电子实验室常用仪器使用

实训项目一 示波器使用

示波器是一种常用的电子仪器，主要用于观察和测量各种电信号。是展示和观测电信号的电子仪器，可以直接测量信号电压的大小和周期.配合各种传感器把非电量转换成电量，示波器也可以用来观察各种非电量的变化过程。特别适用于观测瞬时变化的过程.本实验是利用示波器观察周期性改变信号和测量其主要参数。

交流电的电压（或电流）随时间作周期性变化。实际上，所谓交流电包括各种各样的波形，如正弦波、方波、锯齿波等。

一、实训目的

1.了解示波器的基本结构和工作原理,掌握示波器的基本调节和使用方法。 2.学会使用常用信号发生器；掌握用示波器观察各种电信号波形的方法。 3.学会用示波器测量信号幅值、周期和频率等电参量。

二、实训器件（型号、规格、件数）

1. 双踪示波器（VP-5220A-1) 1台

示波器可用来测量实验电路的输入、输出信号。通过示波器可显示电压或电流波形， 可测量频率、周期等其它有关电参数。

2. 信号发生器（TFG 2030） 1台（性能参数与实训项目二中信号发生器一样）

三、实验原理

四、实训内容

1. 用示波器单通道观察信号波型（正弦波、三角波、方波），绘出波型图。 2. 使用示波器定量测量电信号的电压、周期、频率。 （1）电压

电压的最基本测量方法是计算在示波器垂直刻度上波形跨距的分割数目。调整信号使其在垂直方向上覆盖大部分屏幕，会得到最佳电压测量。所使用的屏幕区域越大，从屏幕上所读的值就越精确。

调节CH1灵敏度选择开关，是屏幕上显示的波形幅度适中。

若波形不稳定，可调节“触发电平”旋钮，使之稳定。被测信号的电压值=CH1灵敏度选择开关指示的标称值*被测信号的在Y轴方向所占格数。 （2）周期、频率

对于周期性的被测信号，只要测定一个完整周期T,则频率f(Hz)=1/T(s)。 调节扫描速度切换开关（Time/div）,使波形的周期显示尽可能大。 读取波形一个周期所占格数及扫描速度Time/div，则被测信号的周期T=波形伊特周期所占格数*扫描速度切换开关（Time/div）指示值f(Hz)=1/T(s) 3. 使用滤波器测出李沙育图形。

在示波器VP-5220A-1上还有一个X-Y按键，用该按键可观察李沙育图，具体操作如下： 将按钮“X-Y”按下，此时由CH1端口输入的信号就为X轴信号，其偏转灵敏度仍按该通道的垂直偏转因数开关指示值读取，从CH2端口输入Y轴信号，这时示波器就是工作在X-Y显示方式。

在示波器X轴和Y轴同时各输入正弦信号时，光点的运动是两个相互垂直谐振动的合成，若他们频率的比值fx:fy=整数时，合成的轨迹是一个封闭的图形，称为李沙育图如图。李沙育图的图形与频率比和两信号的位相差都有关系，但李沙育图与两信号的频率比由如下简单的关系：

Fx/fy=nx/ny

nx、ny分别为李沙育图的外切水平线的切点数和外垂直线的切点数。

五、实验记录与数据分析 1. 实验准备

（1）示波器的检查与校准

首先将示波器接地，将示波器接地就是将它连接到一个不带电的参考点上。将示波器接地是为了安全。

接通示波器电源之后，检查示波器的亮度、聚焦、位移各旋钮的作用是否正常。测量一个信号需要两种连接：探头的触头连接和接地连接。探头附带的鄂口工具——夹子将探头接到待测电路的接地点。使用示波器有着较好匹配的探头，可以使您充分发挥示波器所有的能力和性能，并能确保所测信号的完整性。

示波器在使用之前，为了保证测量波形比较稳定，应提前预热15—30分钟。 （2）探头校正

将探头连接上一个垂直通道（CH1或CH2）并将内部触发源选择开关方式和工作方式也应相应置于CH1或CH2

将探头尖端与示波器的内部的校正信号连接。 将地线夹子接地。

对探头进行调整适当的补偿电路，使方波的角成直角。

应该养成每次开启示波器时校正探头的习惯。一个没有调好的探头会使测量结果不那么精

2. 示波器观察方波、三角波和正弦波 正弦波:

如上图所示：

电压U=0.2V/div*4.3div=0.86V

周期T=0.2ms/div*4div=0.8ms 频率f=1/T=1/0.8=1.25khz 三角波：

如上图所示：

电压U=0.2V/div*4.3div=0.86V

周期T=0.2ms/div*4div=0.8ms 频率f=1/T=1/0.8=1.25khz

如上图所示：

电压U=0.2V/div*4.3div=0.86V 周期T=0.2ms/div*4div=0.8ms

频率f=1/T=1/0.8=1.25khz

3. 李沙育图形成原理与观察 （1）李沙育图形成原理

李沙育图形参考：

（2）李沙育图的实验观察

当fx/fy=1/1时：

当fx/fy=2/1时：

当fx/fy=3/1时：

实训项目二 频谱分析仪的使用

QF 4032型频谱分析仪是一台超外差式、自动测量的高性价比频谱分析仪。

该仪器具有频率自动校准、幅度自动校准功能；大量驻机软件的支持，保护了仪器的良好技术性能，更改善了操作性能，特别是多种标记功能，多种信号快速搜索功能，大量的软按键菜单操作功能，使操作快速、准确、方便，并自动显示测试结果。GP-IB接口的应用，实现了遥控和直接硬拷贝功能。内设QP（准峰值）检波器及EMI电磁干扰专用滤波器，能用于EMI测量。由于采用综合化本振和高分辨率带宽，

保证了高的信号分辨能力和测量的高可靠性及高重复性。

本仪器主要用途是对9kHz到2.2GHz频段内的信号作频域分析，如调制信号分析、脉冲信号分析、交调及谐波测量；信号电平及所占带宽的测量，交流噪声、电子部件幅频特性（加跟踪发生器）的测量及EMI诊断和测量。因此是通讯、广播、电视、电子对抗、无线电管制、电磁兼容及电子元器件的科研、生产、维修等领域不可缺少的先进仪器。

一、实训目的

1、了解频谱分析仪的基本结构和工作原理,掌握频谱分析仪的基本调节和使用方法。 2、学会使用常用信号发生器；掌握用频谱分析仪观察各种电信号波形的方法。 3、学会用频谱分析仪对信号作频域分析。

二、实训器件（型号、规格、件数） 1、QF4032型频谱分析仪（一台）

特征：

     

精确的频率，电平测量 应用区域标志和区域扫快速测量 EMI测量功能

自动测试设备兼容接口 高分辨率，宽频率范围 双踪显示信号和信号最大保持

主要技术指标：

   

频率范围：9kHz～2.2GHz 扫描方式：全扫、零扫、每格扫 剩余调频：≤20Hzp-p

边带噪声：≤-100dBc/Hz(offset:10KHz)

 分辨率宽度(3db)：30Hz～1MHz  幅度测量范围：-130～+20dBm  幅度显示方式：对数、线性  频 响：≤±0.5dB  平均噪声电平：-130dBm  谐波动态范围：80dB  动态显示范围：80dB  选 择 性：15:1

 特 征：约100种菜单；GP-IB接口；QP检波（CISPR标准）  外形尺寸：284×177×450mm 

质 量：19g

2、信号发生器TFG 2030（一台）

主要性能指标： 输出A:

波形种类：正弦波，方波，方波； 直流波形长度：8～16000点；

波形幅度分辨率：10 bits； 采样速率：120MSa/s ；

正弦波总失真度： ≤ 0.5％（20Hz — 200kHz）； 频率范围：40mHz～30MHz ； 频率分辩率：40mHz ；

频率准确度：±(5×10-5

+ 30mHz)； 频率稳定度: ± 5×10-6 / 3小时；

幅度范围：2mV p-p ～ 20V p-p ( 高阻,频率

分辩率：20mV p-p (A>2V), 2mV p-p (0.2V

幅度平坦度：±5％ (F

输出阻抗：50Ω 。 输出B:

波形种类：正弦波，方波，三角波，锯齿波，阶梯波等 32种波形； 波形长度：256点； 波形幅度分辨率：8 bits ；

频率范围： 30mHz～20kHz 分辩率：30mHz ； 频率准确度：±(5×10 + 30mHz)。

三、实验原理

频谱分析仪架构犹如时域用途的示波器，面板上布建许多功能控制按键，作为系统功能之调整与控制，系统主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。频谱分析仪依信号处理方式的不同，一般有两种类型；实时频谱分析仪（Real-Time Spectrum Analyzer）与扫瞄调谐频谱分析仪（Sweep-Tuned Spectrum Analyzer）。实时频率分析仪的功能为在同一瞬间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器（Detector），再经由同步的多任务扫瞄器将信号传送到CRT 屏幕上，其优点是能显示周期性杂散波（PeriodicRandom Waves）的瞬间反应，其缺点是价昂且性能受限于频宽范围、滤波频谱分析仪器的数目与最大的多任务交换时间（Switching Time）。

影响信号反应的重要部份为滤波器频宽，滤波器之特性为高斯滤波器（Gaussian-Shaped Filter），影响的功能就是量测时常见到的解析频宽（RBW，Resolution Bandwidth）。RBW 代表两个不同频率的信号能够被清楚的分辨出来的最低频宽差异，两个不同频率的信号频宽如低于频谱分析仪的RBW，此时该两信号将重叠，难以分辨，较低的RBW 固然有助于不同频率信号的分辨与量测，低的RBW 将滤除较高频率的信号成份，导致信号显示时产生失真，失真值与设定的RBW 密切相关，较高的RBW 固然有助于宽带带信号的侦测，将增加噪声底层值（Noise Floor），降低量测灵敏度，对于侦测低强度的信号易产生阻碍，因此适当的RBW 宽度是正确使用频谱分析仪重要的概念。

四、实训内容

1.用频谱分析仪检测出方波、正弦波的各个性能指标，并准确读出各指标。

2.通过修改其中心频率、频宽、输入衰减等值，观察显示屏上频谱图的变化，并准确读出，记录各指标。 3.分析显示屏上方波和正弦波的频谱图，并做好记录。

五、实验记录与数据分析 CRT显示频上各设置意思：

（1）CF 中心频率 （2）SP 频宽

（3）RB 分辨力带宽

（4）VB 视频滤波器带宽

（5）MKR 标记（其后数字为标记频率） （6）RL 参考电平 （7）ST 扫描时间

（8）刻度（SCALE） 对数 10dB/div

-5

1.方波

图1

由图1可知，是中心频率为2KHZ，频宽为20MHZ，输入衰减为30dB的方波的频谱图。我们可以很清楚的看到该方波的各个性能指标。在该时刻区域标记内的标记频率为6.43MHZ，参考电平为398MV，标记电平为61.74dB。

图2

图2是中心频率为1KHZ，频宽为22MHZ，输入衰减为50dB的方波的频谱图.由图1,2对比，可知通过修改各指标，方波的频谱图会有明显变化。

2.正玄波

图3

图3是中心频率为1KHZ，频宽为20MHZ，输入衰减为20dB的正玄波的频谱图。在该时刻区域标记内的标记频率为-3.52MHZ，参考电平为224MV，标记电平为49.95dB，扫描时间为70ms。

图4

图4是中心频率为1KHZ，频宽为20MHZ，输入衰减为40dB的正玄波的频谱图。在该时刻区域标记内的标记频率为-3.56MHZ，参考电平为224MV，标记电平为67.93dB，扫描时间为100ms。

实训项目三 多功能技术器的使用

一、实训目的

1、了解多功能计数器的组成结构和工作原理，学会多功能计数器的使用方法。 2、学会利用多功能函数发生器与多功能计数器联合实验。 3、计算动功能计数器的计数次数。

二、实训器件（型号、规格、件数）

（1）NFC－1000C－1型计数器

（2）TFG 2030型函数发生器（特性、参数与实训项目二中函数发生器一样）

二、组成以及工作原理框图

主要有A通道（100MHz)、B通道（1000GHz)系统选择门、同步双稳以及E计数器、T计数器、MPU微处理器单元、电源。

显示电路采用逐位扫描显示方式， 由单片机控制显示。 频率范围为：1Hz~1500MHz； 采用8位数码管显示，灵敏度高； 全频段等精度测量；

主要功能：A通道测量、B通道测量、A通道测周期、A通道记数。 单片机控制

等精度测量

测量速度20次／秒 高性价比，高可靠性

PPM测量时F0可任意设置 晶体行业专用PPM调频计

A通道具有低通滤波器和20倍衰减功能 10位LED显示（8位数据位，2位指数值） 新型导电橡胶轻触式按键，外形美观大方

功能 测频、测周、计数、自校、测 PPM （选配） 计数容量 10(8) -1

灵敏度 1Hz～10Hz (40mVrms) 10Hz～10MHz/100MHz (20mVrms) 输入衰减 ×1或×20

低通滤波器 截止频率约1MHz/100kHz 阻抗 A通道：1M Ω /40pF B通道：50Ω

最大输入幅度 A通道：交流加直流≤250Vp-p B通道：≤3Vp-p

波形适应性 正弦波、脉冲波、三角波 耦合方式 AC 耦合

分辨率 闸门时间10ms 显示6位 闸门时间100ms 显示7位 闸门时间1s 显示8位 闸门时间10s 显示8位 测量误差 ±时基准确度±触发误差×被测频率（或周期）± LSD 时基 标称频率：10MHz

三、使用方法

1、电源，预热20分钟

2、功能选择：Fa、Fb、PerA、TOTA

3、闸门时间：0.01s、0.1s、1s、保持，预选时间越长，分辨率越高

4、A通道的测量：当输入信号幅度>300mv时，按下衰减开关；当信号频率

5、被测信号频率>100MHz时,使用B通道进行测量

四、实训内容

1、查阅相关资料，了解多功能计数器的结构组成、工作原理和使用方法。

2、使用函数发生器和多功能计数器联合实验，通过记录的相关数据计算出计数次数。

五、实验记录与数据分析

1、函数发生器输入的函数为：f=1000HZ T=1ms的方波； 2、多功能计数器选择的栅门时间t=1s；

3、计算得计数器计数次数N=t/T=1s/1ms=1000，与计数器显示计数值一致。

心得体会

通过这两周的实训，通过查阅相关资料和在实验室实际操作，通过老师的指导和同学间的讨论，我对电子实验室的常用器材信号发生器（TFG 2030）、双踪示波器（VP- 5250A- 1）、多功能计数器（NFC-1000C-1）、频谱分析仪（QF4032）、调制度测量仪（QF4131）、失真度仪（QF4110）有了一定的了解和认识，操作方面也有了很大的提升，能够熟练的使用函数发生器、示波器、多功能计数器和其他一些实验仪器，为以后学习和工作做了很好的基础。在此，感谢老师的悉心指导和同学们的热心帮助。

参考文献

1、《示波器使用技能零基础成长》 作者：韩雪涛 电子工业出版社 2011年08 2、《示波器使用技能速成全图解》 出版社：化学工业出版社 2011年07

3、《用示波器修彩电从入门到精通（第2版）》 作者：刘午平 出版社：国防工业出版社 2011年01 4、《函数信号发生器的设计与制作》 作者：朱宏 出版社：高等教育出版社 出版时间：2012年01月 5、《频谱分析仪与测量技术基础》 作者：李剑雄 出版社：人民邮电出版社 出版时间：2011年08月 6、百度文库、百度百科