厦门大学电子技术实验一电压源与电压测量仪器剖析.docx

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厦门大学电子技术实验一电压源与电压测量仪器剖析

实

验

报

告

实验名称：

电压源与电压测量仪器

系别：

班号：

实验组别：

实验者姓名：

学号：

实验日期：

实验报告完成日期：

指导教师意见：

一、实验原理

（1）GPD-3303型直流稳压电源

1．直流稳压电源的主要特点

（1）具有三路完全独立的浮地输出（CH1、CH2、FIXED）。

固定电源可选择2.5V、3.3V和5V，适合常用芯片所需固定电源（在第一个实验中需要用到这三个固定电源）。

（2）两路（主路CH1键、从路CH2键）可调式直流稳压电源，两路均可工作在稳压（绿灯C.V.）、稳流（红灯C.C.）工作方式，稳压值为0~32v连续可调，稳流为0~3.2A连续可调（在第一个实验中可变电源测量需要用到其中一路，正、负对称电源测量需要同时用到两路）。

（3）两路可调式直流稳压电源课设置为组合（跟踪）工作方式，在组合（跟踪）工作方式下可选择串联组合方式（面板SER/INDEP键）和并联组合方式（面板PARA/INDEP键）（在第一个实验的正、负对称电源测量中要选择串联组合模式）。

（4）输出保护功能：

当调节完成电压、电流后，需通过按面板OUTPUT键才能将所调电压、电流从输出孔输出。

（5）其他还有蜂鸣功能、四组常用电压存储功能、锁定功能（使用面板LOCK键）等。

2.使用方法

（1）开机前，将“电流调节旋钮”调到最大值，“电压调节旋钮”调到最小值。

开机后再将“电压”旋钮调到需要的电压值。

（2）当电源作为恒流源使用时，开机后，通过“电流调节”旋钮调至需要的稳流值。

（3）当电源作为稳压源使用时，可根据需要调节电流旋钮任意设置“限流”保护点。

（4）预热时间：

30秒。

3.注意事项

（1）避免端口输出线短路；

（2）避免是电源出现过载现象；

（3）避免输出出现正、负极性接错。

（2）RIGOLDG1022双通道函数/任意波函数信号发生器

1.DG1022双通道函数/任意波形发生器主要特点

（1）双通道输出，可实现通道耦合、通道复制；

（2）输出五种基本波形（正弦波、方波、锯齿波、脉冲波、白噪声）并设置48种任意波形（本实验中只需用到正弦波）；

（3）可编辑输出14-bit，4k点的用户自定义任意波形；

（4）100MSa/s采样率等；

2.使用方法 

（l）依次打开信号发生器后面板、前面板上的电源开关； 

（2）按通道切换键，切换信号输出通道（默认为CHI） 

（3）按波形选择键，选择需要的波形（在本实验中只需用到正弦波）； 

（4）依次在菜单键上按相应的参数设置键，用数字键盘或方向键、旋钮设置对应的参数值后，选择对应的参数单位；

（5）检查菜单键中，其余未用到的参数设置键，是否有错误的设置值或者前次设置而本次不需要的设置值；

（6）根据步骤

（2）中选择的通道，按下对应的通道使能键，使设置好的信号能够从正确的端口输出。

3.注意事项

（1）避免端口输出线短路；

（2）避免函数信号发生器出现过载现象；

（3）避免输出出现信号端和公共端接错。

（3）GDM-8145型数字万用表

1.GDM-8145型数字万用表的主要技术指标

GDM-8145型是4-1/2位Digital LED显示的台式数字电表，“四位半”数字万用表比普通万用表性能更优，有“四位半”的数字显示，即：

当被测数值以1开头，则显示五位有效数字，当被测数值以其它数字开头，则显示四位有效数字。

频率响应范围：

40Hz~50Hz。

（1）交、直流电压测量：

可测量10mV~1000V正弦交流信号或10μV~1200V直流信号。

（2）交、直流电流测量：

可测量10μA~20A直流信号。

（3）超量程显示：

被测值超出量程时，出现溢出显示（四个0000）闪烁。

（4）此外还有TRUERMS测量、电阻测量、PN结测量等。

2.注意事项

（1）根据所需测量参数合理选择功能键，并按正确方法测量（电压并接、电流串接）。

（2）在预先不知道被测信号幅度的情况下，应先把量程键放在最高档。

（3）当显示出现“0000”闪烁（过载）时，应立即将量程切换至更高量程，使过载显示消失，避免仪器长时间过载而损坏，否则应立即拔出输入线，检查被选择的功能键是否出现错误或有其他故障（如输入电压过大或有内部故障等）。

（4）测量电压时不应该超过最大输出电压（直流1200V，交流1000V）。

（5）测量电流时，输入线不要插错，不大于2A输入线插在2A端子上，不大于20A插在20A端子上。

（4）多功能电路实验箱简介 

1.多功能实验箱含有交、直流电源：

交、直流信号源；电位器组：

逻辑电平开关；单脉冲源；逻辑电平指示灯；七段共阴数码管；带8421译码器数码管：

喇叭和搭接电路用的多孔实验插座板； 

2.直流电源提供±5V、±12V和-8V三组输出和9V独立直流电源：

交流电源提供12V输出，当接通主电源开关时，所有电源均处于工作状态（在第一个实验中需要用到±5V、±12V和-8V这三组电源）； 

3.交流信号源提供正弦信号，其频率、幅度均可调节； 

4.两路直流信号源调节范围：

-1V~+1V; 

5.两块多孔实验插座板（俗称面包板），每块由两排64列弹性接触簧片组成：

每列簧片有5个插孔在电气上是互连的，插孔之间及簧片之间均为双列直插式集成电路的标准间距；因此。

适合于插入各种双列直插是标准集成电路，亦可插入引脚直径为0.5-0.6mm的任何元器件；当集成电路插入两行簧片之间时，空余的插孔可供集成电路各引脚的输入输出或互联。

上下各两排并行的插孔主要是供接入电源线及地线用的。

每半排插孔25个孔之间相互连通，这对需要多电源供电的线路实验提供了很大的方便。

本试验箱有两块128先多孔实验插座板。

每块插座板金可插入8块14脚或16脚双列直插式组件。

6.12位逻辑电平开关、两路单脉冲信号（A，B）输出等。

2、实验仪器

1. 直流稳压电源1台

2. 数字函数信号发生器1台

3. 数字万用表1台

4. 电子技术综合实验箱1台

三、实验步骤与实验数据

1.直流电压测量

采用数字万用表测量直流电压。

测量方法：

确定测量仪器设置在直流电压测量状态；将测量仪器（COM）与被测电源（COM）相连，则：

测量笔接触被测点即可测量该点的电压。

若已知被测电压时，应根据被测电压大小，选择合适量程，使测量数据达到最高精度；若未知被测电压时，应将测量仪器设置成置于最大，逐渐减小量程，让测量数据有效数字最多。

（1）固定电源测量：

测量稳压电源的固定电压2.5、3.3、5v，填入表1

表1直流稳压电源固定电压测量

调整电压值

2.5V

3.3V

5V

数字万用表测量值（V）

2.532

3.350

5.082

（2）固定电源测量：

测量试验箱的的固定电压±5、±12、-8v。

填入表2

表2实验箱固定电源测量

调整电压值

5V

-5V

12V

-12V

-8V

数字万用表测量值（V）

5.049

-5.055

11.894

-11.866

-8.109

（3）可变电源测量：

按表三任意调节通道稳定电源输出并测量之。

表3可变电压测量

主路表头指示值（V）

6V

12V

18V

数字万用表测量值（V）

6.070

12.066

18.042

（4）正负对称电源测量：

GPD-3303型直流稳压电源工作在串联组合模式，调整CH1电压时，CH2路跟踪变化：

这样，即可将两路独立电源构成一个正负对称电源。

将数字万用表的黑表笔（COM）接正负对称电源的公共端，红表笔分别测量CH1正极和CH2负极，如图1所示，按表4调节稳压电源输出并测量之。

图1

表4正、负对称电源测量

CH1路表头调整值（V）

6V

12V

18V

数字万用表测量值（V）

6.070

12.067

18.045

CH2路表头调整值（V）

6.0

12.0

18.0

数字万用表测量值（V）

-6.083

-12.107

-18.092

2.正弦电压（有效值）测量

（1）函数信号发生器输出正弦波，信号频率fs=1khz，输出幅度按下表调节，用数字万用表测量。

测量方法：

确定测量仪器设置在交流电压测量状态；其余同直流电压测量方法。

注意：

一般测量仪器只能预测正弦信号，且测量值为有效值（RMS）；示波器测量的峰峰值（Vp-p）和有效值之间存在如下关系：

表5正弦电压测量

fs

输出幅度（Vp-p）

20V

2V

200mv

数字万用表测量值（V）

7.048

0.7060

71.00（mV）

（2）将信号发生器频率改为fS=100KHz

表6正弦电压测量

fs

输出幅度（Vp-p）

20V

2V

200mv

数字万用表测量值（V）

5.698

0.6920

57.26（mV）

3.实验箱课调直流信号内阻测量

按图2搭接电路，可调直流信号调整为+1V，用数字电压表按表7测量并计算Ro值；图中当K置“1”时，数字万用表测量值为Vo∞；当K置“2”时，数字万用表测量值为VoL；

图2

表7直流信号内阻测量

VO∞/V

VOL/V

RL/Ω

1.034

0.822

51

13.1

4.函数信号发生器内阻的测量

按图3搭接电路，函数信号发生器设置fs=1kHz正弦波，用数字万用表按表8测量：

算出RO值；当K置“1”时，数字万用表测量值为V0∞；当K置“2”时，数字万用表测量VOL;

图3

表8信号源内阻测量

VO∞/V

VOL/V

RL/Ω

3.568

1.782

51

51.11

1、结果分析

1.由于GDM-8145型数字万用表的读数精确，灵敏度高，所以在第一个实验测量直流稳压电源、实验箱固定电源和可变电源时，微小的变动都会影响到测量的结果，因而万用表的测量值都和给定的数值存在小范围的误差。

2.对于第二个实验，fs=1kHz时示波器测量的峰峰值（VP-P）和万用表测量出来的有效值在误差范围内符合

的关系；但当fs为100kHz的时候，由于100kHz已经超出了数字万用表的频率范围，当使用数字万用表测量时，出现了错误，得到的数据误差很大。

3.对于第三个实验，根据测量出的Vo∞、VOL和RL可由推导出的公式

来计算直流信号内阻。

4.对于第四个实验，设定正弦波峰峰值（Vp-p）为10V，根据测量出的Vo∞、VOL和RL可由推导出的公式

来计算信号源内阻。

四、简单体会

1.注意红黑表笔的接法，不要接反

2.当有多台仪器同时使用时，应将他们的COM端连在一起，统一接地。

4.在使用数字万用表时，应该注意：

（1）根据所需测量参数合理选择功能键。

（2）在预先不知道被测信号幅值时，应将量程置于最高档。

当显示出现“0000”闪烁时，应立即将量程切换至更高档位，或者立即拔出输入线，检查被选择的功能键是否出现错误或有其它故障。

5.在使用各种仪器时应提前预习好它的各种指标，以免出现实验二中信号发生器产生的信号频率超过数字万用表频率范围的情况。

6.做实验时要细心，不可以粗心大意，不然会使实验结果出现较大误差。

5、思考题

1.用数字万用表测量正弦波，表头显示的是正弦电压的什么值？

应选用何种电压测量方式？

答：

表头显示的是正弦电压的有效值。

电压测量方式：

将测量仪器设置在交流电压测量状态；若被测电压已知，则应根据被测电压大小，选择合适量程；若被测电压未知，应将测量仪器量程置于最大，再根据所得结果逐渐减小量程。

2.可否用数字万用表测量三角波，斜波，锯齿波？

为什么？

答：

不能，因为数字万用表是低通仪器，带宽很窄，而三角波、斜波、锯齿波的谐波成分太多，用数字万用表测量误差很大，应该用示波器测量。

3.推导公式R=

答：

在未接入RL时，数字万用表测出的Vo∞即约为电源电压E，则存在E=Vo∞

接入RL后，电路中存在

联立

（1）、

（2）可得

即为