示波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、示波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目專業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師成績(jī)?nèi)?期年月日實(shí)驗(yàn)原理四.實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理六.實(shí) 驗(yàn)結(jié)果七分析討論八思考題實(shí)驗(yàn)二十三示波器的使用班級(jí)姓名學(xué)號(hào)同組人日期【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解示波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，學(xué)會(huì)正確使用示波器。2、掌握用示波器觀察各種電信號(hào)波形、測(cè)量電壓 和頻率的方法。3、掌握觀察利薩如圖形的方法，并能用利薩如圖形測(cè)量未知正弦信號(hào)的頻率?！緦?shí)驗(yàn)儀器】固緯gos -620型雙蹤示波器一臺(tái)，gfg-809型信號(hào)發(fā)生器兩臺(tái)，連線若干?！緦?shí)驗(yàn)原理】示波器是利用示波管內(nèi)電子束在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn), 顯示電壓信號(hào)隨時(shí)間變化波形的一種電子

2、觀測(cè)儀器。在各 行各業(yè)與各個(gè)研究領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。其基本結(jié)構(gòu)與 工作原理如下1、示波器的基本結(jié)構(gòu)與顯示波形的基本原理本次實(shí)驗(yàn)使用的是臺(tái)灣固緯公司生產(chǎn)的通用雙蹤示波 器?；窘Y(jié)構(gòu)大致可分為示波管、掃描同步系統(tǒng)、放大與 衰減系統(tǒng)、電源系統(tǒng)四個(gè)部分?！笆静ü堋笔鞘静ㄆ鞯暮诵?部件如圖1所示的?？杉?xì)分為電子槍，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏 三部分。1）電子槍電子槍包括燈絲f,陰極k,控制柵極g,第一陽(yáng)極 a1,第二陽(yáng)極a2等。陰極被燈絲加熱后，可沿軸向發(fā)射電 子。并在熒光屏上顯現(xiàn)一個(gè)清晰的小圓點(diǎn)。2）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由兩對(duì)互相垂直的金屬偏轉(zhuǎn)板x和y組成，分 別控制電子束在水平方向和豎直方向的偏轉(zhuǎn)。從電子槍射出

3、的電子束若不受橫向電場(chǎng)的作用，將沿 軸線前進(jìn)并在熒光屏的中心呈現(xiàn)靜止的光點(diǎn)。若受到橫向 電場(chǎng)的作用，電子束的運(yùn)動(dòng)方向就會(huì)偏離軸線，f燈絲，k陰極，g控制柵極，al、a2第一、第二陽(yáng)極, y、x豎直、水平偏轉(zhuǎn)板 圖1示波管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖屏上光點(diǎn)的位置就會(huì)移動(dòng)。x偏轉(zhuǎn)板之間的橫向電場(chǎng)用 來(lái)控制光點(diǎn)在水平方向的位移，y偏轉(zhuǎn)板用來(lái)控制光點(diǎn)在豎 直方向的位移。如果兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板都加上電場(chǎng)，則光點(diǎn)在二 者的共同控制下，將在熒光屏平面二維方向上發(fā)生位移。3）熒光屏熒光屏的作用是將電子束轟擊點(diǎn)的軌跡顯示出來(lái)以供 觀測(cè)。4）顯示波形的原理圖2圖3圖4在豎直偏轉(zhuǎn)板上加一交變正弦電壓，可看到一條豎直 的亮線，如圖3所示。在水

4、平偏轉(zhuǎn)板上加“鋸齒波電壓” 掃描電壓，使熒光屏上的亮點(diǎn)沿水平方向拉開(kāi)。電子的運(yùn) 動(dòng)是兩相互相垂直運(yùn)動(dòng)的合成。當(dāng)鋸齒波電壓與正弦電壓 的變化周期相等時(shí)，在熒光屏上將顯示出一個(gè)穩(wěn)定的正弦 電壓波形圖如圖4所示。當(dāng)波形信號(hào)的頻率等于鋸齒波頻率的整數(shù)倍時(shí)，熒光 屏上將呈現(xiàn)整數(shù)個(gè)完整而穩(wěn)定的被測(cè)信號(hào)的波形，當(dāng)兩者 不成整數(shù)倍時(shí)，對(duì)于被測(cè)信號(hào)來(lái)說(shuō)，每次掃描的起點(diǎn)都不 會(huì)相同，結(jié)果造成波形在水平方向上不斷的移動(dòng)。為了消 除這一現(xiàn)象，必須使被測(cè)信號(hào)的起點(diǎn)與掃描電壓的起點(diǎn)保 持“同步”，這一功能由機(jī)內(nèi)“觸發(fā)同步”電路來(lái)完成。2、利用利薩如圖測(cè)正弦電壓的頻率基本原理通過(guò)觀察熒光屏上利薩如圖形進(jìn)行頻率對(duì)比的方法稱

5、之為利薩如圖形法。此法于18 55年由利薩如所證明。將被 測(cè)正弦信號(hào)fy加到y(tǒng)偏轉(zhuǎn)板，將參考正弦信號(hào)fx加到x 偏轉(zhuǎn)板，當(dāng)兩者的頻率之比f(wàn)yfx是整數(shù)時(shí)，在熒光屏上將岀現(xiàn)利薩如 圖。圖5給出了幾種不同頻率比的利薩如圖形。判斷兩個(gè) 電壓信號(hào)頻率比的條件是屏上出現(xiàn)了利薩如圖形穩(wěn)定不動(dòng), 方法是對(duì)穩(wěn)定不動(dòng)的圖形分別做水平直線和豎直直線與圖 形相切，設(shè)水平線上的切點(diǎn)數(shù)最多為nx,豎直線上的切點(diǎn) 數(shù)最多為ny,則fyfx9nx ny圖5的第一個(gè)圖形，nx?2, ny ?4, y軸上的信號(hào)頻率 fy與x軸上的信號(hào)頻率2fx之比為,若fx已知,則fy可求。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】開(kāi)機(jī)前完成以下準(zhǔn)備工作：掃描微調(diào)、

6、電壓靈敏度微 調(diào)置校準(zhǔn)檔、掃描方式、觸發(fā)源選項(xiàng)、耦合方式（置a c）； 按壓電源按鈕預(yù)熱3分鐘。初始化示波器面板獲得“點(diǎn)”：輝度、聚焦、三個(gè)位 置旋鈕置于居中位置，掃描靈敏度置于正交模式。；順時(shí)針旋轉(zhuǎn)掃描靈敏度選扭置檔獲取掃描線；利用 ch1觀察機(jī)內(nèi)方波校準(zhǔn)信號(hào)并作為待測(cè)電信號(hào)1,記錄其相 關(guān)參數(shù)于黑板給出的數(shù)據(jù)記錄表格第一行；分別利用c h1與ch2兩個(gè)通道觀察左右兩個(gè)音頻信號(hào) 發(fā)生器提供的10v1 000hz與15v2 ooohz的正弦交流信號(hào)， 并作為待測(cè)電信號(hào)2與待測(cè)電信號(hào)3,記錄其相關(guān)參數(shù)于黑 板給出的數(shù)據(jù)記錄表格第二行與第三行。掃描靈敏度選鈕置正交模式，按壓下觸發(fā)交替旋鈕， 顯示模

7、式置雙蹤模式觀測(cè)不同頻率比的利薩如圖形。 申請(qǐng)課堂考核，歸整儀器結(jié)束實(shí)驗(yàn)。【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果】圖5利薩如圖附表電信號(hào)電壓、頻率的測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)結(jié)果：詳見(jiàn)下頁(yè)附圖注意事項(xiàng)1. 信號(hào)發(fā)生器、示波器預(yù)熱3分鐘以后才能正常工作。2. 測(cè)信號(hào)電壓時(shí)，一定要將電壓衰減旋紐的微調(diào)順時(shí) 針旋足；測(cè)信號(hào)周期時(shí)，一定要將掃描速率旋紐的微調(diào)順 時(shí)針旋足；3. 不要頻繁開(kāi)關(guān)機(jī)，示波器上光點(diǎn)的亮度不可調(diào)得太 強(qiáng)，也不能讓亮點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間停在熒光屏的一點(diǎn)上，如果暫時(shí) 不用，把輝度降到最低即可。4. 轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕和按鍵時(shí)必須有的放矢，不要將開(kāi)關(guān)和旋 鈕強(qiáng)行旋轉(zhuǎn)、死拉硬擰，以免損壞按鍵、旋鈕和示波器， 示波器探頭與插座的配合方式

8、類似于掛口燈泡與燈座的鎖 扣配合方式，切忌生拉硬拽。示波器的使用一儀器的原理及結(jié)構(gòu)1.示波器示波器是一種用途廣泛的電子測(cè)量?jī)x器。利用它可以 測(cè)出電信號(hào)的一系列參數(shù)，如信號(hào)電壓的幅度、周期、相 位等，數(shù)字示波器還可以測(cè)量信號(hào)的頻譜特性。實(shí)驗(yàn)室擁 有的主要是模擬示波器，數(shù)字示波器雖有自動(dòng)測(cè)試功能， 給操作帶來(lái)方便，但顯示的波形是量化的不夠細(xì)膩，觀察 波形沒(méi)有模擬示波器清晰，特別是觀察含有干擾信號(hào)的波 形時(shí)有一定的困難。模擬示波器的組成包括示波管、水平/ 垂直部分、觸發(fā)部分及電源等組成。電子示波管如圖1所示，主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏三部 分組成。電子槍包括燈絲、陰極、柵極和陽(yáng)極。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 包括

9、y軸偏轉(zhuǎn)板和x軸偏轉(zhuǎn)板兩部分，偏轉(zhuǎn)板上電壓形成 的電場(chǎng)力將電子槍 圖1示波管結(jié)構(gòu)圖發(fā)射出來(lái)的電子束，按照偏轉(zhuǎn)板上電壓的大小作出相 應(yīng)的偏移。熒光屏是位于示波管頂端涂有熒光物質(zhì)的透明 玻璃屏，當(dāng)電子槍發(fā)射出來(lái)的電子束轟擊到屏?xí)r，熒光屏 被擊中的點(diǎn)上會(huì)發(fā)光，顯示出曲線或波形。水平/垂直部分示波器的水平部分產(chǎn)生掃描電壓，使電子在水平方向 上偏轉(zhuǎn)，形成時(shí)間軸；垂直部分處理被測(cè)信號(hào)，在熒光屏 上還原出被測(cè)信號(hào)的電壓波形。示波器的使用尋找掃描光跡，將示波器y軸顯示方式置“y1 ”或 “y2”，輸入耦合方式置“gnd”，開(kāi)機(jī)預(yù)熱后，若在顯示屏 上不出現(xiàn)光點(diǎn)和掃描基線，可按下列操作去找到掃描線： 適當(dāng)調(diào)節(jié)亮度

10、旋鈕；觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)置“自動(dòng)”）、水平與“y 軸靈敏度”旋鈕指示值的乘積，即可算得信號(hào)幅值的實(shí)測(cè) 值。根據(jù)被測(cè)信號(hào)波形一個(gè)周期在屏幕水平方向所占的格 數(shù)與“掃速”旋鈕指示值的乘積，即可算得信號(hào)頻率的實(shí) 測(cè)值。2.函數(shù)信號(hào)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三 種信號(hào)波形，輸出電壓最大可達(dá)20vp-po）“位移”旋鈕，使掃描光跡位通過(guò)輸出衰減開(kāi)關(guān)和輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，可使輸出電 壓在毫伏級(jí)到伏特級(jí)范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的 輸出信號(hào)頻率可以通過(guò)頻率分檔開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。注意：函 數(shù)信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源，它的輸出端不允許短路。二實(shí) 驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.用校正信號(hào)對(duì)示波器進(jìn)行自檢，觸發(fā)方式開(kāi)

11、關(guān)置于 “自動(dòng)”。開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)后，調(diào)節(jié)“輝度”、“聚焦”、“輔助 聚焦”等旋鈕，使熒光屏上顯示一條細(xì)而且亮度適中的掃 描基線。然后調(diào)節(jié)“x軸位移”測(cè)試“校正信號(hào)”波形的幅 度、頻率將示波器的“校正信號(hào)”通過(guò)探頭引入選定的y通道, 將y軸輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置于“ac（交流）”或“dc（直流）”, 觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)置“內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)置“ch1”或“ch2”。調(diào)節(jié)x軸“掃描速率”旋鈕和y軸“輸入靈敏度” 旋鈕，使示波器顯示屏上顯示出一個(gè)或數(shù)個(gè)周期穩(wěn)定的方 波波形。a.校準(zhǔn)“校正信號(hào)”幅度將“y軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置“校準(zhǔn)”位置，“y軸靈 敏度”旋鈕置適當(dāng)位置，讀取校正信號(hào)幅度，記入表1。 表1校準(zhǔn)

12、信號(hào)測(cè)量數(shù)據(jù) b校準(zhǔn)“校正信號(hào)”頻率）和“y軸位移”）旋鈕，使掃描線位于屏將“掃速微調(diào)”旋鈕置“校準(zhǔn)”位置，“掃速”旋鈕置 適當(dāng)位置，讀取校正信號(hào)周期，記入表1。2. 用示波器測(cè)量信號(hào)電壓和周期調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器有關(guān)旋鈕，使輸出頻率分別為lkhz、1 okhz,有效值均為iv的正弦波信號(hào)。改變示波器“t/div ” 及“v/div”等旋鈕，？測(cè)量信號(hào)源輸出電壓峰峰值及信號(hào) 周期，記入表2。3用利薩如圖形法測(cè)量信號(hào)頻率調(diào)節(jié)a信號(hào)發(fā)生器的頻率為lkhz、電壓為iv的正弦 波輸入示波器的y2作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；調(diào)節(jié)b信號(hào)發(fā)生器的電 壓為iv的正弦波輸入示波器的y 1為待測(cè)信號(hào)。調(diào)節(jié)示波 器的時(shí)基旋鈕順時(shí)針調(diào)到

13、底，即x-y位置，適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直/ 水平位移旋鈕和yl、y2靈敏度旋鈕，屏幕上得到一合成圖 形，適當(dāng)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源的頻率，使屏幕上得到穩(wěn)定的利 薩如圖形。若合成圖形為園或橢圓，則被測(cè)信號(hào)的頻率與 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率相同。表2測(cè)量信號(hào)參數(shù)若合成圖形為其它利薩如圖形，根據(jù)合成圖形的形狀 計(jì)算出待測(cè)信號(hào)頻率：fy二fx*nx/n y式中，nx為水平線與利薩如圖形的交點(diǎn) 數(shù)，ny為垂直線與利薩如圖形的交點(diǎn)數(shù)，fx為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的 頻率。三實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 認(rèn)真記錄數(shù)據(jù)，并繪出有關(guān)波形；2根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)和波形，分析測(cè)試結(jié)果，總結(jié)相關(guān)內(nèi) 容；3. 簡(jiǎn)述用示波器觀察波形時(shí)，怎樣操作才能最快？哪 些是關(guān)鍵步驟。vd432

14、2 b示波器面板結(jié)構(gòu)及操作（一）屏幕部分厘米刻度：每一方格即1平方厘米，又稱div,在進(jìn)行 電壓、周期讀數(shù)時(shí)，需要根據(jù)厘米刻度進(jìn)行讀數(shù)。聚焦旋鈕：調(diào)節(jié)波形的清晰度，當(dāng)輝度調(diào)到適當(dāng)?shù)牧?度后，調(diào)節(jié)聚焦旋鈕控制掃描線最佳。輝度旋鈕：調(diào)節(jié)波 形亮度，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，亮度增加；反之，亮度減小。（二）垂直部分y1輸入：被測(cè)信號(hào)輸入端。被測(cè)信號(hào)從y 1輸入，處 理后加到垂直偏轉(zhuǎn)板，控制電子槍發(fā)射 的電子在垂直方向偏轉(zhuǎn)。y2輸入：同y1通道。但當(dāng)示波器工作于x-y方式時(shí)， 輸入到此端的信號(hào)變?yōu)閤軸信號(hào)，處理后加到水平偏轉(zhuǎn)板，控制電子在水平方向上偏轉(zhuǎn)。輸入耦合開(kāi)關(guān)：此開(kāi)關(guān)用于選擇輸入信號(hào)送至放大電 路的耦合方

15、式。垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇開(kāi)關(guān)：用于選擇垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)使顯 示的波形置于易于觀察的幅度范圍，并用于測(cè)量被測(cè)信號(hào) 電壓的大小。y1位移旋鈕：此旋鈕用于y1信號(hào)在垂直方向的位移。 y2位移旋鈕：功能同y1位移。工作方式選擇開(kāi)關(guān)：y1 只有加到y(tǒng)1通道的信號(hào)能顯不；y2只有加到y(tǒng)2通道的信號(hào)能顯示；交替一加到y(tǒng)1、y2通道的信號(hào)能交替顯示在熒光屏上，適用觀察高頻信號(hào)；斷續(xù)一加到y(tǒng)l、y2通道的信號(hào)同時(shí)顯示在熒光屏上,適用觀察低頻信號(hào)。水平部分掃描速度time/div選擇開(kāi)關(guān)：范圍從ms /div到/div,按1-2-5進(jìn)制共分19檔和x-y方式。用于測(cè)量被測(cè) 信號(hào)的周期。水平位移：此旋鈕用于掃描線在水平方向

16、的移動(dòng)。掃描微調(diào)控制：連續(xù)改變水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)，順時(shí)針到底 為校準(zhǔn)位置。觸發(fā)部分觸發(fā)方式：自動(dòng)、常態(tài)、tv-v、t v-h,常用自動(dòng)和常 態(tài)，自動(dòng)：無(wú)論什么狀態(tài)，電平是否合適，總有波形顯示, 當(dāng)電平合適時(shí)才有穩(wěn)定波形顯示；常態(tài)：若電平不合適， 屏幕沒(méi)有波形顯示，只有當(dāng)電平合適時(shí)才有波形顯示，且 是穩(wěn)定的波形。觸發(fā)源：內(nèi)、電源、夕卜，常用內(nèi)觸發(fā)方式。內(nèi)觸發(fā)選擇：yl、y2、組合，根據(jù)被測(cè)信號(hào)接入情況 選擇，若被測(cè)信號(hào)接入y 1輸入端，應(yīng)選擇y1 ,若觀測(cè)雙 路信號(hào)，需要選擇組合方式。電平：無(wú)論在哪種觸發(fā)方式下，都需要調(diào)節(jié)電平旋鈕, 獲得合適的觸發(fā)電平，使顯示的波形穩(wěn)定。em164 3信號(hào)發(fā)生器的操作

17、：電源開(kāi)關(guān)(power ),按入 開(kāi)。功能開(kāi)關(guān)(function):波形選擇：正弦波方波和脈沖波三角波和鋸齒波頻率微調(diào)fr eqvar:頻率復(fù)蓋范圍10倍。分檔開(kāi)關(guān) (range-hz) : 10hz-2mhz (分六檔選擇)。衰減器(att):開(kāi)關(guān) 按入時(shí)衰減低30dbo幅度(amplitu de)；幅度可調(diào)。直流 偏移調(diào)節(jié)(dcof fset):當(dāng)開(kāi)關(guān)拉出時(shí):直流電平為-10+10v連續(xù)可調(diào)，當(dāng)開(kāi)關(guān) 按入時(shí):直流電平為零。占空比調(diào)節(jié)(pamp/pu lse):當(dāng)開(kāi)關(guān) 按如時(shí)：占空比為本50%50%；當(dāng)開(kāi)關(guān)拉出時(shí)：占空比為 10%90%內(nèi)連續(xù)可調(diào)；頻率為指示值=10。輸出(output )：

18、波形輸出端。tt lout： ttl電平輸出 端。vcf：控制電壓輸入端。inpu t：外測(cè)頻率輸入端。 outside：測(cè)頻方式(內(nèi)/外)。sp ss：?jiǎn)未蚊}沖開(kāi)關(guān)。 outspss：?jiǎn)未蚊}沖輸出。示波器的使用實(shí)驗(yàn)示范報(bào)告阿【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解示波器顯示波形的原理，了解示波器各主要組 成部分及它們之間的聯(lián)系和配合；2 .熟悉使用示波器的基本方法，學(xué)會(huì)用示波器測(cè)量波 形的電壓幅度和頻率；3.觀察李薩如圖形?！緦?shí)驗(yàn)儀器】1、雙蹤示波器go s-6021型1臺(tái)2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器yb 1602型1臺(tái)3、連接線示波器專用2根 示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用說(shuō)明請(qǐng)熟讀常用儀器部分。實(shí)驗(yàn)原理示波器由示波管、掃

19、描同步系統(tǒng)、y軸和x軸放大系統(tǒng) 和電源四部分組成，1、示波管如圖所示，左端為一電子槍，電子槍加熱后發(fā)出一束 電子，電子經(jīng)電場(chǎng)加速以高速打在右端的熒光屏上，屏上 的熒光物發(fā)光形成一亮點(diǎn)。亮點(diǎn)在偏轉(zhuǎn)板電壓的作用下， 位置也隨之改變。在一定范圍內(nèi)，亮點(diǎn)的位移與偏轉(zhuǎn)板上 所加電壓成正比。示波管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖示波管內(nèi)的偏轉(zhuǎn)板2、掃描與同步的作用如果在x軸偏轉(zhuǎn)板加上波形為鋸齒形的電壓，在熒光 屏上看到的是一條水平線，如圖圖掃描的作用及其顯示如果在y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，而x軸偏轉(zhuǎn)板不加 任何電壓，則電子束的亮點(diǎn)在縱方向隨時(shí)間作正弦式振蕩, 在橫方向不動(dòng)。我們看到的將是一條垂直的亮線，如圖如果在y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦

20、電壓，又在x軸偏轉(zhuǎn)板上 加鋸齒形電壓，則熒光屏上的亮點(diǎn)將同時(shí)進(jìn)行方向互相垂 直的兩種位移，其合成原理如圖所示，描出了正弦圖形。 如果正弦波與鋸齒波的周期相同，這個(gè)正弦圖形將穩(wěn)定地 停在熒光屏上。但如果正弦波與鋸齒波的周期稍有不同， 則第二次所描出的曲線將和第一次的曲線位置稍微錯(cuò)開(kāi)， 在熒光屏上將看到不穩(wěn)定的圖形或不斷地移動(dòng)的圖形，甚 至很復(fù)雜的圖形。由此可見(jiàn)：要想看到y(tǒng)軸偏轉(zhuǎn)板電壓的圖形，必須加上x(chóng)軸偏轉(zhuǎn) 板電壓把它展開(kāi)，這個(gè)過(guò)程稱為掃描。如果要顯示的波形 不畸變，掃描必須是線性的，即必須加鋸齒波。要使顯示的波形穩(wěn)定，y軸偏轉(zhuǎn)板電壓頻率與x軸偏轉(zhuǎn) 板電壓頻率的比值必須是整數(shù)，即：f y?nn二

21、 1, 2, 3 , fx示波器中的鋸齒掃描電壓的頻率雖然可調(diào)，但要準(zhǔn)確 的滿足上式，光靠人工調(diào)節(jié)還是不夠的，待測(cè)電壓的頻率 越高，越難滿足上述條件。為此，在示波器內(nèi)部加裝了自 動(dòng)頻率跟蹤的裝置，稱為“同步”。在人工調(diào)節(jié)到接近滿足 式頻率整數(shù)倍時(shí)的條件下，再加入“同步”的作用，掃描 電壓的周期就能準(zhǔn)確地等于待測(cè)電壓周期的整數(shù)倍，從而 獲得穩(wěn)定的波形。如果y軸加正弦電壓，x軸也加正弦掃描電壓，得出的 圖形將是李薩如圖形，如表所示。李薩如圖形可以用來(lái)測(cè)量未知頻 率。令fy、fx分別代表y軸和x軸電壓的頻率，nx代表x 方向的切線和圖形相切的切點(diǎn)數(shù)，ny代表y方向的切線和 圖形相切的切點(diǎn)數(shù)，則有 n

22、x?fxn y李薩如圖形舉例表f y如果已知fx,則由李薩如圖形可求出fy。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 1 .示波器的調(diào)整不接外信號(hào)，進(jìn)入非x-y方式調(diào)整掃描信號(hào)的位置和 清晰度設(shè)置示波器工作方式2.正弦波形的顯示熟讀示波器的使用說(shuō)明，掌握示波器的性能及使用方 法。把信號(hào)發(fā)生器輸出接到示波器的y軸輸入上，接通電 源開(kāi)關(guān)，把示波器和信號(hào)發(fā)生器的各旋鈕調(diào)到正常使用位 置，使在熒光屏上顯示便于觀測(cè)的穩(wěn)定波形。3. 示波器的定標(biāo)和波形電壓、周期的測(cè)量把y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)和掃描時(shí)間偏轉(zhuǎn)因數(shù)旋鈕都放在“校準(zhǔn)”位置。 把校準(zhǔn)信號(hào)輸出端接到|y軸輸入插座把信號(hào)發(fā)生器的正弦電壓接到y(tǒng)軸輸入端，用示波器 測(cè)量正弦電壓的幅值和周期，并

23、和信號(hào)發(fā)生器上顯示的頻 率值比較。選擇不同幅值和頻率的5種正弦波，重復(fù)步驟，記下 測(cè)量結(jié)果。4.李莎如圖形的觀測(cè)(1)把信號(hào)發(fā)生器后面 50hz輸出信號(hào)接到x通道，而y通道接入可調(diào)的 正弦信號(hào)(2)分別調(diào)節(jié)兩個(gè)通道讓他們能夠正常顯示波形(3)切 換到x -y模式，調(diào)整兩個(gè)通道的偏轉(zhuǎn)因子，使圖形正常顯 示(4)調(diào)節(jié)y信號(hào)的頻率，觀測(cè)不同頻率比例下的李薩如圖 數(shù)據(jù)記錄1、頻率測(cè)量示波器頻率計(jì)數(shù)器的測(cè)頻精度%示波器測(cè)頻儀器誤差3%示波器測(cè)量電壓儀器誤差3%示波器測(cè)量頻率f=?f?f?ef?3%?2khzf?或f?57?2khz函數(shù)信號(hào)發(fā)生器測(cè)頻f=kh?f?f?e 0. ?01?51%?ff?或 f

24、?或0. ?示波器測(cè)量電壓v1=?v1?v1?ev?3%?或vi ?或vi?函數(shù)信號(hào)發(fā)生器測(cè)量電壓v2 = ?v2?v2?ev?1 字?15%?或v2?或 v2 ?注意：一般可寫為后面的形式更加科學(xué)，因?yàn)樵紨?shù) 據(jù)的有效數(shù)字只有2位，不可能經(jīng)處理后提高精度變成3 個(gè)有效數(shù)字。深圳大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：實(shí)驗(yàn)21示波器的使用學(xué)院：專業(yè)：組號(hào)：指導(dǎo)教師：報(bào)告人：學(xué)號(hào)： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)科技樓901實(shí)驗(yàn)時(shí)間：年月日星期 實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交時(shí)間：45678?00a9示波器的使用【實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介】示波器是用來(lái)顯示被觀測(cè)信號(hào)的波形的電子測(cè)量?jī)x器, 與其他測(cè)量?jī)x器相比，示波器具有以下優(yōu)點(diǎn)：能夠顯示出 被測(cè)信

25、號(hào)的波形；對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的影響??；具有較高的靈敏 度；動(dòng)態(tài)范圍大，過(guò)載能力強(qiáng)；容易組成綜合測(cè)試儀器， 從而擴(kuò)大使用范圍；可以描繪出任何兩個(gè)周期量的函數(shù)關(guān) 系曲線。從而把原來(lái)非常抽象的、看不見(jiàn)的電變化過(guò)程轉(zhuǎn) 換成在屏幕上看得見(jiàn)的真實(shí)圖像。在電子測(cè)量與測(cè)試儀器 中，示波器的使用范圍非常廣泛，它可以表征的所有參 數(shù)，如電壓、電流、時(shí)間、頻率和相位差等。若配以適當(dāng) 的傳感器，還可以對(duì)溫度、壓力、密度、距離、聲、光、 沖擊等非電量進(jìn)行測(cè)量。正確使用示波器是進(jìn)行電子測(cè)量 的前提。第一臺(tái)示波器由一只示波管，一個(gè)電源和一個(gè)簡(jiǎn)單的 掃描電路組成。發(fā)展到今天已經(jīng)由通用示波器到取樣示波 器、記憶示波器、數(shù)字示波器、邏輯

26、示波器、智能化示波 器等近十大系列，示波器廣泛應(yīng)用在工業(yè)、科研、國(guó)防等 很多領(lǐng)域中。karlf erdinandbr aun 生平簡(jiǎn)介1 909年的諾貝爾物理獎(jiǎng)得主karlfer dinandbrau n于 1897年發(fā)明世界上第一臺(tái)陰極射線管示波器，至今許多德國(guó)人仍稱crt為布 朗管(brauntu be)?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、學(xué)習(xí)用示波器觀察電信號(hào)的波形和測(cè)量電壓、周期 及頻率值。3、通過(guò)觀察李沙如圖形，學(xué)會(huì)一種測(cè)量正弦波 信號(hào)頻率的方法。圖 8-1 karl ferdinandb raun1、了解示波器的結(jié)構(gòu)和工作原理，熟悉示波器和信號(hào)發(fā)生器的基本使用方法?！緦?shí)驗(yàn)儀器】v d4322b型雙蹤

27、示波器、em1643型信號(hào)發(fā)生器、連接線及小喇叭等91051、電源開(kāi)關(guān)2、電源指示燈3、聚焦旋鈕4、亮度調(diào) 節(jié)旋鈕5、y 1(x)信號(hào)輸入口 6、y2信號(hào)輸入口 7、8、986圖8-2v d4322型雙蹤示波器板面圖入耦合開(kāi)關(guān)9、10、垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇開(kāi)關(guān)11、y 1位 移旋鈕12、y2位移旋鈕13、工作方式選擇開(kāi)關(guān)14、掃描 速度選擇開(kāi)關(guān)15、掃描微調(diào)控制旋鈕16、水平位移旋鈕17、 電平調(diào)節(jié)旋鈕【實(shí)驗(yàn)原理】一、示波器的結(jié)構(gòu)及簡(jiǎn)單工作原理示波器一般由5個(gè)部分組成，如圖8-3所示：示波管; (2)信號(hào)放大器和衰減器掃描發(fā)生器；觸發(fā)同步電路；電源。 下面分別加以簡(jiǎn)單說(shuō)明。1、示波管示波管主要包括

28、電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分， 全都密封在玻璃外殼內(nèi)，里面抽成高真空。如圖8-4所示，下面分別說(shuō)明各部 分的作用。熒光屏：它是示波器的顯示部分，當(dāng)加速聚焦后的電子打到熒光上時(shí), 屏上所涂的熒光物質(zhì)就會(huì)發(fā)光，從而顯示出電子束的位置。 當(dāng)電子停止作用后，熒光劑的發(fā)光需經(jīng)一定時(shí)間才會(huì)停止, 稱為余輝效應(yīng)。電子槍：由燈絲h、陰極k、控制柵極g、第一陽(yáng)極a1、 第二陽(yáng)極a2五部分組成。燈絲通電后加熱陰極。陰極是一 個(gè)表面涂有氧化物的金屬筒，被加熱后發(fā)射電子?？刂茤?極是一個(gè)頂端有小孔的圓筒，套在陰極外面。它的電位比 陰極低，對(duì)陰極發(fā)射出來(lái)的電子起控制作用，只有初速度 較大的電子才能穿過(guò)柵極頂端的小孔然

29、后在陽(yáng)極加速下奔 向熒光屏。示波器面板上的“亮度”調(diào)整就是通過(guò)調(diào)節(jié)電 位以控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變了屏上的光 斑亮度。陽(yáng)極電位比陰極電位高很多，電子被它們之間的 電場(chǎng)加速形成射線。當(dāng)控制柵極、第一陽(yáng)極、第二陽(yáng)極之 間的電位調(diào)節(jié)合適時(shí)，電子槍內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)電子射線有聚焦 作用，所以第一陽(yáng)極也稱聚焦陽(yáng)極。第二陽(yáng)極電位更高， 又稱加速陽(yáng)極。面板上的“聚焦”調(diào)節(jié)，就是調(diào)第一陽(yáng)極 電位，使熒光屏上的光斑成為明亮、清晰的小圓點(diǎn)。有的 示波器還有“輔助聚焦”，實(shí)際是調(diào)節(jié)第二陽(yáng)極電位。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：它由兩對(duì)相互垂直的偏轉(zhuǎn)板組成，一對(duì)垂 直偏轉(zhuǎn)板y, 一對(duì)水平偏轉(zhuǎn)板xo在偏轉(zhuǎn)板上加以適當(dāng)電壓, 電子束通過(guò)時(shí)

30、，其運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使電子束在熒 光屏上的光斑位置也發(fā)生改變。容易證明，光點(diǎn)在熒光屏 上偏移的距離與偏轉(zhuǎn)板上所加的電壓成正比，因而可將電壓的測(cè)量轉(zhuǎn)化為屏上光點(diǎn)偏移 距離的測(cè)量，這就是示波器測(cè)量電壓的原理。2、信號(hào)放大器和衰減器示波管本身相當(dāng)于一個(gè)多量程電壓表，這一作用是靠 信號(hào)放大器和衰減器實(shí)現(xiàn)的。由于示波管本身的x及y軸 偏轉(zhuǎn)板的靈敏度不高，當(dāng)加在偏轉(zhuǎn)板的信號(hào)過(guò)小時(shí)，要預(yù) 先將小的信號(hào)電壓加以放大后再加到偏轉(zhuǎn)板上。為此設(shè)置x 軸及y軸電壓放大器。衰減器的作用是使過(guò)大的輸入信號(hào)電 壓變小以適應(yīng)放大器的要求，否則放大器不能正常工作， 使輸入信號(hào)發(fā)生畸變，甚至使儀器受損。對(duì)一般示波器來(lái) 說(shuō)，

31、x軸和y軸都設(shè)置有衰減器，以滿足各種測(cè)量的需要。3、掃描系統(tǒng)掃描系統(tǒng)也稱時(shí)基電路，用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間作線性 變化的掃描電壓，這種掃描電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如同鋸 齒，故稱鋸齒波電壓，如圖8-5所示，這個(gè)電壓經(jīng)x軸放 大器放大后加到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上，使電子束產(chǎn)生水 平掃描。這樣，屏上的水平坐標(biāo)變成時(shí)間坐標(biāo)，y軸輸入的 被測(cè)信號(hào)波形就可以在時(shí)間軸上展開(kāi)。掃描系統(tǒng)是示波器 顯示被測(cè)電壓波形必需的重要組成部分。一、 示波器顯示波形的原理如果只在豎直偏轉(zhuǎn)板上加一交變的正弦電壓，則電子 束的亮點(diǎn)將隨電壓的變化在豎直方向來(lái)回運(yùn)動(dòng)，如果電壓 頻率較高，則看到的是一條豎直亮線，如圖8-6所示。要 能顯示波形，

32、必須同時(shí)在水平偏轉(zhuǎn)板上加一掃描電壓，使 電子束的亮點(diǎn)沿水平方向拉開(kāi)。這種掃描電壓的特點(diǎn)是電 壓隨時(shí)間成線性關(guān)系增加到最大值，最后突然回到最小， 此后再重復(fù)地變化。這種掃描電壓即前面所說(shuō)的“鋸齒波 電壓”，如圖8-5所示。當(dāng)只有鋸齒波電壓加在水平偏轉(zhuǎn)板 上時(shí)，如果頻率足夠高，則熒光屏上只顯示一條水平亮線。如果在豎直偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，同時(shí)在水平偏轉(zhuǎn)板 上加鋸齒波電壓，電子受豎直、水平兩個(gè)方向的力的作用，電子的運(yùn)動(dòng)就是兩相互垂直的運(yùn)動(dòng)的合成。當(dāng) 鋸齒波電壓比正弦電壓變化周期稍大時(shí)，在熒光屏上將能 顯示出完整周期的所加正弦電壓的波形圖。三、觸發(fā)同步的概念如果正弦波和鋸齒波電壓的周期稍微不同，屏上出現(xiàn)

33、 的是一移動(dòng)著的不穩(wěn)定圖形。這種情形可用圖8-7說(shuō)明。 設(shè)鋸齒波電壓的周期tx比正弦波電壓周期ty稍小，比方 說(shuō)tx/ty=7/8 0在第一掃描周期內(nèi)，屏上顯示正弦信號(hào)0 4點(diǎn)之間的曲線段；在第二周期內(nèi)，顯示48點(diǎn)之間的曲 線段，起點(diǎn)在4處；第三周期內(nèi)，顯示8-11點(diǎn)之間的曲 線段，起點(diǎn)在8處。這樣，屏上顯示的波形每次都不重疊, 好象波形在向右移動(dòng)。同理，如果tx比ty稍大，則好 象在向左移動(dòng)。以上描述的情況在示波器使用過(guò)程中經(jīng)常 會(huì)出現(xiàn)。其原因是掃描電壓的周期與被測(cè)信號(hào)的周期不相 等或不成整數(shù)倍，以致每次掃描開(kāi)始時(shí)波形曲線上的起點(diǎn) 均不一樣所造成的。為了使屏上的圖形穩(wěn)定，必須使 tx/ty=

34、n , n是屏上顯示完整波形的個(gè)數(shù)。為了獲得一定數(shù)量的波形，示波器上設(shè)有“掃描時(shí)間”、“掃描微調(diào)”旋鈕，用來(lái)調(diào)節(jié)鋸齒波電壓的周期tx,使之 與被測(cè)信號(hào)的周期ty成合適的關(guān)系，從而在示波器屏上得 到所需數(shù)目的完整的被測(cè)波形。輸入y軸的被測(cè)信號(hào)與示波 器內(nèi)部的鋸齒波電壓是互相獨(dú)立的。由于環(huán)境或其它因素 的影響，它們的周期可能發(fā)生微小的改變。這時(shí)，雖然可 通過(guò)調(diào)節(jié)掃描旋鈕將周期調(diào)到整數(shù)倍的關(guān)系，但過(guò)一會(huì)兒 又變了，波形又移動(dòng)起來(lái)。在觀察高頻信號(hào)時(shí)這種問(wèn)題尤 為突出。為此示波器內(nèi)裝有掃描同步裝置，讓鋸齒波電壓 的掃描起點(diǎn)自動(dòng)跟著被測(cè)信號(hào)改變，這就稱為整步。有的 示波器中，需要讓掃描電壓與外部某一信號(hào)同

35、步，因此設(shè) 有“觸發(fā)選擇”鍵，可選擇外觸發(fā)工作狀態(tài)，相應(yīng)設(shè)有“ 外觸發(fā)”信號(hào)輸入端。四、示波器的應(yīng)用1、示波器觀察電信號(hào)波形。將待觀察信號(hào)從y1或y2端接入加到y(tǒng)偏轉(zhuǎn)板，x偏轉(zhuǎn)板加上掃描電壓信號(hào)，調(diào)節(jié)輝度旋鈕、聚集旋鈕、x、y位 移旋鈕，調(diào)節(jié)電壓偏轉(zhuǎn)因數(shù)旋鈕和掃描時(shí)間旋鈕，再調(diào)節(jié)同 步觸發(fā)電平旋鈕，即看到待觀察信號(hào)波形。2、測(cè)量電壓利用示波器可以方便測(cè)出電壓值，實(shí)際上示波器所做 的任何測(cè)量都?xì)w結(jié)為電壓的測(cè)量。其原理基于被測(cè)量的電 壓使電子束產(chǎn)生與之成正比的偏轉(zhuǎn)。計(jì)算公式為u (t) ?yky式中，y為電子束沿y軸方向的偏轉(zhuǎn)量，用格數(shù)表示； ky為示波器y軸的電壓偏轉(zhuǎn)因數(shù)即。3、測(cè)量頻率周期換算

36、法周期換算法所依據(jù)的原理是頻率與周期成倒數(shù)關(guān)系：f?it(8-2)信號(hào)的周期可以用掃描速度值乘以被測(cè)信號(hào)波形的又 一個(gè)周期在熒光屏上的水平偏轉(zhuǎn)距離而求得t?t?x,故信號(hào)的頻率便可以算出。李薩如圖形法設(shè)將未知頻率fy的電壓uy和已知頻率 fx的電壓ux,分別送到示波器的y軸和x軸，則由于兩個(gè)電壓的頻率、振幅和相位的不同，在熒光屏上將顯示各種 不同波形，一般得不到穩(wěn)定的圖形，但當(dāng)兩電壓的頻率成 簡(jiǎn)單整數(shù)比時(shí)，將出現(xiàn)穩(wěn)定的封閉曲線，稱為李薩如圖形。根據(jù)這個(gè)圖形可以確定兩電壓的頻率比，從而確定待測(cè)頻 率的大小。圖8列出各種不同的頻率比在不同相位差時(shí)的李薩如 圖形，不難得出：所以未知頻率fy?nnxy

37、圖8-8李莎如圖加在y軸電壓的頻率加在x軸電壓的頻率fyfx9水平直線與圖形相交的垂直直線與圖形相交的點(diǎn)數(shù)nx點(diǎn)數(shù)nyfx【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求】1、示波器：輝度、聚焦、水平和豎直位移通道選擇、 觸發(fā)、電平、幅度因子、掃描因子；2、信號(hào)源：頻率、信 號(hào)幅度、波形選擇。3、連接信號(hào)源與示波器：信號(hào)源輸出正弦波信號(hào)、調(diào) 節(jié)示波器，出現(xiàn)穩(wěn)定的正弦波，根據(jù)波形和幅度因子算出 電壓有效值，波形和掃描因子算出信號(hào)頻率。4、將示波器 置非掃描檔，外接兩個(gè)信號(hào)源合成利薩如圖。【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理】測(cè)定正弦波電壓和頻率的表格f理論?hz【思考題】1.示波器為什么能顯示被測(cè)信號(hào)的波形？2熒光屏上無(wú)光點(diǎn)出現(xiàn)，有幾種可能的

38、原因？怎樣調(diào) 節(jié)才能使光點(diǎn)出現(xiàn)？ 3.熒光屏上波形移動(dòng)，可能是什么原 因引起的【附e m1643型函數(shù)發(fā)生器介紹】電源開(kāi)關(guān)(power)功能開(kāi)關(guān)(function ):波形選擇7正弦波方波和脈沖波三角波和鋸齒波頻率微調(diào)旋鈕freqvar：頻率復(fù)蓋范圍10倍。分檔開(kāi) 關(guān)(range-hz):衰減器按鈕(att):開(kāi)關(guān)按入時(shí)衰減低30dbo 電壓幅度調(diào)節(jié)旋鈕(amp litude)；幅度可調(diào)。直流偏移調(diào)節(jié) (dcoffset):當(dāng)開(kāi)關(guān)拉出時(shí):直流電平為t0“+l 0v連續(xù)可調(diào)，當(dāng)開(kāi) 關(guān)按入時(shí):直流電平為零。占空比調(diào)節(jié)(pam p/pulse): 當(dāng)開(kāi)關(guān)按如時(shí)：占空比為本50%50%；當(dāng)開(kāi)關(guān)拉出時(shí)：占空比為10%90%內(nèi)連續(xù)可調(diào)；頻率為 指示值f10。信號(hào)輸出(output):波形輸出端。ttlo ut： ttl電平 輸出端。vcf：控制電壓輸入端。input：外測(cè)頻率輸入端。 ou tside：測(cè)頻方式(內(nèi)/外)。spss :單次脈沖開(kāi)關(guān)。ou tspss：?jiǎn)未蚊}沖輸出。示波器及函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉面板控制件各開(kāi)關(guān)旋鈕的功能和調(diào)節(jié)使用方法。2. 學(xué)會(huì)用示波器觀測(cè)電信號(hào)的波形及電壓、頻率、周 期等參數(shù)二、實(shí)驗(yàn)儀器yb 4328示波器、yb 1