電子技術實驗報告—實驗3示波器的使用

1、電子技術實驗報告實驗名稱：示波器的使用系別：班號：實驗者姓名：學號：實驗日期：實驗報告完成日期：目錄一、實驗目的3二、實驗儀器3三、實驗原理3四、實驗步驟與實驗數(shù)據(jù)61、校驗示波器的靈敏度62、調(diào)整、測量含有直流電平的信號63、正弦電壓的測量74、正弦信號周期和頻率的測量85、示波器的雙蹤顯示96、示波器的“外掃描” （ X-Y ）工作模式107、在示波器上調(diào)節(jié)Vp-p=30mV， f=1kH Z 的波形11五、思考題11六、實驗小結12一、實驗目的1、了解示波器的基本工作原理和主要技術指標；2、掌握示波器的使用方法；3、應用示波器測量各種信號的波形參數(shù)。二、實驗儀器雙蹤示波器、函數(shù)信號發(fā)生器

2、、 “四位半”數(shù)字萬用表各一臺三、實驗原理1、數(shù)字示波器顯示波形原理示波器是將輸入的周期性信號以圖像的形式展現(xiàn)在顯示器上，以便對電信號進行觀察和測量的儀器； 示波器顯示器是一種電壓控制器件，根據(jù)電壓的有無來控制屏幕的亮滅，并根據(jù)電壓大小控制光點在屏幕的位置。為了顯示被測信號隨時間變化的規(guī)律，控制顯示器在屏幕上進行水平方向的掃描，顯示屏必須加有幅度隨時間線性增長的周期性鋸齒波電壓，此時屏幕上出現(xiàn)一條水平光線，稱為掃描線或時間基線， 線性的鋸齒波作為水平軸的時間坐標，故稱為時基信號。（即同時需要被測信號和時基信號）為了在顯示屏上觀察到穩(wěn)定的波形，必須使鋸齒波的周期Tx 和被測信號的周期 Ty 相等

3、或成整數(shù)倍關系。2、數(shù)字存儲示波器的原理主要由信號調(diào)理部分、采集存儲部分、觸發(fā)部分、軟件處理部分及其他部分組成。3、雙通道數(shù)字存儲示波器結構框圖4、示波器的主要技術特性（ 1） 模擬帶寬；由前置放大器的帶寬決定；（ 2） 采樣頻率；由模擬轉換電路決定；（ 3） 存儲深度；由存儲器決定；（ 4） 由觸發(fā)電路決定。5 、功能鍵及旋鈕的作用說明（ 1） Back 鍵：在菜單層次結構中鍵入，則返回上一層菜單；在菜單頂層鍵入時，關閉菜單，并顯示示波器信息。（ 2）Wave Gen ：鍵入時，信號發(fā)生器開始工作，可進入菜單，選擇波形類型、頻率、幅度、偏移等，并將信號從 Gen Out 插孔輸出。（ 3）

4、Auto Scale ：鍵入時，自動顯示被測波形。（ 4） Meas ：鍵入時，進入測量菜單。（ 5） Cursors ：鍵入時，進入光標菜單；另外可通過旋鈕調(diào)節(jié)光標線。（ 6）Trigger ：設置顯示器何時采集數(shù)據(jù)和顯示波形，鍵入時，可通過菜單選擇觸發(fā)類型、觸發(fā)源等，根據(jù)需要進行設置，并顯示在顯示器右上方。（ 7） Horizontal ：鍵入時，進入水平控制菜單，可選擇時基模式，根據(jù)需要設置。6、示波器的使用方法；（ 1） 打開電源開關 30 秒后，屏幕上應有光跡，否則檢查有關開關及按鈕的位置；（ 2） 將示波器的探頭接到被測信號，確定觸發(fā)源選擇在所接通道位置；（ 3） 鍵入相應的通道的

5、開關，啟動該通道工作；（ 4） 將垂直和水平靈敏度旋鈕調(diào)到合適的位置，Vp-p/8 選擇 Y軸靈敏度； T/10 選擇 X 軸靈敏度；（ 5） 屏幕上應有被測信號的波形；（ 6） 若需測信號各點的電平，耦合方式應選DC 耦合，若只需觀測信號幅度，則選AC 耦合；（ 7） 調(diào)節(jié) Y 和 X 位移旋鈕將波形調(diào)到便于測量的位置。四、實驗步驟與實驗數(shù)據(jù)1 、校驗示波器的靈敏度對于首次接觸的示波器，必須對其靈敏度進行校驗。方法為：在示波器正常顯示狀態(tài)下，將探頭接示波器本身提供的校準方波信號源（ demo2 端子）；采用自動或者手動方法觀察校準信號，若測量得到的波形幅度、頻率與校準信號（ f=1kH Z

6、，Vp-p =2.5V ）相同，說明示波器準確，若不同，應記下其誤差。測量值：Vp-p =2.49Vf=1.0012kHZ誤差：EV =Ef =誤差分析：1.在工作過程中，示波器內(nèi)部電壓可能不是特別穩(wěn)定，會影響顯示讀數(shù)。2.信號發(fā)生器的頻率可能不穩(wěn)定，導致峰-峰值發(fā)生變化，從而產(chǎn)生測量誤差。2 、調(diào)整、測量含有直流電平的信號若要求信號發(fā)生器輸出方波信號 （ f=1kH Z、占空比 50% 、Vp-p =4V 、VH =3V 、VL=-1V ），則調(diào)整、測量方法為：（ 1） 令信號發(fā)生器輸出方波，調(diào)整信號頻率為1KHZ ；（ 2）調(diào)整信號幅度為4V ，偏移量為1V，或者通過設置高低電平的方法設置

7、VH=3V,VL=-1V。（ 3）連接示波器和信號發(fā)生器，令兩儀器“ COM ”端相接，并將示波器探頭接信號發(fā)生器信號輸出端。（ 4）示波器置直流耦合（ DC），手動或者自動觀測信號發(fā)生器的輸出信號，分別改變波形輸出類型 ,此時示波器上別顯示下圖所示波形。3 、正弦電壓的測量信號發(fā)生器輸出正弦信號（f=1kH Z、占空比50% ， Vp-p =4V 、V H =3V 、VL=-1V ），用數(shù)字萬用表和示波器按表1 測量，然后計算相應的電壓均方根值，并與數(shù)字表測量值相比較。表 1信號幅度的測量輸出值Vp-p =4V 、V L=-1VVp-p =1V 、VL=-0.25V數(shù)字表測量值（ DC ）1

8、.003V0.257V數(shù)字表測量值（ AC）1.425V0.357V數(shù)字表測量均方根值1.743V0.439V示波器測量直流電平942.4mV248.21mV示波器測量 V p-p 值4.06V1.01V示波器測量均方根值1.71V434mV計算該信號均方根值1.743V0.440V計算過程：均方根值：V1 =V2 =計算的均方根值與數(shù)字表測量值誤差：E1=E2=誤差分析：1.數(shù)字萬用表內(nèi)部電壓不穩(wěn)定，導致示數(shù)出現(xiàn)一定波動。2.由于測量信號為交流信號，讀數(shù)為有效值，存在一定誤差。4 、正弦信號周期和頻率的測量按表 2 改變上一步驟所用信號發(fā)生器的頻率，并保持其參數(shù)不變，測量其周期，并換算成頻率

9、，并與信號發(fā)生器的頻率顯示值相比較。表 2 信號周期的測量頻率顯示值（ H Z）100H Z1kH Z10kH Z50kH Z測量周期9.9964ms1.0003ms99.97620.016計算頻率（ H Z）100.04 H Z999.70 H Z10.002 kH Z49.960kH Z誤差E1=E2=E3=E4=誤差分析：1、在示波器的時基電路 (X 軸掃描 ),如果 X 軸掃描的時基不準，當然就直接將它的誤差轉移到你的被測信號的頻率誤差中去。2、X 軸掃描電壓的線性也會產(chǎn)生測量誤差。X 軸掃描電壓是一個鋸齒波電壓，它在上升（掃描）時要求是一根斜的直線，雖然電路上對此做了不少措施，但是總

10、會有一些誤差的。3、人為的誤差，這具體表現(xiàn)在示波器的使用調(diào)整是否正確，由于面板的坐標格和示波管的圖形有一段距離， 容易有視覺讀數(shù)誤差。 另外在測量是最好將波形拉開些，觀察的周期數(shù)少些，這樣將有利于減少讀數(shù)誤差，等等。5 、示波器的雙蹤顯示按如圖搭接電流，將信號改為f i=50kH Z ，示波器采用雙通道工作，分別調(diào)節(jié) CH1 和 CH2 的 Y 靈敏度和上下位移，使顯示波形高度和位置適中，調(diào)節(jié)X靈敏度，使波形顯示1-2個周期。用光標法測出t ,則 V0 滯后 Vi 的相位差=360 o*t /T 。調(diào)整電位器，測出t 的最大值，并計算出的值。t =3.932,T=20=360 o *t /T=

11、70.776 o6 、示波器的“外掃描” （X-Y ）工作模式在“外掃描”（X-Y ）工作模式（按下“ Horizontal”按鍵，選擇 X-Y 模式），則 CH1 的輸入信號代替示波器內(nèi)部的鋸齒波作X 軸掃描信號，此時，水平（ X）軸變?yōu)?CH1 的電壓軸， X 軸上各點的電壓值， 用 CH1 的 Y 靈敏度來測量， 垂直（ Y）軸仍為 CH2 的電壓軸， Y 軸上各點電壓值， 仍用 CH2 的 Y 靈敏度來測量。用（ X-Y ）功能，可以觀察到V 0 、Vi 波形的李薩如圖形。7 、在示波器上調(diào)節(jié)Vp-p=30mV，f=1kH Z 的波形五、思考題用示波器觀察正弦信號時，若熒光屏上出現(xiàn)下列

12、情況，應該如何調(diào)節(jié)？（ 1）屏幕上什么都沒有答：調(diào)節(jié)輝度及水平豎直位置旋鈕，或者電源沒接好，應仔細檢查。（ 2）屏幕上只有一點答：查看是否設置了 X-Y 模式，如果還不行就調(diào)節(jié)水平位置及豎直位置的旋鈕。（ 3）屏幕上只有一條水平線答：查看輸入耦合是不是DC 檔。再看看是不是觸發(fā)源選錯，確定都無誤的話可能是信號幅度太小，調(diào)節(jié)幅度旋鈕。（4 ）屏幕上只有一條豎線答 : 時間軸頻率太低，調(diào)節(jié) time 旋鈕，再調(diào)節(jié)水平檔位及豎直檔位。（ 5）如何讓波形同步答：按 Trigger 鍵調(diào)出屏幕菜單， 將菜單上源與顯示調(diào)為一致 （內(nèi)觸發(fā)情況下），如仍不同步（波形向一個方向流動） ，用 Force Trigger 鍵或 Level 旋鈕輔助調(diào)整。（ 6）觀察已知信號頻率時，應注意示波器時間量程是否與輸入信號的周期同數(shù)量級答：若兩者量程不一致時，可調(diào)節(jié)時基旋鈕，調(diào)整時間的靈敏度，數(shù)值顯示在顯示屏的上方中間。六、實驗小結經(jīng)過本次實驗，我掌握了示波器的基本操作，能夠應用示波器測量各種信號的波形參數(shù)。遇到了一些問題，在老師的幫助下也都一一解決了。需要注意的地方：1、示波器的功能鍵有很多，重點要注意的是Auto Scale ，Trigger ，Entry