电子技术实验报告—实验3示波器的使用

1、电子技术实验报告实 验 名 称：示波器的使用系 别：班 号：实验者姓名：学 号：实 验 日 期：实验报告完成日期：目录一、实验目的3二、实验仪器3三、实验原理3四、实验步骤与实验数据61、校验示波器的灵敏度62、调整、测量含有直流电平的信号63、正弦电压的测量74、正弦信号周期和频率的测量85、示波器的双踪显示96、示波器的“外扫描”（x-y）工作模式107、在示波器上调节vp-p=30mv，f=1khz的波形11五、思考题11六、实验小结12一、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。二、实验仪器双踪示波器、函数信号

2、发生器、“四位半”数字万用表各一台三、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信号以图像的形式展现在显示器上，以便对电信号进行观察和测量的仪器；示波器显示器是一种电压控制器件，根据电压的有无来控制屏幕的亮灭，并根据电压大小控制光点在屏幕的位置。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，显示屏必须加有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，称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

3、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（1）模拟带宽；由前置放大器的带宽决定；（2）采样频率；由模拟转换电路决定；（3）存储深度；由存储器决定；（4）由触发电路决定。5、功能键及旋钮的作用说明（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）wavegen：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genout插孔输出。（3）autoscale：键入时，自动显示被测波形。

4、（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。6、示波器的使用方法；（1）打开电源开关30秒后，屏幕上应有光迹，否则检查有关开关及按钮的位置；（2）将示波器的探头接到被测信号，确定触发源选择在所接通道位置；（3）键入相应的通道的开关，启动该通道工作；（4）将垂直和水平灵敏度旋钮调到合适的位置，vp-p/8选择y轴灵

5、敏度；t/10选择x轴灵敏度；（5）屏幕上应有被测信号的波形；（6）若需测信号各点的电平，耦合方式应选dc耦合，若只需观测信号幅度，则选ac耦合；（7）调节y和x位移旋钮将波形调到便于测量的位置。四、实验步骤与实验数据1、校验示波器的灵敏度对于首次接触的示波器，必须对其灵敏度进行校验。方法为：在示波器正常显示状态下，将探头接示波器本身提供的校准方波信号源（demo2端子）；采用自动或者手动方法观察校准信号，若测量得到的波形幅度、频率与校准信号（f=1khz，vp-p=2.5v）相同，说明示波器准确，若不同，应记下其误差。测量值：vp-p =2.49v f=1.0012khz误差：ev=2.49

6、-2.52.5100%=0.4%ef=1.0012-11100%=0.12%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若要求信号发生器输出方波信号（f=1khz、占空比50%、vp-p=4v、vh=3v、vl=-1v），则调整、测量方法为：（1）令信号发生器输出方波，调整信号频率为1khz；（2）调整信号幅度为4v，偏移量为1v，或者通过设置高低电平的方法设置vh=3v,vl=-1v。（3）连接示波器和信号发生器，令两仪器“com”端相接，并将示波器探头接信

7、号发生器信号输出端。（4）示波器置直流耦合（dc），手动或者自动观测信号发生器的输出信号，分别改变波形输出类型,此时示波器上别显示下图所示波形。3、正弦电压的测量信号发生器输出正弦信号（f=1khz、占空比50%，vp-p=4v、vh=3v、vl=-1v），用数字万用表和示波器按表1测量，然后计算相应的电压均方根值，并与数字表测量值相比较。表1 信号幅度的测量输出值vp-p=4v、vl=-1vvp-p=1v、vl=-0.25v数字表测量值（dc）1.003v0.257v数字表测量值（ac）1.425v0.357v数字表测量均方根值1.743v0.439v示波器测量直流电平942.4mv248.

8、21mv示波器测量vp-p值4.06v1.01v示波器测量均方根值1.71v434mv计算该信号均方根值1.743v0.440v计算过程：均方根值：v1=1.0032+1.4252v1.743vv2=0.2572+0.3572v0.440v计算的均方根值与数字表测量值误差：e1=1.743-1.7431.743100%=0e2=0.439-0.4400.440100%0.227%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。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、正弦信号周期和频率的测量按表2改变上一步骤所用信号发生器的频率，并保持其参数不变，测量其周期，并

9、换算成频率，并与信号发生器的频率显示值相比较。表2 信号周期的测量频率显示值（hz）100hz1khz10khz50khz测量周期9.9964ms1.0003ms99.976s20.016s计算频率（hz）100.04 hz999.70 hz10.002 khz49.960khz误差e1=100.04-100100100%=0.04%e2=0.99970-11100%=0.03%e3=10=0.02%e4=49.960-5050100%=0.08%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

10、。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fi=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，使显示波形高度和位置适中，调节x灵敏度，使波形显示1-2个周期。用光标法测出t,则v0滞后vi的相位差=360o*

11、t/t。调整电位器，测出t的最大值，并计算出的值。t=3.932s,t=20s=360o*t/t=70.776o6、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v0、vi波形的李萨如图形。7、在示波器上调节vp-p=30mv，f=1khz的波形五、思考题用示波器观察正弦信号时，

12、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，或者电源没接好，应仔细检查。（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，确定都无误的话可能是信号幅度太小，调节幅度旋钮。（4）屏幕上只有一条竖线答: 时间轴频率太低，调节time旋钮，再调节水平档位及竖直档位。（5）如何让波形同步答：按trigger键调出屏幕菜单，将菜单上源与显示调为一致（内触发情况下），如仍不同步（波形向一个方向流动），用forcetrigger键或level旋钮辅助调整。（6）观察已知信号频率时，应注意示波器时间量程是否与输入信号的周期同数量级答：若两者量程不一致时，可调节时基旋钮，调整时间的灵敏度，数值显示在显示屏的上方中间。六、实验小结经过本次实验，我掌握了示波器的基本操作，能够应用示波器测量各种信号的波形参数。遇到了一些问题，在老师的帮助下也都一一解决了。需要注意的地方：1、示波器的功能键有很多，重点要注意的是autoscale，trigge