常用仪器仪表的使用
一、实验目的
掌握数字万用表、直流稳压电源、双踪示波器、函数信号发生器的使用方法。 二、实验预习
打印实验指导书，预习实验原理和实验内容。 三、实验设备与仪器
数字万用表，直流稳压电源，双踪示波器，函数信号发生器。 四、实验原理
1．各种实验仪器与实验电路之间的连接关系
图1 实验仪器与实验电路之间的连接关系
2．数字万用表的使用
数字万用表用于测量直流和交流电压、电流、电阻等。某些万用表还可以测量三极管、二极管、电容和频率等。
① 型号栏；
② 液晶显示屏：显示测量数值； ③ 发光二极管：通断检测报警；
④ 档位开关：改变测量功能、量程及开关机； ⑤ 20A电流测试正极插座； ⑥ 200mA电流测试正极插座； ⑦ 电容、温度、及公共负极插座； ⑧ 电压、电阻及二极管正极插座； ⑨ 三极管测试插座；
⑩ 背光灯/自动关机开关。
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3．用示波器测量交流信号波形的幅值、周期、频率
双踪示波器可以同时测量和观察两路信号的波形，测量电路信号波形的幅值、周期等参数。
图2 DS1102D_E示波器操作面板
（1）交流信号波形的幅值测量：在图3中，如果“VOLTS/div”为1V/div，峰-峰之间高度为6div，计算方法为：U=1V/div×6div=6VP?P，如果探头为10 ：1，则实际幅值为U=60VP?P。
（2）交流信号波形的周期、频率测量：在图4中，在屏幕上一个周期为4div。如果“扫描时间”为1ms/div，周期T=1ms/div×4div=4ms。由此可得频率f=1/4ms=250Hz。
图3 电压测量 图4 周期和频率测量
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4．信号发生器输出信号的调节
函数信号发生器用于产生幅值和频率可调的交流信号（正弦波、方波、三角波）。
图5 DG1022函数信号发生器操作面板
按下波形选择键可以选择输出相应信号波形（正弦波、方波、三角波等），液晶显示窗口将显示出相应波形符号。
按下“频率”键，配合调节旋钮和左右方向键可设置信号发生器输出频率范围内任意一种频率，液晶显示窗口将显示出相应频率值。
按下“幅值”键，配合调节旋钮和左右方向键可设置输出信号的电压幅值，直接按数字键盘输入幅度数值时还可选择信号电压幅值的单位和类型（峰峰值或有效值）。
按下“偏移”键，配合调节旋钮和左右方向键可设置输出交流信号的直流偏移电压。
按下“相位”键，配合调节旋钮和左右方向键可在?180?范围内设置输出交流信号的相位。 5．直流稳压电源的使用
直流稳压电源用于输出若干组可调电压，为实验电路供电。
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五、实验内容
1．数字万用表和稳压电源的使用 （1）测量电阻
把万用表拨到电阻测量位置并按表1的要求设定万用表的档位。测试100Ω和510Ω电阻的阻值。把测量数据填入表1并计算出测量误差。
表1 电阻测量数据 标称值（Ω） 万用表档位（Ω） 测量值（Ω） 绝对误差（Ω） 相对误差（%） 100 200 510 2k （2）测量直流电压
把万用表拨到直流电压测量位置并按表2的要求设定万用表的档位，分别测量实验箱中标称值为+12V和-12V的直流稳压电源输出端，用万用表测量输出电压（极性不能接反，否则显示“－”；档位不能放错，否则显示“1”），填入表2并计算出测量误差。
表2 直流电压测量数据
稳压源输出（V） 万用表档位（V） 测量值（V） 绝对误差（V） 相对误差（%） +12V 直流20 -12V 直流20 2．示波器的使用 （1）示波器初始设置 按下示波器电源开关。
如示波器界面文字不是中文，按UTILITY（功能）键，在显示菜单中调整Language项为中文（简）。 将示波器CH1通道探头上的衰减开关拨到×1位置。
将CH1通道探头连接到示波器右下角的校准信号（～3V@1kHz或～5V@1kHz）端子。 按AUTOSET（自动设置）键，观测波形并记录信号参数，填入表3。 表3 示波器校准信号测量数据
信号参数 理论值 测量值 绝对误差 相对误差（%） 峰－峰值（VP?P） 周期（ms） 频率（kHz） （2）体会垂直控制部分的作用
按CH1 MENU（CH1菜单）键，在显示菜单中，分别设定耦合方式、带宽限制、探头衰减和反相等选项，观察波形及界面变化。
调节垂直POSITION（垂直位置）旋钮和垂直灵敏度（V/div，伏/格）旋钮，观察波形及界面变化，测试并填写表4。
按MATH MENU（数学计算菜单）键，选择运算类型，观察波形变化。再按一次MATH MENU键可关闭数学计算功能。
注意：计算电平值时必须计入探头的衰减量；如波形不稳定，调节触发部分的LEVEL（电平）旋钮
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（下同）。
表4 垂直控制测量数据 校准信号 3或5VP?P 1kHz CH1灵敏度 5V/div 1V/div 实测格数（div） 幅度计算值（Vp-p） （3）体会水平控制部分的作用 按HORIZ MENU（水平菜单）键，在显示菜单中，选择主时基，触发钮设定为电平，调节水平POSITION（水平位置）旋钮和水平灵敏度（S/div，秒/格）旋钮，观察波形及界面变化，测试并填写表5。
表5 水平控制测量数据 校准信号 3或5VP?P 1kHz 扫描时间 250us/div 1ms/div 实测格数（div） 周期计算值（ms） 频率计算值（Hz） （4）体会触发控制部分的作用
按TRIG MENU（触发菜单）键，在显示菜单中，触发类型选择边沿，触发信源选择CH1，触发方式选择自动，调节LEVEL旋钮，使波形稳定，观察波形及界面变化。
（5）体会功能控制部分的作用
分别按SAVE/RECALL（存储/调出）、MEASURE（测量）、ACQUIRE（获取）、UTILITY（功能）、CURSOR（光标）、DISPLAY（显示）键，了解菜单内容和操作。
3．示波器和信号发生器的使用 （1）测量信号幅度
调节信号发生器使其分别输出信号为：U1?2V（峰峰值）、f1?1000Hz的正弦波；U2?4V（峰峰值）、f2?2000Hz的方波。用示波器测量各信号电压及频率值。测试数据填入表6中。
注意：信号发生器输出电缆的信号线（红色鳄鱼夹）和示波器探头的信号输入端接在一起，信号发生器输出电缆的地线（黑色鳄鱼夹）和示波器探头的地线（黑色鳄鱼夹）接在一起，不可接错，否则会引起信号线对地短路，烧坏仪器。
表6 信号测量数据
信号发生器产生的信号电压（峰峰值） 信号发生器产生的信号频率（Hz） 示波器垂直灵敏度（Vdiv） 峰峰值波形格数 峰峰值电压（VP?P） 计算有效值电压（VRMS） 示波器水平灵敏度（?sdiv） 正弦波U1?2V 1000 方波U2?4V 2000 —— 5
周期格数 信号周期T（ms） 脉宽（高电平时长，ms） 占空比（脉宽/周期，%） —— —— f?1T（Hz） 六、思考题
1．能否用万用表测量方波、三角波的电压值？
2．示波器测量信号周期、幅度时，如何才能保证其测量精度？使用万用表时如何保证测量精度？ 3．示波器观察波形时，为实现下列要求，应调节哪些部分？
移动波形位置；稳定波形；改变周期个数；改变显示幅度；测量直流电压。 七、实验报告（本部分请在空白页中手写完成）
1．回答思考题。
2．根据实验记录进行数据分析，将计算结果填入各表格。 3．误差原因分析：实验中产生的误差是由哪些原因造成的？
4．总结万用表、示波器、信号发生器等仪器设备的使用方法及主要旋钮、按键的功能。 5．使用函数信号发生器过程中经常出现的两个错误是什么？
6．在使用各种实验设备时都有哪些安全考虑（每种仪器分别进行说明）？ 7．总结实验心得体会。
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