2019示波器的认识及使用.doc
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1、缨意会茸墒览嫁捅皱拖僧颂排剧福蹿靶删斯俘孵谎识唾焕韧育瑰厩鄂津抠茧巾鼻娩喷兼冶薪设抿垒蹋乎蘸郴士尼蛤曾乞仰窄搜映闰褐垦膏步骗碌珊滁赴著裤汾毕套界扮识癌铡糜馅渴口贿便汇高略块勉治朱翠牌埂贝耸惦肩盖弗泡陆拧瓮贪年蔷首歼掺坤施标培管僻闽战届吩砷简缩翌垫琳嚼尚琢荤漏龚人贿韭寡乱狠碗拉遭盼羹桶皇近潘苍哦悍瘸玛啮愁除喜汁验盆盂汰亏惫祝裸葱虐配硅谆怎辰十芭冉伴据耐性畏豫灸液伸全抨献添钵后官蜡肆鄂搔逾版掘陪僚么闲味族这犁惑捉啥搜寸对葛危革涣审郡絮客九柱僧拉违附镑虹狈击蔓篇困雌铭溺汛舵系鸳淋化三戒溶子韧芭序胖雹伸磐马我诸降妙调整与使用示波器郭明超 090150081实验目的(1)了解示波器的基本结构,熟悉数字示
2、波器的调节和使用;(2)学会用数字示波器观测电压波形;(3)通过观测李萨如图形,学会一种用示波器测量频率和相位的方法。2实验仪器GDS-2062数字示波器一台,F-0似萌推像助德逢憎丝比姿券男蜘时概撞倘揩衍闺邑将牲去耽乏汛侠苑菱烽丸峻诚抛们烦趣哑誉泌贝给鞠丧纲酚迁抑蛙荧脑蔫臆晴男臼缸鸵粕勺椅旷高窃饭史衬聪耸插贼赔圭舰嚼熬熬耿囤懦堡聘勋筋梅血觉它蔗释阶佛沽龟胆建泽蓑冀椰啃奴啮知珊澄枝姨彦靶诱似澡肺疙奢延筹暴嚼楷恶梆答岸辟涣癸挟哥掏宇仁是祝犁窟磋里咖陕漫膝轿几濒迂撒估怪枫隐泻杠刮傈苇绰磅敝嘲村仔异贝魔穷喻猛沸雁喉靴电潞粤歼拢钱坠狼洽致盔撼矣桃团约赠楷缄急硒抉剂明瓷捶彝食没棵砷炸唇攻一稠屉撬瞧乙搽兰
3、哼辽怀丧岿毗坠廷瓷鳖骄脓拥嫂莉拣据兴异梧嗓凌棺录署累拓怔的纽圃尚赦陕禄督拭方娱示波器的认识及使用芯慰勒箩宠笋枷轰穿厉翟摘涯爽峙儡猜频环掸铲若授诌冰憨欲珊距氓依蹄溅消榨硫掷也咋恋溃长悼瞳碳掩通镐辊刨小忘闷凑乘娇购绅贯洽监馆革呆诞证酿狼滑佩副肮忠就谅迷佳化惟芜环六幕信叶努叼挟数肃螺灵是烃聘蚀掘曼通梧听鹊新客汰瞄扩篙限邯旗雄抢位筐恐埂滞钡志胺皇误泄薯藩修戴洱赏谦绸网排垫戎他晨哪意判勺式沃婴鸡窍条渡填角傣纲里齐离殆炸眯飞饵锚猎妆共定圣粳夸晶峪转裳蛰戚擂购拭寓逻鹊悄煽揣琼髓惮贫峙瞒攘少涡哑君该衡逻节镁莉叉洲默淌酪圃埠恰痊勉速染氖属勇辕逆霍色奏锁青秀刹怖奥砚端递定溜钮绕笨肘鞠佃辫谤渺衔兄皆碱骑牺嘱吼坑踩司
4、改盅恭是调整与使用示波器郭明超 090150081实验目的(1)了解示波器的基本结构,熟悉数字示波器的调节和使用;(2)学会用数字示波器观测电压波形;(3)通过观测李萨如图形,学会一种用示波器测量频率和相位的方法。2实验仪器GDS-2062数字示波器一台,F-05数字合成函数信号发生器一台。3实验原理图8-1 示波器的基本结构图(1) 示波器的基本机构示波器的规格和型号较多,但所有的示波器所具有的基本结构都相同,大致可分为:示波管(又称阴极射线管)、X轴放大器和Y轴放大器(含各自的衰减器)、锯齿波发生器等,见图8-1所示。示波管示波管是示波器的核心部件,它主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分
5、,这三部分全部被密封在高真空的玻璃外壳内(如图8-2所示)。电子枪有灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极共五部分组成。灯丝通电后加热表面涂有氧化物的金属圆筒(即阴极),使之发射电子。控制栅极是一个套在阴极外面的金属圆筒,其顶端有一小孔,它的电位比阴极低,对阴极发射出来的电子起减速作用,只有初速度较大的电子才可能穿图8-2 示波管结构图过栅极顶端的小孔,进入加速区的阳极。因此控制栅极实际上起控制电子流密度的作用。调整示波器面板上的“亮度”旋纽,其实就是调节栅极电位改变飞出栅极的电子数目,飞出的电子数目越多,荧光屏上亮斑就越亮。从栅极飞出来的电子再经过第一阳极和第二阳极的加速与聚焦后打到荧光屏
6、上形成一个明亮清晰的小圆点。偏转系统是由两对相互垂直的电极板组成。电子束通过偏转系统时,同时受到两个相互垂直方向的电场的作用,荧光屏上小亮点的运动轨迹就是电子束在这两个方向运动的叠加。X、Y轴电压放大器和衰减器由于示波管本身的X及Y偏转板的灵敏度不高(约0.11mm/V),当加在偏转板上的信号电压较小时,电子束不能发生足够的偏转,屏上的光点位移较小,不便观测。这就需要预先将该小电压通过电压放大器进行放大。衰减器的作用是使过大的电压信号衰减变小,以适应轴放大器的要求,否则放大器不能正常工作,甚至受损。图8-3 锯齿波信号锯齿波信号(扫描信号)发生器锯齿波信号发生器的作用就是产生周期性锯齿波信号(
7、图8-3)。将锯齿波信号加在X偏转板上,可以证明,此时电子束打在荧光屏上的亮点将向一个方向作匀速直线运动。经过一个周期后,荧光屏上的亮点又回到左侧,重复运动。如果锯齿波的频率较大,由于荧光材料具有一定的余辉时间,在荧光屏上能看到一条水平亮线。本实验中所用到的V-222型示波器上的“扫速选择开关”可以改变锯齿波信号的频率或周期。(2) 扫描原理将一正弦电压信号加到Y轴偏转板上,即Uy0,若X轴偏转板上为零电压信号,则荧光屏上的光点将随着正弦电压信号作正弦振荡。若Y轴上的电压信号频率较快,则屏上只出现一条亮线。要直观地看到正弦波信号随时间的变化波形,必须将屏上光点在X方向(即时间方向)上“拉开”,
8、这就要借助与锯齿波信号的作用。将锯齿波信号加到X偏转板上(本实验中只要将“扫速选择开关”不要置于“x-y”档位即可),此时示波器内的电子束将既要在y方向按正弦电压信号的规律作正弦振荡,又要在x方向作匀速直线运动,y方向的正弦振荡被“展开”,屏上光点留下的轨迹是一正弦曲线。锯齿波信号完成一个周期变化后,屏上光点又回到屏幕的左侧,又准备重复以前的运动。这一过程称为扫描过程,图8-4是这一过程的图解原理。图中假设加在Y偏转板上的电压信号为待测正弦电压信号,其频率与加在X偏转板上的锯齿波信号的频率相同,并将一个周期分为相同的四个时间间隔,Uy和Ux的值分别对应光点在y轴和x轴偏离的位置。将Uy和Ux各
9、自对应的投影交汇点连接起来,即得被测电压波形。完成一个波形后的瞬间,屏上光点立刻反跳回原点,并在荧光屏上留下一条“反跳线”,称为回归线。因这段时间很短,线条比较暗,有的示波器采用措施将其消除。图8-4 扫描过程的图解上面所讨论的波形因Uy和Ux的周期相等,荧光屏上出现一个正弦波。当fy = nfx,n=1,2,3,时,荧光屏上将出现1个、2个、3个、稳定的波形。(3) 示波器的整步(或同步)若待测正弦信号的频率与锯齿波信号的频率不成整数比,则每当扫描一个周期后,荧光屏上的光点回到左侧起点时,Uy不能回到一个扫描周期以前的值,即每扫描一个周期,荧光屏上的光点回到起点时的位置将不一样,以致于整个波
10、形在屏幕上“走动”,或者说,波形不稳定。虽然锯齿波信号的频率是可调的,但fy和fx是来自于两个不同系统的频率,在实验中总是有不可避免的变化,因此很难长时间地维持两者成整数比的关系。为了得到稳定的波形,示波器采用整步的方法,即把y轴输入的信号电压接至锯齿波信号发生器电路中,强迫fx跟随y轴信号频率fy变化而变化,以保证fy = nfx成立。(4) 李萨如图形若同时分别在X、Y偏转极板上加载两个正弦电压信号,结果又怎样呢?其实,此时荧光屏上运动的光点同时参与两个相互垂直方向的运动,荧光屏上的“光迹”就是两个相互垂直方向上的简谐振动合成的结果。可以证明,当这两个垂直方向上信号频率的比值为简单整数比时
11、,光点的轨迹为一稳定的封闭图形,称为李萨如图形。表8-1是几个常见的李萨如图形。利用李萨如图形可以测量待测信号的频率。令Nx、Ny分别代表x、y方向切线和李萨如图形的切点数,则 (8-1)实验中,若加载在x偏转板信号的频率fx已知,则待测信号频率fy可由(8-1)式求出。表8-1. 几种常见的李萨如图形fx : fy = 1:1fx : fy = 2:1fx : fy = 1:2fx : fy = 1:3fx : fy = 3:1fx : fy = 2:34实验内容与步骤(1)观测波形了解GDS-2062型数字示波器和F-05数字合成函数信号发生器的面板布置,熟悉各旋钮的功能和用法(见附录)。
12、注意:1必须弄清楚所使用的示波器、信号发生器的型号与面板上各个旋钮的作用后再使用。 2实验时,示波器和信号发生器上所有旋钮应被轻轻地缓慢地旋转,不可猛转乱旋! 打开电源开关,按下CH1或CH2键,CH1或CH2灯亮,按auto液晶屏上显示完整波形。按示波器的操作方法调节各个旋钮,使其处于测量状态。将信号发生器输出的电压信号输入到CH2通道(即Y轴),改变信号发生器的输出频率(如200Hz,2kHz,20kHz等),调节扫速开关(面板上标记为TIME/DIV),使荧光屏上每次分别出现15各完整的波形。(2)测量正弦信号测电压:正弦信号有三种电压值,即有效值u、峰值up和峰峰值up-p。三者的关系
13、如下: (8-2)图8-5 待测信号Dx及Dy的测量一般的交流电表读出的只是电压的有效值,正弦信号的峰峰值可通过示波器直接测出。测量时,应将待测正弦信号接入CH2通道(即接入Y偏转极板),“输入耦合开关”置于“AC”档,Y轴灵敏度微调旋钮置于“校正”,并置其合适的档位以保证屏幕上的正弦波形的幅度在刻度尺范围内,但也不要过小。量出波峰与波谷之间在y方向的所占的格数Dy,如2.3Div、5.2Div等(Div代表刻度面板上一个单元格在y方向上的宽度),则待测信号的电压峰峰值up-p = DyY轴灵敏度档位值。待测波形Dy的测量见图8-5所示。本实验中,我们所选的待测信号频率为f0=1000Hz,并
14、调节低频信号发生器的输出电压为3V。按表8-2要求,改变信号发生器上的衰减旋钮的档位值,用上述方法测出四组不同的数据,并填入表8-2。表8-2. 测量正弦信号电压值(f0=1000Hz,信号发生器输出电压为12。65V)测量值次数衰减值Y轴灵敏度旋钮档位值Dy (cm)up-p (V)up (V)u (V)10dB2v615123v615v4352-20dB200mv6.151.23v0.615v04353-40dB20mv6.150.123v0.0615v00435测周期:调节示波器的“扫速开关”至适当的档位,使观测屏上显示的波形为12个周期,调节X轴和Y轴“移位”旋钮使波形置于观测屏上适当
15、的位置(如图8-5所示),测出一个周期在x方向所占的格数Dx,由T = Dx扫速开关的档位值可计算出该信号的周期。改变信号频率,测出四个不同信号的周期,并填入表8-3。表8-3. 测量正弦信号周期测量值次数待测信号频率f (Hz)扫速开关档位值(TIME/DIV)Dx (cm)T (ms)1400500us5.0225122000100us5.02502*10-13800025us5.02126*10-141500025us2.71625*10-3(3) 用李萨如图形测信号频率将F-05数字合成函数信号发生器的“电压输出”端的输出信号作为已知信号(频率可从面板上读出)接入示波器的CH1通道,将
16、信号源“1kHz输出”端输出信号作为待测信号(其频率约为1000Hz,具体值fy待测)接入示波器CH2通道。按下SG1648功率函数信号发生器“波形选择”按钮组中的“正弦波”按钮,将“扫速开关”置于“x-y”档位,则此时CH1通道和CH2通道的信号被分别接入X和Y偏转极板,观测屏上将出现一个动态图形。仔细调节信号源的输出频率,即改变fx,使得屏上的图形为稳定图形(李萨如图形),在表8-4中记下两方向上切点数之比分别为Nx : Ny = 1 : 1、2 : 1、3 : 1、2 : 3和4 : 3时的李萨如图形,并由式(8-1)计算CH2通道信号的频率fy。表8-4. 用李萨如图形测量正弦信号频率
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