示波器的原理及使用

1、 示波器是利用示波管內(nèi)電子束在電場或磁場中的偏轉(zhuǎn)示波器是利用示波管內(nèi)電子束在電場或磁場中的偏轉(zhuǎn),顯示顯示隨時間變化隨時間變化(波形）的波形）的的一種觀測儀器。它不僅可以定的一種觀測儀器。它不僅可以定性觀察電路性觀察電路(或元件或元件)的動態(tài)過程，而且還可以定量測量各種電學(xué)的動態(tài)過程，而且還可以定量測量各種電學(xué)量，如量，如、周期、波形的寬度及上升、下降周期、波形的寬度及上升、下降等。用雙蹤等。用雙蹤示波器還可以測量兩個信號之間的時間差或相位差，顯示示波器還可以測量兩個信號之間的時間差或相位差，顯示。示波器還可以用作其他顯示設(shè)備，如晶體管。示波器還可以用作其他顯示設(shè)備，如晶體管特性曲線、雷達(dá)信號等

2、。配上各種傳感器，還可用于各種非電特性曲線、雷達(dá)信號等。配上各種傳感器，還可用于各種非電量測量，如壓力、聲光信號、生物體的物理量量測量，如壓力、聲光信號、生物體的物理量(心電、腦電、血心電、腦電、血壓壓)等。自等。自1931年美國研制出第一臺示波器至今已有年美國研制出第一臺示波器至今已有70年，它在年，它在各個研究領(lǐng)域都取得了廣泛的應(yīng)用，示波器本身也發(fā)展成為多各個研究領(lǐng)域都取得了廣泛的應(yīng)用，示波器本身也發(fā)展成為多種類型，如慢掃描示波器、各種頻率范圍的示波器、取樣示波種類型，如慢掃描示波器、各種頻率范圍的示波器、取樣示波器、記憶示波器等，已成為科學(xué)研究、實驗教學(xué)、醫(yī)藥衛(wèi)生、器、記憶示波器等，已成

3、為科學(xué)研究、實驗教學(xué)、醫(yī)藥衛(wèi)生、電工電子和儀器儀表等各個研究領(lǐng)域和行業(yè)最常用的儀器。電工電子和儀器儀表等各個研究領(lǐng)域和行業(yè)最常用的儀器。1、了解通用雙通道示波器的結(jié)構(gòu)和工作原理，熟悉、了解通用雙通道示波器的結(jié)構(gòu)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、掌握用示波器觀察波形、測量電壓和頻率的方法、掌握用示波器觀察波形、測量電壓和頻率的方法 3、掌握觀察李薩如圖形的方法，并能測量未知信號的、掌握觀察李薩如圖形的方法，并能測量未知信號的 頻率；能用示波器觀察頻率；能用示波器觀察“拍拍”現(xiàn)象現(xiàn)象 4、測量相位差測量相位差 通用雙通道示波器通用雙通道示波器（

4、GOS620 20MHz）同軸電纜同軸電纜 函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器 (XJ1630型型) 示波器的基本組成A1：第一陽極：第一陽極G：控制柵極：控制柵極K：陰極：陰極F：燈絲：燈絲G：對應(yīng)亮度旋鈕：對應(yīng)亮度旋鈕A2：第二陽極：第二陽極K G A1 A2共同完成聚焦共同完成聚焦X：水平：水平偏轉(zhuǎn)板偏轉(zhuǎn)板Y：豎直偏轉(zhuǎn)板：豎直偏轉(zhuǎn)板熒光屏熒光屏 豎直放大器、水平放大器豎直放大器、水平放大器掃描發(fā)生器、觸發(fā)電路掃描發(fā)生器、觸發(fā)電路作用：在偏轉(zhuǎn)板上加足夠的電壓，使電子束獲得明顯偏移；作用：在偏轉(zhuǎn)板上加足夠的電壓，使電子束獲得明顯偏移； 對較弱的被測信號進(jìn)行放大對較弱的被測信號進(jìn)行放大掃描發(fā)生器作用

5、掃描發(fā)生器作用：產(chǎn)生一個與時間成正比的電壓作為掃：產(chǎn)生一個與時間成正比的電壓作為掃 描信號描信號觸發(fā)電路作用觸發(fā)電路作用：形成觸發(fā)信號。示波器工作在自動（：形成觸發(fā)信號。示波器工作在自動（AUTO)方式時，掃描發(fā)生器始終有掃描信號輸出；當(dāng)示波器處于方式時，掃描發(fā)生器始終有掃描信號輸出；當(dāng)示波器處于AC/DC觸發(fā)方式工作時，掃描發(fā)生器必須有觸發(fā)信號的激勵觸發(fā)方式工作時，掃描發(fā)生器必須有觸發(fā)信號的激勵才能產(chǎn)生掃描信號。一般對應(yīng)：才能產(chǎn)生掃描信號。一般對應(yīng)：內(nèi)觸發(fā)方式時，觸發(fā)信號由被測信號產(chǎn)生，滿足同步要求內(nèi)觸發(fā)方式時，觸發(fā)信號由被測信號產(chǎn)生，滿足同步要求外觸發(fā)方式時，觸發(fā)信號由外部輸入信號產(chǎn)生外觸

6、發(fā)方式時，觸發(fā)信號由外部輸入信號產(chǎn)生沙 斗 實 驗 只在豎直偏轉(zhuǎn)板上只在豎直偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)板上加一轉(zhuǎn)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X軸方向偏轉(zhuǎn)軸方向偏轉(zhuǎn)Y軸方向偏轉(zhuǎn)軸方向偏轉(zhuǎn)掃描時由于鋸齒波周期性復(fù)原，要求光點所畫的軌跡和第一掃描時由于鋸齒波周期性復(fù)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，觀察到一個穩(wěn)定的波形周期的完全重合，再由視覺殘留，觀察到一個穩(wěn)定的波形 。紊亂的波形紊亂的波形 Tx=nTy , fy=nfx 。亮度：軌跡亮度：軌跡亮度調(diào)節(jié)亮度調(diào)節(jié)電源開關(guān)電源開關(guān)電源指示

7、燈電源指示燈聚焦：軌跡聚焦：軌跡清晰度調(diào)節(jié)清晰度調(diào)節(jié)熒光屏熒光屏校準(zhǔn)信號校準(zhǔn)信號CH1或或CH2：被測信號輸入端口：被測信號輸入端口注意雙通道被測信號耦合方式被測信號耦合方式AC：交流輸入：交流輸入DC：直流輸入直流輸入GND：輸入零信號輸入零信號垂直位移垂直位移水平位移水平位移被測信號輸入被測信號輸入ALT：兩個通道：兩個通道交替顯示交替顯示CH1或或CH2：1或或2單獨顯示單獨顯示CHOP：兩個通：兩個通道斷續(xù)顯示道斷續(xù)顯示ADD：顯示兩個：顯示兩個通道信號幅度的通道信號幅度的代數(shù)和或差代數(shù)和或差通道通道2極極性轉(zhuǎn)換性轉(zhuǎn)換：調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度，指示靈敏度，指示垂直方向每格垂直方

8、向每格的偏轉(zhuǎn)電壓值的偏轉(zhuǎn)電壓值：連續(xù)調(diào)：連續(xù)調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度：調(diào)節(jié)掃：調(diào)節(jié)掃描速率，指示水平方描速率，指示水平方向每格的掃描時間向每格的掃描時間：CH1輸入輸入X軸信號軸信號：連續(xù)調(diào)節(jié)掃連續(xù)調(diào)節(jié)掃描速率描速率自動（自動（AUTO)：掃：掃描發(fā)生器自動工作描發(fā)生器自動工作常態(tài)（常態(tài)（NORM)單次（單次（SINGLE)被觸發(fā)或準(zhǔn)被觸發(fā)或準(zhǔn)備指示燈備指示燈調(diào)節(jié)被測信號在某調(diào)節(jié)被測信號在某一電平觸發(fā)掃描一電平觸發(fā)掃描外：外：LINE EXT觸發(fā)極性選擇：觸發(fā)極性選擇：選擇上升或下降選擇上升或下降沿觸發(fā)掃描沿觸發(fā)掃描接地接地外觸發(fā)輸入外觸發(fā)輸入CH1或或CH2選擇：選擇：“交替交替”

9、或或“斷續(xù)斷續(xù)”工作方式時，選擇工作方式時，選擇頻率低的通道觸發(fā)頻率低的通道觸發(fā)單蹤顯示時，任選單蹤顯示時，任選其一，觸發(fā)信號均其一，觸發(fā)信號均來自于被顯示通道來自于被顯示通道選擇觸發(fā)信號選擇觸發(fā)信號耦合方式：耦合方式：AC/DC TV30：CH1輸出31：電源插座32：電源設(shè)置33：保險絲座4、函數(shù)信號發(fā)生器簡介、函數(shù)信號發(fā)生器簡介本實驗所用函數(shù)信號發(fā)生器可以輸出頻率在本實驗所用函數(shù)信號發(fā)生器可以輸出頻率在0.2Hz-2MHz的正弦波、三角波、方波信號。的正弦波、三角波、方波信號。面板主要控制件的作用：面板主要控制件的作用：電源開關(guān)電源開關(guān)幅度調(diào)節(jié)幅度調(diào)節(jié)占空比占空比調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)AC常態(tài)常態(tài)觸發(fā)

10、耦合方式觸發(fā)耦合方式（COUPL ING）順時針旋足順時針旋足微調(diào)（微調(diào)（VIRIABLE）CH1觸發(fā)源觸發(fā)源（TRIGGER SOURCE）0.1V(X)電壓衰減電壓衰減（VOLTS/DIV）0.5ms掃描速率（掃描速率（SEC/DIV）CH1垂直方式（垂直方式（MODE）觸發(fā)極性（觸發(fā)極性（SLOPE）居中居中位移（三只）位移（三只）（POSITION）自動自動掃描方式掃描方式（SWEEP MODE）居中居中聚焦（聚焦（FOCUS ）DC輸入耦合輸入耦合居中居中亮度（亮度（INTENSITV）作用位置作用位置控制件名稱控制件名稱作用位置作用位置控制件名稱控制件名稱4、測量前示波器面板控件的

11、位置、測量前示波器面板控件的位置注意：測量時對控件進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)注意：測量時對控件進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)掃描速率，指示：調(diào)節(jié)掃描速率，指示：調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度：調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度,指示指示調(diào)節(jié)被測信號在某一電平觸發(fā)描。調(diào)節(jié)被測信號在某一電平觸發(fā)描。 舊示波器：舊示波器：順時針到底，波形中心電平附近順時針到底，波形中心電平附近 新示波器：新示波器：中央位置，大約在中間值中央位置，大約在中間值顯示兩個相關(guān)量的函數(shù)圖形。顯示兩個相關(guān)量的函數(shù)圖形。 CH1輸入輸入x軸信號，同時設(shè)置為軸信號，同時設(shè)置為狀態(tài)。狀態(tài)。1、觀察波形、觀察波形2、測量正弦信號電壓與周期、測量正弦信號電壓與周期 3、測繪李薩如圖像

12、、測繪李薩如圖像 4、觀察、觀察“拍拍”現(xiàn)象現(xiàn)象 5、測量相位差、測量相位差（1）信號發(fā)生器輸出）信號發(fā)生器輸出接接CH1。（2）調(diào)節(jié)信號發(fā)生器）調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出頻率和電壓及波的輸出頻率和電壓及波形。形。（3）調(diào)節(jié)示波器）調(diào)節(jié)示波器CH1通道偏轉(zhuǎn)因數(shù)、掃描速通道偏轉(zhuǎn)因數(shù)、掃描速率、電平等，使顯示波率、電平等，使顯示波形穩(wěn)定。形穩(wěn)定。測量原理測量原理 YUpp 偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)因數(shù)V/div XT時基因數(shù)時基因數(shù)T/div10div峰峰U8divT電壓：電壓：Upp=24=8V假設(shè)：假設(shè)：“ V/div ” 檔位置于檔位置于2V/div “ TIME/div ”的檔位在的檔位在0.5ms/div

13、 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CH1和和CH2通道，掃描速率旋鈕置通道，掃描速率旋鈕置（逆（逆時針到底）狀態(tài)，調(diào)節(jié)信號幅度或改變通道偏轉(zhuǎn)因數(shù)，使圖形不超出熒光時針到底）狀態(tài)，調(diào)節(jié)信號幅度或改變通道偏轉(zhuǎn)因數(shù)，使圖形不超出熒光屏視場，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fx與與fy 成簡單的整數(shù)比，合成成簡單的整數(shù)比，合成的軌跡是封閉的穩(wěn)定幾何圖形，稱為李薩如圖的軌跡是封閉的穩(wěn)定幾何圖形，

14、稱為李薩如圖。 測量原理測量原理yxyxfnnf 調(diào)出調(diào)出 =1:1、1:2、2:3、3:4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(yīng)在下表中描下李薩如圖形并記下相應(yīng)CH2通道信號的頻率通道信號的頻率fy yxxynnff: :yxff xy0 0 4 2 34 1:1 1:3 5:3 李薩如圖形 (設(shè)初相位y0) 23yxxyfNfN34yxxyfNfN 兩個兩個同方向的諧振動合成同方向的諧振動合成時，若其頻率時，若其頻率f1與與f2 的差值遠(yuǎn)小的差值遠(yuǎn)小于于f1、f2，合成振動的振幅隨時間緩慢的呈周期性變化，這種，合成振動的振幅隨時間緩慢的呈周期性變化，這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱

15、為“拍拍” “拍拍”頻：頻： 321fff 垂直方式選垂直方式選，通道，通道2極性選極性選NORM，掃描速率調(diào)到，掃描速率調(diào)到合適值，調(diào)可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)信號源信號頻率，使屏上出現(xiàn)穩(wěn)定的合適值，調(diào)可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)信號源信號頻率，使屏上出現(xiàn)穩(wěn)定的“拍拍”波形，觀察波形，觀察 “拍拍”現(xiàn)象。現(xiàn)象。u方法一方法一：將一個待測信號輸入示將一個待測信號輸入示波器的波器的CH1CH1軸，另一個待測信號輸軸，另一個待測信號輸入示波器的入示波器的CH2CH2軸，軸， 則兩個待測則兩個待測信號間相位差就轉(zhuǎn)化為信號間相位差就轉(zhuǎn)化為CH1CH1與與CH2CH2間相位差間相位差 CH1CH2MNLLMNTt22w方法二方法二：將一個待測信號輸入將一個待測信號輸入示波器示波器X X偏轉(zhuǎn)板，另一個待測信號偏轉(zhuǎn)板，另一個待測信號輸入示波器的輸入示波器的YCH2YCH2軸，則兩個待測軸，則兩個待測信號間相位差就轉(zhuǎn)化為信號間相位差就轉(zhuǎn)化為X X軸與軸與YCH2YCH2軸間相位差軸間相位差A(yù)B/sinBARC電路電路1、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