电子技术实验指导讲解.docx
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电子技术实验指导讲解
《电子技术实验指导》
讲义
（供材料工程、物理教育专业学生使用）
绪言
一、实验教学的基本要求
1、正确使用常用电子仪器，如示波器、信号发生器、数字万用表、参数测试仪、稳压电源等。
2、掌握基本的测试技术，如测量频率、相位、时间、脉冲波波形参数、电压或电流的平均值、有效值、峰值以及电子电路的主要技术指标。
3、具有查阅和网上查询电子技术有关资料的能力。
4、根据技术要求能选用合适的元器件，设计常用的小系统，并进行组装和调试。
5、初步具有分析，寻找和排除电子电路中常见故障的能力。
6、初步具有正确处理实验数据、分析误差的能力。
7、能独立写出严谨的、有理论分析的、实事求是的、文理通顺的、字迹端正的实验报告。
二、实验规则
为了顺利完成实验任务，确保人身、设备安全，培养严谨、踏实、实事求是的科学作风和爱护国家财产的优秀品质，特制定以下实验规则。
1、实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。
预习要求如下：
（1）认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算。
（2）完成各实验“预习要求”中指定的内容。
（3）熟悉实验任务。
（4）复习实验中各仪器的使用方法及注意事项。
2、使用仪器、设备前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。
3、实验时接线要认真，相互仔细检查，确信无误才能接通电源。
初学或没有把握时应经指导教师审查同意后才能接通电源。
4、实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫或有异味），应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。
找出原因、排除故障并经指导教师同意才能再继续实验。
如果发生事故（例如元件或设备损坏）应主动填写实验事故报告单，服从实验室和指导教师对事故的处理决定（包括经济赔偿），并自觉总结经验，吸取教训。
5、实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。
6、实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果（数据、波形及其现象）。
所记录的实验结果必须经指导教师审阅签字后才能拆除实验线路。
7、实验结束后，必须拉闸，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理好，才能离开实验室。
8、在实验室不得做与实验无关的事。
9、遵守纪律，不迟到、不乱拿他组的仪器、设备、工具、导线等。
保持实验室内安静、整洁、爱护一切公物，不许在仪器设备或桌子上乱写乱画。
10、实验后每个同学都必须按要求做一份实验报告。
三、实验报告要求
1、每次实验后每人必须独立完成一份实验报告。
2、实验报告一般应包括以下内容：
（1）原始记录（数据、波形、现象及所用仪器设备编号等）。
原始记录应有指导教师签字才有效。
（2）画出实验电路，简述所做实验内容及结果。
（3）对原始记录进行必要的分析、整理。
并将原始记录与预习时理论分析所得的结果进行比较，分析误差原因。
（4）重点报告实验中体会较深、收获较大的一、两个问题（如果实验中出现故障，应将分析故障、查找原因作为重点报告内容），详细报告其过程，说明出现过什么现象，当时是怎么分析的，采取了什么措施，结果如何，有什么收获或应吸取什么教训。
（5）回答任课教师指定的思考题。
3、实验报告封面上应写明实验名称、班号、实验者姓名、学号、实验日期和完成实验报告日期等（下面附有实验报告封面格式），并将实验报告整理装订好，按任课教师指定的时间上交。
实验一常用电子仪器的使用与常用电子元器件的识别
一、实验目的
1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器，函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、模拟电路实验箱等的主要技术指标、性能及正确使用方法。
2、掌握常用电子元器件的识别方法和简单测试判别技术。
二、实验原理
在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器，直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等．它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。
实验中要对各种电子仪器进行综合使用．可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行等合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图2－1所示。
接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。
信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。
图1－1基本模拟电子技术实验系统布局图
1、YB4320/40G型双踪示波器
示波器是电子测量中最常用的一种电子仪器，可以用它来测试和分析时域信号。
示波器通常由信号波形显示部分、垂直信道（Y通道）、水平信道（X）通道三部分组成。
图1－2YB4320G/40G双踪示波器面板分布图
双踪示波器的操作方法
按下表设置仪器的开关及控制旋钮或按键。
项目
编号
设置
电源（POWER）
（9）
弹出
辉度（INTENSITY）
（2）
顺时针1/3处
聚焦（FOCUS）
（4）
适中
垂直方式（MODE）
（42）
CH1
断续（CHOP）
（44）
弹出
CH2反相（INV）
（39）
弹出
垂直位移（POSITION）
（40）（43）
适中
衰减开关（VOLTS/DIV）
（10）（15）
0.5V/div
微调（VARIABLE）
（14）（17）
校准位置
AC—DC—接地（GND）
（11）（12）（16）（18）
接地
触发源（SOURCE）
（29）
CH1
耦合（COUPLING）
（28）
AC
触发极性（SLOPE）
（25）
+
交替触发（TRIGALT）
（27）
弹出
电平锁定（LOCK）
（32）
按下
释抑（HOLDOFF）
（34）
最小（逆时针方向）
触发方式
（31）
自动
水平显示方式
（HORIZDISPLAY）
（41）
A
ATIME/DIV
（20）
0.5ms/div
扫描非校准
（SWPUNCAL）
（21）
弹出
水平位移（POSITION）
（35）
适中
5扩展（5MAG）
10扩展（10MAG）
（36）
弹出
X—Y
（30）
弹出
按上述设定了开关和控制按钮后，将电源线接到交流电源插座，然后，按如下步骤操作：
（1）打开电源开关，确定电源指示灯变亮，约20秒钟后，示波管屏幕上会显示光迹，如60秒钟后仍未出现光迹，应按上表检查开关和控制按钮的设定位置。
（2）调节辉度（1NTEN）和聚焦（FOCUS）旋钮，将光迹亮度调到适当，且最清晰。
（3）调节CHl位移旋钮及光迹旋转旋钮，将扫描线调到与水平中心刻度线平行。
（4）将探极连接到CHl输入端，将2Vp-p校准信号加到探极上。
（5）将AC—DC—GND开关拨到AC，屏幕上将会出现方波波形。
（6）调节聚焦（FOCUS）旋钮，使波形达到最清晰。
（7）为便于信号的观察，将VOLTS／DIV开关和TIME／DIV开关调到适当的位置，使信号波形幅度适中，周期适中。
（8）调节垂直移位和水平移位旋钮到适中位置，使显示的波形对准刻度线且电压幅度（Vp-p）和周期（T）能方便读出。
1电压测量方法：
用示波器可以测量正弦波、脉冲波及各种非正弦波的电压幅度
Vpp=Dy×Hy
其中：
Vpp—被测电压峰—峰值
Dy——偏转灵敏度V/div
Hy——被测电压波形高度div
②时间测量：
与电压测量方法相同，被测时间可由下式求得
T=Dx×Hx
其中：
T—被测时间。
如果被测时间为一个周期既表示被测周期，其倒数为被测频率。
Dx—扫描速度ms/div
Hx—被测时间水平长度
2、函数信号发生器
函数信号发生器按需要输出正弦波，方波、三角波三种信号波形．输出电压最大可达20VP-P。
通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压从毫伏级到伏级范围内连续调节。
函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节．
函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。
图1—3YB1610函数发生器面板布局图
YB1610函数信号发生器的开关功能
该仪器开关功能与说明均于面板布局编号相对应。
（1）电压开关：
将电源线接入，按电源开关，以接通电源。
（2）LED显示窗口：
此窗口指示输出信号的频率，当“外测”开关接入，显示外测信号的频率。
如果超出测量范围，溢出指示灯亮。
（3）频率调节旋钮调节此旋钮改变输出信号频率，微调旋钮可以微调频率。
（4）占空比：
将占空比开关按下，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：
按对应波形的某一键，可选择需要的波形。
（6）衰减开关：
两档开关组合为20dB、40dB、60dB。
（7）频率范围选择开关（并兼频率计闸门开关）：
根据所需要的频率，按其中一键。
（8）计数、复位开关：
按计数键，LED显示开始计数，按复位键，LED显示全位零。
（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显示外测信号的频率或计数值。
（11）电平调节：
按如电平调节开关，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：
调节此旋钮可改变输出电压的幅度。
（13）电压输出口：
电压输出由此端口输出。
（14）TTL/COMS输出端口：
由此端口输出TTL/COMS信号。
（15）VCF：
由此端口输入电压控制频率变化。
（16）扫频：
按入扫频开关，电压输出端口为扫频信号，调节频率旋钮，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显示时常电压值，输出接50Ω负载时应将读数除以2。
（18）50Hz正弦波输出端口：
50Hz约2Vpp正弦波由此端口输出。
（19）调频（FM）输入端口：
外调频波由此端口输入。
（20）交流电源220V输入插座
3、交流毫伏表
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。
YB2172型交流毫伏表是测量正弦信号的有效值的比较理想的仪器，在电子测量领域中得到广泛的应用。
交流毫伏表属于放大—检波式电压表，它具有灵敏度高、工作频率范围宽等优点。
为了使用的需要，表面用正弦电压有效值刻度，因此，只有当测量正弦电压有效值时读数才是正确的。
（1）YB2172交流毫伏表主要技术指标：
测量电压范围：
1mV~300V
测量电平范围：
—60dB~+50dB
工作频率范围：
20Hz~200kHz
输入阻抗：
10M（f=1kHz）
（2）YB2172交流毫伏表使用注意事项：
1接通电源后首先预热以保持工作稳定。
2进行电调零。
将输入电缆短路，进行机械调零。
3测量前应将“测量范围”置于适当档。
若测量未知量电压，则应将“测量范围”旋钮置于大量程档，再逐步减小量程至适当位置。
表的指针以到2/3至满量程范围为宜。
4、固定电阻
①直标法
将电阻的阻值和误差直接用数字和字母印在电阻上（无误差标示为允许误差20％）。
也有厂家采用习惯标记法，如：
33I表示电阻值为3.3、允许误差为5％
1K8表示电阻值为1.8k、允许误差为20％
5M1II表示电阻值为5.1M、允许误差为10％
②色标法
将不同颜色的色环涂在电阻器（或电容器）上来表示电阻（电容器）的标称值及允许误差种类颜色所对应的数值见表1—1。
表1—1电阻器色标符号意义
颜色
有效数字第一位数
有效数字第二位数
倍乘数
允许误差%
棕
1
1
101
1
红
2
2
102
2
橙
3
3
103
黄
4
4
104
绿
5
5
105
0.5
蓝
6
6
106
0.2
紫
7
7
107
0.1
灰
8
8
108
白
9
9
109
黑
0
0
100
金
-
-
10-1
5
银
-
-
10-2
10
无色
-
-
-
20
普通电阻用四条色环表示标称电阻值和允许偏差，即两位有效数字的色环标志法。
靠近电阻端的第一道环表示阻值最大一位数字；第二环表示电阻值的第二位数字；第三环表示阻值末尾应有几个零；第四环表示阻值的误差。
精密电阻常用五条色环表示标称电阻阻值和允许偏差，即三位有效数字的色环标志法。
第一道环表示阻值最大一位数字；第二环表示电阻值的第二位数字；第三环表示电阻值的第二位数字；第四环表示阻值末尾应有几个零；第五环表示阻值的误差。
如图1.4所示。
则该电阻标称值及精度为：
则该电阻标称值及精度为：
24×101=240精度：
±5%680×103=680k精度：
±0.1%
图1.4色环电阻示例图
③文字符号
例如：
3M3K3M3表示3.3M，K表示允许偏差为10％。
允许偏差与字母的对应关系见表1—2。
表1—2电阻（电容）器偏差标志符号表
用数码表示法
数码一般为三位效，前两位为电容量的有效数字，第三位是倍乘数，单位是。
例：
333表示电阻阻值为33k
5．可变电阻器
可变式电阻器一般称为电位器，从形状上分有圆柱形、长方体形等多种形状；从结构上分有直滑式、旋转式，带开关式、带紧锁装置式、多连式，多圈式、微调式和无接触式等多种形式；从材料上分有碳膜、合成膜、有机导电体、金属玻璃釉和合金电阻丝等多种电阻材料。
碳膜电位器是较常用的一种。
电位器在旋转时，其相应的阻值依旋转角度而变化。
6.电容器
电容器也是组成电子电路的基本元件，在电路中所占比例仅次于电阻。
利用电容器充电、放电和隔直流通交流的特性，在电路中用于隔断直流、耦合交流、旁路交流、滤波、定时和组成振荡电路等。
电容器用符号C表示。
①电容器型号命名方法
其基本内容见表1.3表
表1—3中的规定对可变电容器和真空电容器不适用，对微调电容器仅适用于瓷介微调电容器。
在某些电容器的型号中还用X表示小型，用M表示密封，也有的用序号来区分电容器的形式、结构、外形尺寸等。
表1—3电容器型号命名方法
第一部分：
主称
第二部分：
材料
第三部分：
特征、分类
第四部分：
序号
符号
意义
符号
意义
符号
意义
瓷介
云母
电解
玻璃
C
电容器
C
瓷介
1
圆片
非密封
箔式
—
对主称、材料相同，仅性能指标、尺寸大小有区别，但基本不影响互换使用的产品，给同一序号；若性能指标、尺寸大小明显影响互换时，则在序号后面用大写字母作为区别代号。
Y
云母
2
管形
非密封
箔式
—
I
玻璃釉
3
叠片
密封
烧结固体
—
O
玻璃膜
4
独石
密封
烧结固体
—
Z
纸介
5
穿心
—
—
—
J
金属化纸
6
支柱
—
—
—
B
聚苯乙烯
7
—
—
无极性
—
L
涤纶
8
高压
高压
—
—
Q
漆膜
9
—
—
特殊
—
S
聚碳酸脂
H
复合介质
D
铝
A
钽
N
铌
G
合金
T
钛
E
其它
②电容器的单位
电容器的常用单位有微法（F）、纳法（nF）、和皮法（pF），它们与基本单位（F）的换算关系如下：
mF（毫法或简称为m）=10-3FF（微法或简称为）=10-6F
nF（纳法或简称为n）=10-9FpF（皮法或简称为p）=10-12F
③电容器的标示方法
国际电工委员会推荐的标示方法为：
p、n、、m表示法。
具体方法有：
a）用2~4位数字表示电容量有效数字，再用字母表示数值的量级，如
1p2表示：
1.2pF；220n表示：
0．22F
33表示：
3.3F；2m2表示：
2200F
b）用数码表示，数码一般为三位效，前两位为电容量的有效数字，第三位是倍乘数，但第三位倍乘数是9时，表示10-1，如：
102表示：
10102=1000pF
223表示：
22103=0.022F
474表示：
47104=0.47F
159表示：
1510-1=1.5pF
c）色标法。
电容器色标法原则上与电阻器色标法相同，标志的颜色符号与电阻器采用的相同。
其单位是皮法（pF）。
电解电容器的工作电压有时也采用颜色标志：
6.3V用棕色，10V用红色，16V用灰色。
色点应标在正极。
④电容器的主要参数有：
a）电容器的标称容量和偏差
b）额定直流工作电压
⑤电容器的主要种类有：
纸介电容器、金属化纸介电容器、有机薄膜介质电容器、瓷介电容器、云母电容器、电解电容器。
7.半导体二极管、三极管
通常小功率锗二极管的正向电阻值为300-500，硅管为1k或更大些。
锗管反向电阻为几十千欧，硅管反向电阻在500k以上（大功率二极管的数值要大得多）。
正反向电阻差值越大越好。
点接触二极管的工作频率高，不能承受较高的电压和通过较大的电流，多用于检波、小电流整流或高频开关电路。
面接触二极管的工作电流和能承受的功率都较大，但适用的频率较低．多用于整流、稳压、低频开关电路等方面。
选用整流二极管时，既要考虑正向电压，也要考虑反向饱和电流和最大反向电压。
选用检波二极管时，要求工作频率高，正向电阻小，以保证较高的工作效率，特性曲线要好，避免引起过大的失真。
1用三用表判别晶体管管脚和类型的原理及方法
判别管脚和类型时，使用万用表的电阻挡测试。
万用表电阻挡等效电路如图1.5所示。
其中E0为表内电源电压，R0为等效电阻，不同电阻挡等效内阻各不相同。
万用表R1，Rl0，Rl00，Rlk挡时，一般Eo=1.5V。
Rl0k挡时，该挡电压为Eo＝15V，采用该档测晶体管，易损坏管子。
测试小功率晶体管时，一般选Rl00，Rlk档。
图1.5万用表电阻挡等效电路
2用万用表判别二极管
晶体三极管等效图如图1.6所示。
用黑表笔（电源正极）接二极管阳极，红表笔（电源负极）接二极管阴极时，二极管正向导通；反之，二极管反向截止。
正向导通电阻约几百欧，反向电阻约几百千欧以上。
阻值在这个范围内，说明管子是好的；如果正向和反向电阻均为无穷大，则表明二极管内部断开；如果正向和反向电阻均为零，说明二极管内部短路；如果正、反向电阻接近，则二极管性能严重恶化。
（a）NPN型（b）PNP型
图1.6晶体三极管等效图
3用三用表判别三极管的管脚和类型
a）先判别基极b
三极管可等效为两个背靠背连接的二极管。
如图1.2所示。
根据PN结单向导电原理：
基—集，基—射结正向导通电阻均较小，反向电阻均较大，很容易把基极判别出来。
现以NPN管为例。
基极
基极
（a）NPN管（b）PNP管
图1.5判别三极管基极和类型
测量时，先假设某一管脚为“基极b”，用黑表笔接假设的“基极b”，红表笔分别接其余两个管脚，如图1.5所示，若阻值均较小，再将黑红笔对调（即红笔接假设的基极），重复测量一次，若阻值均较大，则原先假设的基极是正确的．如果两次测得的阻值是一大一小，则假设的基极是错误的，这时应重新假设基极，重新测量。
b）判别管子类型
由上面判别基极的结果，同时可知管子类型。
如用黑笔（电池正极）接管子基极，红笔（电池负极）分别接其余两脚时，电阻值均较小，由PN结单向导电原理知道，基极是P区，集电极和发射极是N区，故为NPN管。
反之，红笔接基极，黑笔分别接c、e极，电阻值均较小，则是PNP管。
c）判别集电极C
在已知基极b和管子类型的基础上，进而可判别集电极“由共射极单管放大原理可知；对NPN管而言，当集电极接电源正极，发射极接电源负极，若给基极提供一个合适的偏流时，三极管就处在放大导通状态，IC较大。
测量时，先假设一个管脚为集电极“C”，用手指把基极和假设的集电极“C”捏紧，人体电阻相当于基极偏置电阻Rb，注意不要使两管脚直接接触．用黑笔接“C”，红笔接“e”，读出其阻值；然后再与上述假设相反测量一次，比较两次阻值大小，若第一次阻值小，则第一次假设的集电极是正确的，另一管脚就是发射极。
测量电路如图1.7所示。
对PNP管，测试时只需将表笔对调即可，请读者自己分析。
图1.7判别三极管集电极
三、实验设备与器件
1、函数信号发生器2、双踪示波器3、交流毫伏表4、数字万用表、机械万用表
四、实验内容
1、熟悉双踪示波器的原理框图及主要开关、旋钮的作用。
用机内校正信号对示波器进行自检。
1）扫描基线调节
将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示（Y1或Y2），输入耦合方式开关置“GND”，触发方式开关置于“自动”。
开启电源开关后，调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。
然后调节“X轴位移“（）和“Y轴位移”（）旋钮，使扫描线位于屏幕中央，并且能上下左右移动自如。
2）测试·校正信号·波形的幅度、频率
将示波器的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的Y通道（Y1或Y2），将Y轴输入耦合方式开关置于“AC”或“DC”，触发源选择开关置“内”，内触发源选择开关置“Y1”或“Y2”。
调节X轴“扫描速率”开关（t／div）和Y轴“输入灵敏度”开关（v／div），使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。
A．校准“校正信号”幅度
将“y轴灵敏度微调”旋钮置“校准”位置，“y轴灵敏度”开关置适当位置，读取校正信号幅度，记入表1－4。
测量示波器校正信号的幅度和频率，并在直角坐标上绘出波形。
数据记录于表1－4。
B．校准“校正信号”频率
将“扫描微调”旋钮置“校准”位置，“扫速”开关置适当位置，读取校正信号周期，记入表1—4。
表1－4
校正信号
V/div
波形图
HY
VPP
t/div
HX
T
f
2、示波器和交流毫伏表测量信号参数
调节函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为l00Hz，IkHz、10kHz、100kHz，有效值均为2V（交流毫伏表测量值）的正弦波信号。
改变示波器“扫描”开关及“Y轴灵敏度”开关等位置，测量信号源输出电压频率及峰峰值，记入表1—5。
表1—5
信号电压频率
示波器测量值
信号电压
毫伏表读数（V）
示波器测量值
周期
（ms）
频率
（Hz）
峰峰值（V）
有效值（计算V）
100Hz
2V
1kHz
2V
10kHz
2V
100kHz
2V
3、用示波器、交流毫伏表及数字万用表监测函数信号发生器输出的正弦信号。
表1—6
正弦波
交流毫伏表（有效值）
双踪示波器
数字万用表
f
US
UPP
US
400Hz
5V
10KHz
5V
40KHz
5V
400KHz
5V
4、常用电子元器件的识别
表1—7色环颜色的意义
颜色
黑
棕
红
橙
黄
绿
蓝
紫
灰
白
金
银
本色
对应数值
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
/
/
/
对应10n的方次
100
101
10
升级会员 