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示波器原理及应用研究、交流电压测量、多种测量仪器的应用研究

班级：13生工 姓名：蒲紫微 所在组号：第一组

实验时间：2016年05月11日

一、实验目的

1. 了解电子示波器工作原理，学会正确使用数字存储示波器测量各种电参数的方法

2. 了解交流电压测量的基本性质，分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，

以及它们之间的换算关系，并对测量结果做出误差分析

3. 学习频谱分析仪、数字万用表、任意波发生器、失真度仪的使用 二、实验设备 工作台号 设备名称 函数信号发生器 数字存储示波器 计算机 Multisim 11.0软件 晶体管毫伏表 万用表 射频频谱分析仪 任意波发生器 数字多用表 失真度测试仪 示波器 任意波发生器 14 型号 固纬GW AFG-2225 安捷伦 54622D Kenwood VT-181 Agilent E4411B Agilent 33250A Agilent 34401A KENWOOD HM-250 TEK 2022B GW AFG2225 表1 实验设备说明

三、实验原理

1. 示波器原理及应用研究 在时域信号测量中，电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。它可以精确复现作为时间函数的电压波形（横轴为时间轴，纵轴为幅度轴），不仅可以观察相对于时间的连续信号，也可以观察某一时刻的瞬间信号，这是电压表所做不到的。我们不仅可以从示波器上观察电压的波形，也可以读出电压信号的幅度，频率及相位等参数。

电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的。双踪显示时，有交替、断续两种工作方式。

示波器除了用于观测信号的时间波形外，还可以将两个相同或不同的信号分别加于垂直和水平系统，以观测两信号在X-Y平面上正交叠加所组成的图形。 2. 交流电压测量

^编号 YQ2013004722 20082747 20106180 14号桌 14号桌 14号桌 一个交流电压的大小，可以用峰值U，平均值U，有效值U，以及波形因数KF，波峰因数KP等表征，若被测电压的瞬时值为u(t)，则

_全波平均值为：U?1TT?|u(t)|dt

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有效值为：U?1T2u?(t)dt 0T波形因数为：KF?UU?

^波峰因数为：KP?U U^U、不同波形的电压加至不同检波特性的电压表时，要由电压表读数确定被测电压的U、U，

一般可根据表2计算。 电压表类型 波形 读数 ^平均值检波 正弦 A1 锯齿 A2 三角 A3 方波 A4 正弦 A1 有效值检波 锯齿 A2 三角 A3 方波 A4 A4 A4 A4 U U 2A1 A1 42?42A2 42?42A3 22?22A4 2A1 A1 3A2 A2 3A3 A3 ?322A2 ?322A3 ?22A4 U 22?A1 ?A2 ?A3 ?A4 22?A1 3A2 23A3 2表2 不同波形的电压加至不同检波特性的电压表计算公式

3. 多种测量仪器的应用研究 1) 频谱分析仪

影响频谱分析仪幅度迹线显示的因素有频率、幅度两方面。

与频率有关的频谱仪指标有：频率范围、扫描宽度、频率分辨率、扫描时间、相位噪声。 与幅度显示有关的频谱仪指标有：动态范围、灵敏度、参考电平、纵坐标类型、刻度。 2) 失真度仪

典型的失真度仪用于测量20HZ~100KHZ之间信号的失真情况，包括对音频信号的测量。 3) 任意波发生器

固纬 AFG2225除了可以产生正弦、方波、三角波等常规函数信号，还内置有多种数学函数波形，并且允许用户自行编辑任意波形。 四、实验步骤 (一) 示波器原理及应用研究 1. 实物仪器的使用

（1）作好使用示波器前的调亮、聚焦、校正等准备工作

将两个通道的耦合方式置地，调节“位移”旋钮将通道1通道2的扫描线调至合适位置，使两条基线分开适当距离

（2）测量各种波形参数，要求自行设计表格记录数据

a.方波：信号源输出1KHz方波信号，调节示波器时基旋钮将波形展开，使用示波器的游标，测量上升时间tr，和下降时间tf

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上升时间tr=上升沿格数*扫描时基刻度 下降时间tf=下降沿格数*扫描时基刻度

b.正弦波：信号源输出1KHz正弦波信号，调节CH1的垂直幅度旋钮并读数，测量重复周期T0及电压峰-峰值Up-p

电压峰-峰值Up-p=波峰到波谷的格数*垂直幅度刻度 重复周期T0=单周期的格数*扫描时基刻度

c.三角波：信号源输出1KHz三角波信号，占空比为50%，在示波器上稳定显示波形，使用游标测出上升时间Ta和下降时间Tb，计算波形对称度Ta/Tb 上升时间Ta=上升沿格数*扫描时基刻度 下降时间Tb=下降沿格数*扫描时基刻度

调节信号源占空比，改变波形对称性，再次测量对称度 （3）显示波形的观测：

a 选择不同的触发极性，按示波器（Edge），在显示屏下方出现（Edge Trigger Menu），选择不同触发源，观察波形显示

b 选择不同的扫描速度，在示波器面板上（Horizontal）模块中，调节扫描时基旋钮，观察不同扫描速度下的波形显示

c 观察交替扫描，将示波器一个探头接自身测试信号输出端，另一个探头接信号发生器，同时显示这两个信号，在示波器面板上（Trigger）模块中，改变不同触发源，观察波形 d 观察波形叠加，在示波器面板上（Analog）模块中按下math，根据菜单中不同 选项，对两路信号进行数学运算，观察波形变化

e 观察任意两种波形的X-Y合成图形，在示波器面板上（Horizontal）模块中，按下（Main Delayed），屏幕下方出现选项，按X-Y功能键。 观察两个同项正弦波的X-Y合成图形

观察频率比分别为1:2、1:3、2:3的两个正弦波的X-Y合成图形，调节其中一个正弦波的幅度并观察图形变化。 2. 虚拟仪器的使用

（1）在Multisim中选择虚拟安捷伦函数信号发生器及虚拟安捷伦示波器、泰克示波器，按图所示连接仪器，重复步骤（一）中各步测试 （2）在Multisim中设计一个简单的移相网络，用示波器观察输出端上升沿及下降沿的变化，改变时间常数，观察变化规律。

移相网络电路连接图