实验一 常用电子仪器的使用

1. 实验一 常用电子仪器的使用 一、实验目的 1．熟悉示波器、信号发生器、直流稳压电源、晶体管毫伏表的原理框图、主要技术指标。 2．学习掌握用双踪示波器观察、测量波形的幅值、频率及相位的基本方法。 3．学习函数信号发生器输出频率范围、幅值范围，面板各旋钮的作用及使用方法。 4．学习掌握直流稳压电源的使用方法。 5．学习掌握晶体管毫伏表的使用方法。

2. 二、实验仪器和器材 1．双踪示波器 1台 2．函数信号发生器 1台 3．直流稳压电源 1台 4．晶体管毫伏表 1台 5．电阻 1只（建议：10kΩ） 6．电容1只（建议：0.01μF）

3. 本实验所用仪器及主要参考技术指标 1．示波器 双踪示波器可同时观察两路输入信号。对于一般常用的双踪示波器，垂直放大器具有5mV／DIV的灵敏度和20MHz的频率特性响应。最高扫描速度为0.2μs／DIV。输入阻抗为1 MΩ，最大输入电压600V(峰—峰值)或300V(DC十AC峰值)。 2．函数信号发生器 一般的函数信号发生器可输出正弦波、三角波、方波等基本波形，输出频率可从0.2Hz到10MHz，输出阻抗为50Ω；TTL同步输出600Ω。输出信号幅度为10V±10％(50Ω负载)，20V±10%(1MΩ负载)，TTL脉冲输出为标准TTL幅度。函数输出信号直流电平-5～+5V可调(50Ω负载)。该仪器还可用作频率计数器。信号输出频率、幅值均有数字显示。 3．直流稳压电源 一般稳压直流电源具有较高稳压系数，输出直流电压1～30V范围内连续可调，最大输出电流可为lA。输出电压稳定度的技术指标可以满足：交流输入电压变化±10％时，直流输出电压变化小于±0.1％，输出纹波电压不大于3mV。另外，一般还有短路保护。 4．万用表 可用于测量交、直流电压、电流和电阻等。其频宽为20 kHz。输入电阻：交流毫伏挡为333kΩ／V，交流电压挡为1 MΩ／V，直流电压挡为20kΩ／V。

4. GDS820C的高级使用 2.1示波器触发的作用 触发的作用在于通过每次的显示开始于波形上的同一点从而同步波形的显示，显示波形的特点和细节，触发系统可以稳定周期波形的显示，通过触发系统可以从信号中获得你所需要观测的部分，从而避免您所不关心的部分影响你的观测，数字示波器的高阶触发功能可以帮助从波形中分离出所需要的部分。比如单次触发可以捕捉到只发生一次的波形.脉宽触发可以从一串脉冲序列中获得你所关心的那部分脉冲等等。合理的利用示波器（尤其是数字示波器）的触发功能可以使测量工作变得简单，甚至使不可能的测量变为可能。

5. 不同步示例

6. 2.2 触发类型 （1）边沿触发（edge）：在输入信号的边缘处触发，可选择触发信号来源(source)和触发的模式(mode)耦合(coupling)和沿的选择（slope）。 （2）脉宽触发：可以在一个范围内触发特定宽度的正或负的脉冲。 （3）视频触发：与电视信号的同步功能，用于观测电视信号。可以设置信号源，信号制式，极性，指定视频图场的特定的扫描线或触发视频信号的所有扫描线。 （4）高阶延迟触发：包括一个起始触发信号和第二触发源（主触发）。起始触发信号由外部触发产生。可延迟波形的采集时间到用户设定时间或用户设定的在起始触发信号后触发的次数。按键可选三种触发：时间延迟，事件延迟和TTL/ECL/User。

7. 边沿触发的斜率及耦合设置操作 直流耦合时的稳定触发的电平位置 改变触发信号的 耦合方式 注意：CH1,CH2的触发信号是取自触发源选择的通道（在前段缓冲之后），所以垂直通道的耦合对触发信号的耦合也有影响，如图的有直流偏置的信号在垂直通道为交流耦合时，选择触发耦合方式没有影响，但是外部触发信号是直接引入的，其耦合方式由触发耦合来决定 交流耦合时的稳定触发电平位置

8. 提高触发稳定性的几种方法 GDS-820C数字示波器提供几种提高触发稳定性的方法： 1、LFR (Low Frequency Rejection):低频抑制功能消除触发信号中之低频部分，只允许高频通过触发系统。低频拆拒衰减信号低于50kHz。 2、HFR (High Frequency Rejection):高频抑制功能作用和低频抑制模式作用相反，高频抑制衰减信号高于50kHz。 3、NR (Noise Rejection):噪音抑制功能减小触发灵敏度，降低噪音引发的假触发事件。当信号频率大于50kHz，而信号所包含的噪音成分比较大的时候，只能使用NR方式来降低噪音的干扰 下图是利用HFR功能来稳定触发一个较大的噪音干扰的信号。

9. 使用HFR获得稳定触发 使用高频抑制功能可以降低噪音带来的误出发，稳定显示波形。 没有使用高频抑制时，显示的波形 信号的频率<50kHz,可以利用高频抑制功能降低高频噪音的干扰，稳定的显示波形

10. 视频触发的功能 视频触发：视频触发给用户提供了多元化的触发选择，如NTSC，PAL或SECAM视频信号；极性（polarity）；扫描线（line），图场1（Field1），图场2（Field2）。视频触发的菜单及菜单项的功能如下： 触发源（SOURCE）：选择CH1或CH2作为触发源。 电视标准（Standard） ： 指NSTC/PAL/SECAM三种通用的电视标准按F3来选择NSTC，PAL或SECAM。NSTC的一个电视画面有525条扫描线和一个60Hz的视频图场。PAL和SECAM的电视画面有625条扫描线和一个50Hz图场。 极性（Polarity）：视频触发可发生在负向的同步脉冲（默认值），如需在正向触发，按一下F4键反向即可。 Field1/Field2/line Field1：选取视频图场1作为触发事件，旋转VARIABLE旋钮显示特定扫描线。（NSTC可调范围为：1～263；PAL/SECAM为：1～313） Field2：选取视频图场2作为触发事件，旋转VARIABLE旋钮显示特定扫描线。（NSTC可调范围为：1～262；PAL/SECAM为：1～312） Line：按F5键触发视频信号的所有扫描线。

11. 高阶触发功能——脉宽触发 • Pulse-Width Trigger • 可設定條件：＞，＜，＝，！＝ • 可設定時間範圍：20ns~10s 异常的脉冲信号

12. 高阶触发功能——脉宽触发 调节variable旋钮调节脉宽数值来筛选合适条件的脉宽 按此按钮选择触发的条件 ＞,＝,≠＜ 利用脉宽触发功能可以从一序列脉冲中取出所需要看到的那部分信号 VARIABLE旋钮

13. 采集模式的控制 ACQUIRE：按此键选择不同的波形采集模式：采样，峰值检测和平均值。波形 采集是对输入信号进行取样分析和转换成数字信号的过程，最后记录。 • 采样：采样模式，在此模式下仪器每隔一段时间记录一个点并存储。 • 峰值检测：在峰值检测模式下存储波形的最大值与最小值。 • 平均值：选择波形采集次数，用平值来显示波形。范围从2至256。 注意：选择的平均次数只对500的记录长度有效。 • 平均模式可有效减小信号的干扰。当平均次数从2增至256的过程中，输入信 • 号的改变对显示的波形的作用越小。提高平均次数可降低显示信号的干扰， • 提高精确度。 在任何一个记录长度时（500除外）选择平均次数（在此情况下选择无效）， 仪器会使用分辨率改进技术，对输入波形自动选用不同的波形采集方式，再平均。 因此，用户可在更好的分辨率下得到高取样速率的平均值。 注意：如果记录长度为500，取样将单独触发，其余记录长度时，只触发一次。 • Men Leng：组成波形记录的点的个数。本示波器提供的记录长度有：500， 1250，2500，5000，12500，25000，50000和125000。记录长度，时基和取样 速率的关系参考表5-2。为了确保低时基范围内可全屏幕显示500点，当时基减 小时取样率也减小。

14. 不同采集模式下波形的显示 采样模式，在采样间隔内随机的采样，有可能遗失所采集的点 峰值侦测模式，以最大的采样速度采样，然后取出其中的最大和最小值，可以有效捕捉曾经出现过的值 平均模式，有效的去处波形上杂波的干扰，平滑波形。

15. 记录长度的调整 以长的纪录长度 采集波形停止后展开 长的纪录长度可以保证维持较高的采样速率，可以观测到波形的全部，又可观测到波形的细节。 以2.5k的存储长度 采集波形停止后展开

16. 显示功能菜单 切换点和矢量的显示方式 切换波形保持的开关 切换格线显示的方式

17. 游标量测功能 选择当前测量的源 选择水平活动游标 选择垂直活动游标 游标测量值的指示 选择测量源为数学运算时，游标可用于测量运算后波形的值，如图就可测量FFT频谱上的频率和幅值。 当前移动游标的指示，调节VARIABLE旋钮调整当前活动游标的位置

18. 示波器的接地 示波器BNC输入端的屏蔽端和大地（GROUND)相连，所以在测试浮地的信号是要注意接地带来的影响和是否能接地。例如，未经隔离的交流电源的波形就不能用示波器直接量测。

19. 四、实验步骤和内容 练习本实验1.3所述内容，并调节示波器观察输出波形(要求波形能稳定显示)。 1、 正弦波 例：输出频率为1KHz、有效值为20mV的正弦波信号。 【shift】【点频】【shift】【正弦波】【幅度】【2】【0】【mVrms】【频率】【1】【kHz】（可以用调节旋钮输入） 2、 方波 例：输出频率为1KHz、峰-峰值为2V的方波信号。 【shift】【点频】【shift】【方波】【幅度】【2】【Vpp】【频率】【1】【kHz】（可以用调节旋钮输入）

20. 3、 脉冲波 例：输出频率为1KHz、峰-峰值为2.4V、占空比为20%的脉冲波信号。 【shift】【点频】【shift】【脉冲波】【幅度】【2】【●】【4】【Vpp】【脉宽】【2】【0】【N】【频率】【1】【kHz】（可以用调节旋钮输入） 4、 猝发信号 例：对频率为10kHz，幅度为2V的方波进行猝发输出，每组输出5个周期的波形，各组波形之间间隔时间为10ms，每组波形起始相位为0度。

21. F10使用说明 使用前的准备工作  先仔细检查电源电压是否符合本仪器的电压工作范围，确认无误后方可将电源线插入本仪器后面板的电源插座内。仔细检查测试系统电源情况，保证系统间接地良好，仪器外壳和所有的外露金属均已接地。在与其它仪器相联时，各仪器间应无电位差。

22. SPF10前面板说明 调节旋钮 显示区 输出接头 功能键 数字键

23. 前面板说明  数字输入键 0~6键，只具有数字表示 功能，无第二功能。

24.  数字输入键 第二功能用蓝色标在这些按键的上方，实现按键第二功能，只须 先按下shift键再按下该按键即可 前面板说明 7键---具有数字表示功能 ，第二功能是可以进入点 频。 注意

25. 前面板说明 功能键 频率/周期键，主要功能为频率选择；第二功能为正 弦波选择。

26. 前面板说明 功能键 幅度/脉宽，主要功能为幅度选择；第二功能为方 波选择。

27. 输入数字未输入单位时： 按下此键，删除当前数字的 最低位数字，可用来修改 当前输错的数字。 前面板说明 功能键 键，主要功能为闪烁数字左移；第二功能为脉冲 波选择。

28. 前面板说明 功能键 键，主要功能为闪烁数字右移；第二功能为任 意波选择。（外计数时：按下此键，计数清零，重新开始计数。）

29. 前面板说明  功能键 Shift键，主要功能为和其它键一起实现第二功能； 其它功能为表示单位s/Vpp，和其它不确定的单位。

30.  功能键 前面板说明 输出键，主要功能为信号输出与关闭功换；其它功 能为扫描功能和猝发功能的单次触发。

31.  输出插座 TTL输出BNC插座 前面板说明

32. 函数信号输出使用说明 1、仪器启动：按下面板上的电源按钮，电源接通。先闪烁显示“WELCOME”2秒，再闪烁显示仪器型号例如“F10 DDS”1秒。之后根据系统功能中开机状态设置，进入“点频”功能状态，波形显示区显示当前波形“ ~ ”，频率为10.00000000 KHz；或者进入上次关机前的状态。

33. 函数信号输出使用说明  2、数据输入：数据输入有两种方式： 2.1数据键输入：十个数字键用来向显示区写入数据。写入方式为自右到左移位写入，超过十位后左端数字溢出丢失。【●】用来输入小数点，如果数据区中已经有小数点，按此键不起作用。【-】用来输入负号，如果数据区中已经有负号，再按此键则取消负号。使用数据键只是把数据写入显示区，这时数据并没有生效，所以如果写入有错，可以按当前功能键，然后重新写入。对仪器输出信号没有影响 。等到确认输

34. 函数信号输出使用说明 入数据完全正确之后，按一次单位键，这时数据开始生效，仪器将根据显示区数据输出信号。数据的输入可以使用小数点和单位键任意搭配，仪器将会按照统一的形式将数据显示出来。 注意：用数字键输入数据 必须输入单位，否则输入数 值不起作用。

35. 函数信号输出使用说明 2.2调节旋钮输入：调节旋钮可以对信号进行连续调节。按位移键【◄】【►】使当前闪烁的数字左移或右移，这时顺时针转动旋钮，可使正在闪烁的数字连续加一，并能向高位进位。

36. 函数信号输出使用说明 逆时针转动旋钮，可使正在闪烁的数字连续减一，并能向高位借位。使用旋钮输入数据时，数字改变后立即生效，不用再按单位键。闪烁的数字向左移动，可以对数据进行粗调，向右移动则可以进行细调。当不须要使用旋钮时，可以用位移键【◄】【►】使闪烁的数字消失，旋钮的转动就不再有效。

37. 函数信号输出使用说明 3、功能选择：仪器开机后为“点频”功能模式，输出单一频率的波形，按“调制”、“调幅”、“扫描”、“猝发”、“点频”、“FSK”和“PSK”可以分别实现7种功能模式。 4、点频功能模式。 点频功能模式指的是输出一些基本波形。如正弦波、方波、三角波、升锯齿波、降锯齿波和噪声等27种波形。对大多数波形可以设定频率、幅度和直流偏移。在其它功能时，可先按下【shift】再按下【点频】键来进入点频功能。

38. 函数信号输出使用说明 从点频转到其它功能，点频设置的参数就作为载波的参数；同样，在其它功能中设置载波的参数，转到点频后就作为点频的参数。（例如，从点频转到调频，则点频中设置的参数就作为调频中载波的参数；从调频转到点频，则调频中设置的载波参数就作为点频中的参数）。除点频功能模式外的其它功能模式中基本信号或载波的波形只能选择正弦波和方波两种。

39. 函数信号输出使用说明  4.1 频率设定：按【频率】键，显示出当前频率值。可用数据键或调节旋钮输入频率值，这时仪器输出端口即有该频率的信号输出。点频频率设置范围为100μHz ~ 40MHz（F40）。

40. 函数信号输出使用说明 例：设定频率值5.8kHz，按键顺序如下： 【频率】【5】【●】【8】【kHz】，（可以用调节旋钮输入） 或者：【频率】【5】【8】【0】【0】【Hz】，（可以用调节旋钮输入） 显示区都显示5.80000000 kHz。

41. 函数信号输出使用说明  4.2 周期设定：信号的频率也可以用周期值的形式进行显示和输入。如果当前显示为频率，再按【频率/周期】键，显示出当前周期值，可用数据键或调节旋钮输入周期值。

42. 函数信号输出使用说明  例：设定周期值10ms，按键顺序如下： 【周期】【1】【0】【ms】（可以用调节旋钮输入） 如果当前显示为周期，再按【频率/周期】键，可以显示出当前频率值；如果当前显示的既不是频率也不是周期，按【频率/周期】键，显示出当前点频频率值。

43. 函数信号输出使用说明 4.3 幅度设定：按【幅度】键，显示出当前幅度值。可用数据键或调节旋钮输入幅度值，这时仪器输出端口即有该幅度的信号输出。  例如：设定幅度值峰峰值4.6V，按键顺序如下： 【幅度】【4】【●】【6】【Vpp】（可以用调节旋钮输入）

44. 函数信号输出使用说明 对于“正弦”、“方波”、“三角”、“升锯齿”和“降锯齿”波形，幅度值的输入和显示有三种格式：峰峰值Vp-p、有效值Vrms和dBm值，可以用不同的单位区分输入。对于其它波形只能输入和显示峰峰值Vp-p或直流数值（直流数值也用单位Vpp和mVpp输入）。

45. 函数信号输出使用说明  4.4 直流偏移设定：按【shift】后再按【偏移】键，显示出当前直流偏移值，如果当前输出波形直流偏移不为0，此时状态显示区显示直流偏移标志“Offset”。可用数据键或调节旋钮输入直流偏移值，这时仪器输出端口即有该直流偏移的信号输出。

46. 函数信号输出使用说明  例如：设定直流偏移值-1.6V，按键顺序如下： 【shift】【偏移】【-】【1】【●】【6】【Vpp】（可以用调节旋钮输入） 或者：【shift】【偏移】【1】【●】【6】【-】【Vpp】（可以用调节旋钮输入）

47. 函数信号输出使用说明 零点调整：对输出信号进行零点调整时，使用调节旋钮调整直流偏移要比使用数据键方便，直流偏移在经过零点时正负号能够自动变化。 幅度和直流的输入范围满足公式： 为|Voffset| + Vpp/2 ≤ Vmax 。其中Vpp为幅度的峰峰值，|Voffset|为直流偏移的绝对值，Vmax高阻时为10V，50欧姆负载时为5V。

48. 函数信号输出使用说明 4.5 输出波形选择： 分为常用波形选择和其它波形选择。 4.5.1常用波形的选择：按下【shift】键后再按下波形键，可以选择正弦波、方波、三角波、升锯齿波、脉冲波五种常用波形。同时波形显示区显示相应的波形符号。常用波形的选择也可用4.5.2的方法。  例：选择方波，按键顺序如下： 【shift】【方波】

49. 函数信号输出使用说明 4.5.2一般波形的选择：先按下【shift】键再按下【Arb】键，显示区显示当前波形的编号和波形名称。如“6：NOISE”表示当前波形为噪声。然后用数字键或调节旋钮输入波形编号来选择波形。如果输入4.5.1中所述常用波形的编号，则波形显示区显示这些常用波形的相应的波形符号。如果当前波形为存储波形，波形显示区显示存储波形的波形符号“Arb”。

50. 函数信号输出使用说明  例：选择直流，按键顺序如下： 【shift】【Arb】【1】【0】【N】（可以用调节旋钮输入）  除点频功能模式外的其它功能模式中基本信号或载波的波形只能选择正弦波和方波两种。