电工电子中心电工电子中心电路的频率特性与方波响应电路的频率特性与方波响应 电路频率特性与方波响应2北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心v实验目的 1.学习示波器示波器的正确使用方法。 2.巩固电路频率特性频率特性的测试方法。 3.研究RC串联一阶电路的方波响应。电路频率特性与方波响应3北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心示波器简介示波器简介 示波器通常用来观察示波器通常用来观察电压电压的波形，测量电压的的波形，测量电压的幅值、周期、频率、相位差，进而绘制元件的伏幅值、周期、频率、相位差，进而绘制元件的伏安特性等。安特性等。 若要观察电流波形可通过下图完成。若要观察电流波形可通过下图完成。电路频率特性与方波响应4北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心SS7802示波器简介示波器简介v示波器示波器:模拟、数字和组合三类模拟、数字和组合三类vSS7802：模拟、双踪示波器，同时显示：模拟、双踪示波器，同时显示/比较比较2路信号路信号v20MHz：观测信号最高频率：观测信号最高频率电路频率特性与方波响应5北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心示波器核心部件示波器核心部件电子枪电子枪垂直偏转板垂直偏转板加入被测电压加入被测电压水平偏转板水平偏转板加入周期性锯齿波电压加入周期性锯齿波电压电子束电子束屏幕屏幕阴极射线管结构示意图阴极射线管结构示意图电子束在两组偏转板的控制电子束在两组偏转板的控制下将被测电压波形显示在屏幕上下将被测电压波形显示在屏幕上电路频率特性与方波响应6北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心电路频率特性与方波响应7北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心SS-7802SS-7802示波器面板介绍示波器面板介绍示波器面板介绍示波器面板介绍显示系统显示系统垂直系统垂直系统水平系统水平系统触发系统触发系统光标系统光标系统扫描模式扫描模式水平显示水平显示校准信号校准信号电路频率特性与方波响应8北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心A ：扫描显示即：扫描显示即 U-t方式方式 用于观测随时间变化的信号用于观测随时间变化的信号X-Y：即：即X-Y显示显示 将扫描线关闭，两个信号将扫描线关闭，两个信号 在在 X、Y方向输入。用于观察方向输入。用于观察 李萨育图形或滞回曲线等。李萨育图形或滞回曲线等。 水平显示模式水平显示模式水平显示模式水平显示模式电路频率特性与方波响应9北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心触发系统触发系统触发电平触发电平 触发源触发源source选择选择 调节触发电平调节触发电平level使波形稳定使波形稳定 READY亮：单次触发准备状亮：单次触发准备状 态，触发后灯暗态，触发后灯暗 TRIGD亮：亮：触发脉冲到来，触发脉冲到来，信号达到触发电平信号达到触发电平 波形稳定波形稳定电路频率特性与方波响应北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心波形不稳定波形不稳定调节触发系统调节触发系统 “触发触发”示波器示波器确定开始信号捕获的精确瞬时过程确定开始信号捕获的精确瞬时过程边缘触发：在触发沿上，一旦达到触发电平，开始捕获信边缘触发：在触发沿上，一旦达到触发电平，开始捕获信号。号。 SLOPE +/-电路频率特性与方波响应11北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心屏幕部分显示数字的意义屏幕部分显示数字的意义扫描时间扫描时间/格格触发源选择触发源选择光标可移指示光标可移指示扫描光标扫描光标间的时间间的时间放大放大10倍倍触发源频率：如触发源频率：如 被测信被测信号选择为触发源号选择为触发源光标间的光标间的频率量频率量伏伏/格格交流交流接地接地通道通道2 ：倒相倒相电路频率特性与方波响应12北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心测量方法测量方法电压电压v测量电压、时间、相位差：测量电压、时间、相位差： 1.光栅直接读数；2.数格数计算（读数时不处于微调状态）电路频率特性与方波响应13北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心测量方法测量方法时间时间首先要调节X轴位置电路频率特性与方波响应14北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心测量方法测量方法相位差相位差如何测量两个同频率正弦信号的相位差？如何测量两个同频率正弦信号的相位差？ 两种方法：两种方法：（1）波形比较法（双踪法）（）波形比较法（双踪法）（A模式模式: U-T）两个通道接地，使地线重合，确定在屏幕中位置。调到屏幕中间两个通道接地，使地线重合，确定在屏幕中位置。调到屏幕中间t轴位置。轴位置。取消接地，显示信号取消接地，显示信号电路频率特性与方波响应15北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心（2）李萨育图形法）李萨育图形法(X-Y模式：调整使两光点重合，模式：调整使两光点重合，放到屏幕零点位置放到屏幕零点位置 X：输入：输入CH1通道信号通道信号 Y：输入：输入CH2通道信号通道信号)电路频率特性与方波响应16北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心示波器所用的探头示波器所用的探头普通探头普通探头普通探头普通探头带衰减器的探头带衰减器的探头带衰减器的探头带衰减器的探头电路频率特性与方波响应17北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心注意事项注意事项p屏幕上的波形不可过亮；屏幕上的波形不可过亮；p不能直接观测不能直接观测220V交流信号交流信号 ；p双踪同时显示时，两黑表笔要共地双踪同时显示时，两黑表笔要共地 连接；连接； p旋转旋钮时，要用力适度；旋转旋钮时，要用力适度；p正确选择输入耦合方式正确选择输入耦合方式AC和和DC；p电路地线位置的确定。电路地线位置的确定。电路频率特性与方波响应18北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心常见问题常见问题1.扫描线没有出现扫描线没有出现可能是：可能是： （1）电源未开；）电源未开； （2）X或或Y的的Position钮位置不对；钮位置不对； （3）亮度过暗；）亮度过暗； （4）没有选择）没有选择AUTO扫描模式；扫描模式； （5）使用）使用X-Y模式；模式； （6）灵敏度不合适。）灵敏度不合适。电路频率特性与方波响应19北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心常见问题常见问题 2. 所显示波形不稳定可能是：所显示波形不稳定可能是： （1）触发源）触发源source选择不对；选择不对； （2）触发耦合方式）触发耦合方式coupl选择不合理；选择不合理； （3）垂直）垂直/水平灵敏度过小；水平灵敏度过小； （4）触发电平）触发电平level大小不对；大小不对； （5）同时观察两波形时，它们的频率不成整）同时观察两波形时，它们的频率不成整 数倍。通常按触发源数倍。通常按触发源-触发耦合方式触发耦合方式-触触 发电平的顺序进行调节。发电平的顺序进行调节。电路频率特性与方波响应20北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心实验设备实验设备实验设备实验设备v多功能信号发生器多功能信号发生器v示波器示波器v晶体管毫伏表晶体管毫伏表v500型万用表型万用表v数字万用表数字万用表v实验箱实验箱电路频率特性与方波响应21北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心实验内容实验内容实验内容实验内容 1.结合实物熟悉示波器主要常用旋钮结合实物熟悉示波器主要常用旋钮/按钮：按钮：（1）将校准信号输入到两通道（只连信号线，）将校准信号输入到两通道（只连信号线， 地线内部已连）；地线内部已连）；（2）通过寻找在面板上的位置、调节观察操作）通过寻找在面板上的位置、调节观察操作 效果，熟悉以下旋钮效果，熟悉以下旋钮/按钮：按钮： 亮度亮度 聚焦聚焦 自动自动 DC/AC GND CH1 CH2 V/div 垂直位移垂直位移 INV ADD 水平位移水平位移 t/div 触发源触发源 耦合方式耦合方式 电平电平 电路频率特性与方波响应22北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心幅频特性：幅频特性：电路的输出信号与输入信号之比即电压放大倍数与频率的关系相频特性：相频特性：输出信号与输入信号的相位差与频率之间的关系频率特性频率特性频率特性频率特性电路频率特性与方波响应23北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心v（1）电路如图1所示，将低频信号发生器输出调到f=400Hz，Ui=1V的正弦交流电压。 1）用晶体管毫伏表测Ui和Uc 。 2）将 Ui 加到示波器的CH1， ?加到示波器的CH2，完成任务： 用示波器测Uim和UCm。 用示波器测 Uc 的频率。 用示波器测 Ui 和 Uc 的相位差。 （教师检查波形） 用示波器测URm。 用李沙育图形测Ui 和 Uc的相位差。 （教师检查波形） 图1 频率特性的测量实验内容实验内容实验内容实验内容2.频率特性测量：频率特性测量：电路频率特性与方波响应24北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心v（2）将频率分别调到200Hz和1kHz（将 Ui 保持1V）。 1）用晶体管毫伏表测Ui和UC。 2）用示波器测Uim和UCm。 3）用示波器测Ui 和UC 的相位差。F(Hz)Ui(晶)UCUimUcmtT2001V4001V10001V电路频率特性与方波响应25北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心 电路如图2所示，激励源为方波ui=2V，频率取1kHz1.5kHz。观察并描绘下列参数时的方波响应uo(t)的波形。 （1）R=5.1k，C=0.01uF； （2）R=10k，C=0.01uF。图图2 积分电路积分电路（教师检查波形）实验内容实验内容实验内容实验内容 3.积分电路电路频率特性与方波响应26北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心三角波 积分电路的输出端反应了输入端电压变化的总量，所以叫积分电路。记录周期记录周期 峰峰值峰峰值电路频率特性与方波响应27北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心 实验内容实验内容 4.微分电路微分电路图图3 微分电路微分电路 电路如图3所示，激励源为方波ui=2V，频率取1kHz1.5kHz。观察并描绘下列参数时的方波响应uo的波形。 （1）R=1k，C=0.01uF；（2）R=5.1k，C=0.01uF。 若将图2中的R与C位置调换一下，即由R端作为响应输出，且当电路参数的选择满足条件时，如图3所示即称为微分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。（教师检查波形）电路频率特性与方波响应28北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心正负尖脉冲微分电路的输出反映了输入端电压的变化情况，所以叫微分电路。电路频率特性与方波响应29北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心 5.选作： 观察两个不同的信号 将示波器的CH1接校准信号，CH2接信号发生器输出。调节信号发生器的输出频率，观察屏幕中两个波形的变化情况，得出观察结论。电路频率特性与方波响应30北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心北航电工电子中心总结要求总结要求总结要求总结要求1.将实验内容2（1）中所观察的波形绘于坐标纸上并注明所测数据。2.将实验内容2（2）中的数据列于同一表格中并由此总结出其频率特性。3.在同一坐标中绘出实验内容3中的输入波形及各响应曲线并作比较。在图中应标零状态相应和零输入响应区域，说明参数对相应的影响。4.根据实验内容4、5中所描绘的波形，说明电路的特点与功能。The EndThe End