实验四常用电子仪器的使用练习.docx

实验三 常用电子仪器的使用练习
一、实验目的
1．了解Multisim中虚拟示波器、虚拟函数信号发生器与虚拟交流毫伏表的主要性能和使用方法。
2．初步掌握用双通道虚拟示波器观察信号波形及测量信号参数的方法。
二、实验原理
Multisim虚拟实验提供了很多仪器仪表，如万用表、函数发生器、功率表、示波器、波特图仪、频率计等。在电子技术实验中大都使用双踪示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、万用表来完成电子电路的静态和动态工作情况的测量。
根据测量参数的不同：如直流、交流电压、电流、频率、相位等等，实验中要对各种电子仪器仪表进行综合使用。首先要搞清楚各种电子仪器仪表的主要性能、基本技术指标、正确使用方法。在使用过程中，要以连线简洁、调节顺手、观察读数方便等为原则，进行合理布局。图1是各仪器与被测对象之间的连接图，为防止外界电磁场和工频干扰，示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的引线通常使用屏蔽线或专用电缆线，这种线的外层金属编织线为屏蔽层，与仪器的公共接地端连接在一起。测量时，各仪器的公共接地端（黑夹子）应连在一起，如图1中所示，此种连接方法称共地连接。直流电源的接线用普通导线。

双通道交流
毫伏表
函数
发生器

直流稳压源
被测实验
电路
示波器
红
黑
红
黑
UCC

图1实验仪器与被测实验电路的连接图
1、示波器的使用
（1）用虚拟双通道示波器测量信号电压、周期和频率
如图2所示，交流电源参数为有效值：15V，频率：50Hz，采用双通道示波器的A通道测量交流电源参数。

图2 包含直流分量的电路测量
仿真开始后，双击示波器图标，可以看到如图3所示的示波器测试结果。调整Timebase，可以调整每一个对应的时间，可以将波形拉长或缩短，此处我们显示两个波形，时间轴的Scale设为5ms/Div；调整ChanelA下方的Scale可以调整波形的横向标尺，拉长或缩短波形，一般情况下，调整标尺，使示波区域能够现实两个周期的波形。

图3 包含直流分量的信号波形测量
将红色和蓝色的标线在图中移动，尽量使其处于信号的峰值和谷值处，即半个周期处，则可以直接显示出电压的峰值约为21.212V，半个周期的时间为9.949ms。所以，可以计算输入信号电压的周期与频率为：
周期：
频率：
可见，峰值电压为；谷值电压为；峰谷值之差为。
所以可以计算其中的直流分量为：

交流分量的峰、谷值电压分别为
；
。
（2）相位的测量
两同频率的被测信号分别送入通道A和B，电路图如图4所示。

图4 测量相位差的电路图
仿真结果见图5、图6。由图5可以周期T为20.026ms；由图6可知曲线B落后曲线A。则二波形的相位差为：

图5 示波器测量周期

图6：示波器测量相位差
除基本函数信号发生器之外，Multisim8 还提供了安捷伦（Agilent）函数发生器和泰克（Tektronix）函数发生器，同学们可以自行学习。
2、函数信号发生器
函数信号发生器是用来产生正弦波、方波和三角波信号的仪器，对于三角波和方波可以设置其占空比（Duty cycle）大小，对偏置电压的设置（Offset）可将正弦波、方波和三角波叠加到设置的偏置电压上输出。其图标和面板如图7所示。

图7 基本函数信号发生器图标和面板
除基本函数信号发生器之外，Multisim8 还提供了安捷伦（Agilent）函数发生器和泰克（Tektronix）函数发生器，同学们可以自行学习。
3、交流毫伏表
交流毫伏表主要用于测量正弦交流电压的有效值，在Multisim中没有单独的交流毫伏表，通过双击电压表图标，更改其中的参数，则可以将电压表设为交流表或者直流表，如图7所示。且电压表不在仪器仪表列表中，在“指示”模块中。

图7 虚拟毫伏表
使用时需要注意电压表内阻值的设置，当需要测量的电路电阻值很大时，可以通过调高电压表内阻值来提高测量精度；但是当被测量电路的电阻值不是很大时，调高电压表内阻值可能会带来软件运行的错误。
三、预习要求
1. 阅读“Multisim 使用指南”中的“示波器、函数信号发生器”及“电压表”的使用说明，熟悉仪器面板各调节钮的作用。
2. 正弦波信号的有效值与峰峰值的关系为： 。正弦波信号电压的有效值U=1V，则峰值UP-P= V。
3. 正弦波信号的有效值用 表测量，峰峰值用 测量。
4. 改变波形在屛幕上显示的幅度，要调节 ；改变波形在屛幕上显示的周期个数，要调节 。
5. Multisim基本函数信号发生器有哪几种基本输出波形？频率在多少范围内可调？信号峰峰值最大是多少？折合多大的有效值？

6. 交流毫伏表是用来测正弦波电压还是非正弦电压？工作频率范围是多少？可否测直流电压？

四、实验内容
1．测量正弦波的幅值和频率
（1）测频率（周期）
调节函数发生器，输出频率分别为200Hz、5kHz、10kHz、100kHz，用交流毫伏表测得有效值均为1.414V的正弦波，用示波器测量上述信号并记入表1，并给出5KHz信号的周期、频率测量过程图片以及必要的计算过程：
表1 频率测量
正弦波信号频率
光标测量值
周期
频率
200 Hz

5kHz

100kHz

（2）测峰峰值
调节函数发生器，输出频率为1kHz，输出幅值分别为5mV、200mV、2V的正弦波，用示波器测量上述信号并记入表2。
表2 峰峰值测量
正弦波信号有效值
峰峰值格数（div）
垂直灵敏度(V/div)
光标测量峰峰值(mv)或(v)
计算有效值(v)
5mV

200mV

2V

2、测量同频率信号的相位差
被测电路为RC移相电路，实验电路如图8所示。函数信号发生器输出频率为100Hz、幅值为10V，偏置电压为0的正弦波，经RC移相电路可获得频率相同而相位不同的正弦信号，用示波器测出这两个信号的相位差，并记入表3。

图8 RC移相电路
表3 RC移相电路测量结果
一个周期长度
两波形X轴差距长度（ms）
光标测得相位差
m= （ms）
n= （ms）

五、实验总结
1、总结测量信号的有效值、峰峰值、频率、相位差所用的仪器和方法。
2、完成预习报告中的第“2、3、4、5、6”题。