示波器的原理及使用.ppt

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1、示波器的原理及使用示波器的原理及使用 示示波波器器是是利利用用示示波波管管内内电电子子束束在在电电场场或或磁磁场场中中的的偏偏转转,显显示示随随时时间间变变化化(波波形形）的的电电压压信信号号电电压压信信号号的的一一种种观观测测仪仪器器。它它不不仅仅可可以以定定性性观观察察电电路路(或或元元件件)的的动动态态过过程程，而而且且还还可可以以定定量量测测量量各各种种电电学学量量，如如电电压压电电压压、周周期期、波波形形的的宽宽度度及及上上升升、下下降降时时间间时时间间等等。用用双双踪踪示示波波器器还还可可以以测测量量两两个个信信号号之之间间的的时时间间差差或或相相位位差差，显显示示两两个个两两个个

2、相相关关函函数数的的图图像像相相关关函函数数的的图图像像。示示波波器器还还可可以以用用作作其其他他显显示示设设备备，如如晶晶体体管管特特性性曲曲线线、雷雷达达信信号号等等。配配上上各各种种传传感感器器，还还可可用用于于各各种种非非电电量量测测量量，如如压压力力、声声光光信信号号、生生物物体体的的物物理理量量(心心电电、脑脑电电、血血压压)等等。自自1931年年美美国国研研制制出出第第一一台台示示波波器器至至今今已已有有70年年，它它在在各各个个研研究究领领域域都都取取得得了了广广泛泛的的应应用用，示示波波器器本本身身也也发发展展成成为为多多种种类类型型，如如慢慢扫扫描描示示波波器器、各各种种频

3、频率率范范围围的的示示波波器器、取取样样示示波波器器、记记忆忆示示波波器器等等，已已成成为为科科学学研研究究、实实验验教教学学、医医药药卫卫生生、电电工工电电子子和和仪仪器器仪仪表表等等各各个个研研究究领领域域和和行行业业最最常常用用的的仪仪器器。示波器示波器一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、实验目的 1、了解通用双通道示波器的结构和工作原理，熟悉、了解通用双通道示波器的结构和工作原理，熟悉 示波器面板控制件的作用和使用方法示波器面板控制件的作用和使用方法 2、掌握用示波器观察波形、测量电压和频率的方法、掌握用示波器观察波形、测量电压和频率的方法 3、掌握观察李萨如图形的方法，并能测量未

4、知信号的、掌握观察李萨如图形的方法，并能测量未知信号的 频率；能用示波器观察频率；能用示波器观察“拍拍”现象现象 难点：双通道示波器的结构和工作原理难点：双通道示波器的结构和工作原理难点：双通道示波器的结构和工作原理难点：双通道示波器的结构和工作原理 重点：示波器面板控制件的作用和使用方法、测量原理重点：示波器面板控制件的作用和使用方法、测量原理重点：示波器面板控制件的作用和使用方法、测量原理重点：示波器面板控制件的作用和使用方法、测量原理4、测量相位差测量相位差二、实验仪器二、实验仪器二、实验仪器二、实验仪器 通用双通道示波器通用双通道示波器（GOS620 20MHz）同轴电缆同轴电缆 函数

5、信号发生器函数信号发生器 (XJ1630型型)三、实验原理三、实验原理三、实验原理三、实验原理 1 1、示波器基本结构、示波器基本结构、示波器基本结构、示波器基本结构 示波器基本组成框图示波器基本组成框图示波器基本组成框图示波器基本组成框图 示波器的基本组成示波器的基本组成示波器的基本组成示波器的基本组成示波器的基本组成 示波管（示波管（示波管（示波管（CRTCRT）、电子放大系统、扫描触发系统、电源）、电子放大系统、扫描触发系统、电源）、电子放大系统、扫描触发系统、电源）、电子放大系统、扫描触发系统、电源 uu 示波管（示波管（示波管（示波管（CRTCRT）结构简介）结构简介）结构简介）结构

6、简介A1：第一阳极：第一阳极G：控制栅极：控制栅极K：阴极：阴极F：灯丝：灯丝G：对应亮度旋钮：对应亮度旋钮A2：第二阳极：第二阳极K G A1 A2共同完成聚焦共同完成聚焦X：水平：水平偏转板偏转板Y：竖直偏转板：竖直偏转板荧光屏荧光屏电子枪、偏转系统、荧光屏电子枪、偏转系统、荧光屏电子枪、偏转系统、荧光屏电子枪、偏转系统、荧光屏uu 电子放大系统电子放大系统电子放大系统电子放大系统 竖直放大器、水平放大器竖直放大器、水平放大器uu 扫描触发系统扫描触发系统扫描触发系统扫描触发系统扫描发生器、触发电路扫描发生器、触发电路作用：在偏转板上加足够的电压，使电子束获得明显偏移；作用：在偏转板上加足

7、够的电压，使电子束获得明显偏移；对较弱的被测信号进行放大对较弱的被测信号进行放大扫描发生器作用扫描发生器作用：产生一个与时间成正比的电压作为扫：产生一个与时间成正比的电压作为扫 描信号描信号触发电路作用触发电路作用：形成触发信号。示波器工作在自动（：形成触发信号。示波器工作在自动（AUTO)方式时，扫描发生器始终有扫描信号输出；当示波器处于方式时，扫描发生器始终有扫描信号输出；当示波器处于AC/DC触发方式工作时，扫描发生器必须有触发信号的激励触发方式工作时，扫描发生器必须有触发信号的激励才能产生扫描信号。一般对应：才能产生扫描信号。一般对应：内触发方式时，触发信号由被测信号产生，满足同步要求

8、内触发方式时，触发信号由被测信号产生，满足同步要求外触发方式时，触发信号由外部输入信号产生外触发方式时，触发信号由外部输入信号产生uu 电源（略）电源（略）电源（略）电源（略）2 2、示波原理、示波原理、示波原理、示波原理（扫描和同步）（扫描和同步）（扫描和同步）（扫描和同步）uu 扫描原理扫描原理扫描原理扫描原理只在竖直偏转板上只在竖直偏转板上加正弦电压的情形加正弦电压的情形只在水平偏只在水平偏转板上加一转板上加一锯齿波电压锯齿波电压的情形的情形示波器显示正弦波原理图示波器显示正弦波原理图X轴方向偏转轴方向偏转Y轴方向偏转轴方向偏转正弦波合成正弦波合成uu 同步（整步）原理同步（整步）原理同

9、步（整步）原理同步（整步）原理扫描时由于锯齿波周期性复原，要求光点所画的轨迹和第一扫描时由于锯齿波周期性复原，要求光点所画的轨迹和第一周期的完全重合，再由视觉残留，观察到一个稳定的波形周期的完全重合，再由视觉残留，观察到一个稳定的波形。紊乱的波形紊乱的波形 Tx=nTy,fy=nfxuu触发同步电路触发同步电路触发同步电路触发同步电路，它从垂直放大电路中取出部分待测信号，它从垂直放大电路中取出部分待测信号，它从垂直放大电路中取出部分待测信号，它从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为输入到扫描发生器，

10、迫使锯齿波与待测信号同步，此称为输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内内内内同步同步同步同步”.操作时使用操作时使用操作时使用操作时使用“电平电平电平电平”（LEVELLEVEL）旋钮）旋钮）旋钮）旋钮。3 3、示波器面板控制件的作用简介、示波器面板控制件的作用简介、示波器面板控制件的作用简介、示波器面板控制件的作用简介亮度：轨迹亮度：轨迹亮度调节亮度调节电源开关电源开关电源指示灯电源指示灯聚焦：轨迹聚焦：轨迹清晰度调节清晰度调节荧光屏荧光屏校准信号校准信号CH1或或CH2：被测信号输入端口：被测信号输入端口注意双通道被测信号耦合方式被测信号耦合方式AC：交流输入：交流输入DC

11、：直流输入直流输入GND：输入零信号输入零信号垂直位移垂直位移水平位移水平位移被测信号输入被测信号输入ALT：两个通道：两个通道交替显示交替显示通道工作方式选择通道工作方式选择通道工作方式选择通道工作方式选择CH1或或CH2：1或或2单独显示单独显示CHOP：两个通：两个通道断续显示道断续显示ADD：显示两个：显示两个通道信号幅度的通道信号幅度的代数和或差代数和或差通道通道2极极性转换性转换电压衰减及扫描速率电压衰减及扫描速率电压衰减及扫描速率电压衰减及扫描速率VOLTS/DIVVOLTS/DIV：调节垂直偏转调节垂直偏转灵敏度，指示灵敏度，指示垂直方向每格垂直方向每格的偏转电压值的偏转电压值

12、VIRIABLEVIRIABLE：连续调：连续调节垂直偏转灵敏度节垂直偏转灵敏度TIME/DIVTIME/DIV：调节扫：调节扫描速率，指示水平方描速率，指示水平方向每格的扫描时间向每格的扫描时间X-YX-Y工作方式工作方式工作方式工作方式：CH1输入输入X轴信号轴信号VIRIABLE VIRIABLE PLEEPLEE 5 5：连续调节扫连续调节扫描速率描速率扫描方式选择扫描方式选择扫描方式选择扫描方式选择自动（自动（AUTO)：扫：扫描发生器自动工作描发生器自动工作常态（常态（NORM)单次（单次（SINGLE)被触发或准被触发或准备指示灯备指示灯电平（电平（电平（电平（LEVELLEVE

13、L）：）：）：）：调节被测信号在某调节被测信号在某一电平触发扫描一电平触发扫描触发方触发方触发方触发方式选择式选择式选择式选择选择触发源信号选择触发源信号选择触发源信号选择触发源信号内：内：内：内：CH1 CH2CH1 CH2外：外：LINE EXT触发极性选择：触发极性选择：选择上升或下降选择上升或下降沿触发扫描沿触发扫描接地接地外触发输入外触发输入CH1或或CH2选择：选择：“交替交替”或或“断续断续”工工作方式时，选择频作方式时，选择频率低的通道触发率低的通道触发单踪显示时，任选单踪显示时，任选其一，触发信号均其一，触发信号均来自于被显示通道来自于被显示通道选择触发信号选择触发信号耦合方

14、式：耦合方式：AC/DC TV30：CH1输出31：电源插座32：电源设置33：保险丝座4、函数信号发生器简介、函数信号发生器简介本实验所用函数信号发生器可以输出频率在本实验所用函数信号发生器可以输出频率在0.2Hz-2MHz的正弦波、三角波、方波信号。的正弦波、三角波、方波信号。面板主要控制件的作用：面板主要控制件的作用：电源开关电源开关波形选择波形选择波形选择波形选择频率范频率范频率范频率范围选择围选择围选择围选择频率调节频率调节频率调节频率调节幅度调节幅度调节函数信函数信函数信函数信号输出号输出号输出号输出占空比占空比调节调节AC常态常态触发耦合方式触发耦合方式（COUPL ING）顺时

15、针旋足顺时针旋足微调微调（VIRIABLE）CH1触发源触发源（TRIGGER SOURCE）0.1V(X)电压衰减电压衰减（VOLTS/DIV）0.5ms扫描速率（扫描速率（SEC/DIV）CH1垂直方式垂直方式（MODE）触发极性（触发极性（SLOPE）居中居中位移（三只）位移（三只）（POSITION）自动自动扫描方式扫描方式（SWEEP MODE）居中居中聚焦（聚焦（FOCUS）DC输入耦合输入耦合居中居中亮度亮度（INTENSITV）作用位置作用位置控制件名称控制件名称作用位置作用位置控制件名称控制件名称4、测量前示波器面板控件的位置、测量前示波器面板控件的位置注意：测量时对控件进行

16、适当的调节注意：测量时对控件进行适当的调节uu 面板主要按钮面板主要按钮面板主要按钮面板主要按钮uu垂直系统垂直系统垂直系统垂直系统uu水平系统水平系统水平系统水平系统t/DIVt/DIV：调节扫描速率，指示：调节扫描速率，指示 水平方向每格的扫描时间水平方向每格的扫描时间水平方向每格的扫描时间水平方向每格的扫描时间V/DIVV/DIV：调节垂直偏转灵敏度：调节垂直偏转灵敏度,指示指示 垂直方向每格的偏转电压值垂直方向每格的偏转电压值垂直方向每格的偏转电压值垂直方向每格的偏转电压值uu触发电路触发电路触发电路触发电路电平（电平（电平（电平（LEVELLEVEL）：）：）：）：调节被测信号在某一

17、电平触发描。调节被测信号在某一电平触发描。旧示波器：旧示波器：顺时针到底，波形中心电平附近顺时针到底，波形中心电平附近 新示波器：新示波器：中央位置，大约在中间值中央位置，大约在中间值uuX-YX-Y工作方式工作方式工作方式工作方式X-YX-Y：显示两个相关量的函数图形。显示两个相关量的函数图形。CH1输入输入x轴信号，同时设置为轴信号，同时设置为X-YX-Y状态。状态。四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、实验内容 1、观察波形、观察波形2、测量正弦信号电压与周期、测量正弦信号电压与周期 3、测绘李萨如图像、测绘李萨如图像 4、观察、观察“拍拍”现象现象 5、测量相位差、测量相位差1 1、

18、观察波形、观察波形、观察波形、观察波形（1）信号发生器输出）信号发生器输出接接CH1。（2）调节信号发生器）调节信号发生器的输出频率和电压及波的输出频率和电压及波形。形。（3）调节示波器）调节示波器CH1通道偏转因数、扫描速通道偏转因数、扫描速率、电平等，使显示波率、电平等，使显示波形稳定。形稳定。要求：熟练要求：熟练要求：熟练要求：熟练偏转因数、扫描速率、电平偏转因数、扫描速率、电平偏转因数、扫描速率、电平偏转因数、扫描速率、电平等按钮操作等按钮操作等按钮操作等按钮操作2 2、测量正弦信号电压与周期、测量正弦信号电压与周期、测量正弦信号电压与周期、测量正弦信号电压与周期 测量原理测量原理 偏

19、转因数偏转因数V/div时基因数时基因数T/div电压：电压：Upp=24=8V假设：假设：“V/div”档位置于档位置于2V/div“TIME/div”的档位在的档位在0.5ms/div 周期周期 T=60.5=3mS频率频率 f=1/T=333HZ 4格1.6格T=1.6t/divUPP=4v/div 将不同信号源信号分别输入将不同信号源信号分别输入CH1和和CH2通道，扫描速率旋钮置通道，扫描速率旋钮置X-YX-Y（逆（逆时针到底）状态，调节信号幅度或改变通道偏转因数，使图形不超出荧光时针到底）状态，调节信号幅度或改变通道偏转因数，使图形不超出荧光屏视场，屏视场，调节调节调节调节CH1C

20、H1和和和和CH2CH2频率比频率比频率比频率比观察李萨如图观察李萨如图。3 3、测量信号的频率、测量信号的频率、测量信号的频率、测量信号的频率 uu 观察李萨如图形观察李萨如图形观察李萨如图形观察李萨如图形 两个相互垂直的谐振动合成时，若其频率两个相互垂直的谐振动合成时，若其频率fx与与fy 成简单的整数比，合成成简单的整数比，合成的轨迹是封闭的稳定几何图形，称为李萨如图的轨迹是封闭的稳定几何图形，称为李萨如图。uu 测量信号频率测量信号频率测量信号频率测量信号频率测量原理测量原理 调出调出 =1:1、1:2、2:3、3:4的李萨如图形，的李萨如图形，在下表中描下李萨如图形并记下相应在下表中

21、描下李萨如图形并记下相应CH2通道信号的频率通道信号的频率fy 4 4、观察、观察、观察、观察“拍拍拍拍”现象现象现象现象 两个两个同方向的谐振动合成同方向的谐振动合成时，若其频率时，若其频率f1与与f2 的差值远小的差值远小于于f1、f2，合成振动的振幅随时间缓慢的呈周期性变化，这种，合成振动的振幅随时间缓慢的呈周期性变化，这种现象称为现象称为“拍拍”“拍拍”频：频：垂直方式选垂直方式选ADDADD，通道，通道2极性选极性选NORM，扫描速率调到，扫描速率调到合适值，调可调标准信号源信号频率，使屏上出现稳定的合适值，调可调标准信号源信号频率，使屏上出现稳定的“拍拍”波形，观察波形，观察“拍拍

22、”现象。现象。5.5.5.5.利用双踪示波器测量相位差利用双踪示波器测量相位差利用双踪示波器测量相位差利用双踪示波器测量相位差u方法一方法一：将一个待测信号输入示将一个待测信号输入示波器的波器的CH1CH1轴，另一个待测信号输轴，另一个待测信号输入示波器的入示波器的CH2CH2轴，轴，则两个待测则两个待测信号间相位差就转化为信号间相位差就转化为CH1CH1与与CH2CH2间相位差间相位差 w方法二方法二：将一个待测信号输入将一个待测信号输入示波器示波器X X偏转板，另一个待测信号偏转板，另一个待测信号输入示波器的输入示波器的YCH2YCH2轴，则两个待测轴，则两个待测信号间相位差就转化为信号间

23、相位差就转化为X X轴与轴与YCH2YCH2轴间相位差轴间相位差RC电路电路信号发生器信号发生器信号发生器信号发生器CH1CH1CH2CH2五、思考题五、思考题五、思考题五、思考题 1、如果打开示波器电源后，看不到扫描线也看不到光点，可、如果打开示波器电源后，看不到扫描线也看不到光点，可有那些原因？有那些原因？2、当、当Y轴输入端有信号，但屏上只有一条水平线时，是什么轴输入端有信号，但屏上只有一条水平线时，是什么原因？应如何调节才能使波形沿原因？应如何调节才能使波形沿Y轴展开？轴展开？3、如何用示波器测量两正弦信号的相位差？、如何用示波器测量两正弦信号的相位差？四、注意事项四、注意事项四、注意

24、事项四、注意事项 测信号电压和周期时，一定要将电压衰减旋纽的微调和测信号电压和周期时，一定要将电压衰减旋纽的微调和扫描速率旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）。扫描速率旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）。4 4、观察李萨如图形时，能否用示波器的、观察李萨如图形时，能否用示波器的、观察李萨如图形时，能否用示波器的、观察李萨如图形时，能否用示波器的“同步同步同步同步”把图形稳定把图形稳定把图形稳定把图形稳定下来？李萨如图形为什么一般都在动？主要原因是什么？下来？李萨如图形为什么一般都在动？主要原因是什么？下来？李萨如图形为什么一般都在动？主要原因是什么？下来？李萨如图形为什么一般都在动？主要原因是什么？（做实验报告时回答）（做实验报告时回答）（做实验报告时回答）（做实验报告时回答）