【实训目的】

1.学会函数信号发生器、示波器和毫伏表的使用。

2.掌握用示波器观测正弦交流电压的幅值与周期，并能正确读数。

3.掌握用毫伏表测量交流信号的有效值的操作方法。

【实训器材】

示波器、信号发生器、毫伏表。

1.认识信号发生器、示波器与毫伏表的操作面板

1）信号发生器

信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器，外形如图4-22。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

图4-22　信号发生器

函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。

（1）信号发生器使用方法

①电源开关（POWER）：将电源开关按键弹出即为“关”位置，将电源线接入，按电源开关，以接通电源。

②LED显示窗口：此窗口指示输出信号的频率，当“外测”开关按入，显示外测信号的频率。如超出测量范围，溢出指示灯亮。

③频率调节旋钮（FREQUENCY）：调节此旋钮改变输出信号频率，微调旋钮可微调频率。

④占空比（DUTY）：占空比开关，占空比调节旋钮，将占空比开关按入，占空比指示灯亮，调节占空比旋钮，可改变波形的占空比。

⑤波形选择开关（WAVE FORM）：按对应波形的某一键，可选择需要的波形。

⑥衰减开关（ATTE）：电压输出衰减开关，二档开关组合为 20dB、40dB、60dB。

⑦频率范围选择开关（频率计闸门开关）：根据所需要的频率，按其中对应键。

⑧复位开关：按计数键，LED显示开始计数，按复位键，LED显示全为0。

⑨计数/频率端口：计数、外测频率输入端口。

⑩外测频开关：此开关按入，LED显示窗显示外测信号频率或计数值。

⑪电平调节：按入电平调节开关，电平指示灯亮，此时调节电平调节旋钮，可改变直流偏置电平。

⑫幅度调节旋钮（AMPLITUDE）：顺时针调节此旋钮，增大电压输出幅度。逆时针调节此旋钮可减小电压输出幅度

⑬电压输出端口（VOLTAGE OUT）：电压输出由此端口输出。

⑭TTL/CMOS输出端口：由此端口输出TTL/CMOS信号。

⑮VCF：由此端口输入电压控制频率变化。

⑯扫频：按入扫频开关，电压输出端口输出信号为扫频信号，调节速率旋钮，可改变扫频速率，改变线性/对数开关可产生线性扫频和对数扫频。

⑰电压输出指示：3位LED显示输出电压值，输出接50Ω负载时应将读数除2。

⑱50Hz正弦波输出端口：50Hz约2Vp-p正弦波由此端口输出。

（2）信号发生器面板各旋钮的功能

①波形选择键，可以按需要选择三种不同的波形。

②幅度调节旋钮，可以在10倍范围内调整输出信号的电压。

③频率调节旋钮，可以在10倍范围内调整输出信号的频率。

④幅度调节旋钮，可以在10倍范围内调整输出信号的电压。

⑤频率范围选择键，可将0.1Hz～200kHz信号分成六个范围。

×1挡　　　可输出0.1～2Hz范围的信号频率

×10挡　　　可输出 10～20Hz范围的信号频率

×100挡　　　可输出 10～200Hz范围的信号频率

×1K挡　　　可输出 100～2000Hz范围的信号频率

×10K挡　　　可输出1～20kHz范围的信号频率

×100K挡 　可输出 10～200kHz 范围的信号频率

（3）信号发生器注意事项

①接通电源前请先将以下开关弹出：电源开关、衰减开关、外测频开关（F2）、电平开关、扫频开关、占空比开关。

②各输出、输入端口，不可接触交流供电电源。

③各输出、输入端口，不可接触正负30V以上直流或交流电源。

④输入端口尽量避免长时间短路（小于1分钟）或电流倒灌。

⑤不可用连接线拖拉仪器。

⑥为了确保仪器精度，请勿将强磁物体靠近仪器。

2）示波器

示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。图4-23为示波器实物。

图4-23　示波器

（1）示波器使用方法

①显示部分

荧光屏：荧光屏是示波器的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间，垂直方向指示电压。水平方向分为10格，垂直方向分为8格，每格又分为5份。

电源开关：示波器主电源开关。当此开关按下时，电源指示灯亮，表示电源接通。

辉度：旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些，高频信号时大些。一般不应太亮，以保护荧光屏。

聚焦：调整光点或波形清晰度。聚焦旋钮调节电子束截面大小，将扫描线聚焦成最清晰状态。

标准信号输出：1kHz、1V方波校准信号由此引出。加到Y轴输入端，用以校准Y轴输入灵敏度和X轴扫描速度。

②垂直偏转系统

CH1：通道1（CH1）垂直放大器信号输入BNC插座。当示波器工作于X-Y模式时作为X信号的输入端。

CH2：通道2（CH2）垂直放大器信号输入BNC插座。当示波器工作于X-Y模式时作为Y信号的输入端。

输入耦合方式选择开关：选择“地”时，扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。

DC耦合用于测定信号直流绝对值和观测极低频信号。

AV耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。

VOLTS/DIV：垂直轴电压灵敏度切换、阶梯衰减器开关，分十个档位。

5代表每格0.5V。如果使用的是10：1的探头，计算时将幅度×10。

微调：可变衰减旋钮/增益×5开关。逆时针方向旋转，可使显示波形的幅度连续减小，直至原来幅度的1/2.5。

反相：将通道的信号将被反相。

↑↓：CH1的垂直位置调整旋钮/直流偏移开关。调节CH1轨迹在屏幕上的垂直位置。

垂直轴工作方式选择开关：CH1：仅显示CH1的信号。

CH2：仅显示CH2的信号。

交替：交替显示方式。

叠加：叠加显示方式。

③水平偏转系统

TIME/DIV：扫描速度切换开关，可同时控制CH1或CH2通道。共19档，可在0.2μs/div至0.2s/div范围选择扫描速率。如2ms，代表每横格是2ms。当置于X-Y位置时，示波器为X-Y工作方式。CH1为X信号通道，CH2为Y信号通道。

扫描微调：扫描速度可变旋钮，一般处于校准位置。（瞬时针方向旋转到底）

←→：水平位置旋钮/扫描扩展开关，用于调节轨迹在水平方向的上移动。

扩展：拉出时，扫描因数×10扩展，扫描时间为TIME/DIV开关指示值的1/10。(www.daowen.com)

④触发系统

触发耦合即抑制特殊信号。

AV：交流耦合，只允许用触发信号的交流分量触发，触发信号的直流分量被隔断。

DC：直流耦合，不隔断触发信号的直流分量。

高频：高频耦合，触发信号经过高通滤波器加到触发电路，触发信号的低频成分被抑制。

TV：视频信号耦合

（2）示波器注意事项

①荧光屏上的光点不能调得太亮，并且不能长时间停留在屏上，以免损坏荧光屏。

②使用示波器应轻轻旋动各旋钮，当旋钮拧不动时不可强拉硬转，否则将损坏仪器。

③实验过程中，光点强度不能太高，短时间不使用时，应将辉度关掉。

（3）示波器的读数

大多数示波器都有在屏幕上的游标，它可以让您在屏幕上自动进行波形测量，而不用必须数刻度标识。一个光标就是一条您可以在屏幕上移动的线。两条水平光标线可以被上下移动来括出波形幅值以用于电压测量，同样，两条垂直线可以左右移动以用于时间测量。在它们位置上的读数指示出电压或者时间。

①测量交流信号的峰值

电压测量的最基本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（图4-24）。

图4-24　测量交流信号的峰值

●调节CH1灵敏度选择开关VOLTS/DIV，使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。被测信号的峰的峰值=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测量交流信号的周期

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－1）

●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TIMES/DIV，则被测信号的周期为：T=波形一个周期所占格数×扫描速度切换开关（TIME/DIV）指示值 f=1/T（Hz）。

③直流电压的测量

将Y轴输入耦合开关置于“地”位置，触发方式开关置“自动”位置，使屏幕显示一水平扫描线，此扫描线便为零电平线。

将 Y轴输入耦合开关置“DC”位置，加入被测电压，此时，扫描线在Y轴方向产生跳变位移H，被测电压即为“V/div”开关指示值与H的乘积。

④相位的测量

利用示波器测量两个正弦电压之间的相位差具有实用意义，用计数器可以测量频率和时间，但不能直接测量正弦电压之间的相位关系。

用双踪示波器在荧光屏上直接比较两个被测电压的波形来测量其相位关系。测量时，将相位超前的信号接入YB通道，另一个信号接入YA通道。选用YB触发。

调节“t/div”开关，使被测波形的一个周期在水平标尺上准确地占满8div，这样，一个周期的相角360°被8等分，每1div相当于45°。读出超前波与滞后波在水平轴的差距 T，按下式计算相位差φ：φ= 45°/div×T（div）。如 T=1.5div，则φ=45°/div×1.5div =67.5°

3）毫伏表

交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。图4-25为毫伏表外形。

图4-25　毫伏表

（1）面板介绍（图4-26）

图4-26　毫伏表面板介绍

（2）使用说明

①电源开启后，仪器进入产品提示和自检状态，自检通过后进入测量状态。进入测量状态后，仪器处于CH1输入，手动量程300V档，电压显示窗口和dB显示窗口有显示。

②按面板上的【CH1/CH2】键，选择CH1或CH2通道工作，如CH1灯亮为选通CH1通道，测量指示为CH1通道信号的电压值。

③按【自动/手动】键，选择自动或者手动测量方式。当选择自动测量方式时，仪器能根据被测信号的大小自动选择测量量程，同时允许用手动按键设置量程选择。当采用手动测量方式时，用户可根据仪器的提示设置量程。若“过量程”灯亮，电压显示 HHHHV，dB显示为 HHHHdB，应该手动切换到上面较大的量程。当“欠量程”灯亮时，用户应切换到下面较小的量程测量。

④采用浮置或接地方式。当将后面板上的“浮置/接地”开关置于浮置时，输入信号地与外壳处于高阻状态，当开关置于接地时，输入信号地与外壳接通。

在以下几种情况下，不宜采用接地方式。

在音频信号传输中，有时需要平衡传输，此时测量其电平时，不能采用接地方式，需要浮置测量。

在测量BTL放大器，输入两端任一端都不能接地，否则将会引起测量不准甚至烧坏功放，此时宜采用浮置方式。

某些需要防止地线干扰的放大器或带有直流电压输出的端子及元器件二端电压的在线测试等均可用浮置方式测量，以免由于公共接地带来的干扰或短路。

（3）注意事项

①仪器使用电压为220V，50Hz，应注意不应过高或过低。

②仪器在使用过程中不要频繁地开机和关机，关机后重新开机的时间要大于5秒。

③仪器在开机或者使用过程中若出现死机现象，应先关机然后再开机检查。

④在使用过程中，不要长时间输入过量程电压。

⑤在自动测量过程中，进行量程切换时会出现瞬时的过量程现象，此时只要输入电压不超过最大量程，片刻后读数即可稳定下来。

⑥在测量过程中，若“过量程”或“欠量程”指示灯闪烁，应切换量程，否则其测量读数只供参考。

2.用示波器观测正弦交流电波形

1）观测“3V 1kHz”正弦交流电压的波形、幅度与周期

图4-27　示波器观察

用示波器观测由信号发生器输出的正弦交流电波形操作步骤：

（1）接通低频信号发生器电源，选择正弦波输出，调节输出正弦交流信号的频率和幅值分别为1kHz、3V。

（2）接通示波器电源，调整示波器扫描光迹。将耦合选择开关置于“⊥”位置，调整扫描光迹使其显示屏中心处出现一条稳定的亮线。

（3）校正。将0.3VP-P频率为1kHz的方波信号通过“CH1”通道输入，并进行校正。

（4）输入被测信号。将信号发生器输出的正弦交流信号通过“CH1”通道输入，通过调节幅度量程选择开关与时间量程选择开关等，使被测信号波形在屏幕上显示1～2个周期、满屏2/3的稳定波形。

（5）正确读数。将所测正弦交流电的峰-峰值、最大值、有效值、周期和频率填入相应技训表。

2）观测“6V 50Hz”正弦交流电压的波形、幅度与周期

操作步骤：

（1）节函数信号发生器输出正弦交流信号的频率和幅值分别为50Hz、6V。

（2）重复1）中（4）（5）步骤，把测量结果填入如表4-5所示技训表。

表4-5　示波器测试技训表

3.使用毫伏表测量交流信号有效值

1）测量实物（图4-28）

图4-28　毫伏表测直流信号实物图

2）操作步骤

（1）调节低频信号发生器输出的正弦交流信号频率和幅值分别为1kHz、3V。

（2）接通交流毫伏表电源，使其处于测试状态。

（3）将信号发生器输出的交流信号输入到交流毫伏表的输入端。

（4）正确读数。并将被测值填入相应技训表。

（5）将低频信号发生器输出的正弦交流信号频率和幅值调节为1kHz 、5V，重复上述测试过程，并将被测值填入表4-6所示技训表。

表4-6　毫伏表测试技训表

【实训小结】

把“把函数信号发生器、示波器和毫伏表的使用”的方法与步骤、收获与体会及实训评价填入表4-7所示实训小结表。

表4-7　实训小结