模擬示波器的使用

1、示波器的調整與使用示波器的調整與使用主講人：張清小主講人：張清小示波器的調整與使用示波器的調整與使用示波器示波器 - - 電子工程師的眼睛電子工程師的眼睛示波器的首要條件：示波器的首要條件：1. 準確地顯示波形準確地顯示波形2. 保證信號完整性測量保證信號完整性測量示波器的調整與使用示波器的調整與使用實驗簡介實驗簡介 實驗目的實驗目的 實驗儀器實驗儀器 實驗原理實驗原理 實驗內容實驗內容 實驗步驟實驗步驟 注意事項注意事項實驗簡介實驗簡介 示波器全名為陰極射線示波器。它是觀察示波器全名為陰極射線示波器。它是觀察和測量電信號的一種電子儀器。一切可以轉和測量電信號的一種電子儀器。一切可以轉化為電壓

2、的其它電學量（如電流、電功率、化為電壓的其它電學量（如電流、電功率、阻抗、位相等）和非電學量（溫度、位移、阻抗、位相等）和非電學量（溫度、位移、時間、壓強、磁場、頻率等）以及它們隨時時間、壓強、磁場、頻率等）以及它們隨時間的變化過程，可以用示波器來進行實時觀間的變化過程，可以用示波器來進行實時觀察，還可以用來測量電路網絡的頻率特性和察，還可以用來測量電路網絡的頻率特性和伏安特性，已成為科學研究、實驗教學、醫(yī)伏安特性，已成為科學研究、實驗教學、醫(yī)藥衛(wèi)生、電工電子和儀器儀表等各個研究領藥衛(wèi)生、電工電子和儀器儀表等各個研究領域和行業(yè)最常用的儀器。它是一種用途非常域和行業(yè)最常用的儀器。它是一種用途非常

3、廣泛的現代測量工具。廣泛的現代測量工具。l輸入阻抗高，對被測信號影響小，有較輸入阻抗高，對被測信號影響小，有較強的過載能力，測量靈敏度高。強的過載能力，測量靈敏度高。 l可顯示信號波形、測量信號瞬時值?？娠@示信號波形、測量信號瞬時值。l工作速度快、頻帶寬，便于觀察高速變工作速度快、頻帶寬，便于觀察高速變化的信號。化的信號。l可顯示任意兩個信號的電壓或電流的函可顯示任意兩個信號的電壓或電流的函數關系，故可作為信號的數關系，故可作為信號的X-YX-Y記錄儀。記錄儀。電子示波器的分類電子示波器的分類按示波器的性能和結構特點進行分類：按示波器的性能和結構特點進行分類：1 1通用通用示波器示波器 ：采用

4、單束示波管，是一種寬頻帶的示波器，：采用單束示波管，是一種寬頻帶的示波器，常用的是常用的是雙蹤雙蹤示波器，使用的極為廣泛，可以對一般電信號示波器，使用的極為廣泛，可以對一般電信號進行定性和定量的分析。進行定性和定量的分析。2 2多束多束示波器示波器 ：采用多束示波管，通過電子開關進行切換，：采用多束示波管，通過電子開關進行切換，觀察兩個以上的波形，比較兩個以上的信號很方便。觀察兩個以上的波形，比較兩個以上的信號很方便。3 3取樣取樣示波器示波器 ：便于觀察和測量高頻信號。：便于觀察和測量高頻信號。4 4記憶記憶示波器示波器 ：采用記憶示波管實現信息的存儲。：采用記憶示波管實現信息的存儲。5特種

5、示波器 ：具有特殊的功能用途，例如：矢量示波器，高壓示波器，心電圖示波器等。6數字存儲示波器 ：能夠將捕促到的信號進行A/D轉換，寫入存儲器，需要讀出時，經過D/A轉換還原成模擬信號，在示波器上顯示出來。7邏輯示波器：（邏輯分析儀）。）。8. 虛擬示波器：通過軟件實現示波器的全部功能。9. 網絡示波器：將示波器接入互聯網中，便于高速傳遞測量的信息和應用各種數據處理軟件。實驗目的實驗目的l了解示波器的結構和顯示波形的基本了解示波器的結構和顯示波形的基本工作原理，及掃描原理。工作原理，及掃描原理。l學習示波器、低頻信號發(fā)生器的使用學習示波器、低頻信號發(fā)生器的使用方法。方法。l學習使用示波器測量觀察

6、信號的電壓、學習使用示波器測量觀察信號的電壓、頻率、位相差的一些方法頻率、位相差的一些方法實驗儀器實驗儀器lGOS-630FC GOS-630FC 型雙蹤示波器型雙蹤示波器l YB1602HYB1602H信號發(fā)生器信號發(fā)生器l (Q9)(Q9)連接線數條連接線數條實驗原理實驗原理示波器的基本結構包括：示波器的基本結構包括： 陰極射線陰極射線示波管示波管（電子槍、（電子槍、X X、Y Y偏轉板、偏轉板、熒光屏）熒光屏） 電壓放大器電壓放大器（帶衰減器的（帶衰減器的X X和和Y Y軸放大器）軸放大器） 同步、掃描電路同步、掃描電路 電源電源實驗原理實驗原理一、組成：如圖所示，它由示波管（一、組成：

7、如圖所示，它由示波管（CRTCRT）、垂）、垂直偏轉系統(tǒng)、水平偏轉系統(tǒng)，同步控制系統(tǒng)，直偏轉系統(tǒng)、水平偏轉系統(tǒng)，同步控制系統(tǒng)，以及輝度控制電路、電源系統(tǒng)等幾部分組成。以及輝度控制電路、電源系統(tǒng)等幾部分組成。1.1.陰極射線示波管是個電真空器件，玻璃殼內陰極射線示波管是個電真空器件，玻璃殼內有熒光屏、電子槍和偏轉系統(tǒng)幾個部分。有熒光屏、電子槍和偏轉系統(tǒng)幾個部分。熒光屏熒光屏 示波管前方內部，涂有熒光材料。當高速電示波管前方內部，涂有熒光材料。當高速電子流打上時，熒光物質會發(fā)光。發(fā)光的強弱（波形亮度子流打上時，熒光物質會發(fā)光。發(fā)光的強弱（波形亮度），取決于電子流的強度。），取決于電子流的強度。l

8、電子槍電子槍 由燈絲、陰極、柵極、第一陽極和第二陽由燈絲、陰極、柵極、第一陽極和第二陽極構成。極構成。l主要功能主要功能: :產生一束強度可以調節(jié)的高速電子流，并且產生一束強度可以調節(jié)的高速電子流，并且使電子束可以聚焦在屏幕上。燈絲加熱后，陰極發(fā)射出使電子束可以聚焦在屏幕上。燈絲加熱后，陰極發(fā)射出大量的電子。這些電子在兩個陽極的加速下，將以很高大量的電子。這些電子在兩個陽極的加速下，將以很高的速度射向熒光屏。柵極處于第一陽極和陰極之間，使的速度射向熒光屏。柵極處于第一陽極和陰極之間，使之相對于陰極處于負電勢。改變它負的程度（通過示波之相對于陰極處于負電勢。改變它負的程度（通過示波器面板上的器面

9、板上的“亮度亮度”旋鈕調節(jié)），就可以控制電子束的旋鈕調節(jié)），就可以控制電子束的強度，從而改變熒光屏上的光點和波形的亮度?？刂坪脧姸龋瑥亩淖儫晒馄辽系墓恻c和波形的亮度?？刂坪玫谝魂枠O和第二陽極間的電勢差（示波器面板上的第一陽極和第二陽極間的電勢差（示波器面板上的“聚聚焦焦”旋鈕調節(jié)），可以使電子束恰好聚焦到熒光屏上，旋鈕調節(jié)），可以使電子束恰好聚焦到熒光屏上，此時屏上的光點最小，波形線條細銳清晰。此時屏上的光點最小，波形線條細銳清晰。偏轉系統(tǒng)偏轉系統(tǒng) X X和和Y Y是一對互相垂直放置的偏轉板。是一對互相垂直放置的偏轉板。在水平偏轉在水平偏轉板板X X間加電壓間加電壓時，通過期間的電子束就會在

10、偏轉板間電場的作用時，通過期間的電子束就會在偏轉板間電場的作用下，在水平方向上發(fā)生偏轉，也就是使熒光屏上的下，在水平方向上發(fā)生偏轉，也就是使熒光屏上的光點發(fā)生水光點發(fā)生水平移動平移動。其移動大小，取決于偏轉板電壓的高低，二者成正比。其移動大小，取決于偏轉板電壓的高低，二者成正比關系。關系。 在在垂直偏轉板垂直偏轉板Y Y間加電壓間加電壓，則通過其間的電子束就會在偏轉，則通過其間的電子束就會在偏轉板間電場的作用下，發(fā)生垂直方向的偏轉，使熒光屏上的板間電場的作用下，發(fā)生垂直方向的偏轉，使熒光屏上的光點光點發(fā)生垂直移動發(fā)生垂直移動，其移動大小，取決于偏轉板電壓的高低，二者，其移動大小，取決于偏轉板電

11、壓的高低，二者成正比關系。成正比關系。 在偏轉板間在偏轉板間加一個直流電壓加一個直流電壓（通過示波器面板上的（通過示波器面板上的“水平水平位置位置”和和“垂直位置垂直位置”旋鈕調節(jié)），可旋鈕調節(jié)），可改變光點的基礎位置改變光點的基礎位置。加變化電壓時，光點移動的距離也跟著變化，而且光點位置變加變化電壓時，光點移動的距離也跟著變化，而且光點位置變化的規(guī)律與所加電壓的變化的規(guī)律是一致的?；囊?guī)律與所加電壓的變化的規(guī)律是一致的。圖圖 電子示波器的基本組成框圖電子示波器的基本組成框圖實驗原理實驗原理實驗原理實驗原理X軸方向偏轉實驗原理實驗原理Y軸方向偏轉實驗原理實驗原理G：控制柵極：控制柵極G：控制柵

12、極：控制柵極G：控制柵極：控制柵極K K G AG A1 1 A A2 2共同完成聚焦共同完成聚焦G：控制柵極：控制柵極K：陰極陰極F：燈絲：燈絲G G：對應亮度旋鈕：對應亮度旋鈕K K G AG A1 1 A A2 2共同完成聚焦共同完成聚焦熒光屏熒光屏X：水平水平偏轉板偏轉板Y：豎直偏轉板豎直偏轉板A A1 1：第一陽極：第一陽極G：控制柵極：控制柵極A A2 2：第二陽極：第二陽極G G：控制柵極：控制柵極只在豎直偏轉板上只在豎直偏轉板上加正弦電壓的情形加正弦電壓的情形只在水平偏只在水平偏轉板上加一轉板上加一鋸齒波電壓鋸齒波電壓的情形的情形示波器顯示正弦波原理圖示波器顯示正弦波原理圖掃描

13、時由于鋸齒波周期性復原，要求光點所畫的軌跡掃描時由于鋸齒波周期性復原，要求光點所畫的軌跡和第一周期的完全重合，再由視覺殘留，觀察到一個和第一周期的完全重合，再由視覺殘留，觀察到一個穩(wěn)定的波形穩(wěn)定的波形 。Tx=nTy , fy=nfx 。 AC常態(tài)觸發(fā)耦合方式（COUPL ING） 順時針旋足微調（VIRIABLE）CH1觸發(fā)源（TRIGGER SOURCE） 0.1V(X)電壓衰減（VOLTS/DIV） 0.5ms掃描速率（SEC/DIV）CH1垂直方式（MODE）觸發(fā)極性（SLOPE）居中位移（三只）（POSITION）自動掃描方式（SWEEP MODE）居中聚焦（FOCUS ）DC輸入耦

14、合居中亮度（INTENSITV）作用位置控制件名稱作用位置控制件名稱4、測量前示波器面板控件的位置測量前示波器面板控件的位置注意：測量時對控件進行適當的調節(jié)注意：測量時對控件進行適當的調節(jié)：調節(jié)掃描速率，指示調節(jié)掃描速率，指示：調節(jié)垂直偏轉靈敏度調節(jié)垂直偏轉靈敏度, ,指示指示調節(jié)被測信號在某一電平觸發(fā)描。調節(jié)被測信號在某一電平觸發(fā)描。 按照箭頭方向旋到底。按照箭頭方向旋到底。顯示兩個相關量的函數圖形。顯示兩個相關量的函數圖形。 CH1 CH1輸入輸入x x軸信號，同時設置為軸信號，同時設置為狀態(tài)。狀態(tài)。測量原理測量原理 YUpp 偏轉因數偏轉因數V/divXT時基因數時基因數T/div10d

15、iv峰峰U8divT電壓：電壓：Upp=24=8V假設：假設：“ V/div V/div ” 檔位置于檔位置于2V/div2V/div “ TIME/div TIME/div ”的檔位在的檔位在0.5ms/div0.5ms/div 周期周期 T=60.5=3mS頻率頻率 f=1/T=333HZ 4格1.6格T=1.6t/divUPP=4v/div 將不同信號源信號分別輸入將不同信號源信號分別輸入CH1CH1和和CH2CH2通道，掃描速率旋鈕置通道，掃描速率旋鈕置（逆時針到底）狀態(tài)，調節(jié)信號幅度或改變通道偏轉因數，（逆時針到底）狀態(tài)，調節(jié)信號幅度或改變通道偏轉因數，使圖形不超出熒光屏視場，使圖形

16、不超出熒光屏視場，觀察李薩如圖觀察李薩如圖 。 兩個相互垂直的諧振動合成時，若其頻率兩個相互垂直的諧振動合成時，若其頻率f fx x與與f fy y 成簡單的成簡單的整數比，合成的軌跡是封閉的穩(wěn)定幾何圖形，稱為李薩如圖整數比，合成的軌跡是封閉的穩(wěn)定幾何圖形，稱為李薩如圖。 測量原理測量原理yxyxfnnf 調出調出 =1:1=1:1、1:21:2、2:32:3、3:43:4的李薩如圖形，的李薩如圖形，在下表中描下李薩如圖形并記下相應在下表中描下李薩如圖形并記下相應CH2CH2通道信號的頻率通道信號的頻率f fy y yxxynnff: :yxff xy0 0 4 2 34 1:1 1:3 5:

17、3 李薩如圖形 (設初相位y0) 23yxxyfNfN34yxxyfNfN1、如果打開示波器電源后，看不到掃描線也看不到光點，如果打開示波器電源后，看不到掃描線也看不到光點，可有那些原因？可有那些原因？ 2、當當Y Y軸輸入端有信號，但屏上只有一條水平線時，是什么軸輸入端有信號，但屏上只有一條水平線時，是什么原因？應如何調節(jié)才能使波形沿原因？應如何調節(jié)才能使波形沿Y Y軸展開？軸展開？3、如何用示波器測量兩正弦信號的相位差？如何用示波器測量兩正弦信號的相位差？ 測信號電壓和周期時，一定要將電壓衰減旋紐的微調和測信號電壓和周期時，一定要將電壓衰減旋紐的微調和掃描速率旋紐的微調順時針旋足（校正位置

18、）。掃描速率旋紐的微調順時針旋足（校正位置）。實驗原理實驗原理 要觀察加在要觀察加在Y Y軸上電壓隨時間變化的規(guī)律，必軸上電壓隨時間變化的規(guī)律，必須同時在須同時在X X軸上加上鋸齒波電壓，把軸上加上鋸齒波電壓，把Y Y軸信號產生軸信號產生的豎直亮線按時間展開，這個展開的過程叫的豎直亮線按時間展開，這個展開的過程叫“掃掃描描” 為了使屏上的圖形穩(wěn)定，必須使為了使屏上的圖形穩(wěn)定，必須使Y Y軸上電壓軸上電壓和鋸齒波電壓頻率、相位固定，并且它們的頻率和鋸齒波電壓頻率、相位固定，并且它們的頻率滿足：滿足：f fy y/f/fx x=n=n，n=1n=1，2 2，3 3， 式中式中n n為屏上顯示的完整

19、波形個數。這種為屏上顯示的完整波形個數。這種使兩者頻率成整數倍關系且相位差恒定的調節(jié)使兩者頻率成整數倍關系且相位差恒定的調節(jié)過程稱為過程稱為“同步同步”。正弦波合成實驗原理實驗原理開關第二通道接口第一通道接口一通道偏轉因一通道偏轉因數選擇開關數選擇開關時基掃描時基掃描 聚焦輝度實驗原理實驗原理V V252252型示波器介紹型示波器介紹通用雙通道示波器通用雙通道示波器頻率范圍選擇信號輸出函數選擇信號發(fā)生器同軸電纜同軸電纜信號輸入接口信號輸入接口 （CH1 CH2)CH1 CH2) 通道選擇開關（通道選擇開關（ CH1 CH2 DUAL ADD CH1 CH2 DUAL ADD） Y1 Y1，Y2

20、Y2通道輸入信號耦合開關（通道輸入信號耦合開關（AC DC GND)AC DC GND) Y1 Y1，Y2Y2通道偏轉因數選擇開關（通道偏轉因數選擇開關（Volits/div)Volits/div) 選擇不同的檔位能把信號在空間上放大或縮小，而不改變信選擇不同的檔位能把信號在空間上放大或縮小，而不改變信號本身的大小。同時偏轉因數發(fā)生變化，偏轉因數表示每一縱號本身的大小。同時偏轉因數發(fā)生變化，偏轉因數表示每一縱格代表的電壓值。格代表的電壓值。 用于測量時，要把微調校準（順時針轉到頭）用于測量時，要把微調校準（順時針轉到頭） 垂直通道偏轉因數垂直通道偏轉因數* *格數格數= =電壓值（電壓值（Up

21、-p)Up-p) 位移（位移（Position)Position) 調整光跡垂直方向的位移和水平方向的位移調整光跡垂直方向的位移和水平方向的位移 合成（合成（X-YX-Y） 用于觀察加在用于觀察加在x x軸和軸和y y軸上的兩個信號合成后圖形軸上的兩個信號合成后圖形信號輸入控制信號輸入控制掃描與同步控制掃描與同步控制 掃描時間因數選擇開關和微調（掃描時間因數選擇開關和微調（Time/div)Time/div) 用于調節(jié)掃描電壓的周期用于調節(jié)掃描電壓的周期 測頻率時要把對應微調校準測頻率時要把對應微調校準 頻率頻率=1/=1/掃描時間偏轉因數掃描時間偏轉因數* *格數格數 （掃描時間偏轉因數指屏

22、幕上一橫格代表的時間大?。⊕呙钑r間偏轉因數指屏幕上一橫格代表的時間大?。┯|發(fā)源選擇（觸發(fā)源選擇（Source)Source) 當調整當調整Time/div,Time/div,不能使信號穩(wěn)定時，就要把觸發(fā)源不能使信號穩(wěn)定時，就要把觸發(fā)源 選成自己的通道。選成自己的通道。電平（電平（LevelLevel） 當使用觸發(fā)源后，信號還是不能穩(wěn)定，就要使用電當使用觸發(fā)源后，信號還是不能穩(wěn)定，就要使用電 平旋鈕，將電平指到正中間。平旋鈕，將電平指到正中間。 在示波管的在示波管的X X，Y Y偏轉板上加上正弦偏轉板上加上正弦電壓，合成后，當兩電壓信號頻率成簡電壓，合成后，當兩電壓信號頻率成簡單整數比時，屏上

23、則顯示出一系列不同單整數比時，屏上則顯示出一系列不同的封閉圖形（李薩茹圖形）。的封閉圖形（李薩茹圖形）。 李薩如圖形測頻率李薩如圖形測頻率實驗內容實驗內容l李薩如圖形的觀察李薩如圖形的觀察 在示波器的在示波器的X X、Y Y輸入端分別加上兩個正弦電輸入端分別加上兩個正弦電壓信號，當兩電壓信號的頻率成整數比時，壓信號，當兩電壓信號的頻率成整數比時，光點將走一個特殊形狀的軌跡，叫李薩如圖。光點將走一個特殊形狀的軌跡，叫李薩如圖。其圖的形狀由兩信號頻率比及相位差而定。其圖的形狀由兩信號頻率比及相位差而定。 李薩如圖中，水平切點數與豎直切點數之李薩如圖中，水平切點數與豎直切點數之比恰好與頻率成反比，即比恰好與頻率成反比，即:yxxyffnn相位差角相位差角1 11 21 32 30/4/23/4實驗內容實驗內容l測兩個同頻率正弦信號的位相差測兩個同頻率正弦信號的位相差 方法一：波形比較法方法一：波形比較法 BA 2 實驗內容實驗內容