电子技术实验报告实验3示波器使用.docx

电子技术实验报告实 验 名 称：示波器的使用系 别：班 号：实验者姓名：学 号：实 验 日 期：实验报告完成日期：目录一、实验目的3二、实验仪器3三、实验原理3四、实验步骤与实验数据61、校验示波器的灵敏度62、调整、测量含有直流电平的信号63、正弦电压的测量74、正弦信号周期和频率的测量85、示波器的双踪显示96、示波器的“外扫描”（X-Y）工作模式107、在示波器上调节Vp-p=30mV，f=1kHZ的波形11五、思考题11六、实验小结12一、实验目的1、了解示波器的基本工作原理和主要技术指标；2、掌握示波器的使用方法； 3、应用示波器测量各种信号的波形参数。二、实验仪器双踪示波器、函数信号发生器、“四位半”数字万用表各一台 三、实验原理1、数字示波器显示波形原理 示波器是将输入的周期性信号以图像的形式展现在显示器上，以便对电信号进行观察和测量的仪器；示波器显示器是一种电压控制器件，根据电压的有无来控制屏幕的亮灭，并根据电压大小控制光点在屏幕的位置。为了显示被测信号随时间变化的规律，控制显示器在屏幕上进行水平方向的扫描，显示屏必须加有幅度随时间线性增长的周期性锯齿波电压，此时屏幕上出现一条水平光线，称为扫描线或时间基线，线性的锯齿波作为水平轴的时间坐标，故称为时基信号。（即同时需要被测信号和时基信号） 为了在显示屏上观察到稳定的波形，必须使锯齿波的周期Tx和被测信号的周期Ty相等或成整数倍关系。 2、数字存储示波器的原理 主要由信号调理部分、采集存储部分、触发部分、软件处理部分及其他部分组成。 3、双通道数字存储示波器结构框图4、示波器的主要技术特性 （1） 模拟带宽；由前置放大器的带宽决定； （2） 采样频率；由模拟转换电路决定； （3） 存储深度；由存储器决定； （4） 由触发电路决定。 5 、功能键及旋钮的作用说明 （1） Back键：在菜单层次结构中键入，则返回上一层菜单；在菜单顶层键入时，关闭菜单，并显示示波器信息。 （2）Wave Gen：键入时，信号发生器开始工作，可进入菜单，选择波形类型、频率、幅度、偏移等，并将信号从Gen Out插孔输出。 （3）Auto Scale：键入时，自动显示被测波形。 （4）Meas：键入时，进入测量菜单。 （5）Cursors：键入时，进入光标菜单；另外可通过旋钮调节光标线。（6）Trigger：设置显示器何时采集数据和显示波形，键入时，可通过菜单选择触发类型、触发源等，根据需要进行设置，并显示在显示器右上方。 （7）Horizontal：键入时，进入水平控制菜单，可选择时基模式，根据需要设置。6、示波器的使用方法； （1） 打开电源开关30秒后，屏幕上应有光迹，否则检查有关开关及按钮的位置； （2） 将示波器的探头接到被测信号，确定触发源选择在所接通道位置；（3） 键入相应的通道的开关，启动该通道工作； （4） 将垂直和水平灵敏度旋钮调到合适的位置，Vp-p/8选择Y轴灵敏度；T/10选择X轴灵敏度； （5） 屏幕上应有被测信号的波形； （6） 若需测信号各点的电平，耦合方式应选DC耦合，若只需观测信号幅度，则选AC耦合； （7） 调节Y和X位移旋钮将波形调到便于测量的位置。四、实验步骤与实验数据 1、校验示波器的灵敏度对于首次接触的示波器，必须对其灵敏度进行校验。方法为：在示波器正常显示状态下，将探头接示波器本身提供的校准方波信号源（demo2端子）；采用自动或者手动方法观察校准信号，若测量得到的波形幅度、频率与校准信号（f=1kHZ，Vp-p=2.5V）相同，说明示波器准确，若不同，应记下其误差。 测量值： Vp-p =2.49V f=1.0012kHZ误差： EV=2.49-2.52.5×100%=0.4%Ef=1.0012-11×100%=0.12%误差分析： 1.在工作过程中，示波器内部电压可能不是特别稳定，会影响显示读数。 2.信号发生器的频率可能不稳定，导致峰-峰值发生变化，从而产生测量误差。 2、调整、测量含有直流电平的信号 若要求信号发生器输出方波信号（f=1kHZ、占空比50%、Vp-p=4V、VH=3V、VL=-1V），则调整、测量方法为：（1） 令信号发生器输出方波，调整信号频率为1KHZ；（2）调整信号幅度为4V，偏移量为1V，或者通过设置高低电平的方法设置VH=3V,VL=-1V。 （3）连接示波器和信号发生器，令两仪器“COM”端相接，并将示波器探头接信号发生器信号输出端。 （4）示波器置直流耦合（DC），手动或者自动观测信号发生器的输出信号，分别改变波形输出类型,此时示波器上别显示下图所示波形。3、正弦电压的测量 信号发生器输出正弦信号（f=1kHZ、占空比50%，Vp-p=4V、VH=3V、VL=-1V），用数字万用表和示波器按表1测量，然后计算相应的电压均方根值，并与数字表测量值相比较。 表1 信号幅度的测量输出值Vp-p=4V、VL=-1VVp-p=1V、VL=-0.25V数字表测量值（DC）1.003V0.257V数字表测量值（AC）1.425V0.357V数字表测量均方根值1.743V0.439V示波器测量直流电平942.4mV248.21mV示波器测量Vp-p值4.06V1.01V示波器测量均方根值1.71V434mV计算该信号均方根值1.743V0.440V计算过程： 均方根值：V1=1.0032+1.4252V1.743VV2=0.2572+0.3572V0.440V计算的均方根值与数字表测量值误差： E1=1.743-1.7431.743×100%=0E2=0.439-0.4400.440×100%0.227%误差分析：  1.数字万用表内部电压不稳定，导致示数出现一定波动。 2.由于测量信号为交流信号，读数为有效值，存在一定误差。4、正弦信号周期和频率的测量按表2改变上一步骤所用信号发生器的频率，并保持其参数不变，测量其周期，并换算成频率，并与信号发生器的频率显示值相比较。表2 信号周期的测量频率显示值（HZ）100HZ1kHZ10kHZ50kHZ测量周期9.9964ms1.0003ms99.976s20.016s计算频率（HZ）100.04 HZ999.70 HZ10.002 kHZ49.960kHZ误差E1=100.04-100100×100%=0.04%E2=0.99970-11×100%=0.03%E3=10.002-1010×100%=0.02%E4=49.960-5050×100%=0.08%误差分析： 1、在示波器的时基电路(X轴扫描),如果X轴扫描的时基不准，当然就直接将它的误差转移到你的被测信号的频率误差中去。 2、X轴扫描电压的线性也会产生测量误差。X轴扫描电压是一个锯齿波电压，它在上升（扫描）时要求是一根斜的直线，虽然电路上对此做了不少措施，但是总会有一些误差的。 3、人为的误差，这具体表现在示波器的使用调整是否正确，由于面板的坐标格和示波管的图形有一段距离，容易有视觉读数误差。另外在测量是最好将波形拉开些，观察的周期数少些，这样将有利于减少读数误差，等等。 5、示波器的双踪显示按如图搭接电流，将信号改为fi=50kHZ，示波器采用双通道工作，分别调节CH1和CH2的Y灵敏度和上下位移，使显示波形高度和位置适中，调节X灵敏度，使波形显示1-2个周期。用光标法测出t,则V0滞后Vi的相位差=360o*t/T。调整电位器，测出t的最大值，并计算出的值。t=3.932s,T=20s=360o*t/T=70.776o6、示波器的“外扫描”（X-Y）工作模式在“外扫描”（X-Y）工作模式（按下“Horizontal”按键，选择X-Y模式），则CH1的输入信号代替示波器内部的锯齿波作X轴扫描信号，此时，水平（X）轴变为CH1的电压轴，X轴上各点的电压值，用CH1的Y灵敏度来测量，垂直（Y）轴仍为CH2的电压轴，Y轴上各点电压值，仍用CH2的Y灵敏度来测量。用（X-Y）功能，可以观察到V0、Vi波形的李萨如图形。7、在示波器上调节Vp-p=30mV，f=1kHZ的波形 五、思考题 用示波器观察正弦信号时，若荧光屏上出现下列情况，应该如何调节？ （1）屏幕上什么都没有答：调节辉度及水平竖直位置旋钮，或者电源没接好，应仔细检查。  （2）屏幕上只有一点 答：查看是否设置了X-Y模式，如果还不行就调节水平位置及竖直位置的旋钮。 （3）屏幕上只有一条水平线 答：查看输入耦合是不是DC档。再看看是不是触发源选错，确定都无误的话可能是信号幅度太小，调节幅度旋钮。 （4）屏幕上只有一条竖线答: 时间轴频率太低，调节time旋钮，再调节水平档位及竖直档位。 （5）如何让波形同步  答：按Trigger键调出屏幕菜单，将菜单上源与显示调为一致（内触发情况下），如仍不同步（波形向一个方向流动），用Force Trigger键或Level旋钮辅助调整。 （6）观察已知信号频率时，应注意示波器时间量程是否与输入信号的周期同数量级  答：若两者量程不一致时，可调节时基旋钮，调整时间的灵敏度，数值显示在显示屏的上方中间。六、实验小结经过本次实验，我掌握了示波器的基本操作，能够应用示波器测量各种信号的波形参数。遇到了一些问题，在老师的帮助下也都一一解决了。需要注意的地方：1、示波器的功能键有很多，重点要注意的是Auto Scale，Trigger，Entry，Cursers，Meas，Horizontal这几个键的操作方法；2、遇到波形不稳定的情况，首先要检查触发源是否正确，其次检查触发电平；3、实验5两信号无相位差。测量时确保电路闭合，黑夹子连接接地端；4、实验5t值较小时，调节电位器使t值增大；5、每按一次Auto Scale都需检查触发源是否正确。信号发生器输出改变导致波形不稳定，要重新调节触发电平。观察李萨如图形需改变工作模式。