大物实验示波器的使用实验报告.docx
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大物实验示波器的使用实验报告
大物实验示波器的使用实验报告
篇一：
模拟示波器的使用实验报告
模拟示波器的使用
·实验目的
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.
·实验原理
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
·实验内容及步骤
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:
3，1:
1，3:
2，2:
1，微调输入信号的频率至图象稳定，记录在坐标纸上.
·实验记录
（见坐标纸）
·误差分析
观察电压信号时
正弦波1：
频率相对误差?
f?
fA?
f’A测
fA
A?
V’A测
VA
fB?
f’B测
fB
B?
V’B测
VB?
100%?
4999.98?
4950?
100%?
1.0%1.010电压相对误差?
V?
正弦波2：
频率相对误差?
f?
?
100%?
?
100%?
500?
499?
100%?
0.2%5001.024?
1.000?
100%?
2.3%1.024电压相对误差?
V?
?
100%?
方波1：
频率相对误差?
f?
fA?
f’A测
fA
A?
V’A测
VA?
100%?
4999.94?
4940?
100%?
1.2%20.25
40.1?
40?
100%?
0.25%40电压相对误差?
V?
?
100%?
占空比相对误差?
D?
正弦波2：
频率相对误差?
f?
DA?
D’A测DA?
100%?
fB?
f’B测
fB
B?
V’B测
VB?
100%?
500?
489?
100%?
2.2%5001.035?
1.000?
100%?
3.4%1.035
30.1?
30?
100%?
0.33%30电压相对误差?
V?
?
100%?
占空比相对误差?
D?
DB?
D’B测
DB?
100%?
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.
·课后习题
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.
篇二：
大学物理实验示波器实验报告
示波器的使用
【实验简介】
示波器是用来显示被观测信号的波形的电子测量仪器，与其他测量仪器相比，示波器具有以下优点：
能够显示出被测信号的波形；对被测系统的影响小；具有较高的灵敏度；动态范围大，过载能力强；容易组成综合测试仪器，从而扩大使用范围；可以描绘出任何两个周期量的函数关系曲线。
从而把原来非常抽象的、看不见的电变化过程转换成在屏幕上看得见的真实图像。
在电子测量与测试仪器中，示波器的使用范围非常广泛，它可以表征的所有参数，如电压、电流、时间、频率和相位差等。
若配以适当的传感器，还可以对温度、压力、密度、距离、声、光、冲击等非电量进行测量。
正确使用示波器是进行电子测量的前提。
第一台示波器由一只示波管，一个电源和一个简单的扫描电路组成。
发展到今天已经由通用示波器到取样示波器、记忆示波器、数字示波器、逻辑示波器、智能化示波器等近十大系列，示波器广泛应用在工业、科研、国防等很多领域中。
KarlFerdinandBraun生平简介
1909年的诺贝尔物理奖得主KarlFerdinandBraun于1897年发明世界上第一
台阴极射线管示波器，至今许多德国人仍称CRT为布朗管（BraunTube）。
【实验目的】
图8-1KarlFerdinandBraun
1、了解示波器的结构和工作原理，熟悉示波器和信号发生器的基本使用方法。
2、学习用示波器观察电信号的波形和测量电压、周期及频率值。
3、通过观察李沙如图形，学会一种测量正弦波信号频率的方法。
【实验仪器】
VD4322B型双踪示波器、EM1643型信号发生器、连接线及小喇叭等
10
5
9
6
图8-2VD4322型双踪示波器板面图
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、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0.1—1mm/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0—4点之间的曲线段；在第二周期内，显示4—8点之间的曲线段，起点在4处；第三周期内，显示8—11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。
为了使屏上的图形稳定，必须使Tx/Ty=n（n＝1，2，3，?
），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）
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?
1
（8-2）T
信号的周期可以用扫描速度值乘以被测信号波形的又一个周期在荧光屏上的水平偏转距离而求得T?
t?
x（T=扫描速度×一个周期水平距离），故信号的频率便可以算出。
（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的李萨如图形，不难得出：
所以未知频率
fy?
Nx
fx（8-3）Ny
图8-8李莎如图
加在Y轴电压的频率fy加在X
轴电压的频率fx
?
水平直线与图形相交的点数Nx垂直直线与图形相交的点数Ny
【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。
篇三：
示波器的使用实验报告
实验一通用模拟与数字双踪示波器的使用及测量
一、实验目的和要求
1．根据已学的示波器理论知识学习正确使用通用双踪示波器，并利用示波器进行各种电信号的测量，熟练掌握模拟示波器的使用。
2．学习数字式通用示波器的使用，了解其在测量上的强大功能，并与模拟示波器进行比较，体会各自在测量上的特点。
3．认真按实验内容的要求进行实验，记录有关的数据和波形，回答实验内容中提出的
有关问题，并按时提交实验报告。
二、实验原理
在时域信号测量中，电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。
它可以精确复现作为时间函数的电压波形（横轴为时间轴，纵轴为幅度轴），不仅可以观察相对于时间的连续信号，也可以观察某一时刻的瞬间信号，这是电压表所做不到的。
我们不仅可以从示波器上观察电压的波形，也可以读出电压信号的幅度、频率及相位等参数。
电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的，如果在示波管的X偏转板（水平偏转板）上加一随时间作线性变化的时基信号，在Y偏转板（垂直偏转板）加上要观测的电信号，示波器的荧光屏上便能显示出所要观测的电信号的时间波形。
若水平偏转板上无扫描信号，则从荧光屏上什么也看不见或只能看到一条垂直的直线。
因此，只有当X偏转板加上锯齿电压后才有可能将波形展开，看到信号的时间波形。
一般说来，Y偏转板上所加的待观测信号的周期与X偏转板上所加的扫描锯齿电压的周期是不相同的，也不一定是整数倍，因而每次扫描的起点对待观测信号来说将不固定，则显示波形便会不断向左或向右移动，波形将一片模糊。
这就有一个同步问题，即怎样使每次扫描都在待观测信号不同周期的相同相位点开始。
近代电子示波器通常是采用等待触发扫描的工作方式来实现同步的。
只要选择不同的触发电平和极性，扫描便可稳定在待观测信号的某一相应相位点开始，从而使显示波形稳定、清晰。
在现代电子示波器中，为了便于同时观测两个信号（如比较两个信号的相位关系），采用了双踪显示的办法，即在荧光屏上可以同时有两条光迹出现，这样，两个待测的信号便可同时显示在荧光屏上，双踪显示时，有交替、断续两种工作方式。
交替、断续工作时，扫描电压均为一种，只是把显示时间进行了相应的划分而已。
由于双踪显示时两个通道都有信号输入，因此还可以工作于叠加方式，这时是将两个信号逐点相加起来后送到Y偏转板的。
这种工作方式可模拟谐波叠加，波形失真等问题。
同时，如果改变其中一个的极性，也可以实现相减的显示功能。
这相当于两个函数的相加减。
示波器除了用于观测信号的时间波形外，还可将两个相同或不同的信号分别加于垂直和水平系统，以观测两信号在X－Y平面上正交叠加所组成的图形，如李沙育图形。
它可用于观测两个信号之间的幅度、相位和频率关系。
三、实验仪器设备
1．模拟双踪示波器CS－4135A一台
2．数字双踪示波器TDS－1002B一台
3．DDS函数信号发生器DG1022一台
图1－1CS-4135A示波器前面板示意图
示波器前面板之说明：
1．CRT显示屏显示范围为垂直轴8div（80mm），水平轴10div（100mm）。
为使显示信号与刻度间不会产生视差，采用了标示于荧幕内侧的刻度。
此外在刻度的左端则标示有测定响应时间的%记号。
2．POWER电源开关按钮。
3．电源指示灯。
4．CAL端子为校正用信号输出端子。
使用于校正探头时，可得到1Vp-p正极性，1kHz之方波信号输出。
5．刻度照明控制CRT格子刻度线的亮度。
6．TRACEROTA用于调节水平扫描线的倾斜度。
7．FOCUS扫描线焦距调节旋钮。
8．INTEN辉度旋钮用于调整扫描线的亮度。
9．GND接地端子。
10&13．调节CH1和CH2波形的垂直位置。
12．BAL用于调整垂直通道的DC平衡。
11&14．AC-GND-DC垂直通道的输入耦合方式，即选择以何种方式观测输入信号。
15&16．偏转灵敏度（垂直轴衰减）旋钮粗调和微调，为获得正确的读数，微调旋钮必需关闭，即顺时针旋至最右端的位置。
19．MODE用于选择触发方式。
AUTO：
由触发信号启动扫描，若无输入触发信号则显示扫描时间基线。
NORM：
若无正确输入触发信号则没有任何显示。
FIX：
在固定的触发电平位置开始触发扫描。
TV-F：
将复合射频信号的垂直同步脉冲分离出来实现触发。
TV-L：
将复合射频信号的水平同步脉冲分离出来实现触发。
20．VERTMODE用于选择垂直通道输入信号的显示模式。
CH1：
显示CH1的输入信号。
CH2：
显示CH2的输入信号。
ALT：
采用交替方式显示CH1和CH2的输入信号（用于高速扫描）。
CHOP：
以固定的250kHz频率采用断续方式显示CH1和CH2的输入信号（用于低速扫描）。
21．CH2INVERT按下此按钮，CH2输入信号极性被反相。
22．X-Y按下此按钮，示波器变为X-Y轴图示仪，此时CH1为Y轴，CH2为X轴。
23．SOURCE选择触发信号源。
VERT：
触发源由VERTMODE加以选择（其中CHOP方式触发源由CH1提供）。
CH1（CH2）：
触发源为CH1（CH2）的输入信号。
LINE：
触发源为商用电源的电压波形。
EXT：
外部接入的触发源。
24．SLOPE用于选择触发信号的极性。
25．TRIGGERLEVEL用于调整触发电平。
26．外触发源输入端。
27&28．扫描速度粗调和微调旋钮，同样读数时微调旋钮必需旋至最右端的位置。
29．调节显示波形的水平位置。
30．X10MAG按下此按钮，信号在水平方向上扩展10倍。
四、预习要求
1、复习好教材《电子测量与仪器》第六章时域测量的内容，掌握示波器的原理。
2、查找相关资料及参照实验仪器使用说明书，预先了解双踪示波器、函数信号发生器各旋钮、开关的作用。
3、详细阅读实验指导书，作好绘制波形和测试记录的准备。
五、实验内容
（一）、学习并熟练掌握通用模拟示波器的使用
1．打开示波器预热后调出扫描线，对照上一页图1－1的标示，熟悉CS-4135A模拟示
波器各个开关和旋钮的作用。
2．从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为1kHz，幅值为5Vpp的正弦波，输入到CS-4135A模拟示波器的CH1（垂直通道1）上并稳定显示，示波器的一些初始设置如下：
MODE位于AUTO，VERTMODE位于CH1，SOURCE位于VERT，TRIGGERLEVEL约位于中间位置，偏转灵敏度旋钮和扫描速度旋钮处于适当位置，按键按钮都处于弹出状态；接着完成以下操作：
（1）．把触发源SOURCE的选择杆从VERT的位置拨至CH1和CH2，理解为什么在CH2位置
时波形变得不稳定，然后拨回VERT位置。
（2）．旋转水平位移旋钮，把波形的扫描起点右移到显示屏幕的可视位置，然后按下和
弹起SLOPE按键，查看波形的不同触发极性（正极性上升沿触发，负极性下降沿触发）。
（3）．旋转TRIGGERLEVEL旋钮，观察波形起点的位置变化，当起点超过波形的正负峰值
时，波形显示会有什么变化？
体会触发电平在获取稳定波形显示过程中的重要作用。
（4）．把VERTMODE选择杆从CH1拨至CH2，会出现什么情况？
此时再把MODE选择杆从
AUTO位置拨至NORM，又会出现什么情况？
体会触发和扫描的工作状况。
最后把各设置拨回初始位置。
VERTMODE选择杆从CH1拨至CH2:
波形消失。
MODE选择杆从AUTO位置拨至NORM：
无明显变化。
3．熟悉示波器的双通道显示功能。
从DG1022函数信号发生器的CH2输出另一个频率为1.5kHz，幅值为5Vpp的
正弦波（注意CH2的默认波形是三角波），输入到CS-4135A模拟示波器的CH2（垂直通道2）上，此时示波器显示的仍然是CH1输入的信号，若要显示CH2输入的信号，需把VERTMODE从CH1拨至CH2，则示波器的显示变成CH2输入的信号。
若想同时显示两个通道的信号，可以把VERTMODE拨至ALT或CHOP位置，ALT采用交替方式实现双踪显示，此时两个通道的输入信号都能够得到稳定的显示（但是这时两个通道的信号被设置在信号周期的同一位置开始触发，从显示上不能判别出两信号的相位关系）。
CHOP采用断续方式实现双踪显示，但是只能稳定显示一个通道的信号，另一个通道的信号不能稳定（如果两个通道的信号频率刚好是整数比关系时，则能同时稳定），稳定与否由触发源决定，当SOURCE位于VERT或CH1位置时，CH1通道稳定显示，当SOURCE位于CH2位置时，CH2通道稳定显示。
请同学们结合教材内容进一步理解示波器的双踪显示情况。
4．在一台性能良好的示波器上观测一个电压幅度1V，频率1KHz正弦波形，但是在示
波器的屏幕上却出现如图1－2所示各种非正常的波形显示，请把图中所给出的各种不正常波形在示波器上显示出来，然后把波形调回正常显示状态，试分析每种不正常波形产生的原因（有的现象可能有多种原因），并说明应如何调整示波器的哪些相关开关、
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