示波器的使用(含信号发生器)-南航.ppt

* 示波器的使用 南航大物理实验中心 孙 立 前 言 示波器是一种用途广泛的电子仪器，它可以直接观察电信号的波形，测量电压的幅度、周期(频率)等参数。用双踪示波器还可测量两个电压之间的时间差或相位差。配合各种传感器，它可用来观测非电学量(如压力、温度、磁感应强度、光强等)随时间的变化过程。 示波器的电路比较复杂，不属于本实验的讨论范围，这里仅限于学习示波器的基本使用方法。 1、了解示波器的主要组成部分及其工作原理； 2、掌握用示波器观察电信号的波形和李萨如图形的方法； 3、学习用示波器测量电信号的幅度、周期(频率)的方法。 实验内容和目的 通过以上的实验过程，最终达到： ① 总结出常用示波器的基本工作原理、测量方法和操作步骤； ② 能够从容应对和较熟练的使用今后遇见的各种类型和各种样式的示波器。 一、示波器的基本构成 1、示波管CRT——仪器的核心，显示波形 2、扫描电路——X轴（水平方向）时基控制 3、同步触发电路——稳定波形 4、X和Y轴放大器电路——信号放大和整形 5、电源电路——为以上电路提供工作电压和电流 示波器的内部主要有五个部份所组成： 灯丝H通电发热 阴级K产生自由电子 栅级G的电压改变 改变射向荧光屏的电子数量 控制荧光屏上光点的亮度 —— 亮度调节 加速级/第一/第二阳极 使电子加速，并使之聚成很细的电子射线 —— 聚焦调节 垂直偏转板DY/水平偏转板DX 使电子射线能够到达荧光屏上任何地方 二、 示波器的工作原理 示波器就是在时间域里，观测电压（电压可能代表某个物理量）的变化情况，它们是一个二维空间(二个方向)的关系： 水平方向（X轴）——时间变量 t 垂直方向（Y轴） ——电压变量 U t(s) U(v) 在竖直偏转板（Y轴）—— 垂直方向上加观测电压 1、示波器显示波形工作原理 在水平偏转板（X轴）———水平方向上加随时间线性变化的扫描电压 t Ux 2、示波器面板分布 ① 示波管电路控制部分： 有亮度、聚焦等调节钮 ② 垂直方向控制部分：有幅度控制、上下位移、通道选择 和输入耦合方式选择等调节钮 ③ 水平方向控制部分：有扫描速度、水平位移、同步电平 和触发方式，内外扫描选择调节钮 有五种选择 交/直流耦合 DF4328示波器控制面板图 触发源选择、内/外触发上升/下降沿触发 V/div SEC/div 计量功能 注意屏幕上的格数 上下位移 垂直偏转因数 CH1/CH2信号输入端 DC/AC 输入耦合方式 显示方式 左右位移 水平偏转因数 同步电平控制 触发方式 扫描方式 亮度 聚焦 标准方波输出 示波管电路 控制位置 垂直方向控制区域 水平方向 控制区域 面板控制键与内部电路的对应关系 通道1 通道2 通道1的对应控制键 通道2的对应控制键 三、 实验内容 1、 示波器校准 把示波器的校准信号（方波）输入示波器： V/div SEC/div 输入耦合方式 DC/AC/GND 显示方式选择（通道选择） 垂直工作方式选择 耦合方式：测试信号与示波器内部电路连接一种形式。 t V(t) ① 直流信号 t V(t) ② 交流信号 t V(t) ③ 复合信号 ①+② ③ ③ ①+② AC交流耦合——示波器只能测试交流信号！ DC直流耦合——对直流信号/交流信号/复合信号都能测试！ GND地——提示屏幕上零电平基准位置！ ALT(交替工作方式) CHOP(断续工作方式) 适应高频信号的测试 适应低频信号的测试 水平偏转因素 扫描速度调整 在水平偏转板（X轴）———水平方向上加随时间线性变化的扫描电压 t Ux 在竖直偏转板（Y轴）—— 垂直方向上加观测电压 波形是二个方向电压信号合成的结果 3、示波器的操作步骤及工作方式的设定 ① 设定耦合方式 ② 设定显示方式 ③ 设定跟踪（触发）方式 ④ 调整上下/左右位移（确定波形在屏幕上的位置） 调整垂直/水平偏转因数（确定波形在屏幕上的幅度和周期数） ⑥ 调整同步触发电平 ⑦ 调整垂直/水平偏转因数组合旋钮上的微调钮至基准位，使水平/垂直偏转因数所指示的量值是标准值。 正确合理使用示波器必须进行： 3步设定 + 4步调整 7步操作 最终，把测试信号 所显示波形调整好， 进行准确计量！ ① 幅度测量 ② 周期测量 ① 设定耦合方式 ② 设定显示方式 ③ 设定跟踪（触发）方式 ⑥ 调整同步触发电平 ⑦ 调整垂直/水平偏转因数组合旋钮上的微调钮，使水平/垂直偏转因数所指示的量值是标准值。 ④ 调整上下/左右位移 ⑤调整垂直/ 水平偏转因数 *