示波器的使用(预习)一仪器的原理及结构1.示波器示波器是一种用途广泛的电子测量仪器。利用它可以测出电信号的一系列参数,如信号电压(或电流)的幅度、周期(或频率)、相位等,数字示波器还可以测量信号的频谱特性。实验室拥有的主要是模拟示波器,数字示波器虽有自动测试功能,给操作带来方便,但显示的波形是量化的不够细腻,观察波形没有模拟示波器清晰,特别是观察含有干扰信号的波形时有一定的困难。模拟示波器的组成包括示波管、水平/垂直部分、触发部分及电源等组成。(1)电子示波管如图1所示,主要由电子枪、偏转系统、荧光屏三部分组成。电子枪包括灯丝、阴极、栅极和阳极。偏转系统包括Y轴偏转板和X轴偏转板两部分,偏转板上电压形成的电场力将电子枪图1示波管结构图发射出来的电子束,按照偏转板上电压的大小作出相应的偏移。荧光屏是位于示波管顶端涂有荧光物质的透明玻璃屏,当电子枪发射出来的电子束轰击到屏时,荧光屏被击中的点上会发光,显示出曲线或波形。(2)水平/垂直部分示波器的水平部分产生扫描电压,使电子在水平方向上偏转,形成时间轴;垂直部分处理被测信号,在荧光屏上还原出被测信号的电压波形。(3)示波器的使用①寻找扫描光迹,将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”,输入耦合方式置“GND”,开机预热后,若在显示屏上不出现光点和扫描基线,可按下列操作去找到扫描线:适当调节亮度旋钮;触发方式开关置“自动”;适当调节垂直()、水平()“位移”旋钮,使扫描光迹位于屏幕中央。②双踪示波器一般有五种工作方式,即“Y1”、“Y2”、“Y1+Y2”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。③为了显示稳定的被测信号波形,“触发源选择”开关一般选为“内”触发,使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。④触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后,若被显示的波形不稳定,可置触发方式开关于“常态”,通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压,使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。有时,由于选择了较慢的扫描速率,显示屏上将会出现闪烁的光迹,但被测信号的波形不在X轴方向左右移动,这样的现象仍属于稳定显示。⑤适当调节“扫描速率”及“Y轴灵敏度”旋钮使屏幕上显示一~二个周期的被测信号波形。在测量幅值时,应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置,即顺时针旋到底。在测量周期时,应注意将“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置,即顺时针旋到底。还要注意“扩展”旋钮的位置。根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数(div或cm)与“Y轴灵敏度”旋钮指示值(v/div)的乘积,即可算得信号幅值的实测值。根据被测信号波形一个周期在屏幕水平方向所占的格数(div或cm)与“扫速”旋钮指示值(t/div)的乘积,即可算得信号频率的实测值。2.函数信号发生器函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形,输出电压最大可达20VP-P。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮,可使输出电压在毫伏级到伏特级范围内连续调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。注意:函数信号发生器作为信号源,它的输出端不允许短路。二实验内容及步骤1.用校正信号对示波器进行自检(1)扫描基线调节将示波器的工作方式开关置于“单踪CH1”(触发CH1或CH2),触发方式开关置于“自动”。开启电源开关后,调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮,使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。然后调节“X轴位移”()和“Y轴位移”()旋钮,使扫描线位于屏幕中央,并且能上下左右移动自如。(2)测试“校正信号”波形的幅度、频率将示波器的“校正信号”通过探头引入选定的Y通道(CH1或CH2),将Y轴输入耦合方式开关置于“AC(交流)”或“DC(直流)”,触发源选择开关置“内”,内触发源选择开关置“CH1”或“CH2”。调节X轴“扫描速率”旋钮(t/div)和Y轴“输入灵敏度”旋钮(V/div),使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。a.校准“校正信号”幅度将“y轴灵敏度微调”旋钮置“校准”位置,“y轴灵敏度”旋钮置适当位置,读取校正信号幅度,记入表1。表1校准信号测量数据标准值实测值幅度Up-p(V)频率f(KHz)b.校准“校正信号”频率将“扫速微调”旋钮置“校准”位置,“扫速”旋钮置适当位置,读取校正信号周期,记入表1。2.用示波器测量信号电压和周期调节信号发生器有关旋钮,使输出频率分别为1KHz、10KHz,有效值均为1V的正弦波信号。改变示波器“t/div”及“V/div”等旋钮,测量信号源输出电压峰峰值及信号周期,记入表2。3.用利萨如图形法测量信号频率调节a信号发生器的频率为1KHz、电压为1V的正弦波输入示波器的Y2作为标准信号;调节b信号发生器的电压为1V(假定1KHz)的正弦波输入示波器的Y1为待测信号。调节示波器的时基旋钮(TIME/DIV)顺时针调到底,即X-Y位置,适当调节垂直/水平位移旋钮和Y1、Y2灵敏度旋钮,屏幕上得到一合成图形,适当调节标准信号源的频率,使屏幕上得到稳定的利萨如图形。若合成图形为园或椭圆,则被测信号的频率与标准信号的频率相同。表2测量信号参数若合成图形为其它利萨如图形,根据合成图形的形状计算出待测信号频率:fy=fx*Nx/Ny式中,Nx为水平线与利萨如图形的交点数,Ny为垂直线与利萨如图形的交点数,fx为标准信号的频率。三实验报告要求1.认真记录数据,并绘出有关波形;2.根据测量数据和波形,分析测试结果,总结相关内容;信号源频率示波器测量周期值示波器测量电压值周期(ms)频率(Hz)峰峰值(Vpp)有效值(u)1KHz10KHz3.简述用示波器观察波形时,怎样操作才能最快?哪些是关键步骤。VD4322B示波器面板结构及操作(一)屏幕部分厘米刻度:每一方格即1平方厘米,又称DIV,在进行电压、周期读数时,需要根据厘米刻度进行读数。聚焦旋钮:调节波形的清晰度,当辉度调到适当的亮度后,调节聚焦旋钮控制扫描线最佳。辉度旋钮:调节波形亮度,顺时针方向旋转,亮度增加;反之,亮度减小。(二)垂直部分(Y轴)1Y输入:被测信号输入端。被测信号从Y1输入,处理后加到垂直偏转板,控制电子枪发射的电子在垂直方向偏转。2Y输入:同Y1通道。但当示波器工作于X-Y方式时,输入到此端的信号变为X轴信号,处理后加到水平偏转板,控制电子在水平方向上偏转。输入耦合开关(AC-CND-DC):此开关用于选择输入信号送至放大电路的耦合方式。屏幕部分水平部分(X轴)垂直部分(Y轴)触发部分屏幕部分水平部分(X轴)垂直部分(Y轴)触发部分屏幕部分水平部分(X轴)垂直部分(Y轴)触发部分触发部分屏幕部分:厘米刻度(div/cm)、示波管、亮度、聚焦等垂直部分:被测信号处理,测量信号电压:Vpp=Dy×div,而u=Vpp/2(u为有效值)水平部分:模拟时间轴,测量信号周期(频率):T=Dx×div,或f=1/T触发部分:显示信号波形稳定,自动-内-Y1(CH1),以及“电平”控制垂直偏转因数选择开关(V/DIV):用于选择垂直偏转因数使显示的波形置于易于观察的幅度范围,并用于测量被测信号电压的大小。1Y位移旋钮:此旋钮用于1Y信号在垂直方向的位移。2Y位移旋钮:功能同1Y位移。工作方式选择开关(1Y、2Y、交替、断续):1Y-只有加到1Y通道的信号能显示;2Y-只有加到2Y通道的信号能显示;交替-加到1Y、2Y通道的信号能交替显示在荧光屏上,适用观察高频信号;断续-加到1Y、2Y通道的信号同时显示在荧光屏上,适用观察低频信号。(三)水平部分(X轴)扫描速度TIME/DIV选择开关:范围从0.2Μs/DIV到0.2S/DIV,按1-2-5进制共分19档和X-Y方式。用于测量被测信号的周期。水平位移:此旋钮用于扫描线在水平方向的移动。扫描微调控制:连续改变水平偏转因数,顺时针到底为校准位置。(四)触发部分触发方式:自动、常态、TV-V、TV-H,常用自动和常态,自动:无论什么状态,电平是否合适,总有波形显示,当电平合适时才有稳定波形显示;常态:若电平不合适,屏幕没有波形显示,只有当电平合适时才有波形显示,且是稳定的波形。触发源:内、电源、外,常用内触发方式。内触发选择:Y1、Y2、组合,根据被测信号接入情况选择,若被测信号接入Y1输入端,应选择Y1,若观测双路信号,需要选择组合方式。电平:无论在哪种触发方式下,都需要调节电平旋钮,获得合适的触发电平,使显示的波形稳定。EM1643信号发生器的操作:(1)电源开关(POWER),按入开。(2)功能开关(FUNCTION):波形选择:正弦波方波和脉冲波三角波和锯齿波(3)频率微调FREQVAR:频率复盖范围10倍。(4)分档开关(RANGE-HZ):10HZ-2MHZ(分六档选择)。(5)衰减器(ATT):开关按入时衰减低30db。(6)幅度(AMPLITUDE);幅度可调。(7)直流偏移调节(DCOFFSET):当开关拉出时:直流电平为-10~+10V连续可调,当开关按入时:直流电平为零。(8)占空比调节(PAMP/PULSE):当开关按如时:占空比为本50%~50%;当开关拉出时:占空比为10%~90%内连续可调;频率为指示值÷10。(9)输出(OUTPUT):波形输出端。(10)TTLOUT:TTL电平输出端。(11)VCF:控制电压输入端。(12)INPUT:外测频率输入端。(13)OUTSIDE:测频方式(内/外)。(14)SPSS:单次脉冲开关。(15)OUTSPSS:单次脉冲输出。