电子测量原理实验指导书.doc

** PAGE 电子测量原理 实验指导书 南京邮电大学自动化学院 南京邮电大学自动化学院 目 录 电子测量实验系统组成原理及操作………………………… 1 电子计数器原理及应用……………………………………… 10 示波器原理及应用…………………………………………… 16 R、L、C参数测量 …………………………………………… 24 逻辑分析仪原理及应用……………………………………… 31 交流电压测量 …………………………………………………40 ** 电子测量实验系统组成原理及操作 一、实验目的 1．了解SJ-8002B电子测量实验系统的原理和组成。 2．学习操作本实验系统并完成一些简单实验。 二、实验内容 1．操作本系统的实验箱内部DDS信号源，产生出多种信号波形，并用外接示波器观察。 2．使用本实验箱内部数字示波器，去观察外部信号源的信号波形。 3．使用本实验箱内部数字示波器，观察内部DDS信号源产生的信号波形。 三、实验器材 1．SJ-8002B电子测量实验箱 1台 2．双踪示波器（20MHz模拟或数字示波器） 1台 3．函数信号发生器（1Hz～1MHz） 1台 4．计算机(具有运行windows2000和图形化控件的能力) 1台 四、实验原理 SJ-8002B电子测量实验系统由三大部分组成：a电子测量实验箱；b系列化的实验板；c微型计算机（含配套的实验软件），如图1－1所示。此外，实验中根据需要可以再配备一些辅助仪器，如通用示波器、信号源等。 图1－1 电子测量实验系统的基本组成 电子测量实验系统的外貌图如图1－2所示。 图1－2 电子测量实验系统 电子测量实验箱主板如图1－3所示。 图1－3 电子测量实验箱主板 主板上的短路块说明： 短路块名 短路位置 连接说明 使用场合 S101 左边 7109直流电压差分输入端DC－不接地 温度实验时使用 右边 109直流电压差分输入端DC－接地 通常情况下应用 S102 左边 采集两个通道输入Ain1和Ain2不连接 通常情况下应用 右边 采集两个通道输入Ain1和Ain2短接 快速检查实验板时使用 S602 置于“no” 信号源1输出不加滤波 一般情况 置于“filter” 信号源1输出加滤波 需加滤波 S702 置于“no” 信号源2输出不加滤波 一般情况 置于“filter” 信号源2输出加滤波 需加滤波 1．电子测量实验箱 实验箱由五个基本功能模块组成，即信号源模块、高速数据采集模块、测频模块、数电子测量字I/O模块、以及直流电压测量模块构成。这里先介绍两个模块，其他模块在相应实验中介绍。 （1）信号源模块 它是一个采用直接数字合成（DDS）的任意波形发生器，由平台软件直接提供了十六种函数的波形数据，可产生正弦波、方波、三角波等16种波形。也可以由用户自己提供波形的数据，产生用户所需的任意波形。信号源的频率和幅度均可由用户编程控制。DDS信号源的组成原理如图1－4所示。 图1－4 DDS信号源的组成结构 由图1－4可见：DDS信号源由相位累加器、RAM波形存储器、DAC数模转换器以及低通滤波器组成。其工作原理是：相位累加器在时钟信号驱动下对频率控制码进行累加，输出累加值即相位序列码作为RAM的地址。从RAM里面取出预先存放的一个周期输出波形的幅值编码，然后再经DAC转换得到模拟的阶梯电压，最后经过低通滤波器使其平滑后即得到所需要的信号波形。 DDS信号源有如下优点：（1） 信号频率稳定，分辨率高，输出频点多（可达到2N-1个频点，N为相位累加器的位数）；（2）频率切换速度快，可达us级；（3）频率切换时相位连续；（4）可以产生任意波形信号，其主要性能指标为： 分辨力： 输出频率小于1MHz时分辨力为1Hz ； 输出频率范围：正弦波：1Hz ～ 2MHz ，其它波形：1Hz ～ 200KHz； 输出信号幅度范围：0.1V ～ 16V峰–峰值； 幅度分辨率：1％； 通道数：2（2个独立的DDS信号源）。 （2）采集模块（数字示波器） 采集模块有CH1和CH2两个采集数据输入通道。通道增益、采样速率、采样点数、触发源等也可通过编程控制。图1－5所示为实验平台中数据采集模块的原理框图。该采集模块既可以实现示波器的功能也可以实现交流电压表等的功能。为了扩展输入的电压范围，通道中包含有前级衰减电路前级仪用放大电路中间衰减器和后级放大电路，最后由A/D转换电路，变换成数字量并且存储在RAM中，当采集完成以后计算机通过EPP口把数据取回，并对其进行数据处理。 数据采集采用了8位的