示波器的原理和使用(仿真實驗)

1、示波器的原理和使用（仿真實驗）示波器是一種多用途的現(xiàn)代測量工具，它可直接觀察電信號的波形，也能測定電壓信號的幅度、周期和頻率等參數(shù)。雙蹤示波器不僅能獨立觀察兩種信號的波形，以便對它們進行對比、分析和研究，還能測量兩個信號之間的時間差和相位差。一切可以轉化為電壓的其他電學量（如電流、電功率、阻抗、位相等）和非電學量（如溫度、位移、壓強、磁場、頻率等）都可以用示波器來進行觀測。用示波器研究物理現(xiàn)象與規(guī)律已經(jīng)形成一種物理實驗方法示波法。預習提要1示波器由哪幾部分組成?弄清楚示波管的結構與作用。2示波器是怎樣顯示波形的?顯示完整而穩(wěn)定波形的條件是什么？3掃描有哪兩種形式？弄清它們的意義。4. “同步”

2、是什么意思？如何使用與同步有關的“電平”旋鈕？5電壓、頻率如何測量?實驗目的1. 了解示波器的基本原理和結構；2. 學習使用試播觀察波形和如何用示波器進行相關測量。實驗原理詳細原理請參考教材第148頁示波器的原理和使用及實驗指導書相關內(nèi)容。實驗內(nèi)容1.校準示波器；2.直接法測量未知信號電壓；3.利用直接測量法與李薩如圖測量法測量未知信號頻率；4.觀測兩個通道信號的組合。仿真實驗操作方法1.系統(tǒng)的啟動圖1 在系統(tǒng)主界面上選擇“示波器”并單擊，即可進入示波器仿真實驗平臺，顯示平臺主窗口實驗室場景（圖1）。單擊鼠標右鍵可彈出實驗主菜單，用鼠標單擊菜單選項，即可進入相應的實驗內(nèi)容（若單擊“退出”，則退

3、出示波器實驗）。2.系統(tǒng)主菜單（1）示波器原理：單擊主菜單上的“示波器原理”，打開示波器原理窗口。在窗口中單擊鼠標右鍵，可彈出示波器觸發(fā)方式選擇菜單，如圖2所示。分別選擇不同的觸發(fā)方式將顯示示波器的成象原理，選擇“退出”將返回示波器實驗平臺主窗口。（2）示波器方框圖 選擇主菜單的“示波器方框圖”，彈出示波器方框圖窗口，如圖3所示。單擊鼠標，將返回示波器實驗平臺主窗口。圖3圖2（3）實驗內(nèi)容 單擊主菜單中的“實驗內(nèi)容”，將會彈出一個確認是否正式進行示波器實驗的對話窗口。 單擊“正式完成實驗”按鈕，正式完成實驗。實驗中的待測信號為隨機產(chǎn)生，信號真實值將在做完實驗后自動傳入實驗報告。單擊“只做示波器

4、練習”按鈕，只做示波器練習，不記錄數(shù)據(jù)。圖4 在確認完是否正式完成示波器實驗后，對話窗口消失，彈出一個示波器面板（圖4）。面板上的按鈕、開關的作用和真實示波器的旋鈕、開關的作用是相同的。對面板上的旋鈕、開關功能不清楚時，可將鼠標移動到該旋鈕（或開關）的位置上，停留幾秒種不動，系統(tǒng)將會給出該旋鈕（或開關）的名稱，此時按下F1鍵時，會得到相應的功能解釋，如上圖所示（以上操作時，若沒有出現(xiàn)提示，請稍微移動一下鼠標位置）。 面板上按鈕、開關的通用操作方法是： 單擊鼠標左鍵，旋鈕逆時針方向轉動，單擊鼠標右鍵，旋鈕順時針方向轉動。 單擊鼠標左鍵，開關向上扳動，單擊鼠標右鍵，開關向下扳動。 【校準示波器】

5、校準示波器的步驟是： (1) 調(diào)節(jié)示波器聚焦。在示波器使用前必須調(diào)節(jié)好聚焦。必須在校準示波器后，示波器才能用直接法準確測量信號。圖5 (2) 如圖5所示，在通道CH1輸入校準信號。用鼠標點擊校準信號輸入口，則在通道CH1的輸入端出現(xiàn)紅色插頭，表明校準信號已經(jīng)接入CH1（同樣當把垂直方式選擇開關撥到CH2檔處便可把校準信號接入CH2通道，校準通道CH2）。(3) 分別調(diào)節(jié)通道1的 V/DIV衰減開關，通道1的位移調(diào)整，同步（LEVEL）鈕，水平位移及10擴展，水平時基開關調(diào)節(jié)掃速及細調(diào)開關，用來校準示波器。 【直接法測量未知信號電壓】 可利用CH1，CH2中任意一路進行測量，現(xiàn)在以CH1為例說明

6、測量過程（如圖6）。 (1) 將鼠標移到CH1的INPUT處單擊，彈出信號選擇菜單，從中選取一個待測信號。當CH1的輸入端出現(xiàn)黑色插頭時，表明已經(jīng)接入信號。 (2) 分別調(diào)節(jié)通道1的 V/DIV衰減開關，通道1的位移調(diào)整，同步（LEVEL）鈕，水平位移及10擴展，水平時基旋鈕調(diào)節(jié)掃速，根據(jù)V/DIV和波形在示波器的格子數(shù)算出待測波形的電壓。 【測量未知信號頻率】 直接測量法： (1) 利用CH1，CH2中任意一路進行測量，現(xiàn)在以CH1為例說明實驗過程。 (2) 將鼠標移到CH1的INPUT處單擊，彈出信號選擇菜單，從中選取一個待測信號。CH1的輸入端出現(xiàn)黑色插頭時，表明已經(jīng)接入信號。 (3)

7、分別調(diào)節(jié)通道1的V/DIV衰減開關，通道1的位移調(diào)整，同步（LEVEL）鈕，水平位移及10擴展，水平時基旋鈕調(diào)節(jié)掃速，根據(jù)水平時基刻度和格數(shù)算出待測波的頻率。圖7圖6李薩如圖測量法： 內(nèi)部觸發(fā)方式（如圖7）： (1) 在CH1或CH2通道加上待測波（以CH1加上待測波為例說明實驗過程）。 (2) 在CH2輸入端加上信號源，并選擇一合適頻率。 (3) 把內(nèi)觸發(fā)源方式選擇開關扳到CH2檔處，用信號發(fā)生器輸出信號作為觸發(fā)源。 (4) 把Norm-Auto-X-Y開關扳到XY檔處。 (5) 分別調(diào)節(jié)通道1，2的 V/DIV衰減開關，通道1，2的位移調(diào)整，同步（LEVEL）鈕，水平位移，通過改變信號發(fā)生

8、器輸出信號頻率使示波器中出現(xiàn)的李薩如圖為環(huán)形。 (6) 同理，在CH2加上待測波，在CH1加上信號源，同樣可以完成測量。 外部觸發(fā)方式方法和過程與內(nèi)部觸發(fā)方式大致一樣，差別是： a觸發(fā)源方式選擇開關撥到EXT檔（外部觸發(fā)方式）。 b外部觸發(fā)輸入端口輸入信號發(fā)生器信號，另外一路信號由CH1或CH2的輸入端輸入。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出信號頻率，使示波器上出現(xiàn)李薩如圖形。此時，根據(jù)李薩如圖形和信號發(fā)生器的輸出頻率可以求出待測信號的頻率。 【觀測兩個通道信號的組合】 把垂直方式選擇開關撥到ADD檔處，在屏幕上顯示輸入CH1和CH2的兩路信號的疊加。 把垂直方式選擇開關撥到ALT檔處，在屏幕上交替顯示兩路

9、信號。把垂直方式選擇開關撥到CHOP檔處，在屏幕上同時顯示兩路信號。圖8【信號發(fā)生器使用方法】 (1) 鼠標單擊信號發(fā)生器面板（圖8）的“電源開關”按鈕，打開信號發(fā)生器電源。 (2) 鼠標單擊“頻率選擇”按鈕，開始輸入信號頻率。 (3) 鼠標單擊“KHZ/V”按鈕，選擇讀數(shù)的頻率單位。 (4) 鼠標單擊數(shù)字按鈕，輸入信號頻率數(shù)值，此時顯示窗口顯示的是輸出信號的頻率數(shù)值。 (5) 鼠標單擊“波幅選擇”按鈕，開始輸入信號幅度。 (6) 鼠標單擊“KHZ/V”按鈕，選擇讀數(shù)的幅度單位。 (7) 鼠標單擊數(shù)字按鈕，輸入信號幅度數(shù)值，此時顯示窗口顯示的是輸出信號的幅度數(shù)值。 (8) 鼠標選中“細調(diào)”按鈕，可微調(diào)輸出信號的頻率（或幅度）值。 (9) 鼠標單擊“”按鈕，清除上個數(shù)值輸入。 (10) 鼠標單擊“CE”按鈕，輸出數(shù)值被清零。數(shù)據(jù)處理1整理觀察波形時的記錄，并繪出觀察到的波形。2計算