实训一 式万用表的结构及使用
(1)了解万用表测量的基本原理。
(2)熟悉指针式万用表的基本结构。
(1)掌握指针式万用表的使用方法。
(2)学会用万用表测量各种物理量。
万用表又称多用表，是用来测量直流、直流电压和交流电流、交流电压、等参数的仪表，有的万用表还可以用来测量电容、以及晶体二极管、的某些参数。常用的有指针式万用表和数字万用表。
指针式万用表的基本工作原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表(微安表)做表头。当微小电流通过表头时，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联或串联电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。图1-1-1所示分别为测直流电流、直流电压、交流电压及电阻的原理。
图1-1-1 指针式万用表测量原理示意图
(1)测试前，首先把万用表置于水平状态，看其指针是否处于零点(指电流、电压刻度的零点)，若，则应调节表头下方的“调零旋钮”，使指针指向零点。
(2)根据被测项，正确选择万用表上的测量项目及量程开关。
如已知被测量的数量级，则选择与其相对应的数量级量程。如不知被测量的数量级，则应从选择最大量程开始测量，当指针偏转角太小而无法精确读数时，再把量程减小。一般以指针偏转角不小于最大刻度的30%为合理量程。
MF-47型万用表；电阻、电容、电感、二极管、三极管若干。
指针式万用表(又称为机械式万用表)是一种用途广泛的常用测量仪表，主要由表盘、转换开关、表笔和测量电路(内部)四个部分组成，其型号很多，但使用方法基本相同，下面以MF-47型万用表为例作介绍。
MF-47型万用表的外观如图1-1-2、图1-1-3所示，其面板结构见表1-1-1。
MF-47型指针式万用表为多功能磁电系整流式仪表，共有25个基本量程和4个附加量程。
万用表面板主要分成两个区域，即标度区、换挡开关区。换挡区分成电流挡、直流电压挡、交流电压挡以及电阻挡(又称欧姆挡)。各挡又分成若干量程挡，标度区对应不同测量挡有不同的标度尺。如图1-1-4所示，表盘上共有6条标度尺。
图1-1-4 表盘标度尺
第一条标度尺：电阻标度尺(读数时从右向左读)，用“Ω”表示。
第二条标度尺：交流电压、直流电压、电流共用标度尺(读数时从左向右读)，用“”表示。
第三条标度尺：共发射极直流电流放大系数标度尺，用“hFE”表示。
第四条标度尺：电容容量标度尺，用“C(μF)50 Hz”表示。
第五条标度尺：电感量标度尺，用“L(H)50 Hz”表示。
第六条标度尺：音频电平标度尺，用“dB”表示。
读数时，应尽量使视线与表面垂直(镜面的作用)，以减小由于视线偏差引起的使用误差。
①进行测量前，先检查红、黑表笔连接的位置是否正确。红色表笔接到红色接线柱或标有“+”号的插孔内，黑色表笔接到黑色接线柱或标有“-”号的插孔内，不能接反，否则在测量直流电量时会因正负极的反接而使指针反转，损坏表头部件。
②在表笔连接被测电路之前，一定要查看所选挡位与测量对象是否相符，否则，误用挡位和量程，不仅得不到测量结果，而且还会损坏万用表。
在此提醒初学者，万用表损坏往往就是上述两种原因造成的。
③测量时，须用右手握住两支表笔，手指不要触及表笔的金属部分和被测元器件。
④测量中若需转换量程，必须在表笔离开电路后才能进行，否则选择开关转动产生的电弧易烧坏选择开关的触点，造成万用表接触不良的事故。
⑤在实际测量中，经常要测量多种电量，每一次测量前要注意根据每次测量任务把选择开关转换到相应的挡位和量程，这是初学者最容易忽略的环节。
万用表在测量前，应注意水平放置时，用小改锥左右微调表盘上的机械调零旋钮(见图1-1-5)，使指针指准交、直流挡标尺的零刻度位置。否则读数会有较大的误差。
图1-1-5 机械调零旋钮
红表笔插入标有“+”号的插孔，黑表笔插入标有“-”号的插孔。
(3)物理量及量程的选择
物理量选择就是根据不同的被测物理量将转换开关旋至相应的位置。
合理选择量程的标准是：测量电流和电压时，应使表针偏转至满刻度的1/2或2/3以上；测量电阻时，应使表针偏转至中心刻度值的1/10～10倍，通俗地说就是测量时使指针停在表盘中间或靠近中间的位置。
①使用欧姆挡时不能带电测量。
②被测电阻不能有并联支路。
③每次读数前都需要进行欧姆调零。
①将转换开关旋至“Ω”挡。
②估计所测电阻阻值，如根据色环标识读出电阻的标称值。
③选择适当量程，预计使指针指示在中线附近。如果不能估测出被测电阻阻值，一般将开关拨在R×100或R×1 k的位置进行初测，然后看指针是否停在中线附近，如果是，说明量程合适。若指针太靠零，则要减小量程；若指针太靠近无穷大，则要增大量程。
④测量并读数：阻值=刻度值×倍率。
在每次读数前，还需要进行欧姆调零。如图1-1-6所示，将红、黑两笔短接，观察指针是否指在零刻度位置，如果没有，则需调节欧姆调零旋钮，使指针指在第一条标度尺的零刻度位置，即零欧姆处。
图1-1-6 欧姆调零
注意：每换一次挡位，在正式测量之前都需重新进行欧姆调零，以减小。若调不到零点，多数原因是电量不足，此时应更换电池。
图1-1-7 电阻测量
注意:图1-1-8所示为错误的测量方法。试分析并说明原因。
图1-1-8 不正确的测量方法
⑤挡位复位：测量完毕，将转换开关调至OFF位置或调至交流电压1 000 V挡。
如图1-1-9所示，所测电阻阻值为多少？
图1-1-9 电阻测量实训
阻值= × = Ω。
①将万用表与被测电路并联测量。
②测量直流电压时，应将红表笔接高电位，黑表笔接低电位。若无法区分高低电位，应先将一支表笔接稳一端，另一支表笔快速触碰另一端，若表针反偏，则说明表笔接反。
③测量高电压( 500～2 500 V)时应戴绝缘，站在绝缘垫上操作，使用高压测试表笔，并养成单手操作的习惯。
④若无法估计待测电压的大小，则应选择最高挡进行测量，再根据指针偏转情况，选择合适的量程进行测量。
①根据所测电压类型，调整转换开关至“”挡或“”挡。
②测量并调整量程。将两表笔并接在被测电压两端进行测量(直流电压有正负极之分，交流电压不分正负极)，如图1-1-10所示。
图1-1-10 交流电压测量
③读数。读数时选择第二条刻度。第二条刻度有三组数字，要根据所选择的量程来选择刻度读数。如图1-1-10所示，读出此时电压值为交流220 V(有效值)。
④挡位复位。将挡位开关打在OFF位置或打在交流电压1 000 V挡。
图1-1-11 电压测量实训
Uab： ；Ucd： 。
①将万用表串联接入被测回路中。
②测量直流电流时，应使电流从红表笔流入、从黑表笔流出万用表。
③在测量时不允许带电换挡。
④在测量较大电流(500 mA～5 A)时，红表笔插入5 A专用插孔，量程选择开关置于500 mA挡，应断开电源后再撤去表笔。
①估计所测电流大小，选择量程。若不能估计电流大小，则应先用最高电流挡进行测量，以免指针偏转过度而损坏表头。注意，不允许带电换挡。
②测量并调整量程。将万用表串接在被测回路中进行测量，要注意电流方向，不可将表笔的正负极性接反。
(1)音频电平测量：该功能主要用于测量电信号的增益或衰减。测量方法与交流电压的测量方法相同，读数是表面最下边一条刻度尺，该刻度数值是量程选择开关在交流“10 V”挡时的直接读数值。当交流电压为“50 V”、“250 V”、“500 V”各挡时，测量结果应在表面读数值上分别加上+14 dB、+28 dB和+34 dB。
(2)晶体管直流放大倍数hFE的测量：先将转换开关旋至晶体管调节ADJ位置进行调零，使表针对准300hFE标度尺；然后将转换开关旋至hFE位置，把被测晶体管插入专用插孔进行测量。N型管孔插NPN型晶体管，P型管孔插PNP型晶体管。
(3)电感和电容的测量：将量程选择开关旋至交流10 V位置，将被测电容或电感串接于任一测试棒，而后跨接于10 V交流电压电路中进行测量。
万用表是比较精密的仪器，如果使用不当，不仅会造成测量不准确且极易损坏。使用万用表时应注意如下事项：
(1)测量电流与电压时不能旋错挡位。如果误用电阻挡或电流挡去测电压，就极易烧坏电表。万用表不用时，最好将挡位旋至交流电压最高挡，避免因使用不当而损坏。
(2)测量直流电压和直流电流时，应注意“+”、“-”极性不要接错。如发现指针反偏，应立即调换表笔，以免损坏指针及表头。
(3)如果不知道被测电压或电流的大小，应先用最高挡，而后再选用合适的挡位来测试，以免表针偏转过度而损坏表头。所选用的挡位愈靠近被测值，测量的数值就愈准确。
(4)测量电阻时，不要用手触及元件的两端(或两支表笔的金属部分)，以免人体电阻与被测电阻并联，导致测量结果不准确。
(5)测量电阻时，如将两支表笔短接，“欧姆调零旋钮”旋至最大，指针仍然达不到零点，这种现象通常是由于表内电池电压不足造成的，应换上新电池方能准确测量。
(6)万用表不用时，不要旋在电阻挡，因为内有电池，如不小心易使两根表笔相碰短路，不仅耗费电池，严重时甚至会损坏表头。
1.使用指针式万用表可以测量哪些物理量？
2.如何进行欧姆调零？电阻可以带电测量吗？为什么？
3.测电流和测电压时，万用表接入电路的方式有何不同？测量时有哪些注意事项？
实训二 数字万用表的结构及使用
(1)了解万用表测量的基本原理。
(2)熟悉数字万用表的基本结构。
(1)掌握数字万用表的使用方法。
(2)学会用万用表测量各种物理量。
数字万用表是目前最常用的一种数字仪表。其主要特点是准确度高、分辨率强、测试功能完善、测量速度快、显示直观、过滤能力强、省电、便于携带。
数字万用表的测量过程由转换电路将被测量转换成直流电压信号，再由模/数(A/D)转换器将电压模拟量转换成数字量，最后把测量结果用数字直接显示在显示屏上。
VC-9802A型万用表；电阻、电容、电感、二极管、三极管若干。
数字万用表是把连续的被测模拟电参量自动地变成断续的、用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种电测量仪表。下面以VC-9802A型万用表为例作介绍。
其主要特点是：采用CMOS，双积分原理A/D转换，自动校零，32挡位，自动极性选择，超量程指示，液晶大屏幕显示，自动关机等功能。
下面，我们来认识数字万用表的面板：
(1)按下电源开关②，显示屏①有显示。如果电池电量不足，则左上方会出现电池正负极符号。若电池电量不足需要及时更换电池。
(2)若按下③，则显示屏背光打开。为节省电池，一般只要可以清楚地观察到有数据显示，就不需打开此开关。
(3)按下④，保持屏幕已显示数据。当下一次测量时感觉数据不变化时，请留意此开关是否被误按，弹起即可进行下一次测量。
(4)万用表有红、黑两根表笔，位置不能接反、接错，否则，会带来测试错误或判断失误。黑表笔始终接入COM插孔。测直流电压、交流电压、电阻、二极管和电路通断检测时，红表笔插入V/Ω 插孔。测电流时，需要根据所测电流大小，选择将红表笔插入mA(小电流)插孔或20 A(大电流)插孔。
(5)根据测试项目选择好表笔插孔后，一定不要忘记在测量前转换好挡位。测量电压时，当无法估计被测电压的大小时，应先选最高量程进行测量，然后再根据情况选择合适的量程。测量较高电压时，不论直流还是交流，都要严禁拨动量程开关，否则将会产生电火花，使万用表损坏。测量时，若万用表显示溢出符号“1”，说明已发生过载，应更换高一级的量程再进行测量。记住，切不可用测电阻、电流挡测电压，如果用直流电流或电阻挡去误测交流220 V 电源，则万用表会被立刻烧毁。
①使用欧姆挡时不能带电测量。
②被测电阻不能有并联支路。
③在使用各电阻挡、二极管挡时，红表笔接V/Ω插孔(带正电)，黑表笔接COM插孔。这与指针式万用表在各电阻挡上表笔的带电极性恰好相反，如图1-2-2所示，使用时应特别注意。
图1-2-2 表笔带电极性区别
①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V/Ω插孔。
②估计所测电阻阻值，选择适当量程(Ω挡)。
③将红、黑表笔并接在被测电阻上。当输入开路时，会显示过量程状态“1”。如果被测电阻超过所用量程，则会显示溢出符号“1”，须更换至较高挡量程。
④测量并读数。当被测电阻在1 MΩ以上时，该表需数秒后方能稳定读数，对于高电阻测量，这是正常的。使用200 MΩ量程进行测量时须注意，在此量程，两表笔短接时读数为1.0，这是正常现象，此读数是一个固定的偏移值。如被测电阻为100 MΩ时，读数为101.0，正确的阻值是显示减去1.0，即101.0-1.0=100。
图1-2-3 电阻测量
读出图1-2-3中所测电阻值。
①测量直流电压时，最好把万用表的红表笔接被测电压的正极，黑表笔接被测电压的负极，这样可以减小测量误差。
②测量交流电压时，只能直接测量低频(40～400 Hz)信号。
①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V/Ω插孔。
②测直流电压时，将换挡开关置于DCV 量程范围；测交流电压时，则应置于ACV量程范围。如果不知被测电压范围，则首先将换挡开关置于最大量程后，视情况降至合适量程。
③将测试表笔连接到被测负载或信号源上，在显示电压读数的同时会指示出红表笔所接电源的极性。
注意事项：测量电流时，当被测电流大于200 mA时，应将红表笔接“20 A”插孔。测量大电流时，测量时间应尽可能短，一般以不超过15 s为宜。当被测电流小于200 mA时，红表笔应接“mA”插孔，以保证测量精度。
量程开关旋至测量二极管的位置，测试表笔按图1-2-4所示方法接到二极管的两端。
如图1-2-4(a)所示，当二极管正向导通时，其正向压降显示值应在500～800 mV；若被测二极管已损坏，则显示“000”(短路)或“1”(不导通)。
如图1-2-4(b)所示，对二极管进行反向检查时，若二极管为好的，则显示“1”，若已损坏，则显示“000”或其他值。
图1-2-4 二极管检测
将量程开关转换到蜂鸣挡位置，两表笔分别连接测试点，若有短路，则蜂鸣器会响。用此方法可以检测电路线路的通断情况。
注意：蜂鸣器响并不一定表示两点间线路短路，若两点间电阻比较小(小于20 Ω)也会响。
测量三极管时，应先将量程开关旋至hFE。根据三极管的类型，将基极、和发射极分别插入对应的“PNP”型或“NPN”型的“B”、“C”和“E”插槽中。通常hFE值显示在40～1 000之间。测量晶体管hFE值时，由于测试条件基极电流为10 μA ，VCE约3 V，因此只能是一个近似值。
图1-2-5 专用电容表
测量时先将红表笔接到电流端孔，黑表笔接到COM端孔，功能挡位选择电容挡位，再用红、黑表笔接已放电的电容两引脚(注意极性)，选取适当的量程后就可读取显示数据。200 μ挡，宜于测量20～200 μF的电容；20 μ挡，宜于测量2～20 μF的电容。测量电解电容器时，测量前必须先将电解电容器作放电处理后再进行测量，以免损坏万用表。
检测电容有专用的电容表来测量电容容量，如图1-2-5所示。
测量完毕，应立即关闭万用表电源POWER。若长期不用，则应取出电池，以免电池漏液损坏万用表。
表1-2-1 电阻测量
表1-2-2 电压测量
表1-2-3 二极管检测
表1-2-4 三极管检测
实训三 双踪示波器的结构及使用
(1)了解示波器的结构和示波原理。
(2)掌握示波器的使用方法。
(1)学会用示波器测量直流、正弦交流信号电压。
(2)观察李萨如图，学会测量正弦信号频率的方法。
示波器是一种能观察各种电信号波形并可测量其电压、频率等的电子测量仪器。示波器还能对一些能转化成电信号的非电量进行观测，因而它还是一种应用非常广泛、的电子显示器。
示波器的型号很多，但其基本结构类似。示波器主要是由示波管、x轴与y轴衰减器和放大器、锯齿波发生器、整步电路和电源等几部分组成。其如图1-3-1 所示。
图1-3-1 示波器原理框图
示波管由电子枪、偏转板、显示屏组成。
电子枪：由灯丝H、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2 组成。灯丝通电发热，使阴极受热后发射大量电子并经栅极孔出射。这束发散的电子经圆筒状的第一阳极A1 和第二阳极A2 所产生的电场加速后会聚于荧光屏上一点，称为聚焦。A1 与K 之间的电压通常为几百伏特，可用电位器W2 调节，A1 与K之间的电压除有加速电子的作用外，主要是达到聚焦电子的目的，所以A1 称为聚焦阳极。W2 即为示波器面板上的聚焦旋钮。A2 与K 之间的电压为1 千伏以上，可通过电位器W3 调节，A2 与K 之间的电压除了有聚焦电子的作用外，主要是达到加速电子的作用，因其对电子的加速作用比A1 大得多，故称A2 为加速阳极。
在有的示波器面板上设有W3，并称其为辅助聚焦旋钮。在栅极G 与阴极K 之间加了一负电压，即UK>UG ，调节电位器W1 可改变它们之间的电势差。G、K 间的负电压的绝对值越小，通过G 的电子就越多，电子束打到荧光屏上的光点就越亮，调节W1 可调节光点的亮度。W1 在示波器面板上为“辉度”旋钮。
偏转板：水平(x轴)偏转板由D1、D2 组成，垂直(y轴)偏转板由D3、D4 组成。偏转板加上电压后可改变电子束的方向，从而可改变电子束在荧光屏上产生的亮点的位置。电子束偏转的距离与偏转板两极板间的电势差成正比。
显示屏：显示屏是在示波器底部玻璃内涂上一层荧光物质，高速电子打在上面就会发荧光，单位时间打在上面的电子越多，电子的速度越大，光点的辉度就越大。荧光屏上的发光能持续一段时间称为余辉时间。按余辉的长短，示波器分为长、中、短余辉三种。
(2)x轴与y轴衰减器和放大器
示波管偏转板的灵敏度较低(为0.1～1 mm/V)，当输入信号电压不大时，荧光屏上的光点偏移很小,无法观测。因而要对信号电压放大后再加到偏转板上，为此在示波器中设置了x轴与y轴放大器。当输入信号电压很大时，放大器无法正常工作，会使输入信号发生畸变，甚至使仪器损坏，因此在放大器前级设置有衰减器。x轴与y轴衰减器和放大器配合使用，能满足对各种信号观测的要求。
锯齿波发生器能在示波器本机内产生一种随时间变化类似于锯齿状、频率调节范围很宽的电压波形，称为锯齿波，作为x轴偏转板的扫描电压。锯齿波频率的调节可由示波器面板上的旋钮控制。锯齿波电压较低，必须经x轴放大器放大后，再加到x轴偏转板上，使电子束产生水平扫描，即使显示屏上的水平坐标变成时间坐标，来展开y轴输入的待测信号。
示波器能使一个随时间变化的电压波形显示在荧光屏上，是靠两对偏转板对电子束的控制作用来实现的。
如图1-3-2(a)所示，y 轴不加电压时，x 轴加一由本机产生的锯齿波电压ux，ux=0 时电子在E 的作用下偏至a 点，随着ux 增大，电子向b 偏转，经一周期时间Tx ，ux 达到最大值uxm，电子偏至b 点。下一周期，电子将重复上述扫描，就会在荧光屏上形成一水平扫描线ab。
图1-3-2 偏转板加电压时电子的偏转情况
如图1-3-2(b)所示，y轴加一正弦信号uy，x轴不加锯齿波信号，则电子束产生的光点只作上下方向上的振动，电压频率较高时则形成一条竖直的亮线cd。
如图1-3-3所示，y轴加一正弦电压uy，x轴加上锯齿波电压ux ，且fx=fy，这时光点的运动轨迹是x轴和y轴运动的合成。最终在荧光屏上显示出一完整周期的uy 波形。
图1-3-3 示波器的示波原理图解
从上述分析中可知，要在荧光屏上呈现稳定的电压波形，待测信号的频率fy 必须与扫描信号频率fx 相等或是其整数倍，即fy=nfx(或Tx=nTy)，只有满足这样的条件时，扫描轨迹才是重合的，故形成稳定的波形。
通过改变示波器上的扫描频率旋钮，可以改变扫描频率fx，使fy=nfx 条件满足。但由于fx 的频率受到电路噪声的干扰而不稳定，fy=nfx 的关系常被破坏，这就要用整步(或称同步)的办法来解决。即从外面引入一频率稳定的信号(外整步)或者把待测信号(内整步)加到锯齿波发生器上，使其受到自动控制来保持fy=nfx 的关系，从而使荧光屏上获得稳定的待测信号波形。
YB43020型双踪示波器；函数信号发生器。
1.认识双踪示波器的面板结构，了解各旋钮和开关的功能。
以YB43020型双踪示波器为例，介绍其使用方法。YB43020型双踪示波器前面板如图1-3-4所示。
【电源及示波管控制系统】
①电源开关：按键弹出即为“关”位置，按下为“开”位置。电源接通时，电源指示灯亮。
②辉度旋钮：顺时针方向旋转，亮度增强。
③聚焦旋钮：用来调节光迹及波形的。
④光迹旋转旋钮：用于调节光迹与水平刻度线平行。
通道2 输入端[CH2(Y)]：用于垂直方向输入。在X-Y 方式时输入端的信号成为Y信号。
⑦、交流--接地--直流耦合选择开关(AC-GND-DC)：选择垂直放大器的耦合方式。
交流(AC)：垂直输入端由电容器来耦合；
接地(GND)：放大器的输入端接地；
直流(DC)：垂直放大器输入端与信号直接耦合。
⑧、衰减开关(VOLT/DIV)：用于选择垂直偏转灵敏度的调节。如果使用的是10∶1 探头，计算时将幅度×10。
⑨、垂直微调旋钮：用于连续改变电压偏转灵敏度。此旋钮在正常情况下，应位于逆时针方向旋到底的位置。
⑩、垂直移位键(POSITION)：调节光迹在屏幕中的垂直位置。当工作在X—Y 方式时，键用于Y 方向的移位。
断续或交替：CH1 和CH2双踪显示方式。
水平移位：用于调节轨迹在水平方向移动。
扫描微调控制键：此旋钮以顺时针方向旋转到底时处于校准位置，扫描由TIME/DIV开关指示。正常工作时，该旋钮位于“校准”位置。
触发源选择开关：选择触发信号源。
CH1、CH2：CH1或CH2上的输入信号是触发信号。
交替触发：在双踪交替显示时，触发信号交替来自于两个Y 通道，此方式可用于同时观察两路不相关的信号。
电源触发：电源频率成为触发信号。
外接触发：触发信号是外接输入信号，用于特殊信号的触发。
外触发输入插座：用于外部触发信号的输入。
触发电平旋钮：用于调节被测信号在某一电平触发同步。
触发极性按钮：触发极性选择。用于选择信号的上升沿和下降沿触发。
扫描方式选择：自动,在自动扫描方式时，扫描电路自动进行扫描。在没有信号输入或输入信号没有被触发同步时，屏幕上仍然可以显示扫描基线。常态,有触发信号才能扫描，否则屏幕上无扫描线显示。当输入信号频率低于20 Hz 时，用常态触发方式。
2.调整示波器各开关、旋钮，使屏幕上出现一条清晰的水平扫描线。
熟悉YB43020型双踪示波器上各控制键的作用。
(1)预置面板各开关、旋钮。
垂直输入耦合置“AC”；
垂直电压量程选择置适当挡位(如“5 mV/DIV”)；
垂直工作方式选择置“CH1”；
垂直灵敏度微调校正置“校准”；
扫描时间微调置“校准”位置，水平位移置中间；
触发同步方式置“自动”；
触发耦合开关置“AC”；
触发源选择置“CH1”。
(2)按下电源开关，电源指示灯亮。
(3)调节亮度、聚焦等有关控制旋钮，可出现一条纤细明亮的扫描基线。然后调节“水平移位”和“垂直移位”旋钮，使扫描基线位于屏幕中间与水平坐标刻度基本重合。
(4)调节光迹旋转旋钮使基线与水平坐标平行。
3.显示信号：一般示波器均有0.5 Vp-p标准方波信号输出口，调妥基线后，即可将探头钩住校准信号钩子，此时屏幕应显示一串方波信号，调节衰减开关(VOLT/DIV)和扫描时间旋钮(TIME/DIV)，方波的幅度和宽度应有变化，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。其幅值为0.5 V，周期为1 ms。至此说明该示波器基本调整完毕，可以投入使用。
将函数信号发生器的输出端接示波器的CH1或CH2输入端，观察正弦波、方波、三角波等的波形。调节示波器的有关旋钮，使荧光屏上出现稳定的波形。
(1)电压的定量测量。将“VOLT/DIV”微调置于“校准”位置，就可以进行电压的定量测量。测量值可由下列公式计算后得到：
用探头“×1” 位置进行测量时，其电压值为：
用探头“×10” 位置进行测量时，其电压值为：
(2)直流电压测量：将Y 轴输入耦合选择开关置于“ ⊥”，“电平”置于“自动”。屏幕上形成一水平扫描基线，将“VOLT/DIV”与“TIME/DIV”置于适当的位置，且微调旋钮置于校准位置，调节Y 轴位移，使水平扫描基线处于荧光屏上某一特定基准(0 V)。
①将“扫描方式”开关置于“自动”位置，选择“扫描速度”使扫描光迹不发生闪烁的现象。
②将“AC-GND-DC”开关置于“DC”位置，且将被测电压加到输入端。扫描线的垂直位移即为信号的电压幅度。如果扫描线上移，则被测电压相对大地电位为正；如果扫描线下移，则该电压相对大地电位为负。
电压值可用上面公式求出。
(3)交流电压测量。调节“VOLT/DIV”切换开关到合适的位置，以获得一个易于读取的信号幅度。当测量叠加在直流电压上的交流电压时，将“AC-GND-DC”开关置于DC 位置，可测出所包含直流分量的值。如果仅需测量交流分量，则将该开关置于“AC”位置。按这种方法测得的值为峰-峰值电压(VP-P)。
例如，将探头衰减比置于×1 的位置，垂直偏转因数(V/DIV)置于“5 V/DIV”位置，“微调”旋钮置于“校准”位置，所测得波形峰-峰值为6 格(见图1-3-5所示)。
图1-3-5 交流电压测量
信号波形两点间的时间间隔可按下列公式进行计算：
时间(s)=(TIME/DIV)设定值×对应于被测时间的长度(DIV)“×5 倍扩展”旋钮设定值的倒数。
上式中：置“TIME/DIV”微调旋钮于校准位置。读取“TIME/DIV”以及“×5 倍扩展”旋钮设定值。
“×5 倍扩展”旋钮设定值的倒数在扫描未扩展时为“1”，在扫描扩展时是“1/5”。
7.脉冲宽度测量方法如下：
① 调节脉冲波形的垂直位置，使脉冲波形的顶部和底部距刻度水平线的距离相等，如图1-3-6所示。
②调节“TIME/DIV”开关到合适位置，使扫描信号光迹易于观测。
③读取上升沿和下降沿中点之间的距离，即脉冲沿与水平刻度线相交的两点之间的距离，然后用公式计算脉冲宽度。
图1-3-6 脉冲宽度测量
思考：如何进行频率测量和相位测量？
将按钮“X-Y”按下，此时由“CH1”端口输入的信号就为X 轴信号，其偏转灵敏度仍按该通道的垂直偏转因数开关指示值读取，从“CH2”端口输入Y 轴信号，这时示波器就工作在X-Y 显示方式。
在示波器X 轴和Y 轴同时各输入正弦信号时，光点的运动是两个相互垂直谐振运动的合成，若它们的频率的比值fx∶fy=整数时，合成的轨迹是一个封闭的图形，称为李萨如图。李萨如图的图形与频率比和两信号的位相差都有关系，但李萨如图与两信号的频率比有如下简单的关系：
nx、ny 分别为李萨如图的外切水平线的切点数和外切垂直线的切点数，如图1-3-7所示。
图1-3-7 李萨如图形
因此，如fx 、fy 中有一个已知且观察它们形成的李萨如图，得到外切水平线和外切垂直线的切点数之比，即可测出另一个信号的频率。
练习：用信号发生器分别给示波器的X 轴和Y 轴同时输入正弦信号，调节两信号发生器的输出频率，观察、、、、 5 种情况下的李萨如图形，并描绘出图形。
表1-3-1 观测各种波形
表1-3-2 测直流电压数据
表1-3-3 测交流电压数据(注：探头衰减置为“×1”)
表1-3-4 用坐标纸描出李萨如图形
1.示波器的辉度不要过亮。
2.调节仪器旋钮时，动作不要过快、过猛。
3.调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用，以使显示的波形稳定。
4.作定量测量时，“TIME/DIV”和 “VOLT/DIV”的微调旋钮均应旋置“校准”位置。
5.为防止外界干扰，信号发生器的接地端与示波器的接地端要相连(称共地)。
6.实训前应认真阅读示波器和信号发生器的使用说明书。
1.若示波器正常，观察波形时，如荧光屏上什么也看不到，会是哪些原因，实训中应怎样调出其波形？
2.用示波器观察波形时，示波器上的波形移动不稳定，为什么？应调节哪几个旋钮使其稳定？
3.直流电压测量时，当确定其水平扫描基线时，为什么Y 轴输入耦合选择开关要置于“⊥”？
4.假定在示波器的输入端输入一个正弦电压，所用水平扫描频率为120Hz，在屏上出现了三个完整的正弦波周期，那么输入电压的频率为多少？
5.某同学用示波器测量正弦交流电压，经与用万用电表测量值比较相差很大，是什么原因？
6.观察李萨如图时，两相互垂直的正弦信号频率相同时，图上的波形还在不停地转动，这是什么原因？
7.如何使用示波器测量两个频率相同的正弦信号的相位差？
电路中需要处理、放大的电压、电流称为信号。信号的种类很多，不同电路中处理和放大的信号是不同的，在同一个电路中也会出现多种信号并存的现象。 利用信号波形来理解电路的工作原理是一个好方法，它直观，容易记住。
使用示波器检修电路故障的过程中，需要了解信号的波形，如图1-3-8所示。
图1-3-8 用示波器观察到的信号波形示意图
表1-3-5列出了几种常用的信号波形。
表1-3-5 常用信号波形
实训四 信号发生器的使用
(1)熟悉各种信号的波形及其适用场合。
(2)了解信号的发生器的工作原理。
(1)学会信号发生器的信号波形选择、幅度设置和调节、频率设置和调节等基本操作。
(2)学会输出信号的连接方法，并能在示波器上观察到所需要的信号波形。
信号发生器也称为信号源，而函数信号发生器是指能够产生多种波形的信号源。其实现方法是采用振荡器先产生一种波形，然后通过函数运算得到其他一系列波形，故称为函数信号源。一般函数信号源首先产生的是矩形波，然后通过积分电路产生锯齿波，再通过二极管网络产生正弦波。占空比为50%的矩形波称为方波，占空比为50%的锯齿波称为三角波，所以方波是矩形波的一种特例，而三角波则是锯齿波的一种特例。由于正弦波是通过锯齿波转换而成的，而锯齿波则是通过矩形波转换而成的，所以如果调节占空比，则正弦波会变形，这一点在使用的时候应该注意。
YB3003型函数信号发生器；YB43020型双踪示波器。
1.熟悉YB3003型信号发生器控制面板上各控制键的作用
YB3003型DDS合成函数信号发生器的面板按键名称如图1-4-1所示。
图1-4-1 YB3003型DDS合成函数信号发生器的面板结构
2.波形参数的调节和指示
操作方法：按下仪器左下方功能键组中的【波形】键即可设置输出波形，一旦按下该键，显示屏上方会显示“波形： 波形名称”，并且显示中的波形名称(如正弦)会处于闪动状态(表示目前处于可调整状态)，此时旋动面板上的手轮即可选择不同的波形，顺时针旋动时，波形依次为正弦、方波、三角波、升斜波、降斜波、随机噪声、SINX/X、升指数、降指数、脉冲波。
操作方法：按下仪器左下方功能键组中的【频率】键即可设置输出波形的频率。此时显示屏将显示“频率=1.000 000 0 kHz”，并且数值部分的某个数字会处于闪动状态，旋动手轮将会改变该数字的值，并且会自动进位和退位，按下方向键则可以选择其他的数位处于闪动状态，而且随着数值的改变会自动切换单位。
在按下【频率】键后，如果要改变单位(如将Hz改变成kHz)，则按下【确定/量程】键，此时频率数值中的数字不再闪动，但是显示的单位将处于闪动状态，旋转手轮即可选择单位，或者从数字键盘直接输入所需频率数字，然后按下【确定/量程】键。如果输入的数值过大，则仪器会自动转换量程，但是如果输入的数值超出了仪器的输出范围，则输入无效。
操作方法：按下仪器左下方功能键组中的【幅度】键即可设置输出波形的幅度。此时显示屏将显示“幅度-100 mV”，并且数值部分的某个数字会处于闪动状态，旋动手轮将会改变该数字的值，并且会自动进位和退位。按下方向键则可以选择其他的数位处于闪动状态，而且随着数值的改变会自动切换单位。
在按下【幅度】键后，如果要改变单位(如将mV改变成V)，则按下【确定/量程】键，此时幅度数值中的数字不再闪动，但是显示的单位将处于闪动状态，旋转手轮即可选择单位，也可以从数字键盘输入，方法同上。
(4)直流偏置电平调节
操作方法：按下仪器左下方功能键组中的【偏置】键即可设置输出波形的直流偏置。此时显示屏将显示“偏置比-0%”。偏置比的上限为100%，此时信号刚好全部在零电平以上；下限为-100%，此时信号刚好全部在零电平以下。显然，偏置比是相对于信号峰值的偏移百分比。
占空比调节只有当输出波形选择为“脉冲”时才会起作用，对其他波形占空比调节不起作用。YB3003型函数信号源的占空比调节范围相当宽，达到0.1%～99.9%。
操作方法：按下仪器左下方功能键组中的【占空】键即可设置输出波形的占空比。此时显示屏将显示“占空比-10%”。也可从数字键盘输入，方法同上。
(6)扫频功能和扫频参数调节
一般函数信号源都具有扫频功能。所谓扫频信号是一种间歇性的波形，即信号源输出的正弦波信号的频率随时间在一定范围内反复扫描。扫频信号结合示波器可以测量被测电路的频率特性。
操作方法：按下仪器左下方功能键组中的【调制】键，出现显示界面。按下“线性”下方所对应的软键，出现初频、终频、脉宽、间隔等选项。按下其下方对应的软键即可进入参数设置界面。
从图1-4-1可以看到，仪器右下方共有四个BNC插座，其作用如下。
右边第一个BNC插座是输出A端口，输出阻抗50 Ω。其上方的【信号开关】可以对其输出进行开关控制。这是最为常用的输出端口。
右边第二个BNC插座是输出B端口，该端口为音频信号输出端口，输出阻抗为600 Ω。
要设置该端口输出波形的参数，需要按下【功能】键，在所出现的选择界面中按下“通道B”软键即可进入通道B的参数设置界面，可设置的参数有波形、幅度、频率。
输出B是一个辅助的低频DDS信号发生器，可与输出A同时输入示波器，并且采用仪器中的“李萨如”功能(按下功能键组中的【调制】键，然后进入“外调制”菜单即可找到“李萨如”功能)，可与输出A联合，同时输出两路相位差可调的正弦波。
输出B可作为调制信号输出，然后连接到仪器后面板的外调制输入端口，实现对输出A波形的调制，从而形成各种已调波。
用于输出矩形脉冲。该端口输出的矩形脉冲可以直接驱动数字电路。
当输出A端口输出连续信号时，该端口输出与之同步的TTL矩形脉冲；当输出A端口输出各种已调波的波形时(包括间歇性的扫频信号)，该端口则输出与调制信号同步的TTL矩形脉冲。
之所以配备同步输出端口，是因为一般已调波在示波器上显示时不容易稳定，此时可将同步输出端口输出的同步信号连接到示波器的外触发输入端，以稳定所显示的波形。
一般函数信号源还可以作为频率计使用，该端口就是用来测量输入被测信号频率的。
按下【功能/显示】键进入“多功能菜单”，从中选择“测频”，仪器就会变成一个频率计，在频率测量界面上有“1 Hz～100 kHz”和“100 kHz～100 MHz”两挡，通过其下方的软键切换，外测频灵敏度：100 mV。
(5)外调制输入端口(后面板)
它是在外调制方式时，外部的调制信号输入端口。按下功能键组中的【调制】 。外触发输入端口(后面板)是在外触发模式下，外部的TTL触发脉冲输入端。触发是针对各种已调波的(包括扫频波形)。对于扫频、FSK、PSK、ASK和触发这些脉冲式的工作模式，除可由仪器控制进行连续内部触发工作外，还可以进行单次触发和外部触发。
4.根据给定要求输出所需信号。
1.YB3003型DDS合成函数信号发生器有哪些输出波形？
2.函数信号发生器输出端能否短接？如用屏蔽线作为输出引线，则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上？
实训五 晶体管毫伏表的使用
(1)了解毫伏表测量的基本原理。
(2)熟悉DA-16型毫伏表的基本结构。
(1)掌握DA-16型毫伏表的使用方法。
(2)正确使用毫伏表测量交流信号。
晶体管毫伏表是一种专门用来测量正弦交流电压有效值的交流电压表，因其量程的最小电压挡一般为1 mV，故称为“毫伏表”。使用毫伏表和万用表都可以测量交流电压，但两者之间在性能上是有差异的，以DA-16型毫伏表和MF-47F型万用表为例，两种电表的比较如表1-5-1所示。
表1-5-1 毫伏表与万用表测交流电压的比较
由表1-5-1可见，一般万用表虽有测交流电压的功能，但当被测电压数量级较小时(mV级)，由于万用表灵敏度太低，不能使指针偏转或因偏转角度太小而无法读数。另外，若被测电路阻抗较大时(几百千欧以上)，由于普通万用表特别是指针型万用表内阻相对较低，在一定程度上对被测电路分流，从而影响了仪表的测量精度。
需要指出的是，在利用普通电压表测量放大电路的参数时，如果放大器工作频率高于电压表的工作频率范围，那么仪表的读数会产生较大测量误差；而晶体管毫伏表工作频率相对较宽，基本可以满足一般电子设备检修工作的需要。
DA-16型晶体管毫伏表；信号发生器；YB3003型函数信号发生器；YB43020型双踪示波器。
以DA-16型晶体管毫伏表为例，介绍晶体管毫伏表及其使用方法。
1.认识DA-16型晶体管毫伏表
DA-16型晶体管毫伏表的外形如图1-5-1所示，主要由表头、刻度面板和量程选择开关等组成。它的输入连接线不用表笔而用同轴电缆，电缆的外层是地线，通常接黑色鳄鱼夹，其目的是为了减小外来感应电压的影响；电缆的芯线通常接红色鳄鱼夹。毫伏表的背面有220V工作电源引线。
图1-5-1 DA-16型晶体管毫伏表外观
一般指针式表盘毫伏表有三条刻度线，如图1-5-2所示。其中第一条和第二条刻度线指示被测电压的有效值。当量程开关置于“1”打头的量程位置时(如1 mV、10 mV、0.1 V、1 V、10 V)，应该读取第一条刻度线；当量程开关置于“3”打头的量程位置时(如3 mV、30 mV、0.3 V、3 V、30 V、300 V)应读取第二条刻度线。第三条刻度线用来表示测量电平的分贝值，它的读数与上述电压读数不同，是以表针指示的分贝读数与量程开关所指的分贝数的代数和来表示读数的，例如，量程开关置于+10 dB(3 V)，表针指在-2 dB 处，则被测电平的分贝值为+10 dB+(-2 dB)=8 dB。
图1-5-2 毫伏表的刻度面板
表1-5-2 DA-16型晶体管毫伏表的测量步骤
1.毫伏表使用前应垂直放置，因为测量精度以表面垂直放置为准。在未接通电源的情况下先进行机械调零。方法是用螺丝刀调节表头上的机械零位螺丝，使表针指准零位。再将两个输入接线端(鳄鱼夹)短路连接后，接通220 V工作电源。预热数分钟，使仪表达到稳定工作状态。然后进行电气调零，即将量程转换开关置于所需测量的范围，调节靠左面中间的“调零”旋钮，使表针指向零位。这时，可将两个输入接线端断开，接入被测电路，便可进行测量。在使用中，每当变换量程后应重新进行电气调零。
2.在测量时，选择适当的量程很重要。特别是使用较高灵敏度挡位(mV挡)。不注意的话，容易使表头指针打坏。如果不知道被测电压所在量程范围时，则应选择最大量程(300 V)进行试测，再逐渐下降到适合的量程挡，测量的读数刻度一般使表针偏转至满刻度的2/3为好。
3.由于毫伏表的灵敏度很高，因此接地点必须良好。毫伏表的地线应与被测电路的地线接在一起，以免引入干扰电压，影响测量精度。接线时，先将黑色夹子接地，再将红色夹子接测试点。测量完毕拆线时要相反，先拆红色夹子，再拆黑色夹子。这样可避免当人手触及红色夹子时，交流电通过仪表与人体构成回路，形成数十伏的感应电压，打坏表针。
4.晶体管毫伏表具有较高的输入阻抗，容易受到外界电磁干扰的影响。特别在低电压量程下，当输入端悬空，可能造成指针大幅度摆动，甚至指针持续满偏。这样很容易造成指针损坏。因此，在长期不使用晶体管毫伏表时，应将电源关闭，在短期不使用时，应将量程置于较高电压挡。
5.所测交流电压中的直流分量不得大于300 V。
6.测220V市电时，相线接输入端，零线接地线端，不得接反。
1.晶体管毫伏表能用来测量直流电压吗？
2.正弦信号出现了失真，此时还能用毫伏表进行测量吗？
实训六 常用电子仪器的综合使用
1.学会电子电路实训中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、频率计等的使用方法。
2.熟练掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。
在模拟电路实训中，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。
实训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合理布局，各仪器与被测实训装置之间的布局与连接如图1-6-1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1-6-1 模拟电路中常用电子仪器布局图
函数信号发生器；双踪示波器；交流毫伏表。
1.用机内校正信号对示波器进行自检。
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。
①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1-6-1。
表1-6-1 校准信号测量
注：不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器将标准值填入表格中。
②校准“校正信号”频率
将“扫速微调”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1-6-2。
③测量“校正信号”的上升时间和下降时间
调节“Y轴灵敏度”开关及微调旋钮，并移动波形，使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴，且上、下对称，便于阅读。通过扫速开关逐级提高扫描速度，使波形在X 轴方向扩展(必要时可以利用“扫速扩展”开关将波形再扩展10倍)，并同时调节触发电平旋钮，从显示屏上清楚地读出上升时间和下降时间，记入表1-6-1。
2.用示波器和交流毫伏表测量信号参数
改变示波器“扫速”开关及“Y轴灵敏度”开关的位置，测量信号源输出电压频率及峰-峰值，记入表1-6-2。
表1-6-2 信号参数测量
3.测量两波形间相位差
(1)观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点
Y1、Y2均不加输入信号，输入耦合方式置“GND”，扫速开关置扫速较低挡位(如0.5 s/DIV挡)和扫速较高挡位(如5 μs/DIV挡)，把显示方式开关分别置“交替”和“断续”位置，观察两条扫描基线的显示特点，记录之。
(2)用双踪显示测量两波形间相位差
①按图1-6-2连接实训电路，将函数信号发生器的输出电压调至频率为1 kHz，幅值为2 V的正弦波，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号ui和uR，分别加到双踪示波器的Y1和Y2输入端。
为便于稳定波形，比较两波形相位差，应使内触发信号取自被设定为测量基准的一路信号。
图1-6-2 两波形间相位差测量电路
② 把显示方式开关置于“交替”挡位，将Y1和Y2输入耦合方式开关置于“⊥”挡位，调节垂直移位旋钮，使两条扫描基线重合。
③将Y1、Y2 输入耦合方式开关置于“AC”挡位，调节触发电平、扫速开关及 Y1、Y2 灵敏度开关位置，使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形ui及uR，如图1-6-3所示。根据两波形在水平方向的差距X及信号周期XT，则可求得两波形相位差。
图1-6-3 双踪示波器显示两相位不同的正弦波
式中： XT——一周期所占格数;
X——两波形在X轴方向差距格数。
记录两波形相位差于表1-6-3。
表1-6-3 正弦波测量
为读数和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。
4.整理实训数据，并进行分析。
1.如何操纵示波器有关旋钮，以便从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形？
2.用双踪显示波形，并要求比较相位时，为在显示屏上得到稳定波形，应怎样选择下列开关的位置：
(1)显示方式选择(Y1、Y2、Y1+Y2、交替、断续)；
(2)触发方式(常态、自动)；
(3)触发源选择(内、外)；
(4)内触发源选择(Y1、Y2、交替)。
3.函数信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端能否短接，如用屏蔽线作为输出引线，则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上？
4.交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压？它的表头指示值是被测信号的什么数值？它是否可以用来测量直流电压的大小？
5.什么是“共地”？为什么要“共地”？
