二十六示波器的原理和使用Word文件下载.docx

1、为了能使y方向所加的随时间t变化的信号电压Uy（t）在空间展开，需在水平方向形成一时间轴。这一t轴可通过在水平偏转板加一如图4所示的锯齿电压Ux（t），由于该电压在01时间内电压随时间成线性关系达到最大值，使电子束在荧光屏上产生的亮点随时间线性水平移动，最后到达荧光屏的最右端。在12时间内（最理想情况是该时间为零）Ux（t）突然回到起点（即亮点回到荧光屏的最左端）。如此重复变化，若频率足够高的话，则在荧光屏上形成了一条如图4所示的水平亮线，即t轴。常规显示波形：如果在Y偏转板加一正电压（实际上任何所想观察的波形均可）同时在X偏转板加一锯齿电压，电子束受竖直、水平两个方向的力的作用下，电子的运动

2、是两相互垂直运动的合成。当两电压周期具有合适的关系时，在荧光屏上将能显示出所加正弦电压完整周期的波形图。如图5所示。图3 在垂直偏转板加一正弦交变电压 图4 在水平偏转板加一扫描（锯齿）电压3同步原理（1）同步的概念：为了显示如图5所示的稳定图形，只有保证正弦波到Iy点时，锯齿波正好到i点，从而亮点扫完了一个周期的正弦曲线。由于锯齿波这时马上复原，所以亮点又回到A点，再次重复这一过程。光点所画的轨迹和第一周期的完全重合，所以在荧光屏上显示出一个稳定的波形，这就是所谓的同步。由此可知同步的一般条件为：Tx = nTy， = 1，2，3 其中Tx为锯齿波周期，Ty为正弦周期。若n = 3，则能在荧

3、光屏上显示出三个完整周期的波形。如果正弦波和锯齿波电压的周期稍微不同，荧光屏上出现的是一移动着的不稳定图形。这情形可用图6说明。设锯齿波形电压的周期Tx比正弦波电压周期Ty稍小，比如Tx = nTy，n =7/8。在第一扫描周期内，荧光屏上显示正弦信号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点之间曲线段，起点在8处。这样，荧光屏上显示的波形每次都不重叠，好像波形在向右移动。同理，如果Tx 比Ty稍大，则好像在向左移动。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

4、线上的起点均不一样所造成的。（2）手动同步的调节：为了获得一定数量的稳定波形，示波器设有“扫描周期”、“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）成整数倍关系，从而，在示波器荧光屏上得到所需数目的完整被测波形。（3）自动触发同步调节：输入Y轴的被测信号与示波器内部的锯齿波电压是相互独立的。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。这时虽通过调节扫描旋钮使它们之间的周期满足整数倍关系，但过了一会可能又会变，使波形无法稳定下来。这在观察高频信号时就尤其明显。为此，示波器内设有触发同步电路，它从垂直放大电路中取出部分待测

5、信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”。操作时，首先使示波器水平扫描处于待触发状态，然后使用“电平”（LEVEL）旋钮，改变触发电压大小，当待测信号电压上升到触发电平时，扫描发生器才开始扫描。若同步信号是从仪器外部输入时，则称“外同步”。4. 李萨如图形的原理如果示波器的X和 Y输入是频率相同或成简单整数比的两个正弦电压，则荧光屏上将呈现特殊的光点轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形。图7所示的为fY ：fx = 2 ：1的李萨如图形。频率比不同的输入将形成不同的李萨如图形。图8所示的是频率比成简单整数比值的几组李萨如图形。从中可总结出如下规律：如果作一个限制光点x、y方

6、向变化范围的假想方框，则图形与此框相切时，横边上切点数nx与竖边上的切点数ny之比恰好等于Y和X输入的两正弦信号的频率之比，即fy：fx =nx：ny。但若出现图（b）或（f）所示的图形，有端点与假想边框相接时，应把一个端点计为1/2个切点。所以利用李萨如图形能方便地比较两正弦信号的频率。若已知其中一个信号的频率，数出图上的切点数nx和ny，便可算出另一待测信号的频率。5. 整流滤波原理整流电路的任务是将交流电变换成直流。完成这一任务是靠二极管的单向导电作用，常见的是半波、全波、桥式整流电路。为简单起见，二极管用理想模型来处理，并以桥式整流电路图9为例分析，交流电压,是要求支流供电的负载电阻。

7、在电压的正、负半周（设a端为正，b端为负是正半周）内电流通路分别用图10中的实线和虚线箭头表示。通过负载的电流以及电压的波形如图10所示。显然，它们是单方向的全波脉动波形，单个二极管的导通角为。加一滤波电容，并联的电容在电源供给电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即具有平波的作用，降低纹波。【实验仪器】（1）XJ4321示波器（面板分布图及功能请参见附录1）。（2）DF-1010超低频信号发生器（面板分布图及功能请参见附录2）。（3）EM1643信号发生器（面板分布图及功能请参见附录3）。【实验内容】1. 观测信号波形并测量峰-峰电压值和

8、频率（1）DF-1010超低频信号发生器的调节 打开电源开关，调节波形选择1在“”正弦波位置。倍乘为“1ms”, 周期挡4为“2” 位置，周期挡3为“5” 位置，周期挡2为“0” 位置，衰减挡6为“15V”， 幅度挡7为“6V”, 输出8接“0，+A”。此时从DF-1010超低频信号发生器输出VPP6V，频率为400HZ的正弦波。（2）示波器的使用 仪器使用时面板控制件位置（以CH1输入为例），其它按键为弹出位置，见表1。表26-1 面板控制件位置面板控制件作用位置DUAL（34）CH1FOCUS（4）信号线变细AC.GND.DC（29）ACTRIG MODE（16）AUTOVOLTS/DIV

9、（33）1SOURCE（18）INTVARIABLE（12）（25）（32）右旋到底CALSLOPE（10）+POSITION （14）（23）（35）居中TIME/DIV（15）0.5ms通过CH1输入从DF-1010超低频信号发生器输出VPP6V，频率为400Hz的正弦波。调节TRIG LEVEL（17）使波形稳定, 调节POSITION，读出测量值。根据探头上的衰减比（10，1），计算VP-P和周期。VP-P= AV/divT= Btime/div式中A为波形在荧光屏上所占垂直格数，B为一个波形周期在荧光屏上所占水平格数。 在读和B时，注意还要估读小格，旋钮每一级对应一大格，每一大格分为

10、5小格，例如3.3大格。2. 观察并绘出李萨如图形 （1）X轴输入正弦波 从DF-1010超低频信号发生器输出频率为500HZ的正弦波作为标准信号，从CH1（X）输入。 （2）Y轴输入正弦波 EM1643信号发生器：按下电源开关，按下FUNCTION开关2选“” 正弦波，根据信号频率选“RANGE”挡位，从“OUTPUT”输出信号，若信号太强，改变“AMPLITUDE” 旋钮，注意面板上所有二极管不亮。改变“FREQ VAR”旋钮，得到所需频率。信号从CH2（Y）输入。（3）按下示波器的X-Y11键，观察并绘出李萨如图形。【数据与结果】1. 观察波形及对电压和频率的测量 （1）在坐标纸上将所观

11、察到的正弦波形用曲线板按1 : 1的比例绘出。 （2）电压和频率测量数据记录见表2。表26-2 电压和频率数据表DF1010信号发生器上读数示波器观测数据电压VP-P（V）频率f（Hz）垂直格数VP-PTime/div水平格数（Hz） （3）比较VP-P与VP-P；f和f若把VP-P和f作为约定真值，分析示波器在量值测量上的误差。2. 绘出所观察到的各种频率比的李萨如图形若=500Hz为约定真值，依次求出EM1643信号发生器的输出频率，并与该信号发生器读数值进行比较，一一求出它们的相对误差，并讨论之。数据表参考表26-3。表26-3 数据表nx:ny1:232:图形Fy3. 多种整流滤波电路

12、（1）观察半波整流的波形通过CH1输入端观察从DF-1010超低频信号发生器正端和地之间输出的P-P6V，频率为400Hz的正弦波（以示波器为准）。然后将信号发生器正端的信号接到测试盒的A端，地线接测试盒的D端，将VL两端的信号接CH1，输入示波器，观察半波整流的波形（示波器的面板位置见图26-11）。在测试盒电容位置处分别插入一个4.7uF和1uF的电解电容（注意极性）进行滤波，测量交流纹波的VP-P（必要时VOLTS/DIV33可以换到0.5V/div），记下读数。（2）观察全波整流的波形通过CH1输入端观察从DF-1010超低频信号发生器正端、负端与地之间输出的P-P6V，频率为400H

13、z的正弦波（以示波器为准）。然后将信号发生器正端的信号接到测试盒的A端，负端接C端，地线接测试盒的D端，将VL两端的信号接CH1，输入示波器，观察全波整流的波形（示波器的面板位置见图26-11）。在测试盒电容位置处分别插入一个4.7uF和1uF的电解电容（注意极性）进行滤波，测量交流纹波的VP-P（必要时VOLTS/DIV33可以换到0.5V/ div），记下读数。（3）观察桥式整流的波形通过CH1输入端观察从DF-1010超低频信号发生器正端、地之间输出的P-P6V，频率为400Hz的正弦波（以示波器为准）。然后将信号发生器正端的信号接到测试盒的A端，地线接接C端，将VL两端的信号接CH1，

14、输入示波器，观察桥式整流的波形（示波器的面板位置见图26-11）。在测试盒电容位置分别插入一个4.7uF和1uF的电解电容（注意极性）进行滤波，测量交流纹波的VP-P（必要时VOLTS/DIV33可以换到0.5V/ div），记下读数。【思考题】（1）如果被观测的图形不稳定，出现向左移或向右移的原因是什么？该如何使之稳定？（2）观察李萨如图形时，能否用示波器的“同步”把图形稳定下来？李萨如图形为什么一般都在动？主要原因是什么？（3）什么是同步？实现同步有几种调整方法？如何操作？（4）若被测信号幅度太大（在不引起仪器损坏的前提下），则在示波器上看到什么图形？要完整地显示图形，应如何调节？（5）示

15、波器能否用来测量直流电压？如果能测，应如何进行？【附录】1. XJ4321示波器面板分布图及功能（图11）图11 示波器面板分布图面板控制键作用：（1）主机电源电源开关（POWER）：将电源开关按键弹出即为“关”位置，将电源接入，按电源开关，以接通电源。电源指示灯：电源接通时指示灯亮。亮度旋钮（INTENSITY）：顺时针方向旋转旋钮，亮度增强。接通电源之前将该旋钮逆时针方向旋转到底。聚焦旋钮（FOCUS）：用亮度控制钮将亮度调节至合适的标准，然后调节聚焦控制钮直至轨迹达到最清晰的程度，虽然调节亮度时聚焦可自动调节，但聚焦有时也会轻微变化。如果出现这种情况，需重新调节聚焦。光迹旋转旋钮（TRA

16、CE ROTATION）：由于磁场的作用，当光迹在水平方向轻微倾斜时，该旋钮用于调节光迹与水平刻度线平行。刻度照明控制钮（SCALE ILLUM）：该旋钮用于调节屏幕刻度的亮度。如果该旋钮顺时针方向旋转，亮度将增加。（2）垂直方向部分通道1输入端CH1 INPUT（X）：该输入端用于垂直方向的输入。在X-Y方式时输入端的信号成为X轴信号。通道2输入端CH2 INPUT（Y）：和通道1一样，但在X-Y方式时输入端的信号仍为Y轴信号。、交流接地直流耦合选择开关（AC-GND-DC）：选择垂直放大器的耦合方式。交流（AC）：垂直输入端由电容器来耦合。接地（GND）：放大器的输入端接地。直流（DC）：

17、垂直放大器的输入端与信号直接耦合。衰减器开关（VOLT/DIV）： 用于选择垂直偏转灵敏度的调节。 如果使用的是10:1的探头，计算时将幅度10。垂直微调旋钮（VARIBLE）：垂直微调用于连续改变电压偏转灵敏度，此旋钮在正常情况下应位于顺时针方向旋转到底的位置。将旋钮逆时针方向旋转到底，垂直方向的灵敏度下降到2.5倍以下。CH15扩展、CH25扩展（CH15MAG、CH25MAG）：按下5扩展按键，垂直方向的信号扩大5倍，最高灵敏度变为1mV/div。垂直移位（POSITION）：调节光迹在屏幕中的垂直位置。垂直方式工作按钮,选择垂直方向的工作方式。通道1选择（CH1）：屏幕上仅显示CH1的

18、信号。通道2选择（CH2）：屏幕上仅显示CH2的信号。双踪选择（DUAL）：同时按下CH1和CH2按钮，屏幕上会出现双踪并自动以断续或交替方式同时显示CH1和CH2上的信号。叠加（ADD）：显示CH1和CH2输入电压的代数和。CH2极性开关（INVERT）：按此开关时CH2显示反相电压值。（3）水平方向部分扫描时间因数选择开关（TIME/DIV）：共20挡 在0.1s/div0.2s/div范围选择扫描速率。X-Y控制键：如X-Y工作方式时，垂直偏转信号接入CH2输入端，水平偏转信号接入CH1输入端。通道2垂直移位键（POSITION）：控制通道2在屏幕中的垂直位置，当工作在X-Y方式时，该键

19、用于Y方向的移位。扫描微调控制键（VARIBLE）：此旋钮以顺时针方向旋转到底时处于校准位置，扫描由Time/div开关指示。该旋钮逆时针方向旋转到底，扫描减慢2.5倍以上。正常工作时，该旋钮位于校准位置。水平移位（POSITION）：用于调节轨迹在水平方向移动。顺时针方向旋转该旋钮向右移动光迹，逆时针方向旋转向左移动光迹。扩展控制键（MAG5）、（MAG10，仅YB4360）：按下去时，扫描因数5扩展或10扩展。扫描时间是Time/div开关指示数值的1/5或1/10。例如：5扩展时，100s/div为20s/div。部分波形的扩展：将波形的尖端移到水平尺寸的中心，按下5或10扩展按钮，波形

20、将扩展5倍或10倍。ALT扩展按钮（ALT-MAG）：按下此键，扫描因数1、10同时显示。此时要把放大部分移到屏幕中心，按下ALT-MAG键。扩展以后的光迹可由光迹分离控制键移位距1光迹1.5div或更远的地方。同时使用垂直双踪方式和水平ALT-MAG可在屏幕上同时显示四条光迹。（4）触发（TRIG）触发源选择开关（SOURCE）：选择触发信号源。内触发（INT）：CH1或CH2上的输入信号是触发信号。通道2触发（CH2）：CH2上的输入信号是触发信号。电源触发（LINE）：电源频率成为触发信号。外触发（EXT）：触发输入上的触发信号是外部信号，用于特殊信号的触发。交替触发（ALT TRIG）

21、：在双踪示波器交替显示时，触发信号交替来自于两个Y通道，此方式可用于同时观察两路不相关信号。外触发输入插座（EXT INPUT）：用于外部触发信号的输入。触发电平旋钮（TRIG LEVEL）：用于调节被测信号在某地电平触发同步。触发极性按钮（SLOPE）：触发极性选择。用于选择信号的上升沿或下降沿触发。触发方式选择（TRIG MODE）：自动（AUTO）：在自动扫描方式时扫描电路自动进行扫描。在没有信号输入或输入信号没有被触发同时，屏幕上仍然可以显示扫描基线。常态（NORM）：有触发信号才能扫描，否则屏幕上无扫描显示。当输入信号的频率低于20Hz时，请用常态触发方式。TV-H：用于观察电视信号

22、中行信号波形。TV-V：用于观察电视信号中场信号波形。（注意：仅在触发信号为负同步信号时，TV-V和TV-H同步。）校准信号（CAL）：电压幅度为0.5VP-P，频率为1kHz的方波信号。接地柱：接地端。2DF-1010超低频信号发生器图12为DF-1010超低频信号发生器面板图，其各部分功能如下：（1）波形选择开关：可选择输出信号的波形。（2）输出周期选择旋钮：2为0.01挡，3为0.1挡，4为1挡。图12 DF-1010超低频信号发生器1-波形选择工关 2、3、4-输出周期选择 5-输出频率选择 6-输出衰减选择 7-输出幅度调节按钮 8-信号输出接线柱 9-电源指示灯 10-电源开关（3

23、）输出频率倍乘选择：输出频率（周期）调节举例：若要输出一频率为f =400Hz（T=0.00250s=2.50ms）的信号，则1/f=（4所示的值+3所示的值+2所示的值） 5所示的值=2.50ms。（4）输出衰减选择:可选定最大输出电压。（5）输出幅度调节旋钮：可在最大输出电压与零输出之间连续调节输出电压大小。（6）信号输出接线柱：可用+A与接地或-A与接地输出信号。（7）电源指示灯。（8）电源开关。3EM1643信号发生器面板分布图及功能（图13）（1）电源开关（ONOFF）：按入开。（2）功能开关（FUNCTION）：波形选择。 ：正弦波。 ：方波和脉冲波（具有占空比可变）。三角波和锯齿

24、波（具有占空比可变）。（3）频率微调FREQVAR：频率覆盖范围10倍。（4）分挡开关（RANGEHz）：20Hz2Hz，分六挡选择。（5）衰减器（ATT）：开关按入时，衰减20dB，30 dB。（6）幅度（AMPLITUDE）：幅度可调。（7）直流偏移调节（DC OFF SET）：当开关按入时，直流电平为10V10V连续可调。当开关弹出时，直流电平为零。（8）占空比调节（RAMP/PULSE）：当开关弹出时，占空比为50。当开关按入时，占空比在1090内连续可调。实际频率为指示值10（9）输出（OUT PUT）：波形输出端。（10）TTL电平（TTL OUT）：只有TTL电平输出端。幅度3.5VPP。操作步骤：（1）将仪器接入AC电源，按下电源开关。（2）根据需要选择波形的功能开关。（3）当需要脉冲波和锯齿波时，转动FREQ VAR ，调节频率，按下RAMPPULSE开关，调节占空比，此时频率显示值10，其它状态时关掉。如果选定正弦波，关掉RAMP/PULSE开关。（4）当需小信号输出时，按入衰减器。（5）调节幅度至需要的输出幅度。（6）调节直流电平偏移至需要设置的电平值，其它状态时关掉，直流电平将为零。（7）当需要TTL信号时，从脉冲输出端输出，此电平将不随功能开关改变。