四、实验原理

在电子电路实验中，常用的电子仪器有直流稳压电源、函数信号发生器、示波器、数字万用表、交流毫伏表等。除了待测电子电路之外，各种电子仪器设备主要承担信号源、供电以及测量三种作用。实验电路的连接及各种电子仪器的作用如图3-1所示。

1.直流稳压电源

直流稳压电源一般用于对待测电子电路进行供电，即可作为电压源使用，也可作为电流源使用。直流稳压电源使用比较简单，需要调整的参数一般是输出电压值以及输出电流值大小。要注意的是，在作为电压（电流）源使用时，其所调整的电流（电压）值为最大电流（电压）输出值，即直流稳压电源的额定功率可以通过控制面板进行调整。实验时注意不要把直流稳压电源的额定功率设为0，即输出电压值或输出电流值任一项为0。

2.函数信号发生器

在信号源系统中，函数信号发生器经常被用于产生待测电子电路的交流信号输入。对于不同的待测电路，要求函数信号发生器必须能产生各种脉冲信号波形，如正弦波、矩形波、三角波、锯齿波以及脉冲信号等，而且要求输出信号的波形参数可以在一定范围内调节。

根据输出脉冲信号的不同，函数信号发生器可调节的波形参数会有所变化。一般来说，函数信号发生器输出信号的基本参数设置包括输出信号的波形（waveform）、输出信号的频率/周期、输出信号的占空比、输出信号的幅值以及输出信号的电平偏移等。如图3-2所示，函数信号发生器的输出信号是频率为3kHz、幅值为4V（输出电压最大值与最小值之间的差值）、电平偏移量为0且占空比为60%的方波信号。

3.数字万用表

数字万用表是电子电路实验中最常用的测量仪表，使用数字万用表不仅可以灵活地测量待测电路中任意节点的平均电压值（包括直流电压及交流电压）和平均电流值，还可以测量电路所用电阻元件的电阻值。

4.交流毫伏表

交流毫伏表适用于测量正弦交流信号的有效电压值。需要注意的是，交流毫伏表的读数并非正弦交流信号的幅值，而是其有效值，如果正弦交流信号的电平偏移量为零的话，其电压有效值与电压幅值之间的相互转化关系为：

因此，一个幅值为4V且无电平偏移的正弦交流信号的电压有效值为1.414V，如图3-3所示。

5.示波器

示波器是一种综合性的电信号测试仪器，它可以把脉冲信号的波形直观地显示出来，也可以对脉冲信号的幅值、周期、频率、相位、脉冲宽度、上升时间及下降时间等参数进行实时测量，因此示波器被广泛地应用于电子电路的实验当中，用于检测电路的运行状态。实验室中最常用到的是双踪示波器，使用双踪示波器可以将两个不同测试点的脉冲信号进行对比与测量，从而得到电子电路的有效信息，有利于电路的查错与纠正。

使用示波器观察的一般是具有周期性变化的交流信号，因此测量和观察时不但要保证有完整且稳定的波形显示在示波器的显示屏上，而且要保证在显示屏上能显示几个周期的波形（一般为3～4个周期）。一般示波器的控制面板如图3-4所示。

示波器的基本操作分为垂直控制（vertical）、水平控制（horizontal）以及触发控制（trigger）三种。

（1）垂直控制是对波形幅值域的控制，对应着示波器显示屏中的垂直刻度，即在垂直方向上的电压显示比例。通过调整垂直控制框中的较大旋钮，可以对垂直方向上的电压显示比例进行调整，实际的电压值可以通过先读出被测波形在垂直方向上所占的格数，然后与显示屏右边显示的电压比例系数（VOLTS/DIV）相乘得到（其中DIV对应显示屏中的一个大格）。

（2）水平控制是对波形时间域的控制，对应着示波器显示屏中的水平刻度，即在水平方向上的时间显示比例。通过调整水平控制框中的较大旋钮，可以对水平方向上的时间显示比例进行调整，实际的时间值可以通过读出的被测波形在水平方向上所占的格数与显示屏上方显示的时间比例系数（TIME/DIV）相乘得到（其中DIV对应显示屏中的一个大格）。波形的周期与频率以及脉冲宽度也可以通过这种方法测量得到。

（3）触发控制是波形稳定显示的保障，通过调整触发电平（level）旋钮，可以使得示波器的显示与被测波形同步，从而使得显示屏中所显示的波形稳定，便于测量与观察。另外，在触发控制中，还需要根据待测波形的特点对触发方式进行灵活的设置，比如触发通道、触发方式等。

除此之外，在使用示波器进行测量时还需要根据待测信号的特点对测量通道、耦合方式等进行正确设置。示波器控制面板上一般都有一个金属的突起，这是示波器内置的自检信号，利用自检信号可以对示波器进行自检，排除示波器本身的问题。