电子测量实验报告

电子测量实验报告姓　　名：　　学号：同组人：指导教师：曾国宏实验日期：2014.11.23示波器波形参数测量实验报告姓名：学号：指导教师：曾国宏一、实验目的通过示波器的波形参数测量，进一步巩固加强示波器的波形显示原理的掌握，熟悉示波器的使用技巧。1．熟练掌握用示波器测量电压信号峰峰值，有效值及其直流分量。2．熟练掌握用示波器测量电压信号周期及频率。3．熟练掌握用示波器在单踪方式和双踪方式下测量两信号的相位差。二、实验预习实验所用示波器为SS7802A型示波器。SS7802型示波器是日本岩崎公司生产的带有CRT读出功能的20MHZ带宽模拟双踪示波器。该示波器带有CRT读出功能，所以能够方便、准确地进行电压幅度、频率、相位和时间间隔等的测量。单踪示波器和双踪示波器的差别：单踪示波器只能显示一个信号的波形，双踪可以同时显示两个信号的波形。三、实验仪器与设备1、SS7802A型示波器a、主要参数：SS-7802模拟示波器·具有能够选择场方式、线路的TV/视频同步功能·附有光标和读出功能·5位数计数器　规格及性能·显像管：6英寸、方型8×10p(1p=10mm)约16kV·垂直灵敏度：2mV/p~5V/p（1-2-5档）（通道1、通道2）精度：±2%·频率范围：20MHz·时间轴扫描A·100ns/p~500ms/p·TV/视频同步：能够选择场方式、能够选择ODD、EVEN、BOTH、扫描线路·b、主要功能描述示波器操作板如图所示：包括如下五个操作控制区域：水平控制区【◄POSITION►】：将【◄POSITION►】向右旋转，波形右移。FINE指示灯亮时，旋转【◄POSITION►】可作微调。MAG×10：扫描速率提高10倍，波形将基于中心位置向左右放大。ALTCHOP：选择ALT（交替，两个或多个信号交替扫描）或CHOP（断续，两个或多个信号交替扫描）。垂直控制区INPUT：输入连接器（CH1、CH2）,连接输入信号。EXTINPUT：用外触发信号做触发源。外信号通过前面板的EXTINPUT接入。【VOLTS/DIV】：调节【VOLTS/DIV】选择偏转因数。按下【VOLTS/DIV】；偏转因数显示“”符号。在该屏幕下，可执行微调程序。【▲POSITION▼】：垂直位移，向右旋转，波形上移。CH1、CH2：通道选择，按下CH1或CH2选择通道显示或不显示。GND：按下GND打开接地开关。DC/AC:选择直流（DC）或交流（AC）耦合。ADD、INV：显示（CH1+CH2）(相加〈ADD〉)或（CH1-CH2）(相减〈INV〉)。触发及扫描控制区【TIME/DIV】：选择扫描速率。【TRIGLEVEL】：调整触发电平。SLOPE：选择触发沿（+、―）。SOURCE：选择触发来源（CH1、CH2、LINE、EXT、VERT）。COUPL：选择触发耦合方式（AC、DC、HFREJ或LFREJ）。TV：视频信号触发选择（BOTH、ODD、EVEN、或TV-H）。TRIG’D指示灯：当触发脉冲产生时灯亮着。READY指示灯：等待触发信号时灯亮着。AUTO、NORM：选择重复扫描。SGL/RST：选择单次扫描。功能选择及控制区【FUNCTION】：可用此旋钮设定延迟时间、光标位置等。旋转时做为微调使用。如需粗调时，可单次或连续按下此钮，而光标移动方向为之前此钮旋转的方向。→光标←:△V-△t-OFF：选择△t（时间变化测量），选择△V（电压变化测量），或OFF。TCK/C2：选择光标移动形式（C2或TRACKING）。HOLDOFF：选择释抑时间。整体控制区POWER：用于开启电源（ON）或进入预备（STBY）状态屏幕灰度等的调整校准信号及接地端口CAL连接器：输出校准电压信号，此信号用于本仪器之操作检查及调整探头波形屏幕显示分为以下三个区域：触发及扫描信息显示区在显示屏的上方，依次为：扫描速度、触发源、触发极性、触发耦合方式、触发电平、释抑时间等项目。波形显示区显示信号波形。信号源状态、测量结果显示区位于屏幕的下方。四、实验内容1．测量1kHz的三角波信号的峰峰值及其直流分量。2．测量1kHz的三角波经下图阻容移相平波后的信号Vo的峰峰值及其直流分量。3．测量1kHz的三角波的周期及频率。4．用单踪方式测量三角波Vi、输出Vo两信号间的相位差。5．用双踪方式测量三角波Vi、输出Vo两信号间的相位差。6．信号改为10Hz，重复上述步骤1~5。五、实验步骤1、测量1kHZ的三角波信号的峰峰值及其直流分量：（1）打开示波器，并对示波器进行校准；（2）接着用信号发生器调出频率为1000HZ的三角波，然后用将示波器探头接到信号发生器上。在经过水平位移，调节其y方向增益在示波器上得到标准的三角波信号；（3）在示波器上显示出波形后，测量波形峰峰值Vpp；（4）按下CH1下面的DC/AC键，选择直流（DC）耦合，测出其直流分量的值；2、测量1kHZ的三角波经下图阻容移相平波后的信号V0的峰峰值及其直流分量：（1）将一通道调制交流耦合，经过校准后连好上面的电路图，然后将三角波信号接入到上述电路的输入端，将输出信号上连好示波器探头，调节按钮，重复上述操作，测出其峰峰值；（2）将耦合方式调整为直流，测出其直流分量。3、测量1kHZ的三角波的周期及频率：将通道一耦合方式变为交流耦合，把信号发生中的三角波信号接入示波器，待调出波形后按下△V-△t-OFF键，选择△t（时间变化测量）。将标线调到两波峰之间，所得示数即为周期，频率可读出。4．用单踪方式测量三角波Vi、输出Vo两信号间的相位差：（1）首先在示波器通道一上找到三角波信号，待一切都调好后找出一个特殊位置，按下时间变化测量线，将一条线移至这个波形与中心线的交点处，示波器不要做任何改动。（2）从示波器上撤下该三角信号，然后连至阻容电路的输入端，同样将输出端连至示波器。在示波器上得到正弦信号。固定端不变，调节另一条光标线，将光标线移至和上波形相同的位置。得到时间差；（3）由公式可以算出相位差。5、用双踪方式测量三角波Vi、输出Vo两信号间的相位差：（1）将三角波一端连到示波器的通道一上，将领一端连到阻容电路的输入端，此外将将输出端连到示波器的通道二。练好后调整将两个波形放大，从而达到容易测量的目的。（2）找到两个波形的相同位置，按下时间变化测量键，将一条光标线移至正弦波和横轴交点处，另一条光标线移至三角波移至三角波和横轴交点处，得到时间差；（3）再有上述公式导出相位差。6．信号改为10Hz，重复上述步骤1~5。六、实验数据及分析1KHz10Hz峰峰值9.70V1.405V直流分量0V0V变相后峰峰值0.532V1.230V变相后直流分量0V0V周期1.004ms100.0ms频率0.996kHz10.0Hz单踪时间差0.256ms2.10ms单踪测相位差91.79度7.56度双踪测时间差0.242ms3.00ms双踪测相位差86.77度10.8度七、思考题1．测量相位差时，你认为双踪、单踪测量哪种方式更准确？为什么？答：单踪方式测相位差更准确。选用双踪方式时，使用两个输入通道，这样产生的系统误差会更大；采用单踪方式时信号只需要从一个通道输入，不会产生过大的差异。因此单踪方式测量相位差更准确。2．你认为在实验过程中双踪示波器的扫描是工作在交替还是断续方式？为什么？答：交替扫描即ACT是非实时的工作状态，开关速度比较低，这样的工作方式在测量低频信号时只有闪动出现。断续扫描即CHOP，这种工作方式开关转换速度高，两个波形的闪动现象，中间需要消隐，否则只有雾状图像。3．对于同一组移相电路，1kHz和10Hz三角波经过移相变换后，其相位、幅值有何不同？为什么？答：移相变换后，，Φ=-arctan(RωC),频率减小，移相后正弦波幅值变大，相位差变大。图示仪使用及晶体管参数测量实验报告姓名：学号：指导教师：曾国宏一、实验目的通过图示仪对晶体管参数的测量使用，加强对图示仪的波形显示原理的掌握，熟悉图示仪的使用方法。1.学会用图示仪测量晶体三极管的特性参数。2.学会用图示仪测量二极管的特性参数。3.学会用图示仪测量稳压二极管的特性参数。二、实验预习BJ4814型半导体管特性图示仪是测量半导体器件直流及低频参数的专用仪器,它通过示波管屏幕及标尺刻度,准确的反映器件的特性曲线,其信息量之大是其它类型直流测试设备所达不到的,亦显示出图示仪的独特优势,因此它是半导体器件生产厂家及整机研制部门进行半导体器件的研制,性能改善,电路设计,器件的合理应用等工作必不可少的理想测试设备。三、实验仪器与设备1．BJ4814晶体管图示仪主要技术指标：X轴系统：A.工作方式:分集电极电压(Vc),基极电压(Vb),二极管电压(Vd)和阶梯信号四类.B.位移范围:大于10度C.集电极电压偏转因数:20mV/度～20V/度.1-2-5序共10挡误差≤±3%D.基极电压偏转因数:20mV/度～1V/度.1-2-5序共6挡误差≤±3%E.二极管电压偏转因数:100V/度～500V/度.1-2-5序共3挡误差≤±3%F.阶梯信号偏转因数:1阶/度误差≤±5%Y轴系统A.工作方式:分集电极流(Ic),和阶梯信号两类.B.位移范围:大于10度C.集电极电流偏转因数:1uA/度～2A/度.1-2-5序共20挡误差≤±3%D.阶梯信号偏转因数:1阶/度误差≤±5%阶梯信号源A.工作方式:分恒压源和恒流源两类B:极性:正或负C:阶梯电流源:1mA～200mA/阶1-2-5序共17挡误差≤±5%D:阶梯电压源:20mV/度～1V/度1-2-5序共6挡误差≤±5%(源内阻100Ω)E:级/族:1-10连续步进集电极扫描电源A:额定电压范围及容量:0～20V20A0～200V0.5A0～5000V0.002AB.极性:正或负C.方式:　　　0-20v范围(Y轴0.001~5mA/度)100Hz　　　0-20v范围(Y轴10~50mA/度)500Hz　　　0-20v范围(Y轴0.1~0.5A/度)100Hz间歇(8mS)扫描　　　0-20v范围(Y轴1~2A/度)50Hz间歇(18m)扫描　　　0-200v范围(Y轴0.001~5mA/度)100Hz　　　0-200v范围(Y轴0.01~0.5A)100Hz间歇(8mS)扫描　　　0-5000v范围直流2.2.5显示系统A.示波管型号:13SJ38JB.有效工作面:75mm×75mm(标尺)C.分度:1度(X)=7.5mm1度(Y)=7.5mm基本安全要求A.绝缘要求:≥2MΩB.漏电流:≤5mA(峰值)C.介电强度电压试验:电源进线相对机壳应能承受1500V(50Hz交流有效值)1分钟试验,不出现击穿和飞弧现象.2．二极管、晶体管9013、9015四、实验内容1.测量二极管的导通特性曲线。2.测量稳压二极管的正向、反向特性曲线。3.测量晶体管9013的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。4.测量晶体管9015的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。五、实验步骤1．测量二极管的导通特性曲线。把二极管放到应该测量的位置后，先对仪器进行预热，过一段时间，发现电压会上升，有一拐点，此时为二极管正向导通管压降。然后反加电压，再过一短时间，发现其电压突然下降，此为反向击穿，记录这两个点。2.测量晶体管9013的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。通过调节x，y旋钮，加入电流得到如下图曲线：可以算出其Vces、Vceo、Iceo、3.测量晶体管9015的特性曲线，其为NPN型三极管，如图所示：可以算出其Vces、Vceo、Iceo、六、实验数据及分析1．测量二极管的导通特性曲线。正向特性：Y轴：20mA/度X轴：0.2V/度功耗限制电阻为1KΩ导通电压为0.6V反向特性：由图得反向击穿电压为3v2.测量晶体管9013的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。Y轴：Ic2mA/度X轴：Vce0.2V/度阶梯信号：10μA/度得Vces=0.2VIceo=0.2mAVceo=38Vhfe=2103.测量晶体管9015的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。Y轴：Ic5mA/度X轴：Vce10V/度阶梯信号：10μA/度由图得：Vces=0.1VIceo=0.1mAVeco=80Vhfe=240七、思考题1.测量二极管、稳压二极管的特性曲线时，如何注意Rc及扫描电压的档位？答：RC应该调至适当档位，保护被测电阻。测量正向特性时应将其调到较大的档位，以免烧坏器件。在开关打开前，扫描电压调至0处，开关打开后再逐渐增大。2.测量晶体管的特性曲线时，为什么增加级数时，屏幕上的波形为什么会闪动？请你计算扫描一簇曲线所用的时间？答：因为Ts=n·Tc，增加簇数使n增大，则Ts增大，阶梯波发生器开关速度降低，眼睛观察重新产生增大后的阶梯信号就会出现闪动。3.如何进行阶梯波的调零？答：显示部分中间按钮按F，调零起始位置在右上角，级数选择1，按下测量班上的零电流，调整Vce=10V,松开零电流，应使第一条线与Iceo重合。数字化测量仪实验报告姓名：学号：指导教师：曾国宏一、实验目的通过数字化测量仪的使用，进一步巩固加强对数值化测量原理的掌握，不同数值化测量的误差分析及影响因素。1.学会用数字化测量仪测量信号的周期和频率。2.学会分析数字化测量的误差来源。3.掌握如何减少测量误差的措施。二、实验仪器与设备1、信号发生器2、数字频率计三、实验步骤将信号发生器置于30Vpp档，衰减置20dB，压入偏置电压开关，分别用测频、测周的方法测量100Hz、1kHz、10kHz的方波，将测量数据添入下表。测频方法（kHz）测周方法（ms）档位0.001s0.1s1s10s110100100Hz1kHz10kHz四、实验数据及分析测频方法（kHz）测周方法（ms）档位0.001s0.1s1s10s110100100Hz100.001100.001100.0012100.001289.9998719.99987149.99987181kHz1.00011.000011.0000131.0000132999.9867999.98670999.9867610kHz10.00110.0001310.0001510.00012699.9987599.99874099.998745五、思考题1.通过以上实验数据，请你分析该测量系统的误差来源，以及减少测量误差的措施和方法。答：在测频时，相对误差由量化误差和标准频率误差两部分组成。当频率一定，闸门时间越长，测量准确度越高；当闸门时间一定是，频率越高，测量准确度越高。解决方法：A：选择准确性高、稳定性高的晶振作为时标信号发生器。B:在不使计数器产生溢出的情况下加大分频器的分频系数，扩大主门的开启时间。C：对于随机的计数误差可提高信噪比或调小通道增益来减小误差。在测周时，误差有量化误差、转换误差、标准频率误差。当频率一定，闸门时间越长，测量准确度越高；当闸门时间一定时，频率越小，测量准确度越高。解决方法：A：采用多周期测量。B：选用小时标。C：测量过程中尽可能提高信噪比。2.为什么在减小输入信号的幅值到一定程度时，测量数值相差会突然增大？答：在减小输入信号的幅值到一定程度时，测量无法满足计数器要求的触发电平，所以相位差会突然增大。实验心得体会通过本次的实验，我对整个电子测量课程的应用和相关仪器的认知有了更深层次的理解。课上学的很多东西，只有在试验中亲自的体会应用，才能最终的融会贯通。在示波器波形参数测量中，通过分别使用单踪和双踪方式测量相关物理量的方法，让我对整个示波器的使用有了更深的认识，信号发生器和相关移相电路也在实验当中自主操作并完成了相关实验。在示波器的调试过程中，我们也出现了诸多的问题，最终在自己的查找尝试和老师及助教的帮助下，理解和解决了其中的问题。图示仪的使用及晶体管特性参数测量的实验更是困难重重，因为晶体管图示仪以前根本没有接触过，只停留在课堂上书面的了解。即使之前对所使用的图示仪做了充分的预习，在实验中还是不免有些手忙脚乱，调试波形时也经常找不到规律，所以浪费了大量的时间。在助教的帮助下，我们调试出其中一种波形并按相关的方法举一反三，最终完成了整个的实验，对图示仪的操作也有了自己的理解和认识。数值化测量仪的使用是相对比较简单的实验，通过信号发生器和数字频率计的组合，通过测频和测周两种方法来记录不同频率测量方法下所得频率的误差大小。这是两种常用的测量频率的方法，通过这次试验，我对在选择测频和测周方法上也有了更准确的把握。总之，在老师和助教的帮助下，这次试验让人感到收获良多。