实验二示波器和信号发生器的使用

1、实验二 示波器和信号发生器的使用和元件特性的示波器测量,一、实验目的,1、了解示波器的基本测量原理，熟悉示波器的主要开关和旋钮的作用及使用方法，掌握信号发生器的使用,2、掌握用示波器测量电压与电流幅值、周期、相位差的方法,二、实验原理,电子示波器概述,电子示波器结构,示波器显示被测信号波形的原理,示波器测量信号的基本方法,示波器测量信号的基本方法,示波器的两种工作方式与面板旋钮的 相应调节,幅度的测量,频率的测量,相位差角的测量,示波器的使用注意事项,信号发生器的使用,电子示波器概述,电子示波器（简称示波器）可以用来观察和测量随时间变化的电信号图形。（即它可以直接观察和测量随时间变化的电压、电

2、流波形及元件的动态特性曲线等）。且具有灵敏度高、输入阻抗大、过载能力强等一系列特点。所以在现代科学技术领域中得到广泛应用,示波器的主要结构,示波器主要由示波管、（Y轴）垂直放大器、扫描锯齿波信号发生器、（X轴）水平放大器以及电源等部分组成,1.示波管是示波器的核心部件，它主要包括电子枪、偏转部分和荧光显示屏等几个部分,4.电源部分向示波管和其他电子管（或晶体管）元件提供所需的各种高低压电源，以保证示波器各部分的正常工作,示波器显示被测信号波形的原理,1、Y-t扫描工作方式,1)当示波管垂直偏转板上加有待测信号电压Uy=Uym(sint)，水平偏转板上加有同频率锯齿波电压Ux时，电子束的偏转是垂

3、直和水平的两个电场力合成的结果,2）显然，为了使每一个周期内Uy和Ux的合成图形重合，必须保证Uy和Ux的频率一致或具有整数倍的关系（TY/TX=整数），这样，荧光屏上的图形才是稳定不动的,1）切断X轴锯齿波信号，当 示波管垂直偏转板（Y轴）上加有 被测信号电压Uy=Uymsint，若水 平偏转板（X轴）上电压为零时， 电子束的偏转只是垂直电场力的 作用，光点在荧光屏上形成与Y轴 重合的垂直线,2、X-Y水平工作方式,2）若此时水平偏转板（X轴）上同样加有被测信号电压Ux=Uxmsint ，电子束的偏转受垂直和水平两个电场力的作用，光点在荧光屏上形成被测信号的特性曲线u=f(i),电子示波器测

4、量信号的基本方法,1.幅度（电压、电流幅值）的测量,测量电压幅值是示波器最基本的测量功能之一,1）Y-t扫描工作方式,对于具有Y轴灵敏度开关的示波 器，Y轴的坐标比例可以通过选择确 定，故只需将被测信号所占坐标的 格数（div）乘以Y轴灵敏度开关所 指的值（V/div）即可测出其幅值,例 荧光屏上波形如右图所示， 正弦电压峰-峰值占有7个格子， Y轴灵敏度开关指向0.5V/div,所以： Up-p=7div*0.5V/div=3.5V,2）X-Y水平工作方式,把工作方式选择开关置于水平方式，切断锯齿波信号， 电子束的偏转只受垂直电场力的作用，光点在荧光屏上形成 与Y轴重合的垂直线,Up-p=7

5、div*0.5V/div=3.5V,取样电阻r的设置,测量电流一般是用电阻取样方法将电流信号转换为 电压信号以后，再进行测量。例如，在下图中，为要测 量Z支路的电流i，先串接一个取样电阻r，则 ur = ri， i = ur / r,在这里有几个问题要注意：为减小取样电阻r对原电路的影响，通常取r|Z|。取样电阻应为无感电阻，同时阻值误差要尽量小。取样电阻r应靠近地端。如果电源采用信号发生器，那么， 信号发生器和示波器的地线一般要联接在一起，这时，取样 电阻的地线取法常用上图（a）所示。图(b)的接法是错误的,2.频率（周期）的测量,1）y-t扫描工作方式,对于X通道部分有“扫描速度” 开关的

6、示波器，X轴的时间坐标已 经确定，因此，只须将被测信号 的一个周期所占用的格数乘以“扫 描速度”开关所示的值（s/div）， 即可测出周期,如图所示，正弦信号一个周期 在水平方向占有8格(div)，“扫描 速度”开关指向5ms/div,T=8div510-3s/div =4010-3s= 40ms,f=1/T= 25Hz,相角差实际上仍然是一种时间量，只不过是同时输入两个信号。例如，若测得信号周期所占的格子数为A，两信号的相角差所占的格子数为B，则相角差为:=（B/A）360O,3.同频率两信号之间相位差的测量,1）y-t扫描工作方式,图中，u1=bsint，u2= U2msin(t-)，李萨

7、如图形为 一斜椭圆,2）x-y水平工作方式,用李萨如图形也可以测量相位差,arcsin(a/b,即，u2=U2msin(t1-)=0 t1,u1(t1)= bsin(/) =bsin=a,设t=t1时，u2=0,设t=t2时，u1=b,示波器的使用注意事项,1）示波器接通电源（按下电源开关键，接通电源）后 须预热数分钟后再开始使用,2）使用过程中，应避免频繁开关电源，以免损坏示波器。 暂时不用时，只需将荧光屏的亮度调暗即可,3）荧光屏上所显示的亮点或波形的亮度要适当，所选择 的对比度不能太高和太低，以免损伤荧光屏,4） “共地”问题,项 目,设 置,电源开关,弹 出,辉度,顺时针1/3处,聚焦,适中,垂直方式,CH1,垂直位移,适中,衰减开关,5V/div,微调开关,效准位置,输入耦合方式 AC-DC-接地,接地(GND,触发源,CH1,触发耦合,AC,触发极性,电平锁定,按下,触发方式,自动,扫描时间,1ms/div,水平位移,适中,设 置,项 目,三、实验任务,1、熟悉示波器的各主要开关和旋钮的作用,三、实验任务,2、按照表9-1的要求进行操作，弄清各个开关的位置，调节有关 微调旋钮，记录观察示波器上显示的结果，并在坐标纸上画出 各波形,注意：请标注出坐标轴名称、单位；灵敏度、扫描速度,3