四、實驗原理

在電子電路實驗中，常用的電子儀器有直流穩壓電源、函數信號發生器、示波器、數字萬用表、交流毫伏表等。除了待測電子電路之外，各種電子儀器設備主要承擔信號源、供電以及測量三種作用。實驗電路的連接及各種電子儀器的作用如圖3-1所示。

1.直流穩壓電源

直流穩壓電源一般用于對待測電子電路進行供電，即可作為電壓源使用，也可作為電流源使用。直流穩壓電源使用比較簡單，需要調整的參數一般是輸出電壓值以及輸出電流值大小。要注意的是，在作為電壓（電流）源使用時，其所調整的電流（電壓）值為最大電流（電壓）輸出值，即直流穩壓電源的額定功率可以通過控制面板進行調整。實驗時注意不要把直流穩壓電源的額定功率設為0，即輸出電壓值或輸出電流值任一項為0。

2.函數信號發生器

在信號源系統中，函數信號發生器經常被用于產生待測電子電路的交流信號輸入。對于不同的待測電路，要求函數信號發生器必須能產生各種脈沖信號波形，如正弦波、矩形波、三角波、鋸齒波以及脈沖信號等，而且要求輸出信號的波形參數可以在一定范圍內調節。

根據輸出脈沖信號的不同，函數信號發生器可調節的波形參數會有所變化。一般來說，函數信號發生器輸出信號的基本參數設置包括輸出信號的波形（waveform）、輸出信號的頻率/周期、輸出信號的占空比、輸出信號的幅值以及輸出信號的電平偏移等。如圖3-2所示，函數信號發生器的輸出信號是頻率為3kHz、幅值為4V（輸出電壓最大值與最小值之間的差值）、電平偏移量為0且占空比為60%的方波信號。

3.數字萬用表

數字萬用表是電子電路實驗中最常用的測量儀表，使用數字萬用表不僅可以靈活地測量待測電路中任意節點的平均電壓值（包括直流電壓及交流電壓）和平均電流值，還可以測量電路所用電阻元件的電阻值。

4.交流毫伏表

交流毫伏表適用于測量正弦交流信號的有效電壓值。需要注意的是，交流毫伏表的讀數并非正弦交流信號的幅值，而是其有效值，如果正弦交流信號的電平偏移量為零的話，其電壓有效值與電壓幅值之間的相互轉化關系為：

因此，一個幅值為4V且無電平偏移的正弦交流信號的電壓有效值為1.414V，如圖3-3所示。

5.示波器

示波器是一種綜合性的電信號測試儀器，它可以把脈沖信號的波形直觀地顯示出來，也可以對脈沖信號的幅值、周期、頻率、相位、脈沖寬度、上升時間及下降時間等參數進行實時測量，因此示波器被廣泛地應用于電子電路的實驗當中，用于檢測電路的運行狀態。實驗室中最常用到的是雙蹤示波器，使用雙蹤示波器可以將兩個不同測試點的脈沖信號進行對比與測量，從而得到電子電路的有效信息，有利于電路的查錯與糾正。

使用示波器觀察的一般是具有周期性變化的交流信號，因此測量和觀察時不但要保證有完整且穩定的波形顯示在示波器的顯示屏上，而且要保證在顯示屏上能顯示幾個周期的波形（一般為3～4個周期）。一般示波器的控制面板如圖3-4所示。

示波器的基本操作分為垂直控制（vertical）、水平控制（horizontal）以及觸發控制（trigger）三種。

（1）垂直控制是對波形幅值域的控制，對應著示波器顯示屏中的垂直刻度，即在垂直方向上的電壓顯示比例。通過調整垂直控制框中的較大旋鈕，可以對垂直方向上的電壓顯示比例進行調整，實際的電壓值可以通過先讀出被測波形在垂直方向上所占的格數，然后與顯示屏右邊顯示的電壓比例系數（VOLTS/DIV）相乘得到（其中DIV對應顯示屏中的一個大格）。

（2）水平控制是對波形時間域的控制，對應著示波器顯示屏中的水平刻度，即在水平方向上的時間顯示比例。通過調整水平控制框中的較大旋鈕，可以對水平方向上的時間顯示比例進行調整，實際的時間值可以通過讀出的被測波形在水平方向上所占的格數與顯示屏上方顯示的時間比例系數（TIME/DIV）相乘得到（其中DIV對應顯示屏中的一個大格）。波形的周期與頻率以及脈沖寬度也可以通過這種方法測量得到。

（3）觸發控制是波形穩定顯示的保障，通過調整觸發電平（level）旋鈕，可以使得示波器的顯示與被測波形同步，從而使得顯示屏中所顯示的波形穩定，便于測量與觀察。另外，在觸發控制中，還需要根據待測波形的特點對觸發方式進行靈活的設置，比如觸發通道、觸發方式等。

除此之外，在使用示波器進行測量時還需要根據待測信號的特點對測量通道、耦合方式等進行正確設置。示波器控制面板上一般都有一個金屬的突起，這是示波器內置的自檢信號，利用自檢信號可以對示波器進行自檢，排除示波器本身的問題。