电子技术实验报告实验3示波器的使用Word文件下载.docx
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示波器是将输入的周期性信号以图像的形式展现在显示器上,以便对电信号进行观察和测量的仪器;
示波器显示器是一种电压控制器件,根据电压的有无来控制屏幕的亮灭,并根据电压大小控制光点在屏幕的位置。
为了显示被测信号随时间变化的规律,控制显示器在屏幕上进行水平方向的扫描,显示屏必须加有幅度随时间线性增长的周期性锯齿波电压,此时屏幕上出现一条水平光线,称为扫描线或时间基线,线性的锯齿波作为水平轴的时间坐标,故称为时基信号。
(即同时需要被测信号和时基信号)
为了在显示屏上观察到稳定的波形,必须使锯齿波的周期Tx和被测信号的周期Ty相等或成整数倍关系。
2、数字存储示波器的原理
主要由信号调理部分、采集存储部分、触发部分、软件处理部分及其他部分组成。
3、双通道数字存储示波器结构框图
4、示波器的主要技术特性
(1)
模拟带宽;
由前置放大器的带宽决定;
(2)
采样频率;
由模拟转换电路决定;
(3)
存储深度;
由存储器决定;
(4)
由触发电路决定。
5
、功能键及旋钮的作用说明
Back键:
在菜单层次结构中键入,则返回上一层菜单;
在菜单顶层键入时,关闭菜单,并显示示波器信息。
(2)Wave
Gen:
键入时,信号发生器开始工作,可进入菜单,选择波形类型、频率、幅度、偏移等,并将信号从Gen
Out插孔输出。
(3)Auto
Scale:
键入时,自动显示被测波形。
(4)Meas:
键入时,进入测量菜单。
(5)Cursors:
键入时,进入光标菜单;
另外可通过旋钮调节光标线。
(6)Trigger:
设置显示器何时采集数据和显示波形,键入时,可通过菜单选择触发类型、触发源等,根据需要进行设置,并显示在显示器右上方。
(7)Horizontal:
键入时,进入水平控制菜单,可选择时基模式,根据需要设置。
……
6、示波器的使用方法;
打开电源开关30秒后,屏幕上应有光迹,否则检查有关开关
及按钮的位置;
将示波器的探头接到被测信号,确定触发源选择在所接通道位
置;
键入相应的通道的开关,启动该通道工作;
将垂直和水平灵敏度旋钮调到合适的位置,Vp-p/8≤选择Y
轴灵敏度;
T/10≤选择X轴灵敏度;
(5)
屏幕上应有被测信号的波形;
(6)
若需测信号各点的电平,耦合方式应选DC耦合,若只需观测
信号幅度,则选AC耦合;
(7)
调节Y和X位移旋钮将波形调到便于测量的位置。
四、实验步骤与实验数据
1、校验示波器的灵敏度
对于首次接触的示波器,必须对其灵敏度进行校验。
方法为:
在示波器正常显示状态下,将探头接示波器本身提供的校准方波信号源(demo2端子);
采用自动或者手动方法观察校准信号,若测量得到的波形幅度、频率与校准信号(f=1kHZ,Vp-p=2.5V)相同,说明示波器准确,若不同,应记下其误差。
测量值:
Vp-p=2.49Vf=1.0012kHZ
误差:
EV=
Ef=
误差分析:
1.在工作过程中,示波器内部电压可能不是特别稳定,会影响显示读数。
2.信号发生器的频率可能不稳定,导致峰-峰值发生变化,从而产生测量误差。
2、调整、测量含有直流电平的信号
若要求信号发生器输出方波信号(f=1kHZ、占空比50%、Vp-p=4V、VH=3V、VL=-1V),则调整、测量方法为:
令信号发生器输出方波,调整信号频率为1KHZ;
(2)调整信号幅度为4V,偏移量为1V,或者通过设置高低电平的方法设置VH=3V,VL=-1V。
(3)连接示波器和信号发生器,令两仪器“COM”端相接,并将示波器探头接信号发生器信号输出端。
(4)示波器置直流耦合(DC),手动或者自动观测信号发生器的输出信号,分别改变波形输出类型,此时示波器上别显示下图所示波形。
3、正弦电压的测量
信号发生器输出正弦信号(f=1kHZ、占空比50%,Vp-p=4V、VH=3V、VL=-1V),用数字万用表和示波器按表1测量,然后计算相应的电压均方根值,并与数字表测量值相比较。
表1信号幅度的测量
输出值
Vp-p=4V、VL=-1V
Vp-p=1V、VL=-0.25V
数字表测量值(DC)
1.003V
0.257V
数字表测量值(AC)
1.425V
0.357V
数字表测量均方根值
1.743V
0.439V
示波器测量直流电平
942.4mV
248.21mV
示波器测量Vp-p值
4.06V
1.01V
示波器测量均方根值
1.71V
434mV
计算该信号均方根值
0.440V
计算过程:
均方根值:
V1=
V2=
计算的均方根值与数字表测量值误差:
E1=
E2=
1.数字万用表内部电压不稳定,导致示数出现一定波动。
2.由于测量信号为交流信号,读数为有效值,存在一定误差。
4、正弦信号周期和频率的测量
按表2改变上一步骤所用信号发生器的频率,并保持其参数不变,测量其周期,并换算成频率,并与信号发生器的频率显示值相比较。
表2信号周期的测量
频率显示值(HZ)
100HZ
1kHZ
10kHZ
50kHZ
测量周期
9.9964ms
1.0003ms
99.976
20.016
计算频率(HZ)
100.04HZ
999.70HZ
10.002kHZ
49.960kHZ
误差
E3=
E4=
1、在示波器的时基电路(X轴扫描),如果X轴扫描的时基不准,当然就直接将它的误差转移到你的被测信号的频率误差中去。
2、X轴扫描电压的线性也会产生测量误差。
X轴扫描电压是一个锯齿波电压,它在上升(扫描)时要求是一根斜的直线,虽然电路上对此做了不少措施,但是总会有一些误差的。
3、人为的误差,这具体表现在示波器的使用调整是否正确,由于面板的坐标格和示波管的图形有一段距离,容易有视觉读数误差。
另外在测量是最好将波形拉开些,观察的周期数少些,这样将有利于减少读数误差,等等。
5、示波器的双踪显示
按如图搭接电流,将信号改为fi=50kHZ,示波器采用双通道工作,分别调节CH1和CH2的Y灵敏度和上下位移,使显示波形高度和位置适中,调节X灵敏度,使波形显示1-2个周期。
用光标法测出tΦ,则V0滞后Vi的相位差Φ=360o*tΦ/T。
调整电位器,测出tΦ的最大值,并计算出Φ的值。
tΦ=3.932,T=20
Φ=360o*tΦ/T=70.776o
6、示波器的“外扫描”(X-Y)工作模式
在“外扫描”(X-Y)工作模式(按下“Horizontal”按键,选择X-Y模式),则CH1的输入信号代替示波器内部的锯齿波作X轴扫描信号,此时,水平(X)轴变为CH1的电压轴,X轴上各点的电压值,用CH1的Y灵敏度来测量,垂直(Y)轴仍为CH2的电压轴,Y轴上各点电压值,仍用CH2的Y灵敏度来测量。
用(X-Y)功能,可以观察到V0、Vi波形的李萨如图形。
7、在示波器上调节Vp-p=30mV,f=1kHZ的波形
五、思考题
用示波器观察正弦信号时,若荧光屏上出现下列情况,应该如何调节?
(1)屏幕上什么都没有
答:
调节辉度及水平竖直位置旋钮,或者电源没接好,应仔细检查。
(2)屏幕上只有一点
查看是否设置了X-Y模式,如果还不行就调节水平位置及竖直位置的旋钮。
(3)屏幕上只有一条水平线
查看输入耦合是不是DC档。
再看看是不是触发源选错,确定都无误的话可能是信号幅度太小,调节幅度旋钮。
(4)屏幕上只有一条竖线
答:
时间轴频率太低,调节time旋钮,再调节水平档位及竖直档位。
(5)如何让波形同步
按Trigger键调出屏幕菜单,将菜单上源与显示调为一致(内触发情况下),如仍不同步(波形向一个方向流动),用Force
Trigger键或Level旋钮辅助调整。
(6)观察已知信号频率时,应注意示波器时间量程是否与输入信号的周期同数量级
若两者量程不一致时,可调节时基旋钮,调整时间的灵敏度,数值显示在显示屏的上方中间。
六、实验小结
经过本次实验,我掌握了示波器的基本操作,能够应用示波器测量各种信号的波形参数。
遇到了一些问题,在老师的帮助下也都一一解决了。
需要注意的地方:
1、示波器的功能键有很多,重点要注意的是Auto
Scale,Trigger,Entry,Cursers,Meas,Horizontal这几个键的操作方法;
2、遇到波形不稳定的情况,首先要检查触发源是否正确,其次检查触发电平;
3、实验5两信号无相位差。
测量时确保电路闭合,黑夹子连接接地端;
4、实验5tΦ值较小时,调节电位器使tΦ值增大;
5、每按一次Auto
Scale都需检查触发源是否正确。
信号发生器输出改变导致波形不稳定,要重新调节触发电平。
观察李萨如图形需改变工作模式。