《大学“电路分析基础”课程实验合集.实验六》丨典型信号的观察与测量

实验六典型信号的观察与测量

1 实验目的

2 实验仪器与设备

3实验预习

4实验原理

5 实验内容与步骤

6 实验要求与注意事项

7 实验报告与思考题

1 实验目的

1. 学习函数信号发生器、交流电压表和双踪示波器的使用方法。

2. 学会观察几种典型信号的波形。

3. 掌握信号幅度、周期（频率）和两个同频率正弦信号相位差的测量方法。

2 实验仪器与设备

万用表一台

电路综合实验箱一台

双踪示波器一只

3实验预习

1. 复习几种常见的交流信号。

2. 了解实验内容及实验原理。

3. 熟悉函数信号发生器、交流电压表和双踪示波器的使用方法。

4实验原理

4.1 几种典型信号

（1）周期正弦信号

描述正弦信号特征的主要参数有：峰值（UP）、峰–峰值（Up—p）、有效值（U）；周期（T）、

频率（f）；初相（θ）、相位差（φ）等，如图9-1（a）所示。参数之间满足一定的关系

（2）周期矩形信号

描述矩形信号的主要参数有：幅度（Up—p）、脉冲重复周期（T）和脉冲宽度（τ）, $\frac{\tau }{T}$ 通常称为占空比，如图1-1（b）所示。

（3）周期锯齿波信号

描述锯齿波信号的主要参数有：幅度（Up—p）、脉冲重复周期（T）等，如图1-1（c）所示。

上述三种信号均可由函数信号发生器产生。

4.2 基本测量方法

（1）幅度的测量

正弦信号的幅度可以用交流电压表和示波器测量，交流电压表的测量值仅为其有效值，而示波器可

直接测量出其峰值或峰–峰值。我们应根据实验要求对所测量出的数据进行换算。

矩形信号与锯齿波信号的幅度可用示波器测量。

（2）周期和频率的测量

三种信号的周期和频率可分别由示波器和频率计测量，也可以在测量出信号某一参数后，根据要求

进行换算。

（3）两个同频率正弦信号相位差的测量

当双踪示波器显示屏上显示图1-2所示的两个同频率信号波形时，依照下面公式计算相位差：

A表示两波形在水平方向上一个周期所占格数，B表示两波形在水平方向对应点之间相差所占的格

数。

4.3 双踪示波器CH2(Y2)极性控件的使用

用双踪示波器两个通道同时显示一个正弦信号波形时，

（1）CH2(Y2)极性选择为“＋”时，在显示屏上显示的两波形是同相位的，即相位差为0°，如图

1-3（a）所示。

（2）如将CH2(Y2)极性选择为“－”，则显示屏上显示的两个波形是反相的，即相位差为180°，如

图1-3（b）所示。

5 实验内容与步骤

5.1 观测正弦信号

（1）按图1-4连接电路，函数信号发生器产生一个频率为500HZ（以函数信号发生器显示值为

准）、电压有效值为2V（以交流电压表的测量值为准）的正弦信号，用示波器显示该正弦信号波

形，测量其电压峰–峰值Up—p和周期T，同时由函数信号发生器电压指示窗口读出电压UP值，完

成表1-1。

（2）将上述正弦信号频率改为10kHZ，电压有效值改为4V，完成表1-1。

（3）比较函数信号发生器、交流电压表和示波器三种仪表的电压显示值或测量值之间的关系。

表1-1 测量正弦信号

使用仪器	函数信号发生器		交流电压表	双踪示波器
测量项目	电压UP	频率	电压有效值	Up—p =H·V∕div	T=D·s∕div
测量值		500HZ	2V
测量值		10kHZ	4V

说明： H代表峰-峰值所占的格数， V∕div为垂直偏转灵敏度挡位；D代表一个周期所占的格

数，s∕div为扫描速度挡位。

5.2 观测矩形信号

（1）按图1-5连接电路，函数信号发生器产生一个频率为1.2kHZ、幅度为4V的矩形信号，

（2）根据表1-2的要求，示波器应选择不同的垂直偏转灵敏度挡位显示波形，测量幅度；选择不同

的扫描速度挡位显示波形，测量周期和脉宽，完成表1-2。

比较表中测量数据，分析垂直偏转灵敏度和扫描速度挡位的转换对测量数据有无影响。

表1-2 测量矩形信号

Y 轴部分			X 轴部分
垂直偏转灵敏度旋钮 (V/div)	幅度所占格数（div）	幅度值（V）	扫描速度旋钮（ms /div）	时间所占格数（div）		时间 ( s ) （V）
垂直偏转灵敏度旋钮 (V/div)	幅度所占格数（div）	幅度值（V）	扫描速度旋钮（ms /div）	周期	脉宽	周期	脉宽
1			0.1
2			0.2

5.3 观测锯齿波与三角波信号

按图1-5连接电路，调节函数信号发生器产生一个锯齿波信号，频率为1.2kHZ、幅度为4V的锯齿波信号和三角波信号，用示波器进行观测。完成表1-3。

表1-3 测量锯齿波信号

	幅度	周期
锯齿波信号
三角波信号

5.4 观测双踪示波器两个通道中正弦信号的相位差

（1）按图1-6连接电路，函数信号发生器产生一个正弦信号，频率显示为8kHZ、幅度显示峰–峰值

为2V左右，用双踪示波器CH1(Y1)和CH2(Y2)同时显示该信号波形。

（2）调整两通道显示的波形，将CH2极性选择“＋”。完成表1-4，

（3）将CH2(Y2)极性选择“－”，完成表9-4

表1-4 测量两个通道中的正弦信号相位差

相位差		CH2极性“＋”	CH2极性“－”
理论值
双踪示波器测量值	B
	A
	相位差

说明：为了减小测量误差，应调整周期所占格数A为接近10的整数，再读两个波形间相差格数B的

大小。

6 实验要求与注意事项

1. 为了提高实验测量的准确度，连接电路和进行测量时应尽量将函数信号发生器、交流电压表和双

踪示波器的接地端共接在一起，以减少仪表之间的相互影响。

2. 交流电压表是灵敏度很高的仪表，测量时应注意正确地连接和断开输入端接线，并选择合适的量

程，以防打表。

7 实验报告与思考题

1. 列写各实验数据表格。