工作报告之示波器原理实验报告Word文档格式.docx

1、 1、电源开关 2、电源指示灯3、聚焦旋钮4、亮度调节旋钮5、y1（x）信号输入口6、y2信号输入口7、8、 9 8 6 图8-2 vd4322型双踪示波器板面图 入耦合开关（ac-gnd-dc）9、10、垂直偏转因数选择开关（v/格）11、y1位移旋钮12、y2位移旋钮13、工作方式选择开关（y1、y2、交替、断续）14、扫描速度（时间/格）选择开关15、扫描微调控制旋钮16、水平位移旋钮17、电平调节旋钮【实验原理】 一、示波器的结构及简单工作原理 示波器一般由5个部分组成，如图8-3所示：（1）示波管；（2）信号放大器和衰减器（3）扫描发生器；（4）触发同步电路；（5）电源。下面分别加以

2、简单说明。1、 示波管 示波管主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分，全都密封在玻璃外壳内， 里面抽成高真空。如图8-4所示，下面分别说明各部分的作用。 （1）荧光屏：它是示 波器的显示部分，当加速聚焦后的电子打到荧光上时，屏上所涂的荧光物质就会发光，从而显示出电子束的位置。当电子停止作用后，荧光剂的发光需经一定时间才会停止，称为余辉效应。 （2）电子枪：由灯丝h、阴极k、控制栅极g、第一阳极a1、第二阳极a2五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初

3、速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“亮度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极、第二阳极之间的电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚焦作用，所以第一阳极也称聚焦阳极。第二阳极电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚焦”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚焦”，实际是调节第二阳极电位。 （3）偏转系统：它由两对相互垂直的偏转板组成，一对垂直偏转板y，一对水平偏转板x。在偏转板上加以

4、适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上的光斑位置也发生改变。容易证明，光点在荧光屏上偏移的距离与偏转板上所加的电 压成正比，因而可将电压的测量转化为屏上光点偏移距离的测量，这就是示波器测量电压的原理。 2、信号放大器和衰减器 示波管本身相当于一个多量程电压表，这一作用是靠信号放大器和衰减器实现的。由于示波管本身的x及y轴偏转板的灵敏度不高（约0.11mm/v），当加在偏转板的信号过小时，要预先将小的信号电压加以放大后再加到偏转板上。为此设置x轴及y轴电压放大器。衰减器的作用是使过大的输入信号电压变小以适应放大器的要求，否则放大器不能正常工作，使输入信号发生畸变，甚至

5、使仪器受损。对一般示波器来说，x轴和y轴都设置有衰减器，以满足各种测量的需要。 3、扫描系统（扫描发生器） 扫描系统也称时基电路，用来产生一个随时间作线性变化的扫描电压，这种扫描电压随时间变化的关系如同锯齿，故称锯齿波电压，如图8-5所示，这个电压经x轴放大器放大后加到示波管的水平偏转板上，使电子束产生水平扫描。这样，屏上的水平坐标变成时间坐标，y轴输入的被测信号波形就可以在时间轴上展开。扫描系统是示波器显示被测电压波形必需的重要组成部分。 一、 示波器显示波形的原理 如果只在竖直偏转板上加一交变的正弦电压，则电子束的亮点将随电压的变化在竖直方向来回运动，如果电压频率较高，则看到的是一条竖直亮

6、线，如图8-6所示。要能显示波形，必须同时在水平偏转板上加一扫描电压，使电子束的亮点沿水平方向拉开。这种扫描电压的特点是电压随时间成线性关系增加到最大值，最后突然回到最小，此后再重复地变化。这种扫描电压即前面所说的“锯齿波电压”，如图8-5所示。当只有锯齿波电压加在水平偏转板上时，如果频率足够高，则荧光屏上只显示一条水平亮线。 如果在竖直偏转板上（简称y轴）加正弦电压，同时在水平偏转板上（简称x轴）加锯齿波电压，电子受竖直、水平两个方向的力的 作用，电子的运动就是两相互垂直的运动的合成。当锯齿波电压比正弦电压变化周期稍大时，在荧光屏上将能显示出完整周期的所加正弦电压的波形图。 三、触发同步的概

7、念 如果正弦波和锯齿波电压的周期稍微不同，屏上出现的是一移动着的不稳定图形。这种情形可用图8-7说明。设锯齿波电压的周期tx比正弦波电压周期ty稍小，比方说tx/ty=7/8。在第一扫描周期内，屏上显示正弦信号04点之间的曲线段；在第二周期内，显示48点之间的曲线段，起点在4处；第三周期内，显示811点之间的曲线段，起点在8处。这样，屏上显示的波形每次都不重叠，好 象波形在向右移动。同理，如果tx比ty稍大，则好象在向左移动。以上描述的情况在示波器使用过程中经常会出现。其原因是扫描电压的周期与被测信号的周期不相等或不成整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的起点均不一样所造成的。为了使屏上的图形

8、稳定，必须使tx/ty=n（n1，2，3，?），n是屏上显示完整波形的个数。 为了获得一定数量的波形，示波器上设有“扫描时间”（或“扫描范围”）、“扫描微调”旋钮，用来调节锯齿波电压的周期tx（或频率fx），使之与被测信号的周期ty（或频率fy）成合适的关系，从而在示波器屏上得到所需数目的完整的被测波形。输入y轴的被测信号与示波器内部的锯齿波电压是互相独立的。由于环境或其它因素的影响，它们的周期（或频率）可能发生微小的改变。这时，虽然可通过调节扫描旋钮将周期调到整数倍的关系，但过一会儿又变了，波形又移动起来。在观察高频信号时这种问题尤为突出。为此示波器内装有扫描同步装置，让锯齿波电压的扫描起点

9、自动跟着被测信号改变，这就称为整步（或同步）。有的示波器中，需要让扫描电压与外部某一信号同步，因此设有“触发选择”键，可选择外触发工作状态，相应设有“外触发”信号输入端。 四、 示波器的应用 1、示波器观察电信号波形。 将待观察信号从y1或y2端接入加到y偏转板，x偏转板加上扫描电压信号，调节辉度旋钮、聚集旋钮、x、y位移旋钮,调节电压偏转因数旋钮和扫描时间旋钮，再调节同步触发电平旋钮，即看到待观察信号波形。 2、测量电压 利用示波器可以方便测出电压值，实际上示波器所做的任何测量都归结为电压的测量。其原理基于被测量的电压使电子束产生与之成正比的偏转。 计算公式为 u（t）?yky （8-1）

10、式中，y为电子束沿y轴方向的偏转量，用格数（div）表示；ky为示波器y轴的电压偏转因数（v/div）即（伏/格）。 3、测量频率 （1）周期换算法 周期换算法所依据的原理是频率与周期成倒数关系： f? 1t （8-2） （2）李萨如图形法 设将未知频率fy的电压uy和已知频率fx的电压ux（均为正弦电压），分别送到示波器的y轴和x轴，则由于两个电压的频率、振幅和相位的不同，在荧光屏上将显示各种不同波形，一般得不到稳定的图形，但当两电压的频率成简单整数比时，将出现稳定的封闭曲线，称为李萨如图形。根据这个图形可以确定两电压的频率比，从而确定待测频率的大小。 图8列出各种不同的频率比在不同相位差时

11、的李萨如图形，不难 得出： 所以未知频率 fy? nn xy 图8-8 李莎如图 加在y轴电压的频率加在x轴电压的频率 fyfx 水平直线与图形相交的垂直直线与图形相交的 点数nx点数ny fx （8-3） 【实验内容及要求】 1、示波器：辉度、聚焦、水平和竖直位移通道选择、触发、电平、幅度因子、扫描因子； 2、信号源：频率、信号幅度、波形选择。 3、连接信号源与示波器：信号源输出正弦波信号、调节示波器，出现稳定的正弦波，根据波形和幅度因子算出电压有效值，波形和扫描因子算出信号频率。 4、将示波器置非扫描档，外接两个信号源合成利萨如图。【篇二：示波器实验报告】 示波器的使用（预习） 一 仪器的

12、原理及结构 1示波器 示波器是一种用途广泛的电子测量仪器。利用它可以测出电信号的一系列参数，如信号电压（或电流）的幅度、周期（或频率）、相位等，数字示波器还可以测量信号的频谱特性。实验室拥有的主要是模拟示波器，数字示波器虽有自动测试功能，给操作带来方便，但显示的波形是量化的不够细腻，观察波形没有模拟示波器清晰，特别是观察含有干扰信号的波形时有一定的困难。模拟示波器的组成包括示波管、水平/垂直部分、触发部分及电源等组成。 （1）电子示波管 如图1所示，主要由电子枪、偏转系统、荧光屏三部分组成。电子枪包括灯丝、阴极、栅极和阳极。偏转系统包括y轴偏转板和x轴偏转板两部分，偏转板上电压形成的电场力将电

13、子枪 图1 示波管结构图 发射出来的电子束，按照偏转板上电压的大小作出相应的偏移。荧光屏是位于示波管顶端涂有荧光物质的透明玻璃屏，当电子枪发射出来的电子束轰击到屏时，荧光屏被击中的点上会发光，显示出曲线或波形。 （2）水平/垂直部分 示波器的水平部分产生扫描电压，使电子在水平方向上偏转，形成时间轴；垂直部分处理被测信号，在荧光屏上还原出被测信号的电压波形。（3）示波器的使用 寻找扫描光迹，将示波器y轴显示方式置“y1”或“y2”，输入耦合方式置“gnd”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线：适当调节亮度旋钮；触发方式开关置“自动”）、水平（于屏幕中央。 双踪

14、示波器一般有五种工作方式，即“y1”、“y2”、“y1y2”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。 为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择”开关一般选为“内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的y通道。 触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态”，通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。有时，由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被测信号的波形不在x轴方向左右移动，这样的现象仍属

15、于稳定显示。 适当调节“扫描速率”及“y轴灵敏度”旋钮使屏幕上显示一二个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将“y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底。在测量周期时，应注意将“x轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底。还要注意“扩展”旋钮的位置。 根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数（div或cm）与“y轴灵敏度”旋钮指示值（v/div）的乘积，即可算得信号幅值的实测值。 根据被测信号波形一个周期在屏幕水平方向所占的格数（div或cm）与“扫速”旋钮指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。 2. 函数信号发生器 函数信号发生器按需要输出正弦波

16、、方波、三角波三种信号波形，输出电压最大可达20vpp。 ）“位移”旋钮，使扫描光迹位通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏特级范围内连续调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。 注意：函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。 二 实验内容及步骤 1用校正信号对示波器进行自检 （1） 扫描基线调节 将示波器的工作方式开关置于“单踪ch1”（触发ch1或ch2），触发方式开关置于“自动”。开启电源开关后，调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。然后调节“x轴位移”（幕中央，并且能上下左右移动自如

17、。 （2）测试“校正信号”波形的幅度、频率 将示波器的“校正信号”通过探头引入选定的y通道（ch1或ch2），将y轴输入耦合方式开关置于“ac（交流）”或“dc（直流）”，触发源选择开关置“内”，内触发源选择开关置“ch1”或“ch2”。调节x轴“扫描速率”旋钮（t/div）和y轴“输入灵敏度”旋钮（v/div），使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。a. 校准“校正信号”幅度 将“y轴灵敏度微调”旋钮置“校准”位置，“y轴灵敏度”旋钮置适当位置，读取校正信号幅度，记入表1。 表1 校准信号测量数据 b. 校准“校正信号”频率 ）和“y轴位移”）旋钮，使扫描线位于屏将“扫速微调”

18、旋钮置“校准”位置，“扫速”旋钮置适当位置，读取校正信号周期，记入表1。 2用示波器测量信号电压和周期 调节信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为1khz、10khz，有效值均为1v的正弦波信号。改变示波器“t/div”及“v/div”等旋钮，?测量信号源输出电压峰峰值及信号周期，记入表2。 3. 用利萨如图形法测量信号频率 调节a信号发生器的频率为1khz、电压为1v的正弦波输入示波器的y2作为标准信号；调节b信号发生器的电压为1v（假定1khz）的正弦波输入示波器的y1为待测信号。调节示波器的时基旋钮（time/div）顺时针调到底，即x-y位置，适当调节垂直/水平位移旋钮和y1、y2灵敏度

19、旋钮，屏幕上得到一合成图形，适当调节标准信号源的频率，使屏幕上得到稳定的利萨如图形。若合成图形为园或椭圆，则被测信号的频率与标准信号的频率相同。 表2 测量信号参数 若合成图形为其它利萨如图形，根据合成图形的形状计算出待测信号频率： fy=fx*nx/ny 式中，nx为水平线与利萨如图形的交点数，ny为垂直线与利萨如图形的交点数，fx为标准信号的频率。 三 实验报告要求 1. 认真记录数据，并绘出有关波形； 2. 根据测量数据和波形，分析测试结果，总结相关内容； 3简述用示波器观察波形时，怎样操作才能最快？哪些是关键步骤。 vd4322b示波器面板结构及操作 （一）屏幕部分 厘米刻度：每一方格

20、即1平方厘米，又称div，在进行电压、周期读数时，需要根据厘米刻度进行读数。 聚焦旋钮：调节波形的清晰度，当辉度调到适当的亮度后，调节聚焦旋钮控制扫描线最佳。 辉度旋钮：调节波形亮度，顺时针方向旋转，亮度增加；反之，亮度减小。 （二）垂直部分（y轴） y1输入：被测信号输入端。被测信号从y1输入，处理后加到垂直偏转板，控制电子枪发射 的电子在垂直方向偏转。 y2输入：同y1通道。但当示波器工作于x-y方式时，输入到此端的信号变为x轴信号，处 理后加到水平偏转板，控制电子在水平方向上偏转。 输入耦合开关（ac-cnd-dc）：此开关用于选择输入信号送至放大电路的耦合方式。【篇三：模拟示波器的使用

21、 实验报告】 模拟示波器的使用 1. 了解示波器的基本原理及基本使用方法； 2. 掌握用示波器观察一路不同型电压信号的方法； 3. 掌握观察利萨如图形的方法，了解利萨如图形测量未知正弦信号的频率的方法. 1. 示波器显示波形原理 若在示波器ch1或ch2端加上正弦波，在示波器的x偏转板加上锯齿波，当锯齿波电压的变化周期与正弦波电压成整数倍时时，可以显示完整的周期的正弦波形； 若在示波器ch1和ch2同时加上正弦波，在示波器的x偏转板上加上示波器的锯齿波，则在荧光屏上将的到两个正弦波，即为双踪显示. 同理可得双踪显示的方波. 2. 利用利萨如图测正弦电压的频率基本原理 将被测正弦信号1加到y偏转

22、板，将参考正弦信号2加到x偏转板，当两者的频率之比是整数时，在荧光屏上将出现利萨如图. 对稳定不动的图形分别做水平直线和竖直直线与图形相切，设水平线上及竖直线上的切点数之比可得两信号的频率之比 1. 连接实验仪器电路，设置好函数信号发生器、示波器. 2. 用示波器观察一路电压信号 （1） 在示波器ch1和ych2分别加上500hz和500hz的正弦波，调节示波器至波形稳定，记录在坐标纸上. （2） 在示波器ch1和ych2分别加上500hz和500hz的方波，调节示波器至波形稳定，记录在坐标纸上. （3） 分别计算两者的相对误差 3. 用示波器观察李萨如图形 若在示波器ch1和ch2同时加上正

23、弦波，开至x-y档，调节两输入端的频率比值分别为1:3，1:2，2:1，3:1，微调输入信号的频率至图象稳定，记录在坐标纸上. （见坐标纸） 观察电压信号时 正弦波1： 频率相对误差?f?fa?fa测 fa a?va测 va fb?fb测 fb b?vb测 vb?100%?4999.98?4950?1.0% 4999.981.010?1.000?1.0% 1.010电压相对误差?v?正弦波2：500?499?0.2% 5001.024?2.3% 1.024 电压相对误差?方波1： va?4999.94?4940?1.2% 4999.9420.25?20?1.2% 20.25 40.1?40?0

24、.25% 40电压相对误差?占空比相对误差?d? 正弦波2：da?da测da?fb?489?2.2% 5001.035?3.4% 1.035 30.1?30?0.33% 30 电压相对误差? 占空比相对误差?db?db测 db? 相关分析：（出现误差的可能原因） 1.两个输入端口输入的信号相互影响，无法达到完全协调； 2.示波器的图象上显示的荧光线较粗，读数时会有误差； 3.示波器内部系统存在系统误差. 1实验时调不出待观测的正弦波形可能的原因是什么? （1）触发源没有调节好； （2）水平扫描电压大小不合适； （3）电路发生故障或接触不良. 2为什么实验观察的李萨如图形不是特别稳定，需要什么方法才能做到稳定？ 固定一个输入端的频率，调节另一个输入端的输入频率即可.（不能使用同步按钮，也不能调节触发） 3用示波器观测周期为 0.2ms 的正弦电压，若在荧光屏上呈现了 3 个完整而稳定的正弦波形，扫描电压的周期等于多少毫秒？为什么？ 扫描波t=0.2ms*3=0.6ms 呈现了3个完整而稳定的正弦波形，相当于锯齿扫描波行进了1个周期的时间内观测的正弦电压行进了3个周期，故扫描波的周期为观测的正弦波的3倍.