大学物理实验之模拟示波器ppt课件

1、示波器的调整与运用示波器的调整与运用示波器示波器 - - 电子工程师的眼睛电子工程师的眼睛示波器的首要条件：示波器的首要条件：1. 准确地显示波形准确地显示波形2. 保证信号完好性丈量保证信号完好性丈量示波器的调整与运用示波器的调整与运用实验简介实验简介 实验目的实验目的 实验仪器实验仪器 实验原理实验原理 实验内容实验内容 实验步骤实验步骤 本卷须知本卷须知实验简介实验简介 示波器全名为阴极射线示波器。它是察看和丈量电信号的一种电子仪器。一切可以转化为电压的其它电学量如电流、电功率、阻抗、位相等和非电学量温度、位移、时间、压强、磁场、频率等以及它们随时间的变化过程，可以用示波器来进展实时察看

2、，还可以用来丈量电路网络的频率特性和伏安特性，已成为科学研讨、实验教学、医药卫生、电工电子和仪器仪表等各个研讨领域和行业最常用的仪器。它是一种用途非常广泛的现代丈量工具。l输入阻抗高，对被测信号影响小，有较强的过输入阻抗高，对被测信号影响小，有较强的过载才干，丈量灵敏度高。载才干，丈量灵敏度高。 l可显示信号波形、丈量信号瞬时值。可显示信号波形、丈量信号瞬时值。l任务速度快、频带宽，便于察看高速变化的信任务速度快、频带宽，便于察看高速变化的信号。号。l可显示恣意两个信号的电压或电流的函数关系，可显示恣意两个信号的电压或电流的函数关系，故可作为信号的故可作为信号的X-Y记录仪。记录仪。电子示波器

3、的分类电子示波器的分类按示波器的性能和构造特点进展分类：按示波器的性能和构造特点进展分类：1 1通用示波器通用示波器 ：采用单束示波管，是一种宽频带的示波器，：采用单束示波管，是一种宽频带的示波器，常用的是双踪示波器，运用的极为广泛，可以对普通电信号常用的是双踪示波器，运用的极为广泛，可以对普通电信号进展定性和定量的分析。进展定性和定量的分析。2 2多束示波器多束示波器 ：采用多束示波管，经过电子开关进展切换，：采用多束示波管，经过电子开关进展切换，察看两个以上的波形，比较两个以上的信号很方便。察看两个以上的波形，比较两个以上的信号很方便。3 3取样示波器取样示波器 ：便于察看和丈量高频信号。

4、：便于察看和丈量高频信号。4 4记忆示波器记忆示波器 ：采用记忆示波管实现信息的存储。：采用记忆示波管实现信息的存储。5特种示波器 ：具有特殊的功能用途，例如：矢量示波器，高压示波器，心电图示波器等。6数字存储示波器 ：可以将捕促到的信号进展A/D转换，写入存储器，需求读出时，经过D/A转换复原成模拟信号，在示波器上显示出来。7逻辑示波器：逻辑分析仪。8. 虚拟示波器：经过软件实现示波器的全部功能。9. 网络示波器：将示波器接入互联网中，便于高速传送丈量的信息和运用各种数据处置软件。实验目的实验目的l了解示波器的构造和显示波形的根本任务原理，及扫描原理。l学习示波器、低频信号发生器的运用方法。

5、l学习运用示波器丈量察看信号的电压、频率、位相差的一些方法实验仪器实验仪器lGOS-630FC 型双踪示波器l YB1602H信号发生器l (Q9)衔接线数条实验原理实验原理示波器的根本构造包括：示波器的根本构造包括： 阴极射线示波管电子枪、阴极射线示波管电子枪、X X、Y Y偏偏转板、荧光屏转板、荧光屏 电压放大器带衰减器的电压放大器带衰减器的X X和和Y Y轴放轴放大器大器 同步、扫描电路同步、扫描电路 电源电源实验原理实验原理一、组成：如下图，它由示波管一、组成：如下图，它由示波管CRTCRT、垂直、垂直偏转系统、程度偏转系统，同步控制系统，以偏转系统、程度偏转系统，同步控制系统，以及辉

6、度控制电路、电源系统等几部分组成。及辉度控制电路、电源系统等几部分组成。1.1.阴极射线示波管是个电真空器件，玻璃壳内阴极射线示波管是个电真空器件，玻璃壳内有荧光屏、电子枪和偏转系统几个部分。有荧光屏、电子枪和偏转系统几个部分。荧光屏荧光屏 示波管前方内部，涂有荧光资料。示波管前方内部，涂有荧光资料。当高速电子流打上时，荧光物质会发光。发光当高速电子流打上时，荧光物质会发光。发光的强弱波形亮度，取决于电子流的强度。的强弱波形亮度，取决于电子流的强度。l 电子枪电子枪 由灯丝、阴极、栅极、第一阳极和第二阳由灯丝、阴极、栅极、第一阳极和第二阳极构成。极构成。l主要功能主要功能: :产生一束强度可以

7、调理的高速电子流，并且产生一束强度可以调理的高速电子流，并且使电子束可以聚焦在屏幕上。灯丝加热后，阴极发射出使电子束可以聚焦在屏幕上。灯丝加热后，阴极发射出大量的电子。这些电子在两个阳极的加速下，将以很高大量的电子。这些电子在两个阳极的加速下，将以很高的速度射向荧光屏。栅极处于第一阳极和阴极之间，使的速度射向荧光屏。栅极处于第一阳极和阴极之间，使之相对于阴极处于负电势。改动它负的程度经过示波之相对于阴极处于负电势。改动它负的程度经过示波器面板上的器面板上的“亮度旋钮调理，就可以控制电子束的亮度旋钮调理，就可以控制电子束的强度，从而改动荧光屏上的光点和波形的亮度。控制好强度，从而改动荧光屏上的光

8、点和波形的亮度。控制好第一阳极和第二阳极间的电势差示波器面板上的第一阳极和第二阳极间的电势差示波器面板上的“聚聚焦旋钮调理，可以使电子束恰好聚焦到荧光屏上，焦旋钮调理，可以使电子束恰好聚焦到荧光屏上，此时屏上的光点最小，波形线条细锐明晰。此时屏上的光点最小，波形线条细锐明晰。偏转系统偏转系统 X X和和Y Y是一对相互垂直放置的偏转板。在程度偏转是一对相互垂直放置的偏转板。在程度偏转板板X X间加电压时，经过期间的电子束就会在偏转板间电场的作用间加电压时，经过期间的电子束就会在偏转板间电场的作用下，在程度方向上发生偏转，也就是使荧光屏上的光点发生程下，在程度方向上发生偏转，也就是使荧光屏上的光

9、点发生程度挪动。其挪动大小，取决于偏转板电压的高低，二者成正比度挪动。其挪动大小，取决于偏转板电压的高低，二者成正比关系。关系。 在垂直偏转板在垂直偏转板Y Y间加电压，那么经过其间的电子束就会在偏间加电压，那么经过其间的电子束就会在偏转板间电场的作用下，发生垂直方向的偏转，使荧光屏上的光转板间电场的作用下，发生垂直方向的偏转，使荧光屏上的光点发生垂直挪动，其挪动大小，取决于偏转板电压的高低，二点发生垂直挪动，其挪动大小，取决于偏转板电压的高低，二者成正比关系。者成正比关系。 在偏转板间加一个直流电压经过示波器面板上的在偏转板间加一个直流电压经过示波器面板上的“程度程度位置和位置和“垂直位置旋

10、钮调理，可改动光点的根底位置。垂直位置旋钮调理，可改动光点的根底位置。加变化电压时，光点挪动的间隔也跟着变化，而且光点位置变加变化电压时，光点挪动的间隔也跟着变化，而且光点位置变化的规律与所加电压的变化的规律是一致的。化的规律与所加电压的变化的规律是一致的。图图 电子示波器的根本组成框图电子示波器的根本组成框图实验原理实验原理实验原理实验原理X轴方向偏转实验原理实验原理Y轴方向偏转实验原理实验原理G：控制栅极：控制栅极G：控制栅极：控制栅极G：控制栅极：控制栅极K G A1 A2K G A1 A2共同完成聚焦共同完成聚焦G：控制栅极：控制栅极K：阴极：阴极F：灯丝：灯丝G G：对应亮度旋钮：对

11、应亮度旋钮K G A1 A2K G A1 A2共同完成聚焦共同完成聚焦荧光屏荧光屏X：程度：程度偏转板偏转板Y：竖直偏转板：竖直偏转板A1A1：第一阳极：第一阳极G：控制栅极：控制栅极A2A2：第二阳极：第二阳极G G：控制栅极：控制栅极只在竖直偏转板上只在竖直偏转板上加正弦电压的情形加正弦电压的情形只在程度偏只在程度偏转板上加一转板上加一锯齿波电压锯齿波电压的情形的情形示波器显示正弦波原理图示波器显示正弦波原理图扫描时由于锯齿波周期性复原，要求光点所画的轨迹扫描时由于锯齿波周期性复原，要求光点所画的轨迹和第一周期的完全重合，再由视觉残留，察看到一个和第一周期的完全重合，再由视觉残留，察看到一

12、个稳定的波形稳定的波形 。Tx=nTy , fy=nfx AC常态触发耦合方式COUPL ING 顺时针旋足微调VIRIABLECH1触发源TRIGGER SOURCE 0.1V(X)电压衰减VOLTS/DIV 0.5ms扫描速率SEC/DIVCH1垂直方式MODE触发极性SLOPE居中位移三只POSITION自动扫描方式SWEEP MODE居中聚焦FOCUS DC输入耦合居中亮度INTENSITV作用位置控制件称号作用位置控制件称号4、丈量前示波器面板控件的位置、丈量前示波器面板控件的位置留意：丈量时对控件进展适当的调理留意：丈量时对控件进展适当的调理丈量原理丈量原理 YUpp 偏转因数偏转

13、因数V/divXT时基因数时基因数T/divT/div10div峰峰U8divT电压：电压：Upp=2Upp=24=8V4=8V假设：假设：“ V/div V/div 档位置于档位置于2V/div 2V/div “ TIME/div 的档位在的档位在0.5ms/div 周期周期 T=6 T=60.5=3mS0.5=3mS频率频率 f=1/T=333HZ f=1/T=333HZ 4格1.6格T=1.6t/divUPP=4v/div 将不同信号源信号分别输入将不同信号源信号分别输入CH1和和CH2通道，扫描速率旋钮置通道，扫描速率旋钮置X-Y逆时逆时针究竟形状，调理信号幅度或改动通道偏转因数，使图

14、形不超出荧光屏视针究竟形状，调理信号幅度或改动通道偏转因数，使图形不超出荧光屏视场，调理场，调理CH1和和CH2频率比察看李萨如图频率比察看李萨如图 。 两个相互垂直的谐振动合成时，假设其频率两个相互垂直的谐振动合成时，假设其频率fx与与fy 成简单的整数比，成简单的整数比，合成的轨迹是封锁的稳定几何图形，称为李萨如图。合成的轨迹是封锁的稳定几何图形，称为李萨如图。 丈量原理丈量原理yxyxfnnf 调出调出 =1:1、1:2、2:3、3:4的李萨如图形，在下表的李萨如图形，在下表中描下李萨如图形并记下相应中描下李萨如图形并记下相应CH2通道信号的频率通道信号的频率fy yxxynnff: :

15、yxff xy0 0 4 2 34 1:1 1:3 5:3 李萨如图形 (设初相位y0) 23yxxyfNfN34yxxyfNfN1、假设翻开示波器电源后，看不到扫描线也看不到光点，、假设翻开示波器电源后，看不到扫描线也看不到光点，可有那些缘由？可有那些缘由？ 2、当、当Y轴输入端有信号，但屏上只需一条程度线时，是什么轴输入端有信号，但屏上只需一条程度线时，是什么缘由？应如何调理才干使波形沿缘由？应如何调理才干使波形沿Y轴展开？轴展开？3、如何用示波器丈量两正弦信号的相位差？、如何用示波器丈量两正弦信号的相位差？ 测信号电压和周期时，一定要将电压衰减旋纽的微调和测信号电压和周期时，一定要将电压

16、衰减旋纽的微调和扫描速率旋纽的微调顺时针旋足校正位置。扫描速率旋纽的微调顺时针旋足校正位置。实验原理实验原理 要察看加在要察看加在Y轴上电压随时间变化的规轴上电压随时间变化的规律，必需同时在律，必需同时在X轴上加上锯齿波电压，把轴上加上锯齿波电压，把Y轴信号产生的竖直亮线按时间展开，这个轴信号产生的竖直亮线按时间展开，这个展开的过程叫展开的过程叫“扫描扫描 为了使屏上的图形稳定，必需使为了使屏上的图形稳定，必需使Y轴上电轴上电压和锯齿波电压频率、相位固定，并且它压和锯齿波电压频率、相位固定，并且它们的频率满足：们的频率满足：fy/fx=n，n=1，2，3， 式中式中n n为屏上显示的完好波形个

17、数。这种为屏上显示的完好波形个数。这种使两者频率成整数倍关系且相位差恒定的调理使两者频率成整数倍关系且相位差恒定的调理过程称为过程称为“同步。同步。正弦波合成实验原理实验原理开关第二通道接口第一通道接口一通道偏转因一通道偏转因数选择开关数选择开关时基扫描时基扫描 聚焦辉度实验原理实验原理V V252252型示波器引见型示波器引见通用双通道示波器通用双通道示波器频率范围选择信号输出函数选择信号发生器同轴电缆同轴电缆信号输入接口信号输入接口 CH1 CH2)CH1 CH2) 通道选择开关通道选择开关 CH1 CH2 DUAL ADD CH1 CH2 DUAL ADD Y1 Y1，Y2Y2通道输入信

18、号耦合开关通道输入信号耦合开关AC DC GND)AC DC GND) Y1 Y1，Y2Y2通道偏转因数选择开关通道偏转因数选择开关Volits/div)Volits/div) 选择不同的档位能把信号在空间上放大或减少，而不改动信选择不同的档位能把信号在空间上放大或减少，而不改动信号本身的大小。同时偏转因数发生变化，偏转因数表示每一纵号本身的大小。同时偏转因数发生变化，偏转因数表示每一纵格代表的电压值。格代表的电压值。 用于丈量时，要把微调校准顺时针转到头用于丈量时，要把微调校准顺时针转到头 垂直通道偏转因数垂直通道偏转因数* *格数格数= =电压值电压值Up-p)Up-p) 位移位移Posi

19、tion)Position) 调整光迹垂直方向的位移和程度方向的位移调整光迹垂直方向的位移和程度方向的位移 合成合成X-YX-Y 用于察看加在用于察看加在x x轴和轴和y y轴上的两个信号合成后图形轴上的两个信号合成后图形信号输入控制信号输入控制扫描与同步控制扫描与同步控制 扫描时间因数选择开关和微调扫描时间因数选择开关和微调Time/div) 用于调理扫描电压的周期用于调理扫描电压的周期 测频率时要把对应微调校准测频率时要把对应微调校准 频率频率=1/扫描时间偏转因数扫描时间偏转因数*格数格数 扫描时间偏转因数指屏幕上一横格代表的时间大小扫描时间偏转因数指屏幕上一横格代表的时间大小触发源选择

20、触发源选择Source) 当调整当调整Time/div,不能使信号稳定时，就要把触发源不能使信号稳定时，就要把触发源 选本钱人的通道。选本钱人的通道。电平电平Level 当运用触发源后，信号还是不能稳定，就要运用电当运用触发源后，信号还是不能稳定，就要运用电 平旋钮，将电平指到正中间。平旋钮，将电平指到正中间。 在示波管的在示波管的X X，Y Y偏转板上加上正弦电压，偏转板上加上正弦电压，合成后，当两电压信号频率成简单整数比时，合成后，当两电压信号频率成简单整数比时，屏上那么显示出一系列不同的封锁图形李屏上那么显示出一系列不同的封锁图形李萨茹图形。萨茹图形。 李萨如图形测频率李萨如图形测频率实

21、验内容实验内容l李萨如图形的察看李萨如图形的察看l 在示波器的在示波器的X X、Y Y输入端分别加上两输入端分别加上两个正弦电压信号，当两电压信号的频率个正弦电压信号，当两电压信号的频率成整数比时，光点将走一个特殊外形的成整数比时，光点将走一个特殊外形的轨迹，叫李萨如图。其图的外形由两信轨迹，叫李萨如图。其图的外形由两信号频率比及相位差而定。号频率比及相位差而定。l 李萨如图中，程度切点数与竖直切李萨如图中，程度切点数与竖直切点数之比恰好与频率成反比，即点数之比恰好与频率成反比，即:yxxyffnn相位差角相位差角1 11 21 32 30/4/23/4实验内容实验内容l测两个同频率正弦信号的位相差 l方法一：波形比较法 BA 2 实验内容实验内容方法二：椭圆法方法二：椭圆法 )arcsin(0mYy 实验内容实验内容实验步骤实验步骤把信号发生器的输出