示波器的原理与使用(5页).doc

-第 1 页示波器的原理与示波器的原理与使用使用-第 2 页实验六实验六示波器的原理与使用示波器的原理与使用示波器(阴极射线示波器,简称电子示波器)是一种能显示各种电压(或电流)波形的仪器。可以用来测定各种电压信号的周期、频率、幅度和相位等。凡是可转换为电压（或电流）的电学量（如电动势、阻抗等）和非电学量（如温度、位移、速度、压力、声强、磁场等）都能直接用示波器观察。因此，示波器是一种应用广泛的电子仪器。【实验目的】【实验目的】1、了解示波器的结构和工作原理。2、学会用示波器观察电信号的波形。3、观察李萨如图形，学会一种测量正旋波频率的方法。【实验原理】【实验原理】示波器主要由示波管（CRT），放大与衰减电路，扫描发生器，触发同步，电源等组成。示波管产生电子束，经加速聚焦和偏转系统到达荧光屏。竖直方向（Y 轴偏转板）输入待测信号，水平方向（X 轴偏转板）加上示波器内部产生的锯齿波扫描电压，则水平轴光点的移动与时间成正比，可以代表 t 轴，竖直方向的运动与信号电压变化规律一致，代表 U，如果二者的重复周期满足整数比关系：fy=nfx，n=1，2，3，荧光屏上将出现 1 个，2 个，3个稳定的波形。为满足上述要求，示波器内部设有扫描触发电路（Trigger），用 Y 轴信号电压自动控制 X 轴扫描电路的发生，从而起到整步的作用，这样显示的波形图象更加稳定。【实验仪器】【实验仪器】前面板介绍：（见图）CRT 6）电源主电源开关，当此开关开启时二极管 5）发亮。2）亮度调节轨迹或亮点的亮度。3）聚焦调节轨迹或亮点的聚焦。4）轨迹旋转半固定的电位器来调整水平轨迹与刻度线平行。33）滤色片使波形看起来更加清晰。垂直轴8）CH1(X)输入：在 X-Y 模式下，作为 X 轴输入端20）CH2(Y)输入：在 X-Y 模式下，作为 Y 轴输入端10)18)AC-GND-DC:选择垂直输入信号的输入方式。AC：交流耦合。GND：垂直放大器的输入接地，输入端断开。DC：直流耦合。7）22）垂直衰减开关：调节垂直偏转灵敏度从 5mV/div5V/div 分 10 挡。9）21）垂直微调：微调灵敏度大于或等于 1/2.5 标示值。13）17)CH1 和 CH2 的 DC BAL：这两个用于衰减器的平衡调试。11）19)垂直位移：调节光迹在屏幕上的垂直位置。14）垂直方式：选择 CH1 与 CH2 放大器的工作模式。CH1 或 CH2：通道 1 或通道 2 单独显示。DUAL：两个通道同时显示。ADD：显示两个通道的代数和 CH1+CH2。按下 CH2 INV16)按键，为代数差CH1-CH2。12)AT/CHOP：在双踪显示时，放开此键，表示通道 1 与通道 2 交替显示（通常用于扫描速度较快的情况下）；当此键按下时，通道 1 与通道 2 同时继续显示（通常用于扫描速度较慢的情况下）。-第 3 页16）CH2 INV：通道 2 的信号反向，当此键按下时，通道 2 的信号以及通道 2 的触发信号同时方向。触发：24）外触发输入端子：用于外部触发信号。当使用该功能时，开关 23）应设置在 EXT位置上。23）触发源选择：选择内（INT）或外（EXT）触发CH1：当垂直方式选择开关 14）设定在 DUAL 或 ADD 状态时，选择通道 1作为内部触发信号源。CH2：当垂直方式选择开关 14）设定在 DUAL 或 ADD 状态时，选择通道 2作为内部触发信号源。LINE：选择交流电源作为触发信号。EXT：外部触发信号接于 24）作为触发信号源。27）TRIG.ALT 当垂直方式选择开关 14）设定在 DUAL 或 ADD 状态时，而且触发源开关 23）选在通道 1 或通道 2 上，按下 27）时，它会交替选择通道 1和通道 2 作为内触发信号源。26）极性：触发信号的极性选择。“+”上升沿触发，“-”下降沿触发。28）触发电平：显示一个同步稳定的波形，并设定一个波形的起始点。向“+”旋转触发电平向上移，向“-”旋转触发电平向下移。25）触发方式：选择触发方式AUTO：自动 当没有触发信号输入时扫描处在自由模式下。NORM：常态 当没有触发信号时，踪迹处在待命状态并不显示。TVV：电视场 当想要观察一场的电视信号时。TVH：电视行 当想要观察一行的电视信号时。（仅当同步信号为负脉冲时，方可同步电视场和电视行信号）。时基：29）水平扫描速度开关：扫描速度可以分 20 挡，从 0.2S/div 到 0.5S/div。当设置到 X-Y位置时可用作 X-Y 示波器。30）水平微调：微调水平扫描时间，使扫描时间被校正到与面板上 TIME/DIV 指示一致。TIME/DIV 扫描速度可连续变化。当反时针旋转到底为校正位置。整个延时可达 2.5 倍以上。32）水平位移：调节光迹在屏幕上的水平位置。31）扫描扩展开关：按下时扫描速度扩展 10 倍。1）CAL：提供幅度为 2Vpp 频率 1KHz 的方波信号，用于校正 10：1 探头的补偿电容器和检测示波器垂直与水平的偏转因数。15）GND：示波器机箱的接地端子。【实验内容】【实验内容】1 基本操作：单通道操作(1)电源接通，电源指示灯亮，约 20 秒后屏幕光迹出现。如果 60 秒后还没有出现光迹，请重新检查开关和控制旋钮的设置。（2）分别调节亮度，聚焦，使光迹亮度适中，清晰。（3）调节通道 1 位移旋钮与轨迹旋转电位器，使光迹与水平刻度平行。（4）用 10:1 探头将校正信号输入至 CH1 输入端。（5）将 AC-GND-DC 开关设置在 AC 状态一个如图所示的方波将会出现在屏幕上。（6）调整聚焦使图像清晰。-第 4 页（7）对于其他信号的观察，可通过调整垂直衰减开关，扫描时间到所需位置，从而得到清晰的图形。（8）调整垂直和水平位移旋钮，使得波形的幅度与时间容易读出。以上为示波器的最基本操作，通道 2 的操作与通道 1 的操作相同。2双通道操作改变垂直方式到 DUAL 状态，于是通道 2 的光迹也会出现在屏幕上（与 CH2 相同）。这时通道 1 显示一个方波，而通道 2 仅显示一条直线，因为没有信号接到该通道。现在将校正信号接到 CH2 的输入端与 CH1 一致，将 AC-GND-DC 开关设置到 AC 状态，调整 11）和19）使两通道的波形大小适中。释放 ALT/CHOP 开关，（置于 ALT 方式）。CH1 和 CH2 的信号交替地显示在屏幕上，此设定用于观察扫描时间较短的两路信号。按下 ALT/CHOPA 开关，（置于 CHOP 方式），CH1 和 CH2 上的信号以 250KHz 的速度独立的显示在屏幕上，此设定用于观察扫描时间较长的两路信号。在进行双通道操作时（DUAL 或加减方式），必须通过触发源信号的开关来选择通道 1 或通道 2 的信号作为触发信号。如果 CH1 和 CH2 信号同步，则两个波形都会稳定显示出来。反之，则仅有触发信号源的信号可以稳定的显示出来；如果 TRIG/ALT 开关按下，则两个波形都会同示稳定的显示出来。3加减操作通过设置“垂直方式开关”到“加”的状态，可以显示 CH1 和 CH2 的代数和，如果 CH2的 INV 开关被按下则为代数减。为了得到加减的精确值，两个通道的衰减设置必须一致。4触发源的选择正确的选择触发源对于有效的使用示波器示至关重要的，所以用户必须熟悉。41 MODE 开关：AUTO：当为自动模式时，扫描发生器自由产生一个没有触发信号的扫描信号；当有触发信号时，它会自动转换到触发扫描，通常第一次观察一个波形时，将其设置“AUTO”当稳定后再调整其他设置。当其他控制部分设定好后，通常将开关设回到“NORM”触发方式，因为该方式更加灵敏。NORM：常态，通常扫描器保持在静止状态，屏幕上无光迹显示。TV-V：电视场，当需要观察一个整场的电视信号时，将 MODE 开关设置到 TV-V，对电视信号的场信号进行同步，扫描时间通常设定到 2ms/div 或 5ms/div。TV-H：电视行，对电视信号的行信号进行同步，扫描时间通常为 5s/div 显示几行信号波形，可以用微调旋钮调节扫描时见到所需的行数。送入示波器的同步信号必须是负极42 触发信号源功能：为了在屏幕上显示一个稳定的波形，需要给触发电路提供一个与显示信号在时间上有关联的信号，触发源开关就是用来选择该触发信号的。CH1/CH2：大部分情况下采用内触发模式。送到垂直输入端的信号在预放以前份一支到触发电路中。LINE：用交流电源的频率作为触发信号。这种方法对于测量与电源频率有关的信号十分有效。如音响设备的交流噪音，可控硅电路等。EXT：用外来信号驱动扫描触发电路。该外来信号因与要测的信号有一定的时间关系，波形可以更加独立的显示出来。43 触发电平和极性开关当触发信号通过一个预置的阀门电平时会产生一个扫描触发信号。调整触发电平旋钮可以改变电平，向“+”方向时，阀门电平向正方向移动，向“-”方向时，阀门电平向负方向移动，当在中间位置时，阀门电平在平均位置上。44 触发交替开关-第 5 页当垂直选择在双踪显示时，该开关用于交替触发和交替显示。在交替放时下，每一个扫描周期，触发信号交替一次。这种方式有利于波形幅度、周期的测试，甚至可以观察两个在频率上并无联系的波形。但不适合于相位和时间对比的测量。在双踪显示时，如果“CHOP”“TRIG.ALT”同时按下，则不能同步显示，因为“CHOP”信号成为触发信号。6扫描速度控制调节扫描速度旋钮，可以选择你想要观察的波形个数，如果屏幕上显示的波形过多，则调节扫描时间更快一些，如果屏幕上只有一个周期的波形，则可以减慢扫描时间。当扫描速度太快时，屏幕上只能观察到周期信号的一部分。如对于一个方形信号可能在屏幕上显示的只是一条直线。7扫描扩展当需要观察一个波形的一部分时，需要很高的扫描速度。但是如果想要观察的部分远离扫描起点，则要观察的波形可能已经出现到屏幕意外。这时就需要使用扫描扩展开关。当扫描开关按下后，显示的范围会扩展 10 倍。8X-Y 操作将扫描速度开关设定在 X-Y 位置时，示波器工作方式为 X-Y。X-轴：CH1 输入Y-轴：CH2 输入将两个信号发生器输出的正弦波信号分别输入 CH1，CH2。则合成了各种李萨如图形。固定其中一路的输出频率为 50Hz，调节另一路的频率输出，得到所要求的稳定的李萨如图形，读出频率值，与计算值：fx:fy=Ny:Nx相比较。9探头校正如以前所述，示波器探头可用于一个很宽的频率范围，但必须进行相位补偿。失真的波形会引起测量误差。因此测量前，要进行探头校正。连接 10:1 探头 BNC 到 CH1 或 CH2 的输入端，将衰减开关设定到 50mv，连接探极探针到校正信号的输出端，调整补偿电容直到获得最佳的方波为止。10直流平衡调整（DC BAL）1）将 CH1 和 CH2 的输入耦合开关设定为 GND,触发方式为自动，将光迹调到中间位置。2.)将衰减开关在 5mV 与 10Mv 之间来回转换，调整 DC BAL 到光迹在零水平线不移动为止。