G2一体化实验板：正弦波输出及频率幅度测量实验指导书

弦振动规律研究实验指导书俸用格一：注意事项二：弦振动规律研究实验基本原理三：弦振动规律研究综合实验仪操作指南四：参考表格海南大学物理实验室一：注意事项1．进入实验室不可移动、摆弄实验台/桌上的所有仪器用具。

以免拉断仪器间的连接电缆/线、改变教师设置好的各种实验参数！2．实验结束后必需经任课教师检查你所使用的实验仪器与用具，器具完好无损方可离开实验室！3．实验过程中不可盲目转动示波器面板各旋钮，连线时务必正确使用探笔以免损坏探笔探针和内部芯线！4．实验过程中不可用手触碰弦线和电磁传感器线圈表面！5．实验过程中千万不可接错驱动传感器和接收传感器！6．实验过程中驱动与接收传感器不可靠得太近，以免相互产生干扰，通过观察示波器中的接收波形可以检验干扰的存在。

当他们靠得太近时，波形会改变。

为了得到较好的测量结果，至少两传感器的距离应大于cm10。

7．悬挂,、更换砝码以及砝码杆水平调节时务必动作轻巧，以免使弦线崩断，造成砝码坠落而发生事故。

二：弦振动规律研究实验基本原理【实验目的】1、巩固示波器的使用方法和操作技巧。

2、了解驻波形成的基本条件与弦振动的基本规律。

3、测量不同弦长和不同张力时弦振动的共振频率。

4、测量弦线的线密度。

5、测量弦振动时波的传播速度。

【实验仪器】301FB 型弦振动研究实验仪与弦振动实验信号源各1台，双踪示波器1台。

【实验原理】正弦波沿着拉紧的弦传播，可用式(1)来描述：)(2cos 1λπxt f y y m -⨯= (1)如果弦的一端被固定，那么当波到达固定端时会反射回来，反射波可表示为：)(2cos 1λπxt f y y m +⨯= (2)在保证这些波的振幅不超过弦所能承受的最大振幅时，两束波叠加后的波方程为: )2cos()/2cos(2t f x y y m ⋅⋅⋅=πλπ (3)等式的特点：当时间固定为0t 时，弦的形状是振幅为)2cos(20t f y m ⋅⋅π的正弦波形。

实验四用示波器测量常用电量一、实验目的1. 学习示波器和信号发生器的基本使用方法2. 掌握用示波器测量电压、电流、频率及相位差等常用电量的使用方法。

二、预习要求1、阅读本讲义；2、预习报告基本还按照课本进行，但其中的实验原理部分由于差异较大，不用写；实验内容的第1部分不按照课本操作，不用写；课本上的注意事项也不用写；3、预习思考题和实验报告要求都按本讲义中的回答，课本上的不用回答；注意：课堂上要求绘制波形图，请大家来上课时带好坐标纸。

三、实验设备设备名称用途信号发生器提供信号输出示波器观察信号，并测量信号参数HE-15A实验箱四、实验内容1、按照讲义《示波器使用Step by Step》和《信号发生器的使用》的步骤，完整操作一遍；2、完成课本上实验内容第2部分，测量频率；3、完成课本上实验内容第3部分，测量交流电压；4、完成课本上实验内容第4部分，测量相位差。

接线方法按下面“实验注意事项”里的说明进行，相位差的测试方法按照讲义《示波器使用进阶》的说明进行；5、完成课本上实验内容第5部分。

五、实验注意事项1、课本上给出的正弦波的幅值是峰值，而信号发生器输入的是有效值，在输入时需要进行换算；2、测量相位差时示波器和信号发生器测试线的使用说明：示波器的CH1和CH2两个通道都使用的是带红黑夹子的测试线，这种测试线的红黑夹子不能混用。

CH1和CH2的黑色夹子接的是示波器内部的地线，两者在内部是短接在一起的（用万用表测量两个黑色夹子间的电阻，结果为0），而红色夹子才是真正的信号输入端。

因此，用这种测试线同时测量两个信号时，两个黑色夹子应该接在电路的同一个点，或者同一根导线上，而让红夹子分别接被测信号。

如果两个黑色夹子不是接的同一个点，那么所接的这两个点，会被黑色夹子短路，从而造成电路不正常运行甚至是损坏。

另外如果将示波器和信号发生器用红黑夹子线直接相连，也应该保证红接红、黑接黑，因为对信号发生器来说，黑色夹子也是它内部的仪器地线，而信号发生器的仪器地、示波器的仪器地都是通过电源插座相连的，即示波器和信号发生器的黑色夹子都是连在一起的。

实验一信号源实验一、模拟信号源信号测试一、实验目的1、熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途。

2、观察分析各种模拟信号波形的特点。

二、实验内容1、测量并分析各测量点波形及数据。

2、熟悉几种模拟信号的产生方法，了解信号的来源、变换过程和使用方法。

三、实验器材1、信号源模块一块2、连接线若干3、20M双踪示波器一台四、实验原理模拟信号源电路用来产生实验所需的各种低频信号：同步正弦波信号、非同步信号和音乐信号。

五、测试点说明2K同步正弦波：2K的正弦波信号输出端口，幅度（0～5V）由W1调节。

64K同步正弦波：64K的正弦波信号输出端口，幅度（0～5V）由W2调节。

128K同步正弦波：128K的正弦波信号输出端口，幅度（0～5V）由W3调节。

非同步信号源：普通正弦波、三角波和方波信号输出端口，波形由S6选择，频率由S7、S8调节，幅度(0～4V)由W4调节。

音乐输出：音乐片输出端口。

音频信号输入：音频功放输入端口（功放输出信号幅度由W6调节）。

K1：音乐片信号选择开关。

K2：扬声器输出选择开关。

W6：调节扬声器音量。

六、实验步骤1、用示波器测量“2K同步正弦波”、“64K同步正弦波”、“128K同步正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的电位器W1，W2，W3可分别改变各正弦波的幅度。

2、用示波器测量“非同步信号源”输出波形。

1)按键S6选择为“正弦波”，改变W4，调节信号幅度（调节范围为0～4V），用示波器观察输出波形。

2)保持信号幅度为3V，改变S7、S8，调节信号频率（调节范围为180Hz~18KHz），用示波器观察输出波形。

3)将波形分别选择为三角波、方波，重复上面两个步骤。

3、将控制开关K1设为“ON”，令音乐片加上控制信号，产生音乐信号输出，用示波器在“音乐输出”端口观察音乐信号输出波形。

七、实验报告要求1、画出各测量点波形，并进行分析。

2、画出各模拟信号源的电路组成方框图，叙述其工作原理。

3、记录实验过程中遇到的问题并进行分析，提出改进建议。

实验二示波器和信号发生器的使用------------------------------------------------------------------------------------------------实验二示波器和信号发生器的使用一、实验目的1、通过本实验，能够了解示波器的原理，熟悉示波器面板上的开关和旋钮的作用。

2、，练习使用示波器，用示波器观察信号波形，测量正弦电压的频率和峰值。

3、学习信号发生器的使用方法。

二、原理与说明1、示波器是一种综合性的电信号特性测试仪。

用它可以直接显示出电信号的波形，测量幅值、频率以及同频率两信号的相位差等。

2、信号发生器是产生各种波形的信号电源。

常用的有正弦信号发生器、方波信号发生器、脉冲信号发生器等。

信号电源的频率(周期)和输出辐值一般可以通过开关和旋钮加以调节。

3、示波器与信号发生器的连接三、仪器设备(1) 示波器， 1台 ;(2) 信号发生器， 1台 ;(3) 电阻箱，电容箱，各 1只;四、实验内容1、示波器的使用，体会各主要开关和旋钮的作用。

(1) 示波器置于扫描(连续)工作方式，接通电源并经预热以——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------后，在示波器的荧光屏上调出一条水平扫描亮线来。

分别旋动[聚焦]、[辅助聚焦]、[亮度]、[标尺]、[垂直位移]、[水平位移]等旋钮，体会这些旋钮的作用和对水平扫描线的影响。

【聚焦】—调整光点或波形清晰度。

【辅助聚焦】—配合“聚焦”旋钮调节清晰度。

(2) 双踪示波器的自检将示波器面板部分的“标准信号”接口，通过信号电缆接至示波器的Y轴输入接口CH1或CH2，调节各旋钮，使在荧光屏上显示出线条细而清晰，亮度适中的方波波形，将时间扫描旋钮及幅值扫描旋钮调到“校准”位置，从荧光屏上读出该信号的频率和幅值，并与标称值作比较。

基本仪器仪表的使用方法一、实验目的1．掌握基本仪器的使用方法。

2．掌握信号源的调试，幅度及频率的调试。

3．掌握交流毫伏表以及万用表的使用。

4．掌握示波器、函数信号发生器和高频信号源的使用方法。

二、实验内容及步骤1.交流毫伏计，示波器的调节和使用。

2.函数信号发生器和高频信号源的使用方法。

三、实验仪器⒈实验板；⒉示波器；⒊函数信号发生器和高频信号发生器；⒋数字万用表；⒌毫伏表。

附：YB4320/20A/40/60双踪四迹示波器的使用示波器的面板见下图各调节旋钮（1）电源开关（POWER）（2）电源指示灯（3）亮度旋钮（INTENSITY）（4）聚焦旋钮（FOCUS）（5）光迹旋转旋钮（TRACE ROTATION）（6）刻度照明控制钮（SCALE ILLUM）（7）校准信号（CAL）（8）ATL扩展按钮（ALT-MAG）（9）扩展控制钮（MAG*5）（10）触发极性按钮（TRIG LEVEL）（11）X—Y控制键（12）扫描微调控制键（V ARIBLE）（13）X外输入（14）水平位移（POSITION）（15）扫描时间因数选择开关（TIME/DIV）（16）触发方式选择（TRIG MODE）（17）触发电平旋钮（TRIG LEVEL）（18）触发源选择开关（SOURCE）（19）外触发输入插座（EXT INPUT）（20）CH1*5扩展（21）CH2极性开关（INVERT）（22）交流—接地—直流耦合选择开关（AC—GND—DC）（23）垂直位移（POSITION）（24）通道2输入端（CH2 INPUT （X））（25）垂直微调旋钮（V ARIBLE）（26）衰减器开关（VOLT/DIV）（27）接地柱（28）通道2选择（CH2）（29）同（22）（30）通道1输入端（31）叠加（32）同（25）（33）同（26）（34）同（28）（35）同（23）（36）同（20）（37）（38）交流电源插座（39）通道1输出（40）（41）Z轴输入连接器（42）交替触发实验一示波测量方法一、实验目的：1.了解通用电子示波器工作原理的基础上，学会正确使用示波器测量各种电参数的方法。

幅值测量实验报告引言幅值测量是电子技术实验中重要的一项测试方法。

在许多电路设计和故障排除的情况下，需要测量信号波形的幅值，以确定电路工作状态。

本次实验旨在通过实际操作，了解幅值测量的原理和方法，并掌握使用示波器进行幅值测量的技巧。

实验仪器与材料- 示波器- 函数信号发生器- 电阻箱- 电源- 电缆等辅助设备实验步骤1. 首先将函数信号发生器的输出信号连接到示波器的输入端，确保连接的稳固可靠。

2. 打开示波器和函数信号发生器的电源，待仪器完全稳定后进入下一步操作。

3. 调节函数信号发生器的输出频率和幅度，以便产生一个适宜的测试信号。

4. 在示波器上选择合适的垂直灵敏度和水平灵敏度，确保能够清晰地观察到输入信号波形。

5. 使用示波器的刻度，测量信号波形的峰值幅值，并记录下来。

实验数据处理与分析根据实验步骤获得的测量数据，可以进行进一步的数据处理和分析。

首先，我们需要根据示波器上的垂直灵敏度来将测得的峰值幅值转化为实际的电压值。

其次，可以根据测得的幅值数据绘制出信号的幅度-频率特性曲线，以便更直观地了解信号的特性。

在数据处理过程中，我们还可以计算信号的均值和有效值。

均值可以通过取所有测量值的平均数得到，有效值可以通过对信号波形进行积分计算得到。

这些参数的计算将有助于我们对信号波形的特性有更全面的了解。

实验结果与讨论在本次实验中，我们成功地使用示波器进行了信号幅值测量，并获得了一系列实验数据。

通过对这些数据的处理与分析，我们得到了信号的均值、有效值和幅度-频率特性曲线。

在讨论部分，我们可以比较不同信号的幅值大小，分析其原因，并探讨与电路设计、故障排除等相关领域的应用。

此外，我们还可以结合实验过程中出现的问题和经验，提出改进的建议，以便在类似的实验中取得更好的结果。

结论通过本次幅值测量实验，我们深入了解了幅值测量的原理和方法，掌握了使用示波器进行幅值测量的技巧。

我们通过实验数据的处理与分析，得到了信号的均值、有效值和幅度-频率特性曲线，并对实验结果进行了讨论。

正弦波振荡器实验一、实验目的1、深入了解电容三点式、电感三点式和晶体振荡器的工作原理和性能特点；2、掌握振荡器的频率稳定度、相位噪声等参数的意义及测量方法；3、学习数字频率计的工作原理及使用方法；4、学习频谱分析仪的工作原理及使用方法。

二、实验仪器1、数字示波器 TDS210 0~60MHz 1台2、数字频率计E312B1 0~1GHz 1台3、频谱分析仪 GSP-827 0~2.7GHz 1台4、直流稳压电源SS3323 0~30V 1台5、实验电路板自制1块三、实验电路振荡器是通信及其他电子系统中不可或缺的一部分，其性能的好坏直接影响整个系统的性能。

正弦波振荡器的电路形式比较多，各具特点，应用在不同的场合，本次实验选用三种典型的振荡电路：电容三点式、电感三点式和晶体振荡器。

1、电容三点式振荡器电容三点式振荡器是一种常用的振荡器，它能够振荡的振荡频率高，甚至可达上千兆；震荡时的反馈信号取自电容两端而谐波小，使振荡波形较好；由于回路电容有两个，想通过改变电容来改变振荡频率不太方便。

电容三点式振荡器的电路原理图如图1所示，晶体管采用了共基极的接法，在相同条件下具有较好的频率特性，使振荡器能振荡在较高的频率上和具有较好的频率稳定度。

在对振荡器测量时，仪器的输入电阻和电容就会接入到振荡回路中，一般射频仪器还要求达到50Ω阻抗匹配，这些都会对振荡器产生影响，使振荡器的振荡频率和幅度在测量时发生改变甚至停振，无法准确测量。

为了减小这种影响，在振荡电路后设计了射极跟随器，起到隔离和阻抗变换的作用，并且跟随器在与振荡器连接时接到带负载能力较强的发射极。

图中，R1、R2、R3、R5、R6、R7为晶体管的偏置电阻；C7为基极旁路电容，使振荡管基极交流接地；电容C10、C11为耦合电容；T1为振荡管，T2为射极跟随器；L2为回路电感，C8、C9为回路电容并完成信号的反馈；C5、C6、L1组成电源滤波电路。

2、电感三点式振荡器电感三点式振荡器的特点是振荡频率较低，最高振荡频率在几十兆；反馈信号取自电感两端，谐波较大，振荡波形失真较大；电感三点式只用一个回路电容，使用可变电容来改变振荡频率较方便，常用在低频信号发生器中。

实验一正弦波振荡器一、实验目的1了解三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。

2通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数、负载变化对起振和振荡幅度的影响。

3研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对角振荡器频率稳定度的影响。

4测量振荡器的反馈系数、波段复盖系数、频率稳定度等参数。

二、实验设备TKGPZ-1型高频电子线路综合实验箱；双踪示波器；频率计繁用表。

三、实验内容1熟悉振荡器模块各元件及其作用；2进行LC振荡器波段工作研究；3研究LC振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响；4测试LC振荡器的频率稳定度。

三、基本原理将开关S2的1拨上2拨下，S1全部断开，由晶体管Q3和C13、C20、C10、CCI、L2构成电容三点式反馈振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI可用来改变振荡器频率。

f=振荡器频率约为4.5MHZ振荡电路反馈系数：1320560.12 470CFC==≈振荡器输出通过耦合电容C3加到由Q2组成的射极跟随器的输入端，因C3容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。

四、实验步骤1研究振荡器静态工作点对振荡幅度的影响。

2将开关S2的1拨上，构成LC振荡器。

3改变上偏置电位器RA1，并用示波器测量对应点的振荡幅度Vp-p，记下停振时的静态工作点电流值。

五、实验结果1、组成LC西勒振荡器：短接K1011-2、K1021-2、K103 1-2、K1041-2，并在C107处插入1000p的电容器，这样就组成了LC西勒振荡器电路。

用示波器(探头衰减10)在测试点TP102观测LC振荡器的输出波形，再用频率计测量其输出频率。

2、调整静态工作点：短接K104 2-3（即短接电感L102），使振荡器停振，并测量三极管BG101的发射极电压Ueq；然后调整电阻R101的值，使Ueq=0.5V，并计算出电流Ieq（=0.5V/1K=0.5mA）。

实验二频率测量实验二频率测量一、实验的目的和要求应用所学过的微波技术有关理论知识，理解和掌握微波频率的测量方法，了解晶体检波器的工作原理，掌握晶体检波器在微波测量中的应用。

二、实验内容1．掌握微波频率计（PX16）和晶体检波器（BD20-4）的工作原理和使用方法。

2．了解定向耦合器（BD20-5）、H面弯波导（BD20-14）等微波元器件的结构、原理和使用方法。

三、实验原理在微波测量中，测量频率的方法很多，本实验所采用的是利用圆柱形谐振腔通过耦合吸收传输波导中的能量而使传输波导能量减少的方法。

本实验的微波测量系统的组成如图一所示下面叙述有关部分的功能和工作原理1．定向耦合器（BD20-5）定向耦合器的外形成十字形，它的耦合元件是主副波导相对宽边之间的一对十字槽，能量通过这一对十字槽耦合到副波导中。

当主波导的能量沿正方向传输时，副波导耦合所得能量在它的传输方向是迭加，而与此相反的方向则互相抵消。

副波导中的这一端装有一匹配负载，以吸收未抵消尽的能量。

本实验是利用副线中传输的能量进行频率测量。

2． H面弯波导（BD20-14）H面弯波导采用平缓弧形转弯，改变波导宽边的轴线。

由于波导之间的连接是硬连接，因此根据传输方向的改变和微波元器件所放位置的需要，衔生出E面、H面的各种弯波导、扭波导等器件以供测量传输中选用。

3．微波频率计（PX16）微波频率计是由传输波导与圆柱形谐振腔和直读显示机构构成。

它利用长方形孔磁耦合来激励，谐振腔的活塞为抗流形式。

此频率计是吸收直读式频率计。

当频率计的腔体谐振频率与被测频率一致时，由指示器可明显看出传输功率有一个明显的跌落4． 晶体检波器（BD20-4）微波测量中常用经晶体检波器的感应电压来反映微波功率的大小。

晶体检波器由前置三螺钉调配器、晶体管座和调节活塞组成。

螺钉调配器的原理与支节匹配的原理相同。

晶体管座是一节可以插入晶体管的波导。

当晶体插入时，相当于在波导中引入一个电的探针，感应电压经过晶体检波，它的输出接到指示器上，可以得到微波功率的相对指示。

G2一体化实验板：触摸按键实验指导书一、实验目的1.理解电容式触摸按键的原理；2.掌握使用TFT液晶屏显示图片数据；3.学习和掌握电容式触摸按键的实现和使用方法。

二、实验设备G2一体化实验板。

三、预习要求1. 了解电阻式电容传感器和电容式传感器的原理与区别；2. 会使用TFT液晶屏进行数据显示；四、实验原理电容感应原理是利用人体的感应电容来检测是否有手指存在，在手指没有按下时，按键上由于分布电容的存在，因此按键对地存在一定的静态电容，当人的手指按下或者接近按键时，人体的寄生电容将耦合到这个静态电容上，使按键的最终电容值C SENSOR发生变化，单片机只需检测触摸键电容值C SENSOR是否变化，即可判断是否有按键按下。

电容感应原理图如下。

图1 电容感应原理图本实验采用外接电阻对焊盘的感应电容进行充、放电，同时结合MCU的I／0口中断和定时器来检测感应电容的瞬时变化，达检测有无手指按下的目的。

大致电路图如图2。

图2 电容触摸按键电路图图2中MSP430单片机IO口P x，y不停的对按键电容C SENSOR充放电，当P x，y设为输出，输出高时，电容C SENSOR开始充电；当P x，y设为输入时，电容C SENSOR对R进行放电。

将P x，y口的低电压阈值作为中断信号。

当C SENSOR开始放电时，启动 Timer_A定时器从T start开始计时，当C SENSOR放电电压达到该I／0口的低电压阈值时，P x，y产生中断信号，在I／0口中断程序中读取Timer_A定时器捕获电容放电结束时间T end，(T end—T start)即为C SENSOR的放电时间。

如图3所示。

图3 检测触摸按键电容充放电时间流程图系统将没有手指触摸时“基准电容”的平均放电时间作为放电参考时间T SENSOR，MCU工作时不断检测C SENSOR放电时间T，并与T SENSOR进行比较，若T>T SENSOR，说明感应电容容量增加，即感应电容按键有手指按下。