《电子测量》实验指导书电子测量实验室编写目录实验一示波器性能研究及使用实验二交流电压的测量实验三时间的测量实验四相位差和频率的测量实验五测量放大器参数测试实验六函数信号发生器的设计与调测实验七扫频仪的使用及有源滤波器性能测试实验八简易数显频率计的设计前言《电子测量》是一门理论与实践并重的课程。

它主要介绍电学中常见物理量（如电压、电流、电阻、电感、频谱、频率特性等）的测量方法、测量时使用的测量仪器以及基本的测量误差理论。

学生通过本课程的学习，应该在理解原理的基础上，掌握各物理量的测量方法，会使用相关的测量仪器。

《电子测量》课程实验开设目的：首先是加深理解在课堂上获得的理论知识，将理论知识形象化；同时学习仪器设备的实际操作，加强动手能力，积累实践经验；另外通过一些综合性实验达到对已学过的其它课程知识融会贯通的效果。

实验一示波器性能研究及使用一实验目的熟悉示波器的工作原理；掌握正确使用示波器测量各种参数的方法。

二实验原理我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。

普通的电压表是在其刻度盘移动的指针或数字显示来给出信号电压的测量度数。

而示波器则不同，示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压的随时间的变化，即波形。

示波器能把非常抽象的，眼睛看不到的电过程，变换成具体的看得见的图像。

因此，使用示波器测量电压和电流时，可在显示被测电压或电流幅值的同时，还可显示波形、频率、相位。

这是其它电压测量仪表，如电压表等无法做到的。

一般电压表的读数与被测电压波形有关，而用示波器测量时，其精度可不受被测电压和电流波形形状的影响。

另外，示波器的响应速度极快，也没有指针式仪表所具有的惯性。

但是，示波器作定量测试时，测试值是以屏面上波形幅值所占的垂直刻度值乘Y 轴偏转灵敏度得出的，而屏面上波形幅值所占的垂直刻度值将受到光迹宽度、视差及示波器固有误差和工作误差等因素的影响，往往不易精确读出测试值，这就决定了示波器的测试精度不可能太高。

本次实验目的是熟悉示波器各功能旋钮的使用，掌握用屏面上波形及屏幕标尺测量波形幅值及时间的方法。

示波器使用方法见附录一。

三实验设备1. 示波器一台2．信号发生器一台3．超高频毫伏表一台四实验步骤1、了解信号发生器的性能与使用方法：用信号源输出高频信号，用示波器观察高频信号发生器的正弦波输出和调幅波输出，观察改变调制度时波形的变化。

2、熟悉触发器正负极性及触发电平的功能：用高频信号源输出正弦波，用示波器进行观察。

当示波器上出现清晰的波形后，适当将波形右移，使波形的起始端出现在屏幕上。

改变触发极性，即将触发极性钮拉出或推入，观察波形的变化。

再转动触发电平旋钮，观察波形变化。

3、测试偏转灵敏度：使信号源输出正弦波信号，频率为100KHz，调节输出幅度，用超高频毫伏表测量，使之为0.5V。

示波器探头置于×1档，偏转因数选择开关置于0.2V/cm，微调钮置于“校准”。

将信号源输出接入示波器，从荧光屏上读出信号幅度的格数，记录在表1-1中，计算出偏转因数，与选择开关指示值(0.2V/cm)比较。

将信号幅度改为0.1V，示波器偏转因数选择开关置于50mv/cm，重复上面的测量。

4、测试扫描速度：示波器的扫描速度开关置于0.2ms，扫描微调置于校正，输入函数发生器的1KHz 方波。

测出一个信号周期T所占的水平格数，则可算出扫描速度=T/格数，与扫描速度选择开关指示值(0.2ms)相比较，计算出相对误差。

记录在表1-2中。

将输入信号改为2KHz，扫描速度选择开关置于0.1ms，重复上面的测量。

5、测试通频带：信号源产生正弦信号输入到示波器中，用超高频毫伏表测量输出幅度。

改变正弦波频率，保持有效值始终为0.5V，记录下不同频率时，示波器荧光屏上的幅度值。

注意在频率上升到高端，荧光屏上信号幅度下降时，应适当多读一些数据。

将读得数据记入表1-3中，并在方格纸上画出频率特性曲线。

6、示波器的定标和波形电压、周期的测量（1）把Y轴偏转因数和扫描时间偏转因数旋钮都放在“校准”位置（将衰减微调顺时针旋足）。

（2）把校准信号输出端接到Y轴输入插座（3）把信号发生器的正弦电压接到Y轴输入端，用示波器测量正弦电压的幅值和周期，并和信号发生器上显示的频率值比较。

（4）选择不同幅值和频率的5种正弦波，重复步骤（3），记下测量结果。

（5）观察三角波、方波和锯齿波的波形，（1）至（4）的步骤，保存三角波、方波和锯齿波信号的图形7、李莎如图形的观测(1) 把信号发生器后面50Hz输出信号接到X通道，而Y通道接入可调的正弦信号。

(2) 分别调节两个通道让他们能够正常显示波形。

(3) 切换到X-Y模式，调整两个通道的偏转因子，使图形正常显示。

(4) 调节Y信号的频率，观测不同频率比例下的李沙育图形。

五、思考题1 能否用一个带宽为20MHz的示波器观测频率为15MHz的正弦波和方波？为什么？2 当利用示波器观测某一直流信号时，示波器的输入耦合方式，触发耦合方式和扫描方式应如何选择？3 什么是李沙育图形？用李沙育图形测频率是基于替代法、比较法还是微差法？ 当x 偏转板上无扫描信号时，你能在荧光屏上看见什么？实验二 交流电压的测量一 实验目的了解交流电压测量的基本原理，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，并对测量结果做误差分析。

二 实验原理设被测交流电压的瞬时值为u （t ），则：全波平均值 T01()U u t dt T =⎰有效值 U =波形因素 K UU F =波峰因素 P P UK U=由于被测交流电压大多数是正弦电压，而且人们通常只希望测量其有效值，故除非特别说明，交流电压表都是以正弦波为测量对象，并按有效值定度，即表头示值是被测电压为正弦电压时的有效值。

测量非正弦电压时，电压表的读数α必须通过波形因素或波峰因素换算才能得到测量结果：对均值电压表 U K F=α对峰值电压表 ~p P U K α=⋅对有效值电压表 U =α 三 实验设备1. 数字存储示波器ADS7062C 一台2. .函数信号发生器SP1642B 一台3. YB2172低频毫伏表 一台4. YB2174高频毫伏表 一台 四 实验步骤1.被测电压波形对测量结果的影响。

（1）等读数测量：调节函数信号发生器输出频率为150KHZ ，按下正弦波、三角波、或方波按钮，将分别得到这三种波形输出。

a. 用超高频毫伏表（YB2174）测量正弦、三角和方波输出，调节函数信号发生器的幅度调节旋钮，使超高频毫伏表（YB2174）对不同电压波形读数都相同。

例如：α1=α2=α3记录读数，用示波器观察三种波形并画出三种波形图，在图上标明被测电压的峰值。

将超高频毫伏表的读数及示波器的读数填入表1。

b. 用YB2172低频毫伏表测量三种电压波形，方法同上。

c. 根据三种特性电压表的测量结果（读数），分别计算出被测电压的平均值、峰值和有效值填入表1，并对测量结果进行分析说明。

表1：（2）等幅度测量a. 调节函数信号发生器，使输出频率为20KHZ，输出幅度为1V（用示波器监视）。

分别输出正弦波、三角波和方波，用峰值电压表（YB2174）测量各输出波形，记录读数并填入表2中。

b. 用YB2172低频毫伏表测量三种电压波形，方法同上。

c. 用示波器测量三种波形的有效值，方法同上。

d. 根据测量结果，计算被测电压的有效值，填入表2，并进行分析说明。

表2：五、思考题（1）在等幅度测量中，用峰值电压表测量三种波形时，读数相同吗？为什么？用均值电压表测量时，读数相同吗？为什么？（2）在实际测量中，对于各种非正弦信号电压，如何得到其有效值电压？（3）什么是波形误差？如何消除这项测量误差？实验三时间的测量一实验目的1．掌握用示波器测量周期和时间的方法；2．掌握用示波器测量时间间隔的方法。

二实验原理当示波器水平扫描速度开关微调在校准位置时，扫描开关各档的刻度值，表示荧光屏上水平刻度所代表的时间值。

因此，示波器不仅可用于显示示波器，而且可用于直接测得整个波形（或波形任何部分）的时间。

1 示波器测量交流电压的周期用示波器测量交流电压的周期，如图4-1 所示。

图4.1 周期的测量[例4-1] 测得如图4-1（b）所示波形上对应两点间的水平距离为5cm，“扫描时间”旋钮的指示值为0.1μs/cm，则被测波形周期为： T=5 ×0 5 =2.5µS 2 时间间隔测量用示波器测量如图4-2 所示，波形中两点的时间间隔T 时，可用上述方法测量。

图4.2测量波形中两点的时间间隔3 用示波器测量脉冲上升沿或下降沿时间和脉冲宽度⑴脉冲上升或下降时间测量调节水平“位移”，使脉冲上端 10％处与垂直中心线相交，如图 4.4所示，即可在水平中心线上读出时间 t1（t=扫描速度开关“t/cm”的指示值×水平距离）。

调节水平“位移”，使脉冲下端幅度 10％处与垂直中心线相交，如图4.4 所示，即可在水平中心线上读出时间t2。

将时间t1和t2相加，即为脉冲的上升时间。

图4.4 脉冲上升（或下降）时间测量图 4.5 脉冲宽度测量⑵脉冲宽度的测量调节垂直“位移”，使脉冲波形幅度的中点处在水平中心处，读出前沿和后沿与水平中心线交点间的距离,即前沿中点至后沿中点间的距离.用测得的水平距离乘以“t/cm”开关的指示值,即为被测脉冲宽度。

三实验设备1. 数字存储示波器ADS7062C 一台2. 函数信号发生器SP1642B 一台3. 导线若干四实验步骤1. 正弦波周期的测量将函数信号发生器SP1642B的输出接至数字存储示波器ADS7062C的输入（如通道A），开启示波器、信号发生器电源。

信号源频率设置为800Hz(正弦波)、输出幅度（峰峰值为2伏）；将示波器通道A的扫描线调整在零位，调节垂直灵敏度使波形在屏幕上显示一个完整的正弦波；按下RUN/STOP按钮，用光标测量正弦波的周期，并将结果填入表4.1。

2. 脉冲宽度的测量保持信号源频率和幅度不变（800Hz,峰峰值2伏），将波形设置为方波输出；按下RUN/STOP 按钮，用光标测量脉冲的宽度，将结果填入表4.2. 表3.脉冲波形上升沿的测量测量条件如2，示波器触发设定为上升沿触发，调节水平扫描时间旋钮，使方波信号上升沿观察到明显的变化，按下RUN/STOP 按钮，用光标测量方波的上升时间，并将结果填入表4.3。

表4.方波下降沿的测量测量条件及方法如3，示波器触发设定为下降沿触发，按下RUN/STOP 按钮，用光标测量方波的上升时间，并将结果填入表4.4。

表五 实验结果分析及总结1. 计算测量的结果，并分析相对误差；2. 时间测量还有哪些方法方法？实验四 相位差和频率的测量一 实验目的掌握用示波器测量相位差的方法；学会用李沙育图形测量信号频率及相位差。