示波器实验报告(Word）.docx

Word文档下载后（可任意编辑） 示波器实验报告　　示波器试验报告 【试验题目】示波器的原理和使用 【试验目的】 1.了解示波器的基本机构和工作原理，把握使用示波器和信号发生器的基本方法 2.学会使用示波器观测电信号波形和电压副值以及频率 3.学会使用示波器观看李萨如图并测频率 【试验原理】 1.示波器都包括几个基本组成部分： 示波管(阴极射线管)、垂直放大电路(Y放大)、水平放大电路(X放大)、扫描信号电路(锯齿波发生器)、同步电路、电源等 2.李萨如图形的原理： 假如示波器的X和Y输入时频率相同或成简洁整数比的两个正弦电压，则荧光屏上将呈现特别的光点轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形 假如作一个限制光点x、y方向改变范围的假想方框，则图形与此框相切时，横边上的切点数nx与竖边上的切点数ny之比恰好等于Y与X输入的两正弦信号的频率之比，即fy:fx=nx:ny 【试验仪器】 示波器×1，信号发生器×2，信号线×2 【试验内容】 1.基础操作： 了解示波器工作原理的基础上阅读所用机器的说明书，了解每个旋钮的作用。

其中最主要也是常常使用的旋钮为横向和纵向两个横向旋钮是掌握扫描时间的旋钮，调整时表现为荧光屏上显示波形发生横向的压缩或展开;纵向旋钮是调整垂直放大电路的旋钮，调整时表现为荧光屏上显示波形发生纵向的展开或压缩，次旋钮为两个，分别掌握示波器的两个输入信号 明确操作步骤及留意事项后，接通示波器电源开关先找到扫描线并调至清楚 2.观测李萨如图形： 向CH1、CH2分别输入两个信号源的正弦波，"扫描时间'的"粗调'旋钮置于"X-Y'方式(即使两路信号进行合成)调出不同比值的李萨如图形来，画出草图，并分析图形的特点与两个信号频率之间的关系绘出所观看到的各种频率比的李萨如图形 设fx=1000Hz为商定真值，依次求出另一信号发生器的输出频率fy，并与该信号发生器读数值f′y进行比较，一一求出它们的相对误差 【试验数据】 【试验结果】 【误差分析】 1.两台信号发生器不协调 2.桌面振动造成的影响 3.示波器上显示的荧光线较粗，取电压值时的荧光线间宽度不准，使电压值不准 4.取正弦周期时肉眼调整两荧光线间宽度不准，导致周期不准。

5.机器系统存在系统误差 6.fy选取时上下跳动，可能取值不准 1示波器工作原理 示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器它是观看数字电路试验现象、分析试验中的问题、测量试验结果必不行少的重要仪器示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成 1.1示波管 阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心它将电信号转换为光信号正如图1所示，电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完好的示波管 1.荧光屏 如今的示波管屏面通常是矩形平面，内外表沉积一层磷光材料构成荧光膜在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜高速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度铝膜还有散热等其他作用 当电子停止轰击后，亮点不能马上消失而要保存一段时间亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做"余辉时间'余辉时间短于10μs为极短余辉，10μs-1ms为短余辉，1ms-0.1s为中余辉，0.1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。

一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉 由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光一般示波器多采纳发绿光的示波管，以爱护人的眼睛 2.电子枪及聚焦 电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束灯丝通电加热阴极，阴极受热发射电子栅极是一个顶部有小孔的金属园筒，套在阴极外面由于栅极电位比阴极低，对阴极发射的电子起掌握作用，一般只有运动初速度大的少量电子，在阳极电压的作用下能穿过栅微小孔，奔向荧光屏初速度小的电子仍返回阴极假如栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管子截止调整电路中的W1电位器，可以转变栅极电位，掌握射向荧光屏的电子流密度，从而到达调整亮点的辉度第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒前加速极G2与A2相连，所加电位比A1高G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用 电子束从阴极奔向荧光屏的过程中，经过两次聚焦过程第一次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的第一电子透镜。

第二次聚焦发生在G2、A1、A2区域，调整第二阳极A2的电位，能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点，这是第二次聚焦A1上的电压叫做聚焦电压，A1又被叫做聚焦极有时调整A1电压仍不能满足良好聚焦，需微调第二阳极A2的电压，A2又叫做辅助聚焦极 3.偏转系统 偏转系统掌握电子射线方向，使荧光屏上的光点随外加信号的改变描绘出被测信号的波形图8.1中，Y1、Y2和Xl、X2两对相互垂直的偏转板组成偏转系统Y轴偏转板在前，X轴偏转板在后，因此Y轴灵敏度高(被测信号经处理后加到Y轴)两对偏转板分别加上电压，使两对偏转板间各自形成电场，分别掌握电子束在垂直方向和水平方向偏转 4.示波管的电源 为使示波管正常工作，对电源供给有肯定要求规定第二阳极与偏转板之间电位相近，偏转板的平均电位为零或接近为零阴极必需工作在负电位上栅极G1相对阴极为负电位(-30V~-100V)，而且可调，以实现辉度调整第一阳极为正电位(约+100V~+600V)，也应可调，用作聚焦调整第二阳极与前加速极相连，对阴极为正高压(约+1000V)，相对于地电位的可调范围为±50V由于示波管各电极电流很小，可以用公共高压经电阻分压器供电。

1.2示波器的基本组成 从上一小节可以看出，只要掌握X轴偏转板和Y轴偏转板上的电压，就能掌握示波管显示的图形样子我们知道，一个电子信号是时间的函数f(t)，它随时间的改变而改变因此，只要在示波管的X轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压，在y轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小)，示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间改变的图形电信号中，在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波 示波器的基本组成框图如图2所示它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成 被测信号①接到"Y"输入端，经Y轴衰减器适当衰减后送至Y1放大器(前置放大)，推挽输出信号②和③经延迟级延迟Г1时间，到Y2放大器放大后产生足够大的信号④和⑤，加到示波管的Y轴偏转板上为了在屏幕上显示出完好的稳定波形，将Y轴的被测信号③引入X轴系统的触发电路，在引入信号的正(或者负)极性的某一电平值产生触发脉冲⑥，启动锯齿波扫描电路(时基发生器)，产生扫描电压⑦由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2，为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始扫描，Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2扫描电压⑦经X轴放大器放大，产生推挽输出⑨和⑩，加到示波管的X轴偏转板上。

z轴系统用于放大扫描电压正程，并且变成正向矩形波，送到示波管栅极这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度，而在扫描回程进行抹迹 以上是示波器的基本工作原理双踪显示则是利用电子开关将Y轴输入的两个不同的被测信号分别 显示在荧光屏上由于人眼的视觉暂留作用，当转换频率高到肯定程度后，看到的是两个稳定的、清楚的信号波形 示波器中往往有一个精确稳定的方波信号发生器，供校验示波器用 2示波器使用 本节介绍示波器的使用方法示波器种类、型号许多，功能也不同数字电路试验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器这些示波器用法大同小异本节不针对某一型号的示波器，只是从概念上介绍示波器在数字电路试验中的常用功能 2.1荧光屏 荧光屏是示波管的显示部分屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系水平方向指示时间，垂直方向指示电压水平方向分为10格，垂直方向分为8格，每格又分为5份垂直方向标有0%，10%，90%，100%等标志，水平方向标有10%，90%标志，供测直流电平、沟通信号幅度、延迟时间等参数使用依据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V/DIV，TIME/DIV)能得出电压值与时间值。

2.2示波管和电源系统 1.电源(Power) 示波器主电源开关当此开关按下时，电源指示灯亮，表示电源接通 2.辉度(Intensity) 旋转此旋钮能转变光点和扫描线的亮度观看低频信号时可小些，高频信号时大些 一般不应太亮，以爱护荧光屏 3.聚焦(Focus) 聚焦旋钮调整电子束截面大小，将扫描线聚焦成最清楚状态 4.标尺亮度(Illuminance) 此旋钮调整荧光屏后面的照明灯亮度正常室内光线下，照明灯暗一些好室内光线缺乏的环境中，可适当调亮照明灯 2.3垂直偏转因数和水平偏转因数 1.垂直偏转因数选择(VOLTS/DIV)和微调 在单位输入信号作用下，光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度，这肯定义对X轴和Y轴都适用灵敏度的倒数称为偏转因数垂直灵敏度的单位是为cm/V，cm/mV或者DIV/mV，DIV/V，垂直偏转因数的单位是V/cm，mV/cm或者V/DIV，mV/DIV事实上因习惯用法和测量电压读数的方便，有时也把偏转因数当灵敏度 踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。

一般按1，2，5方式从5mV/DIV到5V/DIV分为10档波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值例如波段开关置于1V/DIV档时，假如屏幕上信号光点移动一格，则代表输入信号电压改变1V 每个波段开关上往往还有一个小旋钮，微调每档垂直偏转因数将它沿顺时针方向旋到底，处于"校准'位置，此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致逆时针旋转此旋钮，能够微调垂直偏转因数垂直偏转因数微调后，会造成与波段开关的指示值不一致，这点应引起留意很多示波器具有垂直扩展功能，当微调旋钮被拉出时，垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)例如，假如波段开关指示的偏转因数是1V/DIV，采纳×5扩展状态时，垂直偏转因数是0.2V/DIV 在做数字电路试验时，在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于推断被测信号的电压值 2.时基选择(TIME/DIV)和微调 时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似时基选择也通过一个波段开关实现，按1、2、5方式把时基分为若干档波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值例如在1μS/DIV档，光点在屏上移动一格代表时间值1μS。

"微调'旋钮用于时基。