实验三示波器应用一.doc

电子线路实验报告实验名称： 实验三 示波器的使用 系别：电子科学系 班号：电科2班 组别：第23组实验者姓名：江东华 学号：19720132203337实验日期： 2014 年 10月 28 日实验报告完成日期： 2014 年 10月 30 日指导老师意见：1、 实验目的：1、 了解示波器的基本工作原理和主要技术指标；2、 掌握示波器的使用方法；3、 应用示波器测量各种信号的波形参数。2、 实验仪器：双踪示波器、函数信号发生器、“四位半”数字万用表各一台3、 实验原理：1、 数字示波器显示波形原理 示波器是将输入的周期性电信号以图像形式展现在显示屏上的仪器。示波器显示器是一种电压控制期间，根据电压有无控制屏幕亮灭，并根据电压大小控制光点在屏幕上的位置。 为了显示被测信号随时间变化的规律，控制显示器在屏幕上进行水平方向的扫描，显示屏必须加油幅度随时间线性增长的周期性锯齿波电压，此时屏幕上出现一条水平光线，成为扫描线或时间基线，线性的锯齿波作为水平轴的时间坐标，故称为时基信号。（即同时需要被测信号和时基信号） 为了在显示屏上观察到稳定的波形，必须使锯齿波的周期Tx和被测信号的周期Ty相等或成整数倍关系。2、 数字存储示波器的原理主要由信号调理部分、采集存储部分、触发部分、软件处理部分及其他部分组成。3、 双通道数字存储示波器结构框图4、 示波器的主要技术特性模拟带宽、采样速率、存储深度、触发能力。5、 功能键及旋钮作用说明（重点）（1） Back键：在菜单层次结构中键入，则返回上一层菜单；在菜单顶层键入时，关闭菜单，并显示示波器信息。（2） Wave Gen：键入时，信号发生器开始工作，可进入菜单，选择波形类型、频率、幅度、偏移等，并将信号从Gen Out插孔输出。（3） Auto Scale：键入时，自动显示被测波形。（4） Meas：键入时，进入测量菜单。（5） Cursors：键入时，进入光标菜单；另外可通过旋钮调节光标线。（6） Trigger：设置显示器何时采集数据和显示波形，键入时，可通过菜单选择触发类型、触发源等，根据需要进行设置，并显示在显示器右上方。（7） Horizontal：键入时，进入水平控制菜单，可选择时基模式，根据需要设置。四、实验内容：1、校验示波器的灵敏度：对于首次接触的示波器，应对灵敏度进行校验，方法为：在正常显示下，将探头接示波器本身提供的校准方波信号源（DEMO2端子），采用手动或自动调节，观察校准信号，若测量得到波形幅度、频率与校准信号相同，则说明准确，不同，则记下误差。测量值：误差：误差分析：1.在工作过程中，示波器内部电压可能不是特别稳定，会影响显示读数。2.信号发生器的频率可能不稳定，导致峰-峰值发生变化，从而产生测量误差。2、 调整、测量含有直流电平的信号令频率f=1KHz，占空比为50%，观察下图三种波形。3、 正弦电压的测量信号发生器输出正弦信号（频率f=1KHz，占空比为50%，），用数字万用表和示波器按照表一测量，并计算相应的电压方均根值，并与数字表测量值相比较.表一：信号幅度的测量输出值，数字表测量值（DC） 0.9959V0.2486V 数字表测量值（AC） 1.4147V 0.3533V数字表测量均方根值 1.7320V 0.4324V示波器测量直流电平 0.9375V 0.2385V示波器测量Vp-p值 4.06V 1.02V示波器测量均方根值 1.72V 0.432V计算该信号均方根值1.730V 0.4320V 计算过程：均方根值 计算的均方根值与数字表测量值误差：误差分析：1.数字万用表内部电压不稳定，导致示数出现一定波动，且数字万用表测量时显示数值为四位有效数字，有效数字位数明显多于固定电压值，故引起了误差。2.由于测量信号为交流信号，读数为有效值，存在一定误差4.正弦信号周期与频率的测量频率显示值（Hz）100 Hz1kHz10kHz50kHz测量周期9.9996ms 999.36us 99.976us20.025us 计算频率（Hz）99.964Hz 1.0002kHz 9.9996kHz 49.938kHz误差：误差分析：1、在示波器的时基电路(X轴扫描),如果X轴扫描的时基不准，当然就直接将它的误差转移到你的被测信号的频率误差中去。2、X轴扫描电压的线性也会产生测量误差。X轴扫描电压是一个锯齿波电压，它在上升（扫描）时要求是一根斜的直线，虽然电路上对此做了不少措施，但是总会有一些误差的。3、人为的误差，这具体表现在示波器的使用调整是否正确，由于面板的坐标格和示波管的图形有一段距离，容易有视觉读数误差。另外在测量是最好将波形拉开些，观察的周期数少些，这样将有利于减少读数误差，等等。5.示波器的双踪显示按如图搭接电流，将信号改为f=50KHz，示波器采用双通道工作，分别调节CH1和CH2的Y灵敏度和上下位移，使波形显示一到两个周期，用光标法测出，则滞后于的相位差，调整电位器，测出最大值，并计算出值。=4.0us ,T=20us=6、示波器的“外扫描”（X-Y）工作模式：在“外扫描”（X-Y）工作模式（按下“Horizontal”按键，选择X-Y模式），则CH1的输入信号代替示波器内部的锯齿波作X轴扫描信号，此时，水平（X）轴变为CH1的电压轴，X轴上各点的电压值，用CH1的Y灵敏度来测量，垂直（Y）轴仍为CH2的电压轴，Y轴上各点电压值，仍用CH2的Y灵敏度来测量。用（X-Y）功能，可以观察到波形的李萨如图形。五、示波器的使用方法：1) 使用示波器时，打开电源开关（POWER）30秒后，屏幕上应有光迹，否则检查有关控制旋钮的位置。2) 将示波器探头接到被测信号，确定触发源选择在所接通道位置。3) 键入相应通道开关，启动该通道工作。4) 将垂直和水平灵敏度旋钮调到合适位置。5) 将信号输入端与内置信号发生器的信号输出端Demo2相连，按Auto scale键进行自动处理信号，比对信号进行误差测量。6) 测量电路时，选择任意通道作为输入端口，将相应探头上的笔帽轻轻下拉，将露出的铁丝钩钩在待测的电路导线处。对信号的处理可按动Auto键进行自动处理。也可手动处理：旋转Horizontal和CH1、CH2通道开关上方的旋钮调节X、Y轴灵敏度，旋转CH1、CH2通道开关下方的旋钮调节信号上下位置。按CH1、CH2通道开关一下后，显示屏上出现设置菜单，对通道的耦合方式、带宽限制、微调、倒置和探头进行设置，建议打开带宽限制。若需测量信号各点电平，耦合方式应选DC耦合，若只需观测信号幅度，则选AC耦合。按CH1、CH2通道开关两下即为关闭通道。7) 对信号进行测量时，按Measure工具栏的Meas键进行信号的电压、频率、周期、峰峰值等一系列数值的测量。快照可显示所有测量项目。其步骤为：按下Meas健，调出测量菜单，使用屏幕菜单或复用旋钮，选择需要测量的项目。屏幕右侧可显示最多四项测量值。也可以按Cursors键进行X1、X2、Y1、Y2的光标法测量等各方式的手动测量。其步骤为：按下Horiz键，选择标准（即YT，横轴为时间轴，纵轴为电压轴）或XY（横轴为CH1，纵轴为CH2）六、实验小结 1.遇到的问题与解决方法： （1）波形不稳定。首先检查触发源是否正确（观察哪个信号，哪个信号做触发源），其次检查触发电平（按Trigger键，再调节触发电平大小）。 （2）按Meas键没有测量值。在信号已经调节稳定的情况下，得调节垂直灵敏度和时基旋钮，保证显示屏上有两至三个周期波形。 （3）实验5两信号无相位差。测量时确保电路闭合，黑夹子连接接地端。 （4）实验5值较小。调节电位器使相位差最大（阻值最大时），并且确保信号发生器各参数正确。 2.总结 (1)掌握示波器基本操作，特别注意Auto Scale ,Horizontal ,Trigger ,Entry ,Cursers ,Meas 等键的操作和信号调节的方法。（2）仔细调节信号发生器输出信号的频率，峰峰值等，确保后续试验的继续。认真调节示波器的各种参数，确保信号显示的稳定与准确。（3）每按一次Auto Scale都需检查触发源是否正确。信号发生器输出改变导致波形不稳定，要重新调节触发电平。观察李萨如图形需改变工作模式。七、思考题用示波器观察正弦信号时，若荧光屏上出现下列情况，应该如何调节？（1）屏幕上什么都没有；答：调节辉度及水平竖直位置旋钮。 （2）屏幕上只有一点； 答：查看是否设置了X-Y模式，如果还不行就调节水平位置及竖直位置的旋钮。（3）屏幕上只有一条水平线； 答：查看输入耦合是不是DC档。再看看是不是触发源选错，确定都无误的话可以试着调节垂直刻度。（4）屏幕上只有一条竖线； 答:调