秦山医学院 医学影像电子学 《医学影像电子学》实验指导 实验1常用电子仪器的使用 1.1实验目的 (1)掌握示波器、函数信号发生器及交流毫伏表等仪器面板上开关、旋钮的作用 (2)学握常用电子仪器的一股测量方法和步骤并能够正确使用仪器。 (3)了解双踪示波器与函数信号信号发生器的基本工作原理。 12实验设备与材料 (1)双踪示波器 1台 (2)函数信号发生器 1台 (3)交流毫伏表 1台 (4)模拟电子实验箱 1套 13实验准备 仔细阅读双踪示波器、函数信号发生器与交流毫伏表的使用说明书，明确各个仪器面板上开关、旋钮的 作用，掌握各参数的读取规则。 1.4实验原理 1.示波器 示波器是电子测量中一种最常用的仪器。它可以将人们无法直接看到的电信号的变化过程转化成可用肉 眼直接观察的波形，显示在示波器的荧光屏上，供人们观察和分析。示波器具有输入阻抗高、频率响应好、 灵敏度高等优点。利用示波器除了能对电信号进行定性的观察外，还可以用它来进行一些定量的测量。例如 可以用它进行电压 电流 频率、 周期、相位 水冲宽度等的测量， 若配上传感器，还可以对温度 压力 声、光、热等非电量进行测量。因此，示波器是一种用途极为广泛的电子测量仪器。其工作原理见附录 示波器使用注意事项及技巧： (1)测试前，应首先估算被测信号的幅度大小，若无法估算，应将示波器的Vv选择开关置于最大档， 避免因电压过高而损坏示波器。 (2)大部分示波器都设有扩展档位和旋钮，定最测量时一定要检查这些旋钮所处的状态，否侧会引起 读数错误。 (3)在使用示波器直流输入方式时，先将示波器输入端接地，确定好示波器的零基线，才能方便的测 量被测信号的直流电压。 (4)示波娶工作时，周用不要放置大功率的变压器，否则。测量的波形会有重影和噪波干扰 示波器可作为高内阻的电压表使用，当被测电路中有一些高内阻电路时，若用普通万用表测电压 由于万用表内阻 测量结果会不准确 还可能会影响被测电路的正常工作，而示波器的输入阻抗比万 用表高得多，其测量结果不但较准确而且还不会影响被测电路的正常工作。 2.透流吊状表 交流毫伏表具有测量交流电压、电平测试、监视输出等三大功能。交流测量的幅值范围是100mV~300V 共分1、3、10、30、100、300mV,1、3、10、30、100、300V共12档。频率的范围是5Hz2Mz。 交流毫伏表使用注意事项 (1)交流毫伏表在通电之前，一定要将输入电缆的红黑鳄鱼夹相互短接。防止仪器在通电时因外界干 扰信号通过输入电缆进入电路放大后，再进入表头将表针打弯。 (2)当不知被测电路中电压值大小时，必须首先将毫伏表的量程开关置最高量程，然后根据表针所指 的范围，采用递成法合理选档。 (3)若要测量高电压，输入端黑色鳄鱼夹必须接在地端 (4)测量前应短路调零。打开电源开关，将测试线（也称开路电缆）的红黑夹子夹在一起，将量程旋 1
泰山医学院 医学影像电子学 钮旋到1量得，指针应指在零位（有的毫伏表可通过面板上的调零电位器进行零，凡而板无调零电位器 的，内部设置的调零电位器已调好)。若指针不指在零位，应检查测试线是否断路或接触不良，应更换测试 线。 (5)交流毫伏表灵敏度较高，打开电源后，在较低量程时由于干扰信号的作用，指针会发生偏转，称 为自起现象。所以在不测试信号时应将量程旋钮旋到较高量程档，以防打弯指针。 (6)交流毫伏表接入被测电路时，其地端（黑夹子）应始终接在电路的地上（成为公共接地），以防干 扰。 (7)使用前应先检查量程旋钮与量程标记是否一致，若错位会产生读数错误 (8)交流毫伏表只能用来测量正弦交流信号的有效值，若测量非正弦交流信号要经过换算。 (9)不可用万用表的交流电压档代替交流毫伏表测量交流电压（万用表内阻较低，可用于测量502左 右的师由压)。 3.函数信号发生器 函数信号发生器能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波 方波 三角波、锯齿波和脉冲波等) 信号，须率范用可从儿个微赫到几十兆赫。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途 例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视 频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感 应加热、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、烦率或高或低的振荡器。其面板结构见附录3 函数信号发生器使用注意事项： ()仪器需预热 0 分钟后方可使用 (2)把仪器接入电源之前，应检查电源电压值和顿率是否符合仪器要求。 (3)不能输出大于10V(DC或AC)的电压。 l.5 Multisim仿真实验内容 仔细阅读附录1，了解Multisim10仿真软件的操作界面：熟悉Multisim10中元器件属性的设置及虚拟仪 器仪表的作用及参数设置：能够热练使用Multisim0进 电子电路的仿真与设计 1.6实验内容与步骤 1.信号电压的测量 (1)打开函数信号发生器电源开关，选择正弦波，通过选样频率档级及调整類率调节旋纽与输出幅度 调节旋钮，获得200日z,10V的正弦交流信号。 (2)打开示波器电源开关，垂直方式开关置CHl,CH耦合方式开关置GND,扫指方式置AUTO,关 闭灵敏度，扫描速率微调旋钮。适当调节亮度、聚焦、垂直和水平位移、扫描速率等控件。使示波器屏幕」 出现一条清晰稳定的水平亮线。 (3)将信号发生器测试夹与示波器CH1测试夹对接，选择示波器CH1耦合方式为AC方式，调节垂直 和水平位移、扫描速率等，使屏幕上出现稳定的正弦波，读取信号电压的峰峰值4，φ，并记录至表1山。 (4)保持信号发生器的状态，分别将衰减开关置20、40、60B,用示波器分别测量读取信号电压的峰 峰值。p,并记录至表1 表山电压幅值参数记录 20 dB 40 dB 60 dB u(V) 2.用示波器和交流毫伏表测量信号参数 (1)调节函数信号发生器产生100Hz、1V的正弦波信号，将信号输出接入示波器CH1通道，调节示波 -2-
泰山医学院 医学影像电子学 器相关开关和旋钮使波形稳定。适当选择扫描速率开关（关闭微调），使屏幕上显示2-3个周期稳定的正弦波 形。根据扫描速率位置，读取一个正弦周期所占时间即为周期T (2)分别选抒信号发生器颜率为1kz、10Hz、100kz,用示波器和交流毫伏表测量信号参数。并记 录至表1-2中。 表1-2正弦信号参数记录 示波器测量值 信号电压频幸 峰峰值 交流毫伏表 周期T(ms) (V) 量值(V 100Hz IK五 10KHz 100KHz 3.测量两信号的相位差 测量相位差可用双踪测量法，也可用X-Y测量法 (1)双踪测量法 双踪测量法的连按线如图1-1所示，将频率为1KHz,幅值为2V的正弦信号经过RC移相网络获得同频 率不同相位的两路信号分别加到示波器的CH1和CH2输入端，然后分别调节示波器的CH1和CH2“位移 旋钮，“垂直灵敏度Vv”旋钮以及“微调”旋钮，就可以在屏幕上显示如图12所示的两个高度相等的正 弦波。为了显示波形稳定，应将“内部触发信号源选择开关”选在CH2处，使内触发信号取自CH2的输入 信号，这样便于比较两信号的相位。 图11双踪测量法连接图 图12双踪测量法测量相位差显示的图形 双踪测量法测量信号相位差的方法有两种。 方法 利用时间测量相位差 从图1-2中读出ac和ab的长度（格数） 根据： .3
泰山医学院 医学影像电子学 ac:360°=ab:4 (式1-1) 可得： -<36w (式1-2) 将测量结果记入表1-3。 表1,3利用时间润量相位芳 信号周期长度(aC格数) 信号相位差长度(b格数幻 相位() 方法二：利用幅值测量相位差 由图1-2显示图形读出Y和Ym的格数，则两信号的相位差为： (式1-3) 将测量结果记入表14中，并画出波形图，分析测量值与理论值的误差原因 表14利用幅值测量相位差 波形高度Yn(格数 两交点间垂直距离Y(格数 相位差() (2)X.Y测量法 将示波器“扫描速度开关”调至“XY”位置，即可进行测量，这时示波器工作在X-Y工作方式，CH 为X信号通道，CH2为Y信号通道。X.Y测量法的连接如图1-1所示，输入信号频率为1kHz,幅值2V的 正弦信号。经过移相网络 路加到示波器CH1的输入端 路加到示波器CH2的输入端。 调节“位移” “垂直轴电压灵敏度”旋钮，使示波器荧光屏上显示出如图13所示的椭圆图形。由图形直接读出Y和Ym 所黏的格。则万行号的相食关为-( 。将测量结果记录于表15中。 2 图13用椭圆裁距法测量相位差显示的图形 表1-5相位差测量 波形高度Yn(格数 在Y轴的截距Y(格数) 相位差() 1.7实验报告 (1)整理实验数据。 -4
泰山医学院 医学影像电子学 (2)总结示波器、函数信号发生器及交流毫伏表的使用方法。 1.8思考题 (1)使用示被器时，如出现以下情况：①无图像：②只有垂直线：③只有水平线：④图像不稳定，试 说明可能的原因，应调节那些旋钮加以解决？ (2)交流毫伏表在小量程档，输入端开路时，指针偏转很大，甚至出现打针现象，这是什么原因？应 怎样避免？ (3)在实验中，所有仪器与实验电路必须共地（所有的地接在一起），这是为什么？ 实验2单管放大电路 2.1实验目的 (1)掌握放大电路静态工作点的测量和调试方法，电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数的 测量方法，常用电子仪器的应用。 (2)熟悉电路元件参数对静态工作点的影响，分析静态工作点的作用，加深对放大电路工作原理的理 解，电子元器件和电路连接方法。 22实验设备与材料 (1)函数信号发生器 1台 (2)模拟电子实验箱 1套 (3)双踪示波器 1台 (4)交流毫伏表 1台 (5)数字万用表 (6)Multisim虚拟实验平台 4实验准备 (1)复习示波器、信号发生器和交流毫伏表的使用方法。 (2)熟悉三极管结构与工作特性：基本放大电路结构、静态工作分析与动态工作分析。 (3)熟悉放大电路静态和动态特性参数测量方法、共集电极放大电路与共集电极放大电路的原理及特 点。 5