示波器的原理和使用（仿真实验）

1、.示波器的原理和使用（仿真实验）示波器是一种多用途的现代测量工具，它可直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。双踪示波器不仅能独立观察两种信号的波形，以便对它们进行对比、分析和研究，还能测量两个信号之间的时间差和相位差。一切可以转化为电压的其他电学量（如电流、电功率、阻抗、位相等）和非电学量（如温度、位移、压强、磁场、频率等）都可以用示波器来进行观测。用示波器研究物理现象与规律已经形成一种物理实验方法示波法。预习提要1示波器由哪几部分组成?弄清楚示波管的结构与作用。2示波器是怎样显示波形的?显示完整而稳定波形的条件是什么？3扫描有哪两种形式？弄清它们的意义。4. “同步

2、”是什么意思？如何使用与同步有关的“电平”旋钮？5电压、频率如何测量?实验目的1. 了解示波器的基本原理和结构；2. 学习使用试播观察波形和如何用示波器进行相关测量。实验原理详细原理请参考教材第148页示波器的原理和使用及实验指导书相关内容。实验内容1.校准示波器；2.直接法测量未知信号电压；3.利用直接测量法与李萨如图测量法测量未知信号频率；4.观测两个通道信号的组合。仿真实验操作方法1.系统的启动图1 在系统主界面上选择“示波器”并单击，即可进入示波器仿真实验平台，显示平台主窗口实验室场景（图1）。单击鼠标右键可弹出实验主菜单，用鼠标单击菜单选项，即可进入相应的实验内容（若单击“退出”，则

3、退出示波器实验）。2.系统主菜单（1）示波器原理：单击主菜单上的“示波器原理”，打开示波器原理窗口。在窗口中单击鼠标右键，可弹出示波器触发方式选择菜单，如图2所示。分别选择不同的触发方式将显示示波器的成象原理，选择“退出”将返回示波器实验平台主窗口。（2）示波器方框图 选择主菜单的“示波器方框图”，弹出示波器方框图窗口，如图3所示。单击鼠标，将返回示波器实验平台主窗口。图3图2（3）实验内容 单击主菜单中的“实验内容”，将会弹出一个确认是否正式进行示波器实验的对话窗口。 单击“正式完成实验”按钮，正式完成实验。实验中的待测信号为随机产生，信号真实值将在做完实验后自动传入实验报告。单击“只做示波

4、器练习”按钮，只做示波器练习，不记录数据。图4 在确认完是否正式完成示波器实验后，对话窗口消失，弹出一个示波器面板（图4）。面板上的按钮、开关的作用和真实示波器的旋钮、开关的作用是相同的。对面板上的旋钮、开关功能不清楚时，可将鼠标移动到该旋钮（或开关）的位置上，停留几秒种不动，系统将会给出该旋钮（或开关）的名称，此时按下F1键时，会得到相应的功能解释，如上图所示（以上操作时，若没有出现提示，请稍微移动一下鼠标位置）。 面板上按钮、开关的通用操作方法是： 单击鼠标左键，旋钮逆时针方向转动，单击鼠标右键，旋钮顺时针方向转动。 单击鼠标左键，开关向上扳动，单击鼠标右键，开关向下扳动。 【校准示波器】

5、 校准示波器的步骤是： (1) 调节示波器聚焦。在示波器使用前必须调节好聚焦。必须在校准示波器后，示波器才能用直接法准确测量信号。图5 (2) 如图5所示，在通道CH1输入校准信号。用鼠标点击校准信号输入口，则在通道CH1的输入端出现红色插头，表明校准信号已经接入CH1（同样当把垂直方式选择开关拨到CH2档处便可把校准信号接入CH2通道，校准通道CH2）。(3) 分别调节通道1的 V/DIV衰减开关，通道1的位移调整，同步（LEVEL）钮，水平位移及10扩展，水平时基开关调节扫速及细调开关，用来校准示波器。 【直接法测量未知信号电压】 可利用CH1，CH2中任意一路进行测量，现在以CH1为例说

6、明测量过程（如图6）。 (1) 将鼠标移到CH1的INPUT处单击，弹出信号选择菜单，从中选取一个待测信号。当CH1的输入端出现黑色插头时，表明已经接入信号。 (2) 分别调节通道1的 V/DIV衰减开关，通道1的位移调整，同步（LEVEL）钮，水平位移及10扩展，水平时基旋钮调节扫速，根据V/DIV和波形在示波器的格子数算出待测波形的电压。 【测量未知信号频率】 直接测量法： (1) 利用CH1，CH2中任意一路进行测量，现在以CH1为例说明实验过程。 (2) 将鼠标移到CH1的INPUT处单击，弹出信号选择菜单，从中选取一个待测信号。CH1的输入端出现黑色插头时，表明已经接入信号。 (3)

7、 分别调节通道1的V/DIV衰减开关，通道1的位移调整，同步（LEVEL）钮，水平位移及10扩展，水平时基旋钮调节扫速，根据水平时基刻度和格数算出待测波的频率。图7图6李萨如图测量法： 内部触发方式（如图7）： (1) 在CH1或CH2通道加上待测波（以CH1加上待测波为例说明实验过程）。 (2) 在CH2输入端加上信号源，并选择一合适频率。 (3) 把内触发源方式选择开关扳到CH2档处，用信号发生器输出信号作为触发源。 (4) 把Norm-Auto-X-Y开关扳到XY档处。 (5) 分别调节通道1，2的 V/DIV衰减开关，通道1，2的位移调整，同步（LEVEL）钮，水平位移，通过改变信号发

8、生器输出信号频率使示波器中出现的李萨如图为环形。 (6) 同理，在CH2加上待测波，在CH1加上信号源，同样可以完成测量。 外部触发方式方法和过程与内部触发方式大致一样，差别是： a触发源方式选择开关拨到EXT档（外部触发方式）。 b外部触发输入端口输入信号发生器信号，另外一路信号由CH1或CH2的输入端输入。调节信号发生器的输出信号频率，使示波器上出现李萨如图形。此时，根据李萨如图形和信号发生器的输出频率可以求出待测信号的频率。 【观测两个通道信号的组合】 把垂直方式选择开关拨到ADD档处，在屏幕上显示输入CH1和CH2的两路信号的叠加。 把垂直方式选择开关拨到ALT档处，在屏幕上交替显示两

9、路信号。把垂直方式选择开关拨到CHOP档处，在屏幕上同时显示两路信号。图8【信号发生器使用方法】 (1) 鼠标单击信号发生器面板（图8）的“电源开关”按钮，打开信号发生器电源。 (2) 鼠标单击“频率选择”按钮，开始输入信号频率。 (3) 鼠标单击“KHZ/V”按钮，选择读数的频率单位。 (4) 鼠标单击数字按钮，输入信号频率数值，此时显示窗口显示的是输出信号的频率数值。 (5) 鼠标单击“波幅选择”按钮，开始输入信号幅度。 (6) 鼠标单击“KHZ/V”按钮，选择读数的幅度单位。 (7) 鼠标单击数字按钮，输入信号幅度数值，此时显示窗口显示的是输出信号的幅度数值。 (8) 鼠标选中“细调”按钮，可微调输出信号的频率（或幅度）值。 (9) 鼠标单击“”按钮，清除上个数值输入。 (10) 鼠标单击“CE”按钮，输出数值被清零。数据处理1整理观察波形时的记录，并绘出观察到的波形。2计算出被测信号的