右上角，級(jí)數(shù)選一，最左位置。按下測(cè)量板上零電流I=0，松開(kāi)零電流，使第一條線與Iceo重合，即階梯調(diào)節(jié)旋鈕。實(shí)驗(yàn)三 數(shù)字化測(cè)量?jī)x的使用 實(shí)

16、驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1）用數(shù)字化測(cè)量?jī)x測(cè)量信號(hào)的周期和頻率。2）分析數(shù)字化測(cè)量的誤差來(lái)源。3）如何減少測(cè)量誤差的措施。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1)初始時(shí)將SENSITIVITY開(kāi)關(guān)打到1/10，如果此計(jì)頻器不計(jì)數(shù)，將SENSITIVITY開(kāi)關(guān)打到1/1范圍并進(jìn)行測(cè)量。此步驟可以降低損壞輸入電路的危險(xiǎn)性。2) 選擇交流電源100V，120V，220V，或230V±10%。3) 在 040的環(huán)境溫度下使用該計(jì)數(shù)器。不要將儀器放在高溫設(shè)備的頂上。并保證儀器周?chē)h(huán)境的通風(fēng)。4) 不要讓水滲進(jìn)儀器，也不要?jiǎng)×艺駝?dòng)儀器。5) 若儀器在特別嘈雜的環(huán)境中使用,在電源里加入噪聲濾波器。6) 測(cè)量低頻時(shí),按下低通濾波器開(kāi)關(guān)，可以削弱高頻成分，以防止可能出現(xiàn)錯(cuò)誤觸發(fā)。三、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備1）信號(hào)發(fā)生器2）數(shù)字頻率計(jì)四、實(shí)驗(yàn)步驟將信號(hào)發(fā)生器置于30Vpp檔，衰減置20dB，壓入偏置電壓開(kāi)關(guān)，分別用測(cè)頻、測(cè)周的方法測(cè)量100Hz、1kHz、10kHz的方波，將測(cè)量數(shù)據(jù)添入下表。 測(cè)頻方法（Hz） 測(cè)周方法（ms）檔位 0.1s 1s 10s ´1 ´10100Hz100.000100.0005100.00539.999489.99801kHz1000.001000.0041000.0050.999470