1、示 波 器(1)、(2),示波器簡介,電子示波器是用來直接顯示、觀察和測量電壓波形及其參數(shù)的電子儀器，一切可以轉(zhuǎn)化為電壓的電學(xué)量（如電流、電阻等）和非電學(xué)量（如溫度、壓力、磁場、光強等），它們的動態(tài)過程均可用示波器來觀察和測量。 現(xiàn)代示波器的頻率響應(yīng)可以從直流至109 Hz；可以觀察連續(xù)信號，也能捕捉到單個的快速脈沖信號并將它儲存起來，定格在屏幕上供仔細分析研究；它還能在屏幕上測量電壓、時間、頻率等各種參數(shù)。示波器是一種用途極廣的現(xiàn)代通用測量儀器。,一、實驗?zāi)康?1、了解示波器的結(jié)構(gòu)和工作原理。 2、熟悉SS-7802示波器的功能和使用方法，正確使用SS-7802示波器。 3、學(xué)習(xí)使用示波器觀

2、察電信號的波形，測量電壓、頻率。 4、學(xué)習(xí)使用示波器測量RC電路的相位差。 5、學(xué)習(xí)使用示波器利用李薩如圖形測頻率。,二、實驗原理,電子示波器主要由四部分組成：陰極射線示波管，掃描、觸發(fā)系統(tǒng)，放大系統(tǒng)，電源系統(tǒng)。電子示波器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。,1、陰極射線示波管 示波管是用于顯示被測信號波形的器件，主要由三個部分組成：電子槍、偏轉(zhuǎn)板、熒光屏。示波管的結(jié)構(gòu)如圖所示。,2、電壓放大系統(tǒng) 一般示波管的偏轉(zhuǎn)板靈敏度不高，偏轉(zhuǎn)1cm需要幾十伏電壓，而被測信號的電壓一般較低，只有幾伏、幾毫伏，甚至更低。因此，為了使電子束能在熒光屏上獲得明顯的偏移，必須對被測信號進行電壓放大，垂直（Y軸）和水平（X軸）放大

3、器就起這個作用。,3、掃描 將一個電壓隨時間變化的信號加在垂直偏轉(zhuǎn)板上，在熒光屏上只能觀察到光點在垂直方向的運動，而看不到電壓隨時間變化的波形。如果在水平偏轉(zhuǎn)板上加上一個電壓與時間成正比的信號，使電子束在垂直方向運動,的同時沿水平方向勻速移動，將垂直方向的運動在水平方向“展開”，就可以在熒光屏上顯示出電壓隨時間變化的波形。,4、同步 在垂直偏板上加周期為TY的被觀察信號uY(t)，同時在水平偏板上加周期為Ts的線性鋸齒波掃描電壓uX(t)，后者使Y方向振動沿X方向掃開，呈現(xiàn)二維平面圖形。 如果掃描信號不是垂直方向信號的整數(shù)倍，則每次掃描的波形將不完全重合，因而熒光屏上看到的是不穩(wěn)定的波形。 為

4、了觀察到穩(wěn)定的波形，必須調(diào)整示波器的掃描信號頻率，使其周期是垂直方向信號的整數(shù)倍，即Ts = nTY，n = 1,2,3,.。此時，每次鋸齒波的掃描起點準確地落在被觀測信號的同相位點，因此周而復(fù)始地掃出完全相同的波形并穩(wěn)定地顯示，掃描信號與被觀測信號達到了同步，稱為掃描同步。,三、實驗儀器,1、實驗使用的儀器如下：,SS-7802示波器,交直流信號源,函數(shù)信號發(fā)生器,電容箱,電阻箱,交流毫伏表,2、SS-7802示波器的面板結(jié)構(gòu)與功能介紹 SS-7802示波器是一種讀出型示波器，不但具有普通示波器的各種測量功能，而且還增加了數(shù)字測量與顯示等功能，把示波測量時的工作狀態(tài)、工作參數(shù)乃至被測量的讀出

5、值，用各種字符顯示在屏,幕上，讓使用者隨時了解工作狀況和測量結(jié)果，從而使示波測量變得簡便易行，同時提高了測量精度。 示波器的面板結(jié)構(gòu)如圖所示，各鍵、鈕的功能及操作方法見表1。,表1、SS-7802示波器面板鍵鈕功能及操作方法,四、實驗內(nèi)容與操作方法,實驗內(nèi)容之一：基本操作 要求：參照SS-7802示波器面板功能介紹，熟悉SS-7802示波器的旋鈕和按鍵功能，學(xué)習(xí)示波器的基本操作方法。 步驟：（1）開機前將“輝度”、“讀出”、“聚焦”、“水平位移”、“垂直位移”、“觸發(fā)電平”旋鈕置中間位置。 （2）開啟電源，將掃描方式置為“自動”，水平顯示置為“A”，30秒后在屏幕中間位置顯示掃跡，調(diào)節(jié)“輝度”

6、使掃跡輝度適中，調(diào)節(jié)“讀出”使字符輝度適中，通過反復(fù)調(diào)節(jié)“聚焦”、“輝度”、“讀出” （左圖）來調(diào)整掃跡、字符的清晰度（右圖）。,（3）熟悉屏幕顯示，正確讀出屏幕上顯示的工作狀態(tài)、工作參數(shù)以及示波測量時被測量的讀出值，圖為屏幕顯示主要內(nèi)容的說明及實例。,實驗內(nèi)容之二：觀察信號波形 要求：觀察交直流信號源的S1、S2、S3、S4輸出信號波形，記錄“偏轉(zhuǎn)因數(shù)”、“厘米掃描時間”參數(shù)。 步驟：（1）按圖示方式將示波器取樣探極依此與交直流信號源的S1、S2、S3、S4輸出端相連，將信號輸入示波器的CH1通道。,（2）按下“CH1”選擇顯示通道，根據(jù)所連接信號正確選擇“直耦/交耦”，旋轉(zhuǎn)“偏轉(zhuǎn)因數(shù)”、“

7、厘米掃描時間”使波形幅度、寬度適中（波形幅度約占屏幕的一半，寬度約為23個周期），旋轉(zhuǎn)“觸發(fā)電平”使觸發(fā)同步，使屏幕上得到圖形穩(wěn)定、大小及位置適中的波形。,（3）記錄觀察S1信號時所選的示波器“偏轉(zhuǎn)因數(shù)”、“厘米掃描時間”參數(shù)。在坐標紙上描繪出屏幕顯示的波形。 數(shù)據(jù)記錄： 觀察交直流信號源信號波形時示波器旋鈕、按鍵參數(shù)與功能記錄表,實驗內(nèi)容之三：用示波器測量電壓、頻率參數(shù) 要求：用示波器測量交流信號S1的電壓、頻率，測量直流信號S4的電壓。 步驟：（1）將示波器取樣探極與交直流信號源S1輸出端相連，將信號輸入示波器CH1通道。選“直耦/交耦”為交耦。旋轉(zhuǎn)“偏轉(zhuǎn)因數(shù)”、“厘米掃描時間”、“觸發(fā)電

8、平”使波形幅度、寬度適中，波形穩(wěn)定。,（2）測電壓：按“V-t-OFF”，設(shè)置V；按“TCK/C2”，分別設(shè)置待移動光標1或2；旋轉(zhuǎn)“FUNCTION”，將光標V1移至低電位點、將光標V2移至高電位點，讀出其差值V1 = V2-V1，得到電壓峰-峰值。根據(jù)電壓峰-峰值，計算交流信號的電壓有效值U1。,（3）測頻率：按“V-t -OFF”，設(shè)置t；按“TCK/C2”，分別設(shè)置待移動光標1或2；旋轉(zhuǎn) “FUNCTION”，將光標H1移至左測量點、將光標H2移至右測量點，讀出時間間隔t = t2-t1，根據(jù)屏幕上的t倒數(shù)得到頻率，即f =1/t。,（4）用交流毫伏表測量交流正弦波S1的電壓有效值U2

9、。按照圖示方式將交直流信號源的S1輸出端與交流毫伏表相連；將電壓量程旋鈕右旋至最大量程檔；按交流毫伏表電源開關(guān)，開交直流信號源電源開關(guān)；將交流毫伏表電壓量程旋鈕逐步左旋至指針超過刻度的1/2，根據(jù)量程和對應(yīng)的讀數(shù)刻度，正確讀出電壓有效值U2。,（5）測量直流信號S4的電壓。將示波器取樣探極與交直流信號源的S4輸出端相連；選擇“直耦/交耦”為直耦；按“GND”使屏幕掃跡顯示地電位，將光標V1移至低電位點；關(guān)閉“GND”使屏幕掃跡顯示正電位，將光標V2移至高電位點；讀出差值V1 = V2-V1，得到直流電壓值。,數(shù)據(jù)記錄： 交流正弦波電壓、周期與直流信號電壓測量數(shù)據(jù)記錄表,其中：有效值U1 由Up

10、-p計算得到， U2 由交流毫伏表測出。,實驗內(nèi)容之四：測量兩同頻率正弦波信號的相位差 要求：采用雙綜示波器技術(shù)測量圖左所示RC電路中信號源的電壓U與電阻上的電壓UR之間的相位差（圖右），并與由下式獲得的計算值相比較。,步驟：（1）按照左圖，將E（信號發(fā)生器）、C（電容箱）、R（電阻箱）連接，U和UR分別連接到示波器CH1和CH2通道。 （2）按實驗給定條件調(diào)節(jié)E、C、R的頻率、電容、電阻參數(shù)。（函數(shù)信號發(fā)生器的使用方法：開電源，從數(shù)字鍵輸入頻率值，按“觸發(fā)”鍵即可）。 （3）調(diào)節(jié)“偏轉(zhuǎn)因數(shù)”、“厘米掃描時間”使波形幅度、寬度適中，旋轉(zhuǎn)“觸發(fā)電平”使觸發(fā)同步，根據(jù)測時間間隔的實驗方法測量兩信號

11、的時間差t，如右圖所示，由下式計算兩信號的相位差：,數(shù)據(jù)記錄： 兩同頻率正弦波信號相位差測量的數(shù)據(jù)記錄表 其中：R的精度為0.1%，C的精度為0.5%,實驗內(nèi)容之五：用李薩如圖形測頻率 要求：將兩個相互垂直、頻率成簡單整數(shù)比的簡諧信號合成，形成李薩如圖形；根據(jù)李薩如圖形及已知信號頻率測定未知信號頻率。,步驟：（1）按照圖示接線，將已知頻率的正弦波信號fy(50Hz)送入CH2通道，被測正弦波信號fx（信號發(fā)生器）送入CH1通道，當兩信號的頻率為整數(shù)倍時，屏幕上出現(xiàn)穩(wěn)定的李薩如圖形。,（2）按照圖示方法確定圖形分別與水平切線、垂直切線的切點數(shù)目Nx、Ny，根據(jù)下式可以獲得被測正弦波信號的頻率,數(shù)據(jù)記錄： 用李薩如圖形測量正弦信號頻率數(shù)據(jù)記錄表,五、實驗注意事項,1、使用示波器時要避免電子束長時間轟擊熒光屏上的固定點。 2、波形不穩(wěn)定、漂移：調(diào)節(jié)“觸發(fā)調(diào)節(jié)”使信號達到同步。 3、信號小、信號失真：示波器輸入線接觸不好或示波器輸入探頭置于10:1的信號衰減狀態(tài)，信號源輸出線斷路或接地不好。 4、測量兩個同頻率正弦信號的位相差時，屏幕上兩個正弦信號無位相差：示波器輸入線連接位置錯誤，或者電阻箱旋鈕置于空檔（不用的旋鈕應(yīng)置于0檔）。 5、如果兩個信號的頻率比不是整數(shù)比時，圖形不穩(wěn)定。當接近整數(shù)比時，可以觀察到