实验一 常用仪器仪表使用方法

要做好数字逻辑实验，离不开常用的仪器仪表，学会正确地使用这些仪器仪表是学生们从理论走向实验的第一步，也为以后从事技术工作奠定基础。

一．实验目的

1．学习和掌握集成块的排列及ADCL-Ⅲ电子技术综合实验箱的使用方法。 2．学会使用数字万用表。

3．掌握使用示波器观察电信号及测试其电压的幅值和频率。

二．实验仪器及型号

1．电子技术综合实验箱 ADCL-Ⅲ型 2．数字万用表 UT2000型 3．双踪示波器 COS5020B型

三．仪器仪表简介及使用方法

1．ADCL—Ⅲ电子技术综合实验箱

电子技术综合实验箱是由两部分构成的，一部分是模拟电子技术实验板（左），另一部分是数字电子技术实验板（右）。两部分可完成模拟电子技术实验和数字电子技术实验。

(1) 模拟电子技术实验板的结构及技术指标

1) 模拟电子技术实验板的结构如图1-1所示

图1-1 模拟电子技术实验板结构

2) 技术指标

① 电源：

输入：AC220V±10%。

输出：直流 0V～＋30V、0V～―30V两路连续可调。

＋12V、－12V、＋5V、－5V四路固定电源。

② 直流信号源：双路、―5V～＋5V两档连续可调。

③ 实验区中提供各种供实验所以的电子元器件，根据实验需要进行选取。

(2) 数字电子技术实验板的结构及技术指标

1) 数字电子技术实验板的结构如图1-2所示

图1-2 数字电子技术实验结构

2) 技术指标 ① 电源：

与模拟电子技术实验板共用同一电源。 ② 信号源： 四组单脉冲：为消抖动脉冲，可同时输出正负两个脉冲，前后沿≤20ns，脉冲宽度≤0.2μs，脉冲幅值为TTL电平。

连续脉冲：两组，一组为3路固定频率方波。频率分别 1Hz、1KHz、1MHz；另一组为：1KHz～10KHz连续可调方波。

③ 逻辑电平：

二十四组独立逻辑电平开关：可输出“0”、“1”电平。置于H时输出为＋5V，置于“0”时输出为0V。

④ 电平显示：共16位由红色LED及驱动电路组成，当正逻辑“1”电平送入时LED亮，反之则不亮。

⑤数码显示：

 带译码器显示的有五位，由七段LED数码管及二—十进制译码器组成。

 不带译码器显示的为二位，一位是共阴极数码管，一位是共阳极数码管。 ⑥ 双列直插式集成电路插座：14脚9只，16脚9只， 20脚8只。

(3) ADCL—Ⅲ电子技术综合实验箱的使用方法

1) 将标有220V的电源插入电源座，接通开关，电源指示灯亮。

2) 连接线：实验箱面板上的插孔是自锁式插孔，连接插头可叠插使用，插入时向下并顺时针旋转即可锁紧，松开时向上反向旋转即可拨出，注意：拔出时不要直接拉导线，以免断线。

3) IC插入插座前应调整好双列引线间距，仔细对准插座后均匀压入，拔出时需用螺丝刀从两边轻轻翘起，或用起拔器。

4) 板上IC插座均未接电源，实验时应插入IC的引脚接好相应电源线才能正常工作。 5) 实验前先阅读实验教程，在断开电源的状态下按实验线路连接好实验电路，检查无误后再接通电源。

6) 根据实验电路的要求接入相应电源时必须注意电源极性。

7) 搭接线路时不要通电，以防误操作损坏器件。

(4) ADCL—Ⅲ电子技术综合实验箱使用时的注意事项

1) 防止撞击跌落。

2) 用完后拨下电源插头并关闭机箱，防止灰尘、杂物进入机箱。 3) 不能在实验箱上做任何标记。

4) 做完实验后要将面板上插件及连线全部拔出并整理好。

5) 实验时要更改接线或元器件，应先关断电源开关，插错或多余的线要拔出，不能一端插在线路上，一端悬空，防止碰到线路其他部分。

6) 为保证实验顺利进行，要注意所用集成电路的使用规则，特别是对输入空端和多余电路单元要按规定接相应的电平。

7) 多次使用后可能发生连接线内部接触不良或断开的故障，当实验连接发生故障时应检查连线。

8) 电源无输出：实验箱电源初级接有0.5A熔断器。当输出短路或过载时，有可能烧断，需要更换同规格熔断管。

9) 信号源、电源、线路区部分异常（不能调节或无输出等），检查或更换相应元器件。

2．UT2000型大屏幕数字万用表及其应用

UT2000型大屏幕数字万用表是一种读数精确、性能稳定可靠、功能齐全、结构新颖、采用国际流行的圆弧流线型外现型设计。它可按各种规格来测量交直流电压、电流、电阻、电容、频率、温度、二极管正向压降、晶体三极管hFE参数及电路通断等测试。

(1) UT2000面板结构框图如图1-3所示

图1-3 UT2000面板结构框图

(2) 技术指标

1) 直流基本精度：±(3 1/2位)±0.5%。 2) 最大显示值：1999±(3 1/2位)±0.5%。

3) 读数显示率：每秒约2～3次。

4) 极性、小数点、单位符号自动定位，超量程最高位显示“1”，其余消隐，电池不足显示电池符号。

5) 电容测量自动调零。

6) 具有过载、误操作时电路自动保护及峰鸣变声报警功能。

7) 具有自动关机功能。

8) 采用按键解锁式折叠大屏幕液晶显示屏，显示屏可按观察位置，自由改变角度，范围70º，以获得最佳视觉效果。

(3) 使用方法

1) 首先请注意检查9V电池，将POWER-ON按键按下，如果电池不足，则显示器左下方会出现电池符号。还要注意测试笔插口旁的符号“

！”，这是警告你要留意测试电压或电

流不要超过指示数字。此外使用前要先将量程放置在你想测量的档位上。

2) 直流(DC)和交流(AC)电压测量。将红色测试笔插入“V/Ω”插口中，黑色测试笔插入“COM”插口中。将“功能量程”选择开关置于DCV或ACV相应的位置上，如果被测电压超过所设定量程，显示器出现最高位的“1”，此时应将量程改高一档，直至得到合适的读数。

3) 直流(DC)和交流(AC)电流测量。将黑色测试笔插入“COM”中，当测量最大值为200mA的电流时，红色测试笔插入“mA”插口中，当测量最大值为20A的电流时，红色测试笔插入“A”插口中。将“功能量程”选择开关置于DCV或ACV相应的位置上，并将测试笔串联接入到待测负载电路中。

4) 电阻测量。将红色测试笔插入“V/Ω”插口中，黑色测试笔插入“COM”中，将“功能量程”选择开关置于“Ω”相应的位置上，将两测试笔跨接在被测电阻的两端，即可得到电阻值。

5) 二极管通断测试。将红色测试笔插入“V/Ω”插口中，黑色测试笔插入“COM”中，将“功能量程”选择开关置于“”相应的位置上，将红色测试笔接在二极管正极上，黑色测试笔接在二极管负极上，显示器即显示二极管的正向导通电压，单位为mV，电流为1 mA。如测试笔接反，显示器显示过量程状态“1”，否则，表明此二极管反向漏电大。

6) 三极管hFE测试。将“功能量程”选择开关置于“hFE”相应的位置上，确定NPN或PNP型，将基极、发射极和集电极分别插入面板上相应的插孔。显示器上将显示三极管hFE的近似值。

7) 测试温度时，当热电偶传感器未插入“10A”温度插座时，仪表显示常温，插入后才显示被测试温度。

8) 自动关机功能，开机后约15分钟会自动切断电源，以防仪表使用完毕忘记关电源。 (4) 注意事项

1) 测量时不能改变量程，即不能旋转开关旋钮。

2) 测量电流、电压时不能超量程测量，即当被测之量不能确定其大约数值时，应将量程转换开关旋到最大量限的位置上，然后在选择适当的量限，使指针得到最大的偏转。

3) 测量电阻时不能带电测量。

4) 测量直流电流时，仪表应与被测电路串联，禁止将仪表直接跨接在被测电路的电压两端，以防止仪表过负荷而损坏。

5) 测量电路中的电容时，应先将其放电后才能测量。切勿在电路带电情况下测量电阻。

6) 不能用电流档位和电流测试插口去测量电压值。

7) 仪表应经常保持清洁和干燥，以免影响准确度和损坏仪表。

3．COS5020B通用示波器及其应用

COS5020B型示波器是一种双通道示波器，带宽为20MHz，最小垂直偏转因数1mV/cm。扫描时间因数20ns/cm。采用8×10 cm矩形内刻度示波管。

双通道示波器是指它可以在一个示波管荧光屏上同时显示两个信号波形，用来比较被测系统的输出和输入信号，研究波形变换器的各级信号，观察脉冲电路各点波形，信号通过网络时的波形畸变，测量相位移等。也可以任意选择通道独立工作，进行单踪显示。还可以两信号叠加后显示。

(1) COS5020B示波器的基本组成原理

COS5020B示波器是由垂直偏转电路、水平偏转电路、校准信号、示波管电路及电源供给电路等部分组成。其原理框图如图1-4所示。

被测信号电压通过探头加到CH1(通道1)输入或CH2(通道2)输入端，经垂直放大电路放大加至示波管的垂直偏转板。触发电路将取自被测信号的一部分(也有外触发、电源信号触发)放大后去控制扫描电路。而扫描电路在触发信号的作用下，产生一个与“TIME/DIV”扫描时间开关选择的时间因数相一致的锯齿波电压。此锯齿波电压经水平(X轴)放大器放大加在示波管的水平偏转板上，使示波管阴极发射出的电子束在荧光屏上形成周期性的与时间成正比的水平位移，从而把垂直方向的被测信号电压按时间变化的波形展现在荧屏上。示波管电路给示波管各电路提供各种合适的电压，使示波管工作于最佳状态。垂直开关电路的作用是转换CH1和CH2前置放大器信号，并将信号送入垂直放大器，触发信号通过开关电路被送到触发发生器。水平开关电路的作用是转换来自扫描发生器的扫描锯齿波信号和在X—Y工作方式时由垂直开关电路送来的CH1水平信号，然后将信号送到X输出放大器。衰减器的作用是使被测信号电压变成一个合适的电压，以得到垂直方向适当大小的波形高度。

(2) COS5020B示波器面板各控制旋钮的作用

COS5020B示波器的面板按示波管控制、水平方向控制、垂直方向控制(双通道)、触发扫描控制四部分装置的，其面板结构如图1-5。

1) 基本操作

按表1-1设置各开关及旋钮的初始位置以后，按下列步骤操作。

① 开启电源开关，指示灯亮，约20秒后，示波器屏幕上将出现一扫描线。如没有扫描线出现，应检查各开关及控制旋钮(按键)的初始位置是否正确。

示波管电路示波管电路Z轴放大器水平输出放大器垂直输出放大器Z输入水平开关电路逻辑开关电路触发开关电路触发发生器内触发放大器或CH1输出放大器内触发放大器前置放大器前置放大器垂直偏转电路VOLTS/DIVVOLTS/DIV衰减器衰减器触发输入放大器自动电路电源触发 外触发 X轴缓冲放大器触发源开关输入耦合输入耦合ACGNDDCACGND信号(X-Y)CH1(X)输入CH1(X)输入DC外触发输入图1-4 示波器原理框图

② 调节辉度旋钮和聚焦旋钮，使扫描线亮度适当且最清晰。 ③ 将校准信号加到与CH1输入端连接的探头上。

④ 将耦合方式开关置AC，这时示波器荧光屏上将显示校准电压方波波形。

⑤ 为便于观测，适当调节Y轴衰减开关VOLTS/DIV开关和扫描时间调节TIME/DIV开关，使显示波形幅度适中，周期适中。

⑥ 调节垂直位移旋钮和水平位移旋钮使显示的波形对准某一刻度，以便读出电压值(Up-p) 和读取(T)。CH2的操作与CH1相同。

扫描发生器方式开关水平偏转电路2Vp-p1kHz标准电压

表1-1 示波器各装置说明

装 置 名 称 POWER 电源开关 INTEN 示 波 管 电 路 辉度调节 FOCUS 聚焦调节 ILLUM 标尺亮度 TRACE ROTATION 光迹旋转 垂直输入端 分别为1通道(CH1)，2通道(CH2)的输入端；X—Y运行时CH1为X轴输入端，CH2为Y轴输入端 选择输入信号与垂直放大器之间连接方式 AC—GND—DC 耦合方式 垂 直 偏 转 系 统 VOLTS/DIV Y轴衰减 VARABLE Y轴微调 ↑↓POSITON Y轴位移 选择垂直系统的工作方式 VARTMODE 工作方式 CH1—显示1通道的波形； CH2—显示2通道的波形；DUAL—两路波形同时显示；ADD—显示1通道与2通道信号的和或差。显示差值时2通道的POSITILN拨出。由SOURCE选择内触发信号 时间/格，选择扫描时间因数。指示值乘10为一TIME/DIV 扫描时间 水 平 偏 转 系 统 VARABLE 时间微调 ←→POSITON 水平位移 选择扫描方式，AUTO—自动，有无被测信号均SWEEPMOOE 扫描方式 扫描。NORM—常态，无触发信号(或被测信号)加入时，处于准备状态，无扫线。SIN—GLE—单次，按下时扫描一次，指示灯亮 AUTO 个扫描周期。当置于“X—Y”“EXTHOR”位置时，示波器作为X—Y运行，CH1为X轴、或外输入信号作为扫描信号 扫描时间微调，可调率为面板指示的1～0.4倍。在CAL`D位置时扫描时间校准为面板指示值，拔出时扫描频率提高10倍 调节扫线或光点的水平位置 中间位置 CAL`D推入 0.5ms/格 CH1 AC—交流耦合，隔断直流 GND—前置放大器与输入端断开并接地，可用于检查基准线(0电平) DC—直流耦合 电压/格，选择Y轴灵敏度，0.5mV/DIV～5V/DIV，共分十档 Y轴灵敏度微调，可调率为面板指示值的1～0.4倍。在CAL`D位置灵敏度校准为面板指示值，拔出时灵敏度提高5倍即为面板指示值的1/5 调节扫线或光点的垂直位置 0.5V/格 CAL`D(顺时针到底位置)推进 推进，中间位置 GND 待接被测信号 用来调整水平扫线，使之平行于刻度线 作 用 示波器的主电源开关。按下时，此开关上方的指示灯亮表示电源已接通。 控制光点或扫线亮度 使扫线最清晰 标尺照明调节 初始位置设定 为关位 相当时钟“3”点 中间位置 逆时针旋到底 装 置 名 称 作 用 选择触发信号。当VERTMODE开关置在DUAL或ADD时，分别CH1或CH2作触发信号。示波器X—Y运行时，置“X—Y”起连通作用(CH1为X轴)，EXT—选择外部信号触发；LINE—电源触发，以交流电源频率信号作为触发信号 初始位置设定 SOURCE 触发源 CH1 EXTTRIG 触 发 控 制 SLOPE 触发极性 HOLDOFF 同步脱离 LEVEL 触发电平 其 它 CA(Vp-p) 校准电压 外触发输入 当SOURCE开关置EXT位置时，外触发信号由此加入 选择触发信号与触发放大电路之间连接方式。 COUPLING 耦合方式 AC—交流耦合，排除直流成份的影响；HFR—交流耦合滤掉高频成份；TV—交流耦合，通过电视同步分离电路连接；DC—直流耦合 选择触发信号的极性。“＋”—信号正斜率触发；“－”—信号负斜率触发 调整扫描起点和触发电平。当LEVEL旋钮置锁定位置LOCK时，触发电平自动保持在最佳状态不需调节。当信号波形复杂调节之不能使其稳定触发时，可用HOLDOFF使波形稳定 自检电压输出端，此校准电压频率约为1kHz，电压峰—峰值为0.5V的方波 AC ＋ NOME LOCK (逆时针旋转) 2). 电压测量

图1-5 COS5020B示波器的面板结构图

① 交流电压值的测量

被测信号通过探头输入示波器。耦合方式开关置AC。Y轴灵敏度微调置于CAL`D(校正)位置，适当调节Y轴衰减开关VOLTS/DIV和扫描时间调节TIME/DIV开关以得到适合高度的一个或两个完整周期的波形。调节垂直位移旋钮使电压峰值与某一刻度线重合，以便读出电压值。根据屏幕上的坐标读出被测波形负峰到正峰的Y轴上高度(格数DIV)。则测出被测信号电压的峰—峰值。

如图1-6所示，Y轴衰减开关VOLTS/DIV置于0.5V/DIV档，此时如果被测波形占Y

轴的坐标幅度H为4DIV，则此时信号电压Uy幅度为

UyVOLTS/DIVH(DIV)0.5V/DIV4DIV2V (1.1)

若示波器的探头有衰减倍数，则电压Uy幅度为

UyVOLTS/DIVH(DIV)探头衰减倍数 (1.2)

H图1-6 电压测量

② 直流电压的测量

将耦合方式开关置GND， 屏幕上出现一条扫描线。调节垂直位移旋钮，使扫描线与某一刻度线重合，作为零电压的基准线，然后保持其不变。将耦合开关置DC，被测信号通过探头输入示波器。Y轴灵敏度微调置于CAL`D(校正)位置，适当调节Y轴衰减开关VOLTS/DIV以便观测。根据屏幕上坐标读出被测信号距零电压基准线的距离(格数DIV)，即可读出被测信号电压值。

3) 时间测量

将扫描微调置于CAL`D(校正)位置，适当调节Y轴衰减开关VOLTS/DIV和扫描时间调节TIME/DIV开关以得到适合高度的一个或两个完整周期的波形。调节水平位移旋钮以便观测。根据屏幕上的坐标读出被测波形一个完整周期在X轴方向的长度(格数DIV)，则测出被测信号的周期。

如图1-7所示，扫描时间调节TIME/DIV开关置于0.2ms/DIV，如被测波形在水平方向长度D为5DIV，则此时信号周期为T为

TT/DIVD(DIV)0.2ms/DIV5(DIV) (1.3) 1ms

D图1-7 时间测量

4) 频率测量

对于周期性的重复频率来说，按时间测量的公式测定其每一个周期的时间T，按照频率f与周期T的倒数关系来计算频率，即

f1T (1.4)

5) 相位测量

将示波器垂直偏转系统置于双通道工作方式。测量相位时触发点正确与否很重要，应将Y轴触发源开关置于“CH2”的位置，然后用内触发形式启动扫描，测量两信号的相位差。 如图1-8所示显示的被测波形，其中一个周期占坐标刻度X轴上8个DIV，则每一个DIV相应45º相位，即360º×1/8，两波形相位间隔为1.5DIV，则两波形间相位差φ为

D(DIV)45/DIV1.5DIV45/DIV (1.5) 67.5图1-8 相位测量

6) 使用注意事项

① 为了防止对示波管的损害，不要使扫线过亮或光点长时间静止不动。

② 示波器的输入端和探头输入端的最大允许输入电压如表1-2所示，输入电压不要高于这些极限值。

表1-2 最大允许输入电压

输 入 端 CH1，CH2输入 外触发输入 探头输入 正轴输入 最大允许输入电压 400V(DC+ACp) 100V(DC+ACp) 600V(DC+ACp) 50V(DC+ACp) 注：AC频率低于1kHz。

③ 不能在强磁场或电场中使用，以免测量时受强磁场的干扰。 ④ 使用前，应检查电网电压与仪器要求的电源电压一致。

⑤ 定量观察波形时应尽量在屏幕的中心区域进行，以减小测量误差。 ⑥ 调节各种开关、旋钮时