实验三示波器应用一

电子线路实验报告实验名称：实验三示波器的使用系别：电子科学系班号：电科2班组别：第23组实验者姓名：江东华学号：19720132203337实验日期：2014年10月28日实验报告完成日期：2014年10月30日指导老师意见：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电信号以图像形式展现在显示屏上的仪器。示波器显示器是一种电压控制期间，根据电压有无控制屏幕亮灭，并根据电压大小控制光点在屏幕上的位置。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，显示屏必须加油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，成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模拟带宽、采样速率、存储深度、触发能力。5、功能键及旋钮作用说明（重点）（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）WaveGen：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GenOut插孔输出。（3）AutoScale：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。……四、实验内容：1、校验示波器的灵敏度：对于首次接触的示波器，应对灵敏度进行校验，方法为：在正常显示下，将探头接示波器本身提供的校准方波信号源（DEMO2端子），采用手动或自动调节，观察校准信号，若测量得到波形幅度、频率与校准信号相同，则说明准确，不同，则记下误差。测量值：2.53,1.0012PPVVfKHz误差：2.532.5100%1.2%2.5VE1.00121100%0.12%1fE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令频率f=1KHz，占空比为50%，VV4p-p，VV3H，VV1-L，观察下图三种波形。3、正弦电压的测量信号发生器输出正弦信号（频率f=1KHz，占空比为50%，VV4p-p，VV3H，VV1-L），用数字万用表和示波器按照表一测量，并计算相应的电压方均根值，并与数字表测量值相比较.表一：信号幅度的测量输出值VV4p-p，VV1-LVV1p-p，VV25.0-L数字表测量值（DC）0.9959V0.2486V数字表测量值（AC）1.4147V0.3533V数字表测量均方根值1.7320V0.4324V示波器测量直流电平0.9375V0.2385V示波器测量Vp-p值4.06V1.02V示波器测量均方根值1.72V0.432V计算该信号均方根值1.730V0.4320V计算过程：均方根值2210.99591.41471.730VV2220.24860.35330.4320VV计算的均方根值与数字表测量值误差：11.73201.730100%0.12%1.7320E20.43240.4320100%0.09%0.4320E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，且数字万用表测量时显示数值为四位有效数字，有效数字位数明显多于固定电压值，故引起了误差。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.正弦信号周期与频率的测量频率显示值（Hz）100Hz1kHz10kHz50kHz测量周期9.9996ms999.36us99.976us20.025us计算频率（Hz）99.964Hz1.0002kHz9.9996kHz49.938kHz误差：110099.964100%0.036%100E211.0002100%0.02%1E3109.9996100%0.004%10E45049.938100%0.124%50E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f=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，使波形显示一到两个周期，用光标法测出t，则oV滞后于iV的相位差00t360T，调整电位器，测出t最大值，并计算出值。t=4.0us,T=20us00t360T=0036047220usus6、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0VVi、波形的李萨如图形。五、示波器的使用方法：1)使用示波器时，打开电源开关（POWER）30秒后，屏幕上应有光迹，否则检查有关控制旋钮的位置。2)将示波器探头接到被测信号，确定触发源选择在所接通道位置。3)键入相应通道开关，启动该通道工作。4)将垂直和水平灵敏度旋钮调到合适位置。5)将信号输入端与内置信号发生器的信号输出端Demo2相连，按Autoscale键进行自动处理信号，比对信号进行误差测量。6)测量电路时，选择任意通道作为输入端口，将相应探头上的笔帽轻轻下拉，将露出的铁丝钩钩在待测的电路导线处。对信号的处理可按动Auto键进行自动处理。也可手动处理：旋转Horizontal和CH1、CH2通道开关上方的旋钮调节X、Y轴灵敏度，旋转CH1、CH2通道开关下方的旋钮调节信号上下位置。按CH1、CH2通道开关一下后，显示屏上出现设置菜单，对通道的耦合方式、带宽限制、微调、倒置和探头进行设置，建议打开带宽限制。若需测量信号各点电平，耦合方式应选DC耦合，若只需观测信号幅度，则选AC耦合。按CH1、CH2通道开关两下即为关闭通道。7)对信号进行测量时，按Measure工具栏的Meas键进行信号的电压、频率、周期、峰峰值等一系列数值的测量。快照可显示所有测量项目。其步骤为：按下Meas健，调出测量菜单，使用屏幕菜单或复用旋钮，选择需要测量的项目。屏幕右侧可显示最多四项测量值。也可以按Cursors键进行X1、X2、Y1、Y2的光标法测量等各方式的手动测量。其步骤为：按下Horiz键，选择标准（即YT，横轴为时间轴，纵轴为电压轴）或XY（横轴为CH1，纵轴为CH2）六、实验小结1.遇到的问题与解决方法：（1）波形不稳定。首先检查触发源是否正确（观察哪个信号，哪个信号做触发源），其次检查触发电平（按Trigger键，再调节触发电平大小）。（2）按Meas键没有测量值。在信号已经调节稳定的情况下，得调节垂直灵敏度和时基旋钮，保证显示屏上有两至三个周期波形。（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5t值较小。调节电位器使相位差最大（阻值最大时），并且确保信号发生器各参数正确。2.总结(1)掌握示波器基本操作，特别注意AutoScale,Horizontal,Trigger,Entry,Cursers,Meas等键的操作和信号调节的方法。（2）仔细调节信号发生器输出信号的频率，峰峰值等，确保后续试验的继续。认真调节示波器的各种参数，确保信号显示的稳定与准确。（3）每按一次AutoScale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。七、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。（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，确定都无误的话可以试着调节垂直刻度。（4）屏幕上只有一条竖线；答: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ForceTrigger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。