模擬示波器的使用【精制材料】

1、示波器的調(diào)整與使用,示波器 - 電子工程師的眼睛,示波器的首要條件： 1. 準確地顯示波形 2. 保證信號完整性測量,太原理工大學物理與光電工程學院,1,行業(yè)相關(guān),示波器的調(diào)整與使用,實驗簡介 實驗目的 實驗儀器 實驗原理 實驗內(nèi)容 實驗步驟 注意事項,2,行業(yè)相關(guān),實驗簡介,示波器全名為陰極射線示波器。它是觀察和測量電信號的一種電子儀器。一切可以轉(zhuǎn)化為電壓的其它電學量（如電流、電功率、阻抗、位相等）和非電學量（溫度、位移、時間、壓強、磁場、頻率等）以及它們隨時間的變化過程，可以用示波器來進行實時觀察，還可以用來測量電路網(wǎng)絡的頻率特性和伏安特性，已成為科學研究、實驗教學、醫(yī)藥衛(wèi)生、電工電子和儀

2、器儀表等各個研究領(lǐng)域和行業(yè)最常用的儀器。它是一種用途非常廣泛的現(xiàn)代測量工具。,3,行業(yè)相關(guān),基本特點：,輸入阻抗高，對被測信號影響小，有較強的過載能力，測量靈敏度高。 可顯示信號波形、測量信號瞬時值。 工作速度快、頻帶寬，便于觀察高速變化的信號。 可顯示任意兩個信號的電壓或電流的函數(shù)關(guān)系，故可作為信號的X-Y記錄儀。,4,行業(yè)相關(guān),電子示波器的分類,按示波器的性能和結(jié)構(gòu)特點進行分類： 1通用示波器 ：采用單束示波管，是一種寬頻帶的示波器，常用的是雙蹤示波器，使用的極為廣泛，可以對一般電信號進行定性和定量的分析。 2多束示波器 ：采用多束示波管，通過電子開關(guān)進行切換，觀察兩個以上的波形，比較兩個

3、以上的信號很方便。 3取樣示波器 ：便于觀察和測量高頻信號。 4記憶示波器 ：采用記憶示波管實現(xiàn)信息的存儲。,5,行業(yè)相關(guān),5特種示波器 ：具有特殊的功能用途，例如：矢量示波器，高壓示波器，心電圖示波器等。 6數(shù)字存儲示波器 ：能夠?qū)⒉洞俚降男盘栠M行A/D轉(zhuǎn)換，寫入存儲器，需要讀出時，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換還原成模擬信號，在示波器上顯示出來。 7邏輯示波器：（邏輯分析儀）。 8. 虛擬示波器：通過軟件實現(xiàn)示波器的全部功能。 9. 網(wǎng)絡示波器：將示波器接入互聯(lián)網(wǎng)中，便于高速傳遞測量的信息和應用各種數(shù)據(jù)處理軟件。,6,行業(yè)相關(guān),實驗目的,了解示波器的結(jié)構(gòu)和顯示波形的基本工作原理，及掃描原理。 學習示波器、

4、低頻信號發(fā)生器的使用方法。 學習使用示波器測量觀察信號的電壓、頻率、位相差的一些方法,7,行業(yè)相關(guān),實驗儀器,GOS-630FC 型雙蹤示波器 YB1602H信號發(fā)生器 (Q9)連接線數(shù)條,8,行業(yè)相關(guān),實驗原理,示波器的基本結(jié)構(gòu)包括： 陰極射線示波管（電子槍、X、Y偏轉(zhuǎn)板、熒光屏） 電壓放大器（帶衰減器的X和Y軸放大器） 同步、掃描電路 電源,9,行業(yè)相關(guān),實驗原理,一、組成：如圖所示，它由示波管（CRT）、垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，同步控制系統(tǒng)，以及輝度控制電路、電源系統(tǒng)等幾部分組成。 1.陰極射線示波管是個電真空器件，玻璃殼內(nèi)有熒光屏、電子槍和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)幾個部分。 熒光屏 示波管前方內(nèi)部

5、，涂有熒光材料。當高速電子流打上時，熒光物質(zhì)會發(fā)光。發(fā)光的強弱（波形亮度），取決于電子流的強度。,10,行業(yè)相關(guān), 電子槍 由燈絲、陰極、柵極、第一陽極和第二陽極構(gòu)成。 主要功能:產(chǎn)生一束強度可以調(diào)節(jié)的高速電子流，并且使電子束可以聚焦在屏幕上。燈絲加熱后，陰極發(fā)射出大量的電子。這些電子在兩個陽極的加速下，將以很高的速度射向熒光屏。柵極處于第一陽極和陰極之間，使之相對于陰極處于負電勢。改變它負的程度（通過示波器面板上的“亮度”旋鈕調(diào)節(jié)），就可以控制電子束的強度，從而改變熒光屏上的光點和波形的亮度?？刂坪玫谝魂枠O和第二陽極間的電勢差（示波器面板上的“聚焦”旋鈕調(diào)節(jié)），可以使電子束恰好聚焦到熒光屏上

6、，此時屏上的光點最小，波形線條細銳清晰。,11,行業(yè)相關(guān),偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) X和Y是一對互相垂直放置的偏轉(zhuǎn)板。在水平偏轉(zhuǎn)板X間加電壓時，通過期間的電子束就會在偏轉(zhuǎn)板間電場的作用下，在水平方向上發(fā)生偏轉(zhuǎn)，也就是使熒光屏上的光點發(fā)生水平移動。其移動大小，取決于偏轉(zhuǎn)板電壓的高低，二者成正比關(guān)系。 在垂直偏轉(zhuǎn)板Y間加電壓，則通過其間的電子束就會在偏轉(zhuǎn)板間電場的作用下，發(fā)生垂直方向的偏轉(zhuǎn)，使熒光屏上的光點發(fā)生垂直移動，其移動大小，取決于偏轉(zhuǎn)板電壓的高低，二者成正比關(guān)系。 在偏轉(zhuǎn)板間加一個直流電壓（通過示波器面板上的“水平位置”和“垂直位置”旋鈕調(diào)節(jié)），可改變光點的基礎(chǔ)位置。加變化電壓時，光點移動的距離也跟著變化

7、，而且光點位置變化的規(guī)律與所加電壓的變化的規(guī)律是一致的。,12,行業(yè)相關(guān),圖 電子示波器的基本組成框圖,13,行業(yè)相關(guān),實驗原理,14,行業(yè)相關(guān),實驗原理,15,行業(yè)相關(guān),X軸方向偏轉(zhuǎn),實驗原理,16,行業(yè)相關(guān),Y軸方向偏轉(zhuǎn),實驗原理,17,行業(yè)相關(guān),示波管（CRT）結(jié)構(gòu)簡介,G：控制柵極,電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏,G：控制柵極,G：控制柵極,K G A1 A2共同完成聚焦,G：控制柵極,K：陰極,F：燈絲,G：對應亮度旋鈕,K G A1 A2共同完成聚焦,熒光屏,X：水平偏轉(zhuǎn)板,Y：豎直偏轉(zhuǎn)板,A1：第一陽極,G：控制柵極,A2：第二陽極,G：控制柵極,18,行業(yè)相關(guān),掃描原理,只在豎直偏轉(zhuǎn)

8、板上加正弦電壓的情形,只在水平偏轉(zhuǎn)板上加一鋸齒波電壓的情形,示波器顯示正弦波原理圖,19,行業(yè)相關(guān),同步（整步）原理,掃描時由于鋸齒波周期性復原，要求光點所畫的軌跡和第一周期的完全重合，再由視覺殘留，觀察到一個穩(wěn)定的波形 。,Tx=nTy , fy=nfx,觸發(fā)同步電路，它從垂直放大電路中取出部分待測信號，輸入到掃描發(fā)生器，迫使鋸齒波與待測信號同步，此稱為“內(nèi)同步”.操作時使用“電平”（LEVEL）旋鈕 。,20,行業(yè)相關(guān),4、測量前示波器面板控件的位置,注意：測量時對控件進行適當?shù)恼{(diào)節(jié),21,行業(yè)相關(guān),面板主要按鈕,垂直系統(tǒng),水平系統(tǒng),t/DIV：調(diào)節(jié)掃描速率，指示水平方向每格的 掃描時間,

9、V/DIV：調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度,指示 垂直方向每格的偏轉(zhuǎn)電壓值,觸發(fā)電路,電平（LEVEL）：調(diào)節(jié)被測信號在某一電平觸發(fā)描。 按照箭頭方向旋到底。,X-Y工作方式,X-Y：顯示兩個相關(guān)量的函數(shù)圖形。 CH1輸入x軸信號，同時設置為X-Y狀態(tài)。,22,行業(yè)相關(guān),2、測量正弦信號電壓與周期,測量原理,偏轉(zhuǎn)因數(shù)V/div,時基因數(shù)T/div,電壓：Upp=24=8V,假設：“ V/div ” 檔位置于2V/div,“ TIME/div ”的檔位在0.5ms/div,周期 T=60.5=3mS 頻率 f=1/T=333HZ,23,行業(yè)相關(guān),4格,1.6格,T=1.6t/div,UPP=4v/div,2

10、4,行業(yè)相關(guān),將不同信號源信號分別輸入CH1和CH2通道，掃描速率旋鈕置X-Y（逆時針到底）狀態(tài)，調(diào)節(jié)信號幅度或改變通道偏轉(zhuǎn)因數(shù)，使圖形不超出熒光屏視場，調(diào)節(jié)CH1和CH2頻率比觀察李薩如圖 。,3、測量信號的頻率,觀察李薩如圖形,兩個相互垂直的諧振動合成時，若其頻率fx與fy 成簡單的整數(shù)比，合成的軌跡是封閉的穩(wěn)定幾何圖形，稱為李薩如圖。,25,行業(yè)相關(guān),26,行業(yè)相關(guān),測量信號頻率,測量原理,調(diào)出 =1:1、1:2、2:3、3:4的李薩如圖形，在下表中描下李薩如圖形并記下相應CH2通道信號的頻率fy,27,行業(yè)相關(guān),28,行業(yè)相關(guān),五、思考題,1、如果打開示波器電源后，看不到掃描線也看不到

11、光點，可有那些原因？,2、當Y軸輸入端有信號，但屏上只有一條水平線時，是什么原因？應如何調(diào)節(jié)才能使波形沿Y軸展開？,3、如何用示波器測量兩正弦信號的相位差？,四、注意事項,測信號電壓和周期時，一定要將電壓衰減旋紐的微調(diào)和掃描速率旋紐的微調(diào)順時針旋足（校正位置）。,4、觀察李薩如圖形時，能否用示波器的“同步”把圖形穩(wěn)定下來？李薩如圖形為什么一般都在動？主要原因是什么？（做實驗報告時回答）,29,行業(yè)相關(guān),實驗原理,要觀察加在Y軸上電壓隨時間變化的規(guī)律，必須同時在X軸上加上鋸齒波電壓，把Y軸信號產(chǎn)生的豎直亮線按時間展開，這個展開的過程叫“掃描” 為了使屏上的圖形穩(wěn)定，必須使Y軸上電壓和鋸齒波電壓頻

12、率、相位固定，并且它們的頻率滿足：fy/fx=n，n=1，2，3，,式中n為屏上顯示的完整波形個數(shù)。這種使兩者頻率成整數(shù)倍關(guān)系且相位差恒定的調(diào)節(jié)過程稱為“同步”。,30,行業(yè)相關(guān),正弦波合成,實驗原理,31,行業(yè)相關(guān),開關(guān),第二通道接口,第一通道接口,一通道偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇開關(guān),二通道偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇開關(guān),時基掃描,聚焦,輝度,實驗原理,V252型示波器介紹,不同型號和規(guī)格的示波器，雖然旋鈕的 排列不同，但其名稱和作用都基本相同。,通用雙通道示波器,32,行業(yè)相關(guān),33,行業(yè)相關(guān),頻率范圍選擇,信號輸出,函數(shù)選擇,信號發(fā)生器,34,行業(yè)相關(guān),實驗儀器,同軸電纜,35,行業(yè)相關(guān),信號輸入接口 （CH1

13、CH2) 通道選擇開關(guān)（ CH1 CH2 DUAL ADD） Y1，Y2通道輸入信號耦合開關(guān)（AC DC GND) Y1，Y2通道偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇開關(guān)（Volits/div) 選擇不同的檔位能把信號在空間上放大或縮小，而不改變信號本身的大小。同時偏轉(zhuǎn)因數(shù)發(fā)生變化，偏轉(zhuǎn)因數(shù)表示每一縱格代表的電壓值。 用于測量時，要把微調(diào)校準（順時針轉(zhuǎn)到頭） 垂直通道偏轉(zhuǎn)因數(shù)*格數(shù)=電壓值（Up-p) 位移（Position) 調(diào)整光跡垂直方向的位移和水平方向的位移 合成（X-Y） 用于觀察加在x軸和y軸上的兩個信號合成后圖形,信號輸入控制,36,行業(yè)相關(guān),掃描與同步控制,掃描時間因數(shù)選擇開關(guān)和微調(diào)（Time/div

14、) 用于調(diào)節(jié)掃描電壓的周期 測頻率時要把對應微調(diào)校準 頻率=1/掃描時間偏轉(zhuǎn)因數(shù)*格數(shù) （掃描時間偏轉(zhuǎn)因數(shù)指屏幕上一橫格代表的時間大小） 觸發(fā)源選擇（Source) 當調(diào)整Time/div,不能使信號穩(wěn)定時，就要把觸發(fā)源 選成自己的通道。 電平（Level） 當使用觸發(fā)源后，信號還是不能穩(wěn)定，就要使用電 平旋鈕，將電平指到正中間。,37,行業(yè)相關(guān),在示波管的X，Y偏轉(zhuǎn)板上加上正弦電壓，合成后，當兩電壓信號頻率成簡單整數(shù)比時，屏上則顯示出一系列不同的封閉圖形（李薩茹圖形）。,李薩如圖形測頻率,38,行業(yè)相關(guān),實驗內(nèi)容,李薩如圖形的觀察 在示波器的X、Y輸入端分別加上兩個正弦電壓信號，當兩電壓信號

15、的頻率成整數(shù)比時，光點將走一個特殊形狀的軌跡，叫李薩如圖。其圖的形狀由兩信號頻率比及相位差而定。 李薩如圖中，水平切點數(shù)與豎直切點數(shù)之比恰好與頻率成反比，即,39,行業(yè)相關(guān),實驗內(nèi)容,40,行業(yè)相關(guān),測兩個同頻率正弦信號的位相差 方法一：波形比較法,實驗內(nèi)容,41,行業(yè)相關(guān),方法二：橢圓法,實驗內(nèi)容,42,行業(yè)相關(guān),實驗步驟,把信號發(fā)生器的輸出信號分別接到Y(jié)1和Y2端,調(diào)節(jié)Y2信號的頻率，觀查并記錄不同頻率比例下的李薩如圖,分別調(diào)節(jié)兩個通道使其能夠正常顯示波形,切換到X-Y模式，調(diào)整兩個通道的偏轉(zhuǎn)因子，使圖形正常顯示,43,行業(yè)相關(guān),注意事項,熒光屏上的光點不能調(diào)得太亮，并且不能長時間停留在屏上，以免損壞熒