示波器原理以及使用

1、关于示波器的原理及使用课件第一张，PPT共三十六页，创作于2022年6月 示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转,显示随时间变化(波形）的电压信号的一种观测仪器。它不仅可以定性观察电路(或元件)的动态过程，而且还可以定量测量各种电学量，如电压、周期、波形的宽度及上升、下降时间等。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差，显示两个相关函数的图像。示波器还可以用作其他显示设备，如晶体管特性曲线、雷达信号等。配上各种传感器，还可用于各种非电量测量，如压力、声光信号、生物体的物理量(心电、脑电、血压)等。自1931年美国研制出第一台示波器至今已有70年，它在各个研究领域都取得了广泛的

2、应用，示波器本身也发展成为多种类型，如慢扫描示波器、各种频率范围的示波器、取样示波器、记忆示波器等，已成为科学研究、实验教学、医药卫生、电工电子和仪器仪表等各个研究领域和行业最常用的仪器。示波器第二张，PPT共三十六页，创作于2022年6月一、实验目的 1、了解通用双通道示波器的结构和工作原理，熟悉 示波器面板控制件的作用和使用方法 2、掌握用示波器观察波形、测量电压和频率的方法 3、掌握观察李萨如图形的方法，并能测量未知信号的 频率；能用示波器观察“拍”现象 难点：双通道示波器的结构和工作原理 重点：示波器面板控制件的作用和使用方法、测量原理4、测量相位差第三张，PPT共三十六页，创作于20

3、22年6月二、实验仪器 通用双通道示波器（GOS620 20MHz）同轴电缆 函数信号发生器 (XJ1630型)第四张，PPT共三十六页，创作于2022年6月三、实验原理 1、示波器基本结构 示波器基本组成框图 第五张，PPT共三十六页，创作于2022年6月示波器的基本组成尽管示波器的型号和规格很多，但都由四个基本组成部分:电源ACDCGNDY轴系统Y轴放大器电子枪Z轴电路Y轴偏转X轴偏转荧光屏加速聚焦示波管X-YX轴放大器锯齿波发生器同步触发电路EXTsourceINTMODE扫描X轴系统ACDCGNDY轴系统Y轴放大器X-YX轴放大器锯齿波发生器同步触发电路EXTsourceINTMODE

4、扫描X轴系统电子枪Z轴电路Y轴偏转X轴偏转荧光屏加速聚焦示波管电源示波器的基本组成 示波管（CRT）、电子放大系统、扫描触发系统、电源 第六张，PPT共三十六页，创作于2022年6月 示波管（CRT）结构简介A1：第一阳极G：控制栅极K：阴极F：灯丝G：对应亮度旋钮A2：第二阳极K G A1 A2共同完成聚焦X：水平偏转板Y：竖直偏转板荧光屏电子枪、偏转系统、荧光屏第七张，PPT共三十六页，创作于2022年6月 电子放大系统 竖直放大器、水平放大器 扫描触发系统扫描发生器、触发电路作用：在偏转板上加足够的电压，使电子束获得明显偏移； 对较弱的被测信号进行放大扫描发生器作用：产生一个与时间成正比

5、的电压作为扫 描信号触发电路作用：形成触发信号。示波器工作在自动（AUTO)方式时，扫描发生器始终有扫描信号输出；当示波器处于AC/DC触发方式工作时，扫描发生器必须有触发信号的激励才能产生扫描信号。一般对应：内触发方式时，触发信号由被测信号产生，满足同步要求外触发方式时，触发信号由外部输入信号产生 电源（略）第八张，PPT共三十六页，创作于2022年6月2、示波原理（扫描和同步）第九张，PPT共三十六页，创作于2022年6月 扫描原理只在竖直偏转板上加正弦电压的情形只在水平偏转板上加一锯齿波电压的情形示波器显示正弦波原理图第十张，PPT共三十六页，创作于2022年6月X轴方向偏转第十一张，P

6、PT共三十六页，创作于2022年6月Y轴方向偏转第十二张，PPT共三十六页，创作于2022年6月正弦波合成第十三张，PPT共三十六页，创作于2022年6月 同步（整步）原理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，观察到一个稳定的波形 。紊乱的波形 Tx=nTy , fy=nfx触发同步电路，它从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”.操作时使用“电平”（LEVEL）旋钮 。第十四张，PPT共三十六页，创作于2022年6月3、示波器面板控制件的作用简介亮度：轨迹亮度调节电源开关电源指示灯聚焦：轨迹清晰

7、度调节荧光屏校准信号第十五张，PPT共三十六页，创作于2022年6月CH1或CH2：被测信号输入端口注意双通道被测信号耦合方式AC：交流输入DC：直流输入GND：输入零信号垂直位移水平位移被测信号输入第十六张，PPT共三十六页，创作于2022年6月ALT：两个通道交替显示通道工作方式选择CH1或CH2：1或2单独显示CHOP：两个通道断续显示ADD：显示两个通道信号幅度的代数和或差通道2极性转换第十七张，PPT共三十六页，创作于2022年6月电压衰减及扫描速率VOLTS/DIV：调节垂直偏转灵敏度，指示垂直方向每格的偏转电压值VIRIABLE：连续调节垂直偏转灵敏度TIME/DIV：调节扫描速

8、率，指示水平方向每格的扫描时间X-Y工作方式：CH1输入X轴信号VIRIABLE PLEE5：连续调节扫描速率第十八张，PPT共三十六页，创作于2022年6月扫描方式选择自动（AUTO)：扫描发生器自动工作常态（NORM)单次（SINGLE)被触发或准备指示灯电平（LEVEL）：调节被测信号在某一电平触发扫描第十九张，PPT共三十六页，创作于2022年6月触发方式选择选择触发源信号内：CH1 CH2外：LINE EXT触发极性选择：选择上升或下降沿触发扫描接地外触发输入CH1或CH2选择：“交替”或“断续”工作方式时，选择频率低的通道触发单踪显示时，任选其一，触发信号均来自于被显示通道选择触发

9、信号耦合方式：AC/DC TV第二十张，PPT共三十六页，创作于2022年6月30：CH1输出31：电源插座32：电源设置33：保险丝座第二十一张，PPT共三十六页，创作于2022年6月4、函数信号发生器简介本实验所用函数信号发生器可以输出频率在0.2Hz-2MHz的正弦波、三角波、方波信号。面板主要控制件的作用：电源开关波形选择频率范围选择频率调节幅度调节函数信号输出占空比调节第二十二张，PPT共三十六页，创作于2022年6月AC常态触发耦合方式（COUPL ING）顺时针旋足微调（VIRIABLE）CH1触发源（TRIGGER SOURCE）0.1V(X)电压衰减（VOLTS/DIV）0.

10、5ms扫描速率（SEC/DIV）CH1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）作用位置控制件名称作用位置控制件名称4、测量前示波器面板控件的位置注意：测量时对控件进行适当的调节第二十三张，PPT共三十六页，创作于2022年6月 面板主要按钮垂直系统水平系统t/DIV：调节扫描速率，指示 水平方向每格的扫描时间V/DIV：调节垂直偏转灵敏度,指示 垂直方向每格的偏转电压值触发电路电平（LEVEL）：调节被测信号在某一电平触发描。 旧示波器：顺时针到底，波形中

11、心电平附近 新示波器：中央位置，大约在中间值X-Y工作方式X-Y：显示两个相关量的函数图形。 CH1输入x轴信号，同时设置为X-Y状态。第二十四张，PPT共三十六页，创作于2022年6月四、实验内容 1、观察波形2、测量正弦信号电压与周期 3、测绘李萨如图像 4、观察“拍”现象 5、测量相位差第二十五张，PPT共三十六页，创作于2022年6月1、观察波形（1）信号发生器输出接CH1。（2）调节信号发生器的输出频率和电压及波形。（3）调节示波器CH1通道偏转因数、扫描速率、电平等，使显示波形稳定。要求：熟练偏转因数、扫描速率、电平等按钮操作第二十六张，PPT共三十六页，创作于2022年6月2、测

12、量正弦信号电压与周期 测量原理 偏转因数V/div时基因数T/div电压：Upp=24=8V假设：“ V/div ” 档位置于2V/div “ TIME/div ”的档位在0.5ms/div 周期 T=60.5=3mS频率 f=1/T=333HZ 第二十七张，PPT共三十六页，创作于2022年6月4格1.6格T=1.6t/divUPP=4v/div第二十八张，PPT共三十六页，创作于2022年6月 将不同信号源信号分别输入CH1和CH2通道，扫描速率旋钮置X-Y（逆时针到底）状态，调节信号幅度或改变通道偏转因数，使图形不超出荧光屏视场，调节CH1和CH2频率比观察李萨如图 。3、测量信号的频率

13、 观察李萨如图形 两个相互垂直的谐振动合成时，若其频率fx与fy 成简单的整数比，合成的轨迹是封闭的稳定几何图形，称为李萨如图。 第二十九张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第三十张，PPT共三十六页，创作于2022年6月 测量信号频率测量原理 调出 =1:1、1:2、2:3、3:4的李萨如图形，在下表中描下李萨如图形并记下相应CH2通道信号的频率fy 第三十一张，PPT共三十六页，创作于2022年6月第三十二张，PPT共三十六页，创作于2022年6月4、观察“拍”现象 两个同方向的谐振动合成时，若其频率f1与f2 的差值远小于f1、f2，合成振动的振幅随时间缓慢的呈周期性变化，这种现象称为“拍” “拍”频： 垂直方式选ADD，通道2极性选NORM，扫描速率调到合适值，调可调标准信号源信号频率，使屏上出现稳定的“拍”波形，观察 “拍”现象。第三十三张，PPT共三十六页，创作于2022年6月5.利用双踪示波器测量相位差方法一：将一个待测信号输入示波器的CH