電子技術(shù)實驗報告—實驗3示波器的使用

1、電子技術(shù)實驗報告實 驗 名 稱：示波器的使用系 別：班 號：實驗者姓名：學 號：實 驗 日 期：實驗報告完成日期：目錄一、實驗?zāi)康?二、實驗儀器3三、實驗原理3四、實驗步驟與實驗數(shù)據(jù)61、校驗示波器的靈敏度62、調(diào)整、測量含有直流電平的信號63、正弦電壓的測量74、正弦信號周期和頻率的測量85、示波器的雙蹤顯示96、示波器的“外掃描”（X-Y）工作模式107、在示波器上調(diào)節(jié)Vp-p=30mV，f=1kHZ的波形11五、思考題11六、實驗小結(jié)12一、實驗?zāi)康?、了解示波器的基本工作原理和主要技術(shù)指標；2、掌握示波器的使用方法； 3、應(yīng)用示波器測量各種信號的波形參數(shù)。二、實驗儀器雙蹤示波

2、器、函數(shù)信號發(fā)生器、“四位半”數(shù)字萬用表各一臺 三、實驗原理1、數(shù)字示波器顯示波形原理 示波器是將輸入的周期性信號以圖像的形式展現(xiàn)在顯示器上，以便對電信號進行觀察和測量的儀器；示波器顯示器是一種電壓控制器件，根據(jù)電壓的有無來控制屏幕的亮滅，并根據(jù)電壓大小控制光點在屏幕的位置。為了顯示被測信號隨時間變化的規(guī)律，控制顯示器在屏幕上進行水平方向的掃描，顯示屏必須加有幅度隨時間線性增長的周期性鋸齒波電壓，此時屏幕上出現(xiàn)一條水平光線，稱為掃描線或時間基線，線性的鋸齒波作為水平軸的時間坐標，故稱為時基信號。（即同時需要被測信號和時基信號） 為了在顯示屏上觀察到穩(wěn)定的波形，必須

3、使鋸齒波的周期Tx和被測信號的周期Ty相等或成整數(shù)倍關(guān)系。 2、數(shù)字存儲示波器的原理 主要由信號調(diào)理部分、采集存儲部分、觸發(fā)部分、軟件處理部分及其他部分組成。 3、雙通道數(shù)字存儲示波器結(jié)構(gòu)框圖4、示波器的主要技術(shù)特性 （1） 模擬帶寬；由前置放大器的帶寬決定； （2） 采樣頻率；由模擬轉(zhuǎn)換電路決定； （3） 存儲深度；由存儲器決定； （4） 由觸發(fā)電路決定。 5 、功能鍵及旋鈕的作用說明 （1） Back鍵：在菜單層次結(jié)構(gòu)中鍵入，則返回上一層菜單

4、；在菜單頂層鍵入時，關(guān)閉菜單，并顯示示波器信息。 （2）Wave Gen：鍵入時，信號發(fā)生器開始工作，可進入菜單，選擇波形類型、頻率、幅度、偏移等，并將信號從Gen Out插孔輸出。 （3）Auto Scale：鍵入時，自動顯示被測波形。 （4）Meas：鍵入時，進入測量菜單。 （5）Cursors：鍵入時，進入光標菜單；另外可通過旋鈕調(diào)節(jié)光標線。（6）Trigger：設(shè)置顯示器何時采集數(shù)據(jù)和顯示波形，鍵入時，可通過菜單選擇觸發(fā)類型、觸發(fā)源等，根據(jù)需要進行設(shè)置，并顯示在顯示器右上方。 （7）Horizontal：鍵

5、入時，進入水平控制菜單，可選擇時基模式，根據(jù)需要設(shè)置。 6、示波器的使用方法； （1） 打開電源開關(guān)30秒后，屏幕上應(yīng)有光跡，否則檢查有關(guān)開關(guān)及按鈕的位置； （2） 將示波器的探頭接到被測信號，確定觸發(fā)源選擇在所接通道位置；（3） 鍵入相應(yīng)的通道的開關(guān)，啟動該通道工作； （4） 將垂直和水平靈敏度旋鈕調(diào)到合適的位置，Vp-p/8選擇Y軸靈敏度；T/10選擇X軸靈敏度； （5） 屏幕上應(yīng)有被測信號的波形； （6） 若需測信號各點的電平，耦合方式應(yīng)選DC耦合，若只需觀測信號幅度，

6、則選AC耦合； （7） 調(diào)節(jié)Y和X位移旋鈕將波形調(diào)到便于測量的位置。四、實驗步驟與實驗數(shù)據(jù) 1、校驗示波器的靈敏度對于首次接觸的示波器，必須對其靈敏度進行校驗。方法為：在示波器正常顯示狀態(tài)下，將探頭接示波器本身提供的校準方波信號源（demo2端子）；采用自動或者手動方法觀察校準信號，若測量得到的波形幅度、頻率與校準信號（f=1kHZ，Vp-p=2.5V）相同，說明示波器準確，若不同，應(yīng)記下其誤差。 測量值： Vp-p =2.49V f=1.0012kHZ誤差： EV=2.49-2.52.5×100%=0.4%Ef=1.001

7、2-11×100%=0.12%誤差分析： 1.在工作過程中，示波器內(nèi)部電壓可能不是特別穩(wěn)定，會影響顯示讀數(shù)。 2.信號發(fā)生器的頻率可能不穩(wěn)定，導致峰-峰值發(fā)生變化，從而產(chǎn)生測量誤差。 2、調(diào)整、測量含有直流電平的信號 若要求信號發(fā)生器輸出方波信號（f=1kHZ、占空比50%、Vp-p=4V、VH=3V、VL=-1V），則調(diào)整、測量方法為：（1） 令信號發(fā)生器輸出方波，調(diào)整信號頻率為1KHZ；（2）調(diào)整信號幅度為4V，偏移量為1V，或者通過設(shè)置高低電平的方法設(shè)置VH=3V,VL=-1V。 （3）連接示波器和信號發(fā)生器，令兩儀器

8、“COM”端相接，并將示波器探頭接信號發(fā)生器信號輸出端。 （4）示波器置直流耦合（DC），手動或者自動觀測信號發(fā)生器的輸出信號，分別改變波形輸出類型,此時示波器上別顯示下圖所示波形。3、正弦電壓的測量 信號發(fā)生器輸出正弦信號（f=1kHZ、占空比50%，Vp-p=4V、VH=3V、VL=-1V），用數(shù)字萬用表和示波器按表1測量，然后計算相應(yīng)的電壓均方根值，并與數(shù)字表測量值相比較。 表1 信號幅度的測量輸出值Vp-p=4V、VL=-1VVp-p=1V、VL=-0.25V數(shù)字表測量值（DC）1.003V0.257V數(shù)字表測量值（AC）1.425V0.357V數(shù)字表測量

9、均方根值1.743V0.439V示波器測量直流電平942.4mV248.21mV示波器測量Vp-p值4.06V1.01V示波器測量均方根值1.71V434mV計算該信號均方根值1.743V0.440V計算過程： 均方根值：V1=1.0032+1.4252V1.743VV2=0.2572+0.3572V0.440V計算的均方根值與數(shù)字表測量值誤差： E1=1.743-1.7431.743×100%=0E2=0.439-0.4400.440×100%0.227%誤差分析：  1.數(shù)字萬用表內(nèi)部電壓不穩(wěn)定，導致示數(shù)出現(xiàn)一定波動。 

10、2.由于測量信號為交流信號，讀數(shù)為有效值，存在一定誤差。4、正弦信號周期和頻率的測量按表2改變上一步驟所用信號發(fā)生器的頻率，并保持其參數(shù)不變，測量其周期，并換算成頻率，并與信號發(fā)生器的頻率顯示值相比較。表2 信號周期的測量頻率顯示值（HZ）100HZ1kHZ10kHZ50kHZ測量周期9.9964ms1.0003ms99.976s20.016s計算頻率（HZ）100.04 HZ999.70 HZ10.002 kHZ49.960kHZ誤差E1=100.04-100100×100%=0.04%E2=0.99970-11×100%=0.03%E3=10.002-1010×

11、;100%=0.02%E4=49.960-5050×100%=0.08%誤差分析： 1、在示波器的時基電路(X軸掃描),如果X軸掃描的時基不準，當然就直接將它的誤差轉(zhuǎn)移到你的被測信號的頻率誤差中去。 2、X軸掃描電壓的線性也會產(chǎn)生測量誤差。X軸掃描電壓是一個鋸齒波電壓，它在上升（掃描）時要求是一根斜的直線，雖然電路上對此做了不少措施，但是總會有一些誤差的。 3、人為的誤差，這具體表現(xiàn)在示波器的使用調(diào)整是否正確，由于面板的坐標格和示波管的圖形有一段距離，容易有視覺讀數(shù)誤差。另外在測量是最好將波形拉開些，觀察的周期數(shù)少些，這樣將有利于減少讀數(shù)誤差，等等。&#

12、160;5、示波器的雙蹤顯示按如圖搭接電流，將信號改為fi=50kHZ，示波器采用雙通道工作，分別調(diào)節(jié)CH1和CH2的Y靈敏度和上下位移，使顯示波形高度和位置適中，調(diào)節(jié)X靈敏度，使波形顯示1-2個周期。用光標法測出t,則V0滯后Vi的相位差=360o*t/T。調(diào)整電位器，測出t的最大值，并計算出的值。t=3.932s,T=20s=360o*t/T=70.776o6、示波器的“外掃描”（X-Y）工作模式在“外掃描”（X-Y）工作模式（按下“Horizontal”按鍵，選擇X-Y模式），則CH1的輸入信號代替示波器內(nèi)部的鋸齒波作X軸掃描信號，此時，水平（X）軸變?yōu)镃H1的電壓軸，X軸上各點的電壓值

13、，用CH1的Y靈敏度來測量，垂直（Y）軸仍為CH2的電壓軸，Y軸上各點電壓值，仍用CH2的Y靈敏度來測量。用（X-Y）功能，可以觀察到V0、Vi波形的李薩如圖形。7、在示波器上調(diào)節(jié)Vp-p=30mV，f=1kHZ的波形 五、思考題 用示波器觀察正弦信號時，若熒光屏上出現(xiàn)下列情況，應(yīng)該如何調(diào)節(jié)？ （1）屏幕上什么都沒有答：調(diào)節(jié)輝度及水平豎直位置旋鈕，或者電源沒接好，應(yīng)仔細檢查。  （2）屏幕上只有一點 答：查看是否設(shè)置了X-Y模式，如果還不行就調(diào)節(jié)水平位置及豎直位置的旋鈕。 （3）屏幕上只有一條水平線 答：查看輸入耦

14、合是不是DC檔。再看看是不是觸發(fā)源選錯，確定都無誤的話可能是信號幅度太小，調(diào)節(jié)幅度旋鈕。 （4）屏幕上只有一條豎線答: 時間軸頻率太低，調(diào)節(jié)time旋鈕，再調(diào)節(jié)水平檔位及豎直檔位。 （5）如何讓波形同步  答：按Trigger鍵調(diào)出屏幕菜單，將菜單上源與顯示調(diào)為一致（內(nèi)觸發(fā)情況下），如仍不同步（波形向一個方向流動），用Force Trigger鍵或Level旋鈕輔助調(diào)整。 （6）觀察已知信號頻率時，應(yīng)注意示波器時間量程是否與輸入信號的周期同數(shù)量級  答：若兩者量程不一致時，可調(diào)節(jié)時基旋鈕，調(diào)整時間的靈敏度，數(shù)值顯示在顯示屏的上方中間。六、實驗小結(jié)經(jīng)過本次實驗，我掌握了示波器的基本操作，能夠應(yīng)用示波器測量各種信號的波形參數(shù)。遇到了一些問題，在老師的幫助下也都一一解決了。需要注意的地方：1、示波器的功能鍵有很多，重點要注意的是A