示波器的基本組成部分：示波管、豎直放大器、水平放大器、掃描發(fā)生器、觸發(fā)同步和直流電源等。下面就是小編給大家?guī)淼氖静ㄆ鲗嶒瀳蟾?，希望能幫助到大?

　　示波器實驗報告1

　　【實驗題目】 示波器的原理和使用

　　【實驗?zāi)康摹?/p>

　　1.了解示波器的基本機(jī)構(gòu)和工作原理，掌握使用示波器和信號發(fā)生器的基本方法。

　　2.學(xué)會使用示波器觀測電信號波形和電壓副值以及頻率。

　　3.學(xué)會使用示波器觀察李薩如圖并測頻率。

　　【實驗原理】

　　1.示波器都包括幾個基本組成部分：

　　示波管(陰極射線管)、垂直放大電路(Y放大)、水平放大電路(X放大)、掃描信號電路(鋸齒波發(fā)生器)、同步電路、電源等。

　　2.李薩如圖形的原理：

　　如果示波器的X和Y輸入時頻率相同或成簡單整數(shù)比的兩個正弦電壓，則熒光屏上將呈現(xiàn)特殊的光點軌跡，這種軌跡圖稱為李薩如圖形。

　　如果作一個限制光點x、y方向變化范圍的假想方框，則圖形與此框相切時，橫邊上的切點數(shù)nx與豎邊上的切點數(shù)ny之比恰好等于Y與X輸入的兩正弦信號的頻率之比，即fy:fx=nx:ny。

　　【實驗儀器】

　　示波器×1，信號發(fā)生器×2，信號線×2。

　　【實驗內(nèi)容】

　　1.基礎(chǔ)操作：

　　了解示波器工作原理的基礎(chǔ)上閱讀所用機(jī)器的說明書，了解每個旋鈕的作用。其中最主要也是經(jīng)常使用的旋鈕為橫向和縱向兩個。橫向旋鈕是控制掃描時間的旋鈕，調(diào)節(jié)時表現(xiàn)為熒光屏上顯示波形發(fā)生橫向的壓縮或展開;縱向旋鈕是調(diào)節(jié)垂直放大電路的旋鈕，調(diào)節(jié)時表現(xiàn)為熒光屏上顯示波形發(fā)生縱向的展開或壓縮，次旋鈕為兩個，分別控制示波器的兩個輸入信號。

　　明確操作步驟及注意事項后，接通示波器電源開關(guān)。先找到掃描線并調(diào)至清晰。

　　2.觀測李薩如圖形：

　　向CH1、CH2分別輸入兩個信號源的正弦波，“掃描時間”的“粗調(diào)”旋鈕置于“X-Y”方式(即使兩路信號進(jìn)行合成)。調(diào)出不同比值的李薩如圖形來，畫出草圖，并分析圖形的特點與兩個信號頻率之間的關(guān)系。繪出所觀察到的各種頻率比的李薩如圖形。

　　設(shè)fx=1000Hz為約定真值，依次求出另一信號發(fā)生器的輸出頻率fy，并與該信號發(fā)生器讀數(shù)值f′y進(jìn)行比較，一一求出它們的相對誤差。

　　【實驗數(shù)據(jù)】

　　【實驗結(jié)果】

　　【誤差分析】

　　1.兩臺信號發(fā)生器不協(xié)調(diào)。

　　2.桌面振動造成的影響。

　　3.示波器上顯示的熒光線較粗，取電壓值時的熒光線間寬度不準(zhǔn)，使電壓值不準(zhǔn)。

　　4.取正弦周期時肉眼調(diào)節(jié)兩熒光線間寬度不準(zhǔn)，導(dǎo)致周期不準(zhǔn)。

　　5.機(jī)器系統(tǒng)存在系統(tǒng)誤差。

　　6.fy選取時上下跳動，可能取值不準(zhǔn)。

　　1 示波器工作原理

　　示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數(shù)字電路實驗現(xiàn)象、分析實驗中的問題、測量實驗結(jié)果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號源組成。

　　1.1 示波管

　　陰極射線管(CRT)簡稱示波管，是示波器的核心。它將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。正如圖1所示，電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分密封在一個真空玻璃殼內(nèi)，構(gòu)成了一個完整的示波管。

　　1.熒光屏

　　現(xiàn)在的示波管屏面通常是矩形平面，內(nèi)表面沉積一層磷光材料構(gòu)成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發(fā)鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點。鋁膜具有內(nèi)反射作用，有利于提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。

　　當(dāng)電子停止轟擊后，亮點不能立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原始值的10%所經(jīng)過的時間叫做“余輝時間”。余輝時間短于10μs為極短余輝，10μs—1ms為短余輝，1ms—0.1s為中余輝，0.1s-1s為長余輝，大于1s為極長余輝。一般的示波器配備中余輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長余輝。

　　由于所用磷光材料不同，熒光屏上能發(fā)出不同顏色的光。一般示波器多采用發(fā)綠光的示波管，以保護(hù)人的眼睛。

　　2.電子槍及聚焦

　　電子槍由燈絲(F)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)(或稱第二柵極)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。它的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發(fā)射電子。柵極是一個頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由于柵極電位比陰極低，對陰極發(fā)射的電子起控制作用，一般只有運動初速度大的少量電子，在陽極電壓的作用下能穿過柵極小孔，奔向熒光屏。初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過低，則全部電子返回陰極，即管子截止。調(diào)節(jié)電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向熒光屏的電子流密度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)亮點的輝度。第一陽極、第二陽極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比A1高。G2的正電位對陰極電子奔向熒光屏起加速作用。

　　電子束從陰極奔向熒光屏的過程中，經(jīng)過兩次聚焦過程。第一次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的第一電子透鏡。第二次聚焦發(fā)生在G2、A1、A2區(qū)域，調(diào)節(jié)第二陽極A2的電位，能使電子束正好會聚于熒光屏上的一點，這是第二次聚焦。A1上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時調(diào)節(jié)A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調(diào)第二陽極A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。

　　3.偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

　　偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子射線方向，使熒光屏上的光點隨外加信號的變化描繪出被測信號的波形。圖8.1中，Y1、Y2和Xl、X2兩對互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。Y軸偏轉(zhuǎn)板在前，X軸偏轉(zhuǎn)板在后，因此Y軸靈敏度高(被測信號經(jīng)處理后加到Y(jié)軸)。兩對偏轉(zhuǎn)板分別加上電壓，使兩對偏轉(zhuǎn)板間各自形成電場，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉(zhuǎn)。

　　4.示波管的電源

　　為使示波管正常工作，對電源供給有一定要求。規(guī)定第二陽極與偏轉(zhuǎn)板之間電位相近，偏轉(zhuǎn)板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負(fù)電位上。柵極G1相對陰極為負(fù)電位(—30V~—100V)，而且可調(diào)，以實現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。第一陽極為正電位(約+100V~+600V)，也應(yīng)可調(diào)，用作聚焦調(diào)節(jié)。第二陽極與前加速極相連，對陰極為正高壓(約+1000V)，相對于地電位的可調(diào)范圍為±50V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經(jīng)電阻分壓器供電。

　　1.2 示波器的基本組成

　　從上一小節(jié)可以看出，只要控制X軸偏轉(zhuǎn)板和Y軸偏轉(zhuǎn)板上的電壓，就能控制示波管顯示的圖形形狀。我們知道，一個電子信號是時間的函數(shù)f(t)，它隨時間的變化而變化。因此，只要在示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上加一個與時間變量成正比的電壓，在y軸加上被測信號(經(jīng)過比例放大或者縮小)，示波管屏幕上就會顯示出被測信號隨時間變化的圖形。電信號中，在一段時間內(nèi)與時間變量成正比的信號是鋸齒波。

　　示波器的基本組成框圖如圖2所示。它由示波管、Y軸系統(tǒng)、X軸系統(tǒng)、Z軸系統(tǒng)和電源等五部分組成。

　　被測信號①接到“Y"輸入端，經(jīng)Y軸衰減器適當(dāng)衰減后送至Y1放大器(前置放大)，推挽輸出信號②和③。經(jīng)延遲級延遲Г1時間，到Y(jié)2放大器。放大后產(chǎn)生足夠大的信號④和⑤，加到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上。為了在屏幕上顯示出完整的穩(wěn)定波形，將Y軸的被測信號③引入X軸系統(tǒng)的觸發(fā)電路，在引入信號的正(或者負(fù))極性的某一電平值產(chǎn)生觸發(fā)脈沖⑥，啟動鋸齒波掃描電路(時基發(fā)生器)，產(chǎn)生掃描電壓⑦。由于從觸發(fā)到啟動掃描有一時間延遲Г2，為保證Y軸信號到達(dá)熒光屏之前X軸開始掃描，Y軸的延遲時間Г1應(yīng)稍大于X軸的延遲時間Г2。掃描電壓⑦經(jīng)X軸放大器放大，產(chǎn)生推挽輸出⑨和⑩，加到示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上。z軸系統(tǒng)用于放大掃描電壓正程，并且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進(jìn)行抹跡。

　　以上是示波器的基本工作原理。雙蹤顯示則是利用電子開關(guān)將Y軸輸入的兩個不同的被測信號分別

　　顯示在熒光屏上。由于人眼的視覺暫留作用，當(dāng)轉(zhuǎn)換頻率高到一定程度后，看到的是兩個穩(wěn)定的、清晰的信號波形。

　　示波器中往往有一個精確穩(wěn)定的方波信號發(fā)生器，供校驗示波器用。

　　2 示波器使用

　　本節(jié)介紹示波器的使用方法。示波器種類、型號很多，功能也不同。數(shù)字電路實驗中使用較多的是20MHz或者40MHz的雙蹤示波器。這些示波器用法大同小異。本節(jié)不針對某一型號的示波器，只是從概念上介紹示波器在數(shù)字電路實驗中的常用功能。

　　2.1 熒光屏

　　熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號波形的電壓和時間之間的關(guān)系。水平方向指示時間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。垂直方向標(biāo)有0%，10%，90%，100%等標(biāo)志，水平方向標(biāo)有10%，90%標(biāo)志，供測直流電平、交流信號幅度、延遲時間等參數(shù)使用。根據(jù)被測信號在屏幕上占的格數(shù)乘以適當(dāng)?shù)谋壤?shù)(V/DIV，TIME/DIV)能得出電壓值與時間值。

　　2.2 示波管和電源系統(tǒng)

　　1.電源(Power)

　　示波器主電源開關(guān)。當(dāng)此開關(guān)按下時，電源指示燈亮，表示電源接通。

　　2.輝度(Intensity)

　　旋轉(zhuǎn)此旋鈕能改變光點和掃描線的亮度。觀察低頻信號時可小些，高頻信號時大些。

　　一般不應(yīng)太亮，以保護(hù)熒光屏。

　　3.聚焦(Focus)

　　聚焦旋鈕調(diào)節(jié)電子束截面大小，將掃描線聚焦成最清晰狀態(tài)。

　　4.標(biāo)尺亮度(Illuminance)

　　此旋鈕調(diào)節(jié)熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內(nèi)光線下，照明燈暗一些好。室內(nèi)光線不足的環(huán)境中，可適當(dāng)調(diào)亮照明燈。

　　2.3 垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)和水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)

　　1.垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇(VOLTS/DIV)和微調(diào)

　　在單位輸入信號作用下，光點在屏幕上偏移的距離稱為偏移靈敏度，這一定義對X軸和Y軸都適用。靈敏度的倒數(shù)稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)。垂直靈敏度的單位是為cm/V，cm/mV或者DIV/mV，DIV/V，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)的單位是V/cm，mV/cm或者V/DIV，mV/DIV。實際上因習(xí)慣用法和測量電壓讀數(shù)的方便，有時也把偏轉(zhuǎn)因數(shù)當(dāng)靈敏度。

　　蹤示波器中每個通道各有一個垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇波段開關(guān)。一般按1，2，5方式從 5mV/DIV到5V/DIV分為10檔。波段開關(guān)指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如波段開關(guān)置于1V/DIV檔時，如果屏幕上信號光點移動一格，則代表輸入信號電壓變化1V。

　　每個波段開關(guān)上往往還有一個小旋鈕，微調(diào)每檔垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。將它沿順時針方向旋到底，處于“校準(zhǔn)”位置，此時垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)值與波段開關(guān)所指示的值一致。逆時針旋轉(zhuǎn)此旋鈕，能夠微調(diào)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)微調(diào)后，會造成與波段開關(guān)的指示值不一致，這點應(yīng)引起注意。許多示波器具有垂直擴(kuò)展功能，當(dāng)微調(diào)旋鈕被拉出時，垂直靈敏度擴(kuò)大若干倍(偏轉(zhuǎn)因數(shù)縮小若干倍)。例如，如果波段開關(guān)指示的偏轉(zhuǎn)因數(shù)是1V/DIV，采用×5擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)時，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)是0.2V/DIV。

　　在做數(shù)字電路實驗時，在屏幕上被測信號的垂直移動距離與+5V信號的垂直移動距離之比常被用于判斷被測信號的電壓值。

　　2.時基選擇(TIME/DIV)和微調(diào)

　　時基選擇和微調(diào)的使用方法與垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇和微調(diào)類似。時基選擇也通過一個波段開關(guān)實現(xiàn)，按1、2、5方式把時基分為若干檔。波段開關(guān)的指示值代表光點在水平方向移動一個格的時間值。例如在1μS/DIV檔，光點在屏上移動一格代表時間值1μS。

　　“微調(diào)”旋鈕用于時基校準(zhǔn)和微調(diào)。沿順時針方向旋到底處于校準(zhǔn)位置時，屏幕上顯示的時基值與波段開關(guān)所示的標(biāo)稱值一致。逆時針旋轉(zhuǎn)旋鈕，則對時基微調(diào)。旋鈕拔出后處于掃描擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。通常為×10擴(kuò)展，即水平靈敏度擴(kuò)大10倍，時基縮小到1/10。例如在2μS/DIV檔，掃描擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)下熒光屏上水平一格代表的時間值等于2μS×(1/10)=0.2μS

　　示波器的標(biāo)準(zhǔn)信號源CAL，專門用于校準(zhǔn)示波器的時基和垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。例如COS5041型示波器標(biāo)準(zhǔn)信號源提供一個VP-P=2V,f=1kHz的方波信號。

　　示波器前面板上的位移(Position)旋鈕調(diào)節(jié)信號波形在熒光屏上的位置。旋轉(zhuǎn)水平位移旋鈕(標(biāo)有水平雙向箭頭)左右移動信號波形，旋轉(zhuǎn)垂直位移旋鈕(標(biāo)有垂直雙向箭頭)上下移動信號波形。

　　2.4 輸入通道和輸入耦合選擇

　　1.輸入通道選擇

　　輸入通道至少有三種選擇方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL)。選擇通道1時，示波器僅顯示通道1的信號。選擇通道2時，示波器僅顯示通道2的信號。選擇雙通道時，示波器同時顯示通道1信號和通道2信號。測試信號時，首先要將示波器的地與被測電路的地連接在一起。根據(jù)輸入通道的選擇，將示波器探頭插到相應(yīng)通道插座上，示波器探頭上的地與被測電路的地連接在一起，示波器探頭接觸被測點。示波器探頭上有一雙位開關(guān)。此開關(guān)撥到“×1”位置時，被測信號無衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值是信號的實際電壓值。此開關(guān)撥到“×10"位置時，被測信號衰減為1/10，然后送往示波器，從熒光屏上讀出的電壓值乘以10才是信號的實際電壓值。

　　2.輸入耦合方式

　　輸入耦合方式有三種選擇：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。當(dāng)選擇“地”時，掃描線顯示出“示波器地”在熒光屏上的位置。直流耦合用于測定信號直流絕對值和觀測極低頻信號。交流耦合用于觀測交流和含有直流成分的交流信號。在數(shù)字電路實驗中，一般選擇“直流”方式，以便觀測信號的絕對電壓值。

　　2.5 觸發(fā)

　　第一節(jié)指出，被測信號從Y軸輸入后，一部分送到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上，驅(qū)動光點在熒光屏上按比例沿垂直方向移動;另一部分分流到x軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，觸發(fā)掃描發(fā)生器，產(chǎn)生重復(fù)的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉(zhuǎn)板上，使光點沿水平方向移動，兩者合一，光點在熒光屏上描繪出的圖形就是被測信號圖形。由此可知，正確的觸發(fā)方式直接影響到示波器的有效操作。為了在熒光屏上得到穩(wěn)定的、清晰的信號波形，掌握基本的觸發(fā)功能及其操作方法是十分重要的。

　　1.觸發(fā)源(Source)選擇

　　要使屏幕上顯示穩(wěn)定的波形，則需將被測信號本身或者與被測信號有一定時間關(guān)系的觸發(fā)信號加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號由何處供給。通常有三種觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā)(INT)、電源觸發(fā)內(nèi)觸發(fā)使用被測信號作為觸發(fā)信號，是經(jīng)常使用的一種觸發(fā)方式。由于觸發(fā)信號本身是被測信號的一部分，在屏幕上可以顯示出非常穩(wěn)定的波形。雙蹤示波器中通道1或者通道2都可以選作觸發(fā)信號。

　　電源觸發(fā)使用交流電源頻率信號作為觸發(fā)信號。這種方法在測量與交流電源頻率有關(guān)的信號時是有效的。特別在測量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時更為有效。

　　外觸發(fā)使用外加信號作為觸發(fā)信號，外加信號從外觸發(fā)輸入端輸入。外觸發(fā)信號與被測信號間應(yīng)具有周期性的關(guān)系。由于被測信號沒有用作觸發(fā)信號，所以何時開始掃描與被測信號無關(guān)。

　　正確選擇觸發(fā)信號對波形顯示的穩(wěn)定、清晰有很大關(guān)系。例如在數(shù)字電路的測量中，對一個簡單的周期信號而言，選擇內(nèi)觸發(fā)可能好一些，而對于一個具有復(fù)雜周期的信號，且存在一個與它有周期關(guān)系的信號時，選用外觸發(fā)可能更好。

　　2.觸發(fā)耦合(Coupling)方式選擇

　　觸發(fā)信號到觸發(fā)電路的耦合方式有多種，目的是為了觸發(fā)信號的穩(wěn)定、可靠。這里介紹常用的幾種。

　　AC耦合又稱電容耦合。它只允許用觸發(fā)信號的交流分量觸發(fā)，觸發(fā)信號的直流分量被隔斷。通常在不考慮DC分量時使用這種耦合方式，以形成穩(wěn)定觸發(fā)。但是如果觸發(fā)信號的頻率小于10Hz，會造成觸發(fā)困難。

　　直流耦合(DC)不隔斷觸發(fā)信號的直流分量。當(dāng)觸發(fā)信號的頻率較低或者觸發(fā)信號的占空比很大時，使用直流耦合較好。

　　低頻抑制(LFR)觸發(fā)時觸發(fā)信號經(jīng)過高通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號的低頻成分被抑制;高頻抑制(HFR)觸發(fā)時，觸發(fā)信號通過低通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號的高頻成分被抑制。此外還有用于電視維修的電視同步(TV)觸發(fā)。這些觸發(fā)耦合方式各有自己的適用范圍，需在使用中去體會。

　　3.觸發(fā)電平(Level)和觸發(fā)極性(Slope)

　　觸發(fā)電平調(diào)節(jié)又叫同步調(diào)節(jié)，它使得掃描與被測信號同步。電平調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)觸發(fā)信號的觸發(fā)電平。一旦觸發(fā)信號超過由旋鈕設(shè)定的觸發(fā)電平時，掃描即被觸發(fā)。順時針旋轉(zhuǎn)旋鈕，觸發(fā)電平上升;逆時針旋轉(zhuǎn)旋鈕，觸發(fā)電平下降。當(dāng)電平旋鈕調(diào)到電平鎖定位置時，觸發(fā)電平自動保持在觸發(fā)信號的幅度之內(nèi)，不需要電平調(diào)節(jié)就能產(chǎn)生一個穩(wěn)定的觸發(fā)。當(dāng)信號波形復(fù)雜，用電平旋鈕不能穩(wěn)定觸發(fā)時，用釋抑(Hold Off)旋鈕調(diào)節(jié)波形的釋抑時間(掃描暫停時間)，能使掃描與波形穩(wěn)定同步。

　　極性開關(guān)用來選擇觸發(fā)信號的極性。撥在“+”位置上時，在信號增加的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號超過觸發(fā)電平時就產(chǎn)生觸發(fā)。撥在“-”位置上時，在信號減少的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號超過觸發(fā)電平時就產(chǎn)生觸發(fā)。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平共同決定觸發(fā)信號的觸發(fā)點。

　　2.6 掃描方式(SweepMode)

　　掃描有自動(Auto)、常態(tài)(Norm)和單次(Single)三種掃描方式。

　　自動：當(dāng)無觸發(fā)信號輸入，或者觸發(fā)信號頻率低于50Hz時，掃描為自激方式。

　　常態(tài)：當(dāng)無觸發(fā)信號輸入時，掃描處于準(zhǔn)備狀態(tài)，沒有掃描線。觸發(fā)信號到來后，觸發(fā)掃描。

　　單次：單次按鈕類似復(fù)位開關(guān)。單次掃描方式下，按單次按鈕時掃描電路復(fù)位，此時準(zhǔn)備好(Ready)燈亮。觸發(fā)信號到來后產(chǎn)生一次掃描。單次掃描結(jié)束后，準(zhǔn)備燈滅。單次掃描用于觀測非周期信號或者單次瞬變信號，往往需要對波形拍照。

　　上面扼要介紹了示波器的基本功能及操作。示波器還有一些更復(fù)雜的功能，如延遲掃描、觸發(fā)延遲、X-Y工作方式等，這里就不介紹了。示波器入門操作是容易的，真正熟練則要在應(yīng)用中掌握。值得指出的是，示波器雖然功能較多，但許多情況下用其他儀器、儀表更好。例如，在數(shù)字電路實驗中，判斷一個脈寬較窄的單脈沖是否發(fā)生時，用邏輯筆就簡單的多;測量單脈沖脈寬時，用邏輯分析儀更好一些。

　　示波器實驗報告2

　　示波器的使用

　　預(yù)習(xí)思考題

　　1.示波器的功能是什么? 2.掃描同步如何理解? 3.什么是李薩如圖?

　　1.電子示波器是用來直接顯示，觀察和測量電壓波形機(jī)器參數(shù)的電子儀器。

　　2.用每一個觸發(fā)脈沖產(chǎn)生于同觸發(fā)電壓所對應(yīng)的觸發(fā)信號的同相位點，故每次掃描起點會準(zhǔn)確地落在同相位點于是每次掃描的起始點會準(zhǔn)確地落在同相位點，于是每次掃描出的波形完全重復(fù)而穩(wěn)定地顯示被測波的波形。就是觸發(fā)掃描實現(xiàn)同步的原理。

　　3.當(dāng)示波器在Y軸與X軸同時輸入正弦信號電壓且他們的頻率式簡單的整數(shù)比時熒光屏上出現(xiàn)各式各樣的圖形這類圖形稱作“李薩如圖”

　　實驗數(shù)據(jù)記錄

　　實驗儀器：

　　YB4320F雙追蹤示波器，SG1642函數(shù)信號發(fā)生器 實驗步驟：

　　1.用示波器觀察信號波形

　　(1)調(diào)節(jié)掃描旋鈕，使示波器的掃描線至長短適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定水平亮線

　　(2)將信號發(fā)生器接到ch1或ch2 輸入上，頻率選用數(shù)百或數(shù)千赫茲方式開關(guān)及觸發(fā)源開關(guān)的位置與信號輸入通道一致的出穩(wěn)定的波形。

　　(3)改變輸入信號電壓的波形，如正弦波，三角波，方波調(diào)節(jié)掃描微調(diào)，以得到2個 (4)可以在調(diào)節(jié)其他該掃描熟悉示波器 2.用李薩如圖測定頻率

　　(1)當(dāng)示波器在Y軸與X軸同時輸入正弦信號電壓，且他們的頻率式簡單的整數(shù)比的的熒光屏上出現(xiàn)各種形式的圖形，這類圖形稱作“李薩如圖”

　　(2)當(dāng)fg:fx=1:1時輸入fg=50hz.fx=50hz ，繪出一種李薩如圖 (3)當(dāng)fg:fx=1:2時輸入fg=300hz.fx=200hz，繪出一種李薩如圖

　　數(shù)據(jù)處理如上

　　思考題

　　1.示波器為接通前，有那些注意事項?

　　2.波形不穩(wěn)定時，應(yīng)調(diào)節(jié)那個旋鈕?

　　3.為了觀察李薩如圖，應(yīng)該怎樣設(shè)置按鈕?

　　4.欲關(guān)閉示波器，首先應(yīng)把那個旋鈕扭到最小?

　　1，1。確定是否接地2。是否正確連接探頭3。查看所有的終端額定值4。在是使用一個通道的情況下觸發(fā)源選的通用一致

　　2.應(yīng)調(diào)節(jié)水平微調(diào)使之穩(wěn)定，再調(diào)節(jié)CH通道

　　3.首先示波器應(yīng)該在XY軸輸入正弦電壓，且加上fg與fx上的頻率成整數(shù)比

　　4.將示波器探頭脫開測量電路，將輸入選擇開關(guān)，達(dá)到接地位置，關(guān)機(jī)，如果是模擬示波器的話，需要將聚集旋鈕和亮度旋鈕調(diào)低，然后在關(guān)閉電源。

　　示波器實驗報告3

　　【實驗?zāi)康摹?/p>

　　1.了解示波器顯示波形的原理，了解示波器各主要組成部分及它們之間的聯(lián)系和配合;

　　2.熟悉使用示波器的基本方法，學(xué)會用示波器測量波形的電壓幅度和頻率; 3.觀察李薩如圖形。

　　【實驗儀器】

　　1、雙蹤示波器 GOS-6021型1臺 2、函數(shù)信號發(fā)生器YB1602型 1臺 3、連接線 示波器專用 2根

　　示波器和信號發(fā)生器的使用說明請熟讀常用儀器部分。

　　[實驗原理]

　　示波器由示波管、掃描同步系統(tǒng)、Y軸和X軸放大系統(tǒng)和電源四部分組成，

　　1、示波管

　　如圖所示，左端為一電子槍，電子槍加熱后發(fā)出一束電子，電子經(jīng)電場加速以高速打在右端的熒光屏上，屏上的熒光物發(fā)光形成一亮點。亮點在偏轉(zhuǎn)板電壓的作用下，位置也隨之改變。在一定范圍內(nèi)，亮點的位移與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓成正比。

　　示波管結(jié)構(gòu)簡圖 示波管內(nèi)的偏轉(zhuǎn)板

　　2、掃描與同步的作用

　　如果在X軸偏轉(zhuǎn)板加上波形為鋸齒形的電壓，在熒光屏上看到的是一條水平線，如圖

　　圖掃描的作用及其顯示

　　如果在Y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，而X軸偏轉(zhuǎn)板不加任何電壓，則電子束的亮點在縱方向隨時間作正弦式振蕩，在橫方向不動。我們看到的將是一條垂直的亮線，如圖

　　如果在Y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，又在X軸偏轉(zhuǎn)板上加鋸齒形電壓，則熒光屏上的亮點將同時進(jìn)行方向互相垂直的兩種位移，其合成原理如圖所示，描出了正弦圖形。如果正弦波與鋸齒波的周期(頻率)相同，這個正弦圖形將穩(wěn)定地停在熒光屏上。但如果正弦波與鋸齒波的周期稍有不同，則第二次所描出的曲線將和第一次的曲線位置稍微錯開，在熒光屏上將看到不穩(wěn)定的圖形或不斷地移動的圖形，甚至很復(fù)雜的圖形。由此可見：

　　(1)要想看到Y(jié)軸偏轉(zhuǎn)板電壓的圖形，必須加上X軸偏轉(zhuǎn)板電壓把它展開，這個過程稱為掃描。如果要顯示的波形不畸變，掃描必須是線性的，即必須加鋸齒波。

　　(2)要使顯示的波形穩(wěn)定，Y軸偏轉(zhuǎn)板電壓頻率與X軸偏轉(zhuǎn)板電壓頻率的比值必須是整數(shù)，即：

　　fy

　　nn=1,2,3, fx

　　示波器中的鋸齒掃描電壓的頻率雖然可調(diào)，但要準(zhǔn)確的滿足上式，光靠人工調(diào)節(jié)還是不夠的，待測電壓的頻率越高，越難滿足上述條件。為此，在示波器內(nèi)部加裝了自動頻率跟蹤的裝置，稱為“同步”。在人工調(diào)節(jié)到接近滿足式頻率整數(shù)倍時的條件下，再加入“同步”的作用，掃描電壓的周期就能準(zhǔn)確地等于待測電壓周期的整數(shù)倍，從而獲得穩(wěn)定的波形。

　　(1)如果Y軸加正弦電壓，X軸也加正弦掃描電壓，得出的圖形將是李薩

　　如圖形，如表所示。李薩如圖形可以用來測量未知頻率。令fy、fx分別代表Y軸和X軸電壓的頻率，nx代表X方向的切線和圖形相切的切點數(shù)，ny代表Y方向的切線和圖形相切的切點數(shù)，則有

　　nxfxny

　　李薩如圖形舉例表

　　fy

　　如果已知fx，則由李薩如圖形可求出fy。 【實驗內(nèi)容】

　　1.示波器的調(diào)整

　　(1)不接外信號，進(jìn)入非X-Y方式 (2)調(diào)整掃描信號的位置和清晰度 (3)設(shè)置示波器工作方式 2.正弦波形的顯示

　　(1)熟讀示波器的使用說明，掌握示波器的性能及使用方法。

　　(2)把信號發(fā)生器輸出接到示波器的Y軸輸入上，接通電源開關(guān)，把示波器和信號發(fā)生器的各旋鈕調(diào)到正常使用位置，使在熒光屏上顯示便于觀測的穩(wěn)定波形。

　　3.示波器的定標(biāo)和波形電壓、周期的測量

　　(1)把Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)和掃描時間偏轉(zhuǎn)因數(shù)旋鈕都放在“校準(zhǔn)”位置(指示燈“VAR”熄滅)。

　　(2)把校準(zhǔn)信號輸出端接到Y(jié)軸輸入插座

　　(3)把信號發(fā)生器的正弦電壓接到Y(jié)軸輸入端，用示波器測量正弦電壓的幅值和周期，并和信號發(fā)生器上顯示的頻率值比較。

　　(4)選擇不同幅值和頻率的5種正弦波，重復(fù)步驟(3)，記下測量結(jié)果。 4.李莎如圖形的觀測 (1) 把信號發(fā)生器后面50Hz輸出信號接到X通道，而Y通道接入可調(diào)的

　　正弦信號

　　(2) 分別調(diào)節(jié)兩個通道讓他們能夠正常顯示波形 (3) 切換到X-Y模式，調(diào)整兩個通道的偏轉(zhuǎn)因子，使圖形正常顯示 (4) 調(diào)節(jié)Y信號的頻率，觀測不同頻率比例下的李薩如圖

　　數(shù)據(jù)記錄 1、頻率測量

　　示波器頻率計數(shù)器的測頻精度 0.01% 示波器測頻儀器誤差3%

　　示波器測量電壓儀器誤差3%

　　(1) 示波器測量頻率

　　f=57.4KHz ffEf57.43%1.722KHz

　　f57.41.8KHz或f572KHz

　　(2) 函數(shù)信號發(fā)生器測頻

　　f=55.45 KH ffE0.0155.451%f

　　f55.450.56KHz或f55.40.6KHz

　　或0.01KH0.z0.6KHz

　　(3) 示波器測量電壓

　　V1=5.68V V1V1EV5.683%0.16V或0.2V

　　V15.680.16V或V15.70.2V (4) 函數(shù)信號發(fā)生器測量電壓

　　V2=5.3VV2V2EV1字5.315%0.10.81V或0.9V

　　V25.300.81V或V25.30.9V

　　注意：一般可寫為后面的形式更加科學(xué)，因為原始數(shù)據(jù)的有效數(shù)字只有2位，不可能經(jīng)處理后提高精度變成3個有效數(shù)字。

　　示波器實驗報告4

　　【實驗?zāi)康摹?/p>

　　1、了解示波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，學(xué)會正確使用示波器。 2、掌握用示波器觀察各種電信號波形、測量電壓和頻率的方法。

　　3、掌握觀察利薩如圖形的方法，并能用利薩如圖形測量未知正弦信號的頻率。

　　【實驗儀器】

　　固緯GOS-620型雙蹤示波器一臺，GFG-809型信號發(fā)生器兩臺，連線若干。

　　【實驗原理】

　　示波器是利用示波管內(nèi)電子束在電場或磁場中的偏轉(zhuǎn)，顯示電壓信號隨時間變化波形的一種電子觀測儀器。在各行各業(yè)與各個研究領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。其基本結(jié)構(gòu)與工作原理如下

　　1、示波器的基本結(jié)構(gòu)與顯示波形的基本原理

　　本次實驗使用的是臺灣固緯公司生產(chǎn)的通用雙蹤示波器?；窘Y(jié)構(gòu)大致可分為示波管(CRT)、掃描同步系統(tǒng)、放大與衰減系統(tǒng)、電源系統(tǒng)四個部分。 “示波管(CRT)”是示波器的核心部件如圖1所示的?？杉?xì)分為電子槍，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分。

　　1)電子槍

　　電子槍包括燈絲F，陰極K，控制柵極G，第一陽極A1，第二陽極A2等。陰極被燈絲加熱后，可沿軸向發(fā)射電子。并在熒光屏上顯現(xiàn)一個清晰的小圓點。

　　2)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

　　偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由兩對互相垂直的金屬偏轉(zhuǎn)板x和y組成，分別控制電子束在水平方向和豎直方向的偏轉(zhuǎn)。

　　從電子槍射出的電子束若不受橫向電場的作用，將沿軸線前進(jìn)并在熒光屏的中心呈現(xiàn)靜止的光點。若受到橫向電場的作用，電子束的運動方向就會偏離軸線，

　　F燈絲，K陰極，G控制柵極，A1、A2第一、第二陽極，Y、X豎直、水平偏轉(zhuǎn)板

　　圖1示波管結(jié)構(gòu)簡圖

　　屏上光點的位置就會移動。x偏轉(zhuǎn)板之間的橫向電場用來控制光點在水平方向的位移，y偏轉(zhuǎn)板用來控制光點在豎直方向的位移。如果兩對偏轉(zhuǎn)板都加上電場，則光點在二者的共同控制下，將在熒光屏平面二維方向上發(fā)生位移。

　　3)熒光屏

　　熒光屏的作用是將電子束轟擊點的軌跡顯示出來以供觀測。

　　4)顯示波形的原理

　　在豎直偏轉(zhuǎn)板上加一交變正弦電壓，可看到一條豎直的亮線，如圖3所示。在水平偏轉(zhuǎn)板上加“鋸齒波電壓”掃描電壓，使熒光屏上的亮點沿水平方向拉開。電子的運動是兩相互相垂直運動的合成。當(dāng)鋸齒波電壓與正弦電壓的變化周期相等時，在熒光屏上將顯示出一個穩(wěn)定的正弦電壓波形圖如圖4所示。

　　當(dāng)波形信號的頻率等于鋸齒波頻率的整數(shù)倍時，熒光屏上將呈現(xiàn)整數(shù)個完整而穩(wěn)定的被測信號的波形，當(dāng)兩者不成整數(shù)倍時，對于被測信號來說，每次掃描的起點都不會相同，結(jié)果造成波形在水平方向上不斷的移動。為了消除這一現(xiàn)象，必須使被測信號的起點與掃描電壓的起點保持“同步”，這一功能由機(jī)內(nèi) “觸發(fā)同步”電路來完成。

　　2、利用利薩如圖測正弦電壓的頻率基本原理

　　通過觀察熒光屏上利薩如圖形進(jìn)行頻率對比的方法稱之為利薩如圖形法。此法于1855年由利薩如所證明。將被測正弦信號fy加到y(tǒng)偏轉(zhuǎn)板，將參考正弦信號fx加到x偏轉(zhuǎn)板，當(dāng)兩者的頻率之比

　　fyfx

　　是整數(shù)時，在熒光屏上將出現(xiàn)利薩如

　　圖。

　　圖5給出了幾種不同頻率比的利薩如圖形。判斷兩個電壓信號頻率比的條件是屏上出現(xiàn)了利薩如圖形穩(wěn)定不動，方法是對穩(wěn)定不動的圖形分別做水平直線和豎直直線與圖形相切，設(shè)水平線上的切點數(shù)最多為NX，豎直線上的切點數(shù)最多為NY，則

　　fyfx

　　nx

　　ny

　　圖5的第一個圖形，nx2，ny4，Y軸上的信號頻率fy與x軸上的信號頻率

　　2

　　fx之比為，若fx已知，則fy可求。

　　4

　　【實驗內(nèi)容與步驟】

　　開機(jī)前完成以下準(zhǔn)備工作：掃描微調(diào)、電壓靈敏度微調(diào)置校準(zhǔn)檔(順時針打死)、掃描方式(置自動)、觸發(fā)源選項(置CH1或CH2)、耦合方式(置AC);按壓電源按鈕預(yù)熱3分鐘。

　　(2)初始化示波器面板獲得“點”：輝度、聚焦、三個位置旋鈕置于居中位置，掃描靈敏度置于正交模式。(五居中一歸零);

　　(3)順時針旋轉(zhuǎn)掃描靈敏度選扭置0.2ms檔獲取掃描線; (4)利用CH1觀察機(jī)內(nèi)方波校準(zhǔn)信號并作為待測電信號1，記錄其相關(guān)參數(shù)于黑板給出的數(shù)據(jù)記錄表格第一行;

　　(5)分別利用CH1與CH2兩個通道觀察左右兩個音頻信號發(fā)生器提供的10V1000Hz與15V20xHz的正弦交流信號，并作為待測電信號2與待測電信號3，記錄其相關(guān)參數(shù)于黑板給出的數(shù)據(jù)記錄表格第二行與第三行。

　　(6)掃描靈敏度選鈕置正交模式，按壓下觸發(fā)交替旋鈕，顯示模式置雙蹤模式觀測不同頻率比的利薩如圖形。

　　(7)申請課堂考核，歸整儀器結(jié)束實驗。

　　【實驗數(shù)據(jù)與實驗結(jié)果】

　　圖5利薩如圖

　　附表 電信號電壓、頻率的測量數(shù)據(jù)記錄表(11?？撇茺惏材忍峁?

　　實驗結(jié)果：詳見下頁附圖(11海科曹麗安娜提供)

　　注意事項

　　1.信號發(fā)生器、示波器預(yù)熱3分鐘以后才能正常工作。

　　2.測信號電壓時，一定要將電壓衰減旋紐的微調(diào)順時針旋足(校正位置);測信號周期時，一定要將掃描速率旋紐的微調(diào)順時針旋足(校正位置);

　　3.不要頻繁開關(guān)機(jī)，示波器上光點的亮度不可調(diào)得太強(qiáng)，也不能讓亮點長時間停在熒光屏的一點上，如果暫時不用，把輝度降到最低即可。

　　4.轉(zhuǎn)動旋鈕和按鍵時必須有的放矢，不要將開關(guān)和旋鈕強(qiáng)行旋轉(zhuǎn)、死拉硬擰，以免損壞按鍵、旋鈕和示波器，示波器探頭與插座的配合方式類似于掛口燈泡與燈座的鎖扣配合方式，切忌生拉硬拽。

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