实验6 模拟示波器的使用
示波器是一种用途广泛的电子测量仪器。根据示波器对信号的处理方式，可将示波器分为模拟示波器和数字示波器。本实验主要使用模拟示波器。
一、 实验目的
1.
理解示波器能显示电压随时间变化图形的基本原理； 2.
掌握示波器的基本结构，熟悉示波器面板基本功能控制键的作用； 3.
能熟练地用示波器观察信号电压的波形； 4. 学会用示波器测量交、直流信号电压的峰值和频率。
二、 实验仪器
本实验使用的仪器是GOS-6021型双踪示波器，F05型函数信号发生器，实验板等，如图4-6-1所示。
三、 仪器介绍
(一) 示波器的原理方框图
示波器的规格和型号很多，但不论什么示波器都包含：显示系统、放大与衰减系统、扫描与同步系统等基本部分，简单的原理方框图见图4-6-2。
(二) 示波管的基本结构及作用
电子示波管（简称示波管）是示波器的核心部件，其基本结构如图4-6-3所示。示波管的外观是一个呈喇叭形的玻璃泡，里面抽成真空。示波管由电子枪、偏转板和荧光屏三个部分组成。 图 4-6-2 示波器的原理方框图
图 4-6-1 实验设备实物图
图4-6-3 示波管结构简图
1.电子枪由灯丝（H）、阴极（C）、控制栅极（G）、第一加速阳极（A1）、聚焦电极（F A）和第二加速阳极（A2）等同轴金属圆筒组成。当灯丝（H）通过加热电流，阴极（C）被加热后，筒端氧化物涂层内的自由电子获得较高的动能，从表面逸出。由于阳极电位比阴极高很多，在阴、阳极之间形成强电场，由阴极逸出的电子被电场加速，穿过控制栅极（G）的小孔，以高速度（数量级107m／s）再穿过A1，F A 及A2筒内的限制孔，形成一束电子射线，最后打在荧光屏上显示一个光点。光点的亮度取决于电子束的强度，电子束的强度是由栅极（G）来控制的。栅极（G）相对于阴极（C）为负电位，两者相距很近，其间形成的电场对电子有排斥作用，因而，调节栅极电位的高低，就可以控制电子枪发射并最终打在荧光屏上的电子数量，从而能连续改变屏上光点的亮度。聚焦电极（F A）和第二阳极（A2）之间的电位差形成的电场，类似于光学中的会聚透镜的作用，适当调节两者之间的电位差来调节其间的电场，可使电子射线束正好聚焦于荧光屏上，成为明亮清晰的小圆点。
2.偏转板在电子枪和荧光屏之间装有两对互相垂直的平行板电容器，称为偏转板。一对是水平放置的，是垂直偏转板（Y偏转板）；另一对是竖直放置的，是水平偏转板（X偏转板）。当两对偏转板上加有直流电压时，其间的电场可以控制电子束的位置，适当调节这个电压值，可以把光点或波形移到荧光屏中间的部位。偏转板上除了直流电压外，如果还加有被测物理量的信号电压，则光点随信号的变化而变动，形成一个反映信号电压的波形。可以证明，偏转板上加的电压越大，屏上光点的位移也越大，两者是线性关系。因此，示波管能作为测量电压的工具。为了防止偏转大的电子易被偏转板端头阻挡，以及电子束经过边缘非均匀电场时，位移与电压的线性关系遭到破坏的情况，通常将两偏转板的出口端折成喇叭状。
3.荧光屏这是示波器的显示部分。在示波管顶部的玻璃内壁上涂有一层荧光剂，在高能电子的轰击下发出可见光。这样，就能把肉眼看不见的电子束的运动变成光点的运动，显示出被测信号的信息。荧光屏上涂硅酸锌时，荧光呈绿色，多为观测时使用：涂钨酸钙时，荧光呈蓝色，多为照相时使用。荧光要经过一定的时间才熄灭，这个时间称为余辉时间。依靠余辉（且电压频率足够高）我们才得以在屏上观察到光点的连续轨迹，而不是看到一个光点的运动。
(三)示波器控制电路的功能
示波器控制电路主要包括垂直（也称“Y轴”）放大电路、水平（“X轴”）放大电路、扫描整步电路等，如图4-6-4所示。
图4-6-4 示波器控制电路
1. Y 轴放大电路 一般示波管垂直与水平偏转板本身的灵敏度不高，当加在偏转板上的信号电压较小时，电子束不能发生足够的偏转，以致屏上光点位移很小。为了在荧光屏上得到便于观测的图形，需要预先把小的输入信号电压经过放大后再加到偏转板上，为此设置垂直放大电路与水平放大电路。示波器灵敏度单位为V ／div 或mV ／div （div 为荧光屏上一格的长度。ldiv=0.6cm ）。例如某示波器的垂直输入灵敏度为Sy =l0mV ／div ，即当Y 轴输入被测信号的峰-峰值为l0mV ，荧光屏Y 方向显示光迹长度应为一格。
此外，还要求垂直放大电路有一定的频率响应，足够大的增益调整范围和比较高的输入阻抗。输入阻抗是表示示波器对被测系统影响程度大小的指标。输入阻抗愈高，对待测系统的影响愈小。
2. 扫描与整步 —般信号的波形是指它的瞬时值随时间变化的规律，但不是说信号本身实际存在着能够看得见的这种图像。例如：正弦电压U y =U m sinωt ，，是指这种电压的瞬时值随时间变化的规律是正弦规律。如果只在示波器的Y 偏转板上加上这一正弦电压，X 偏转板上不加电压，则电子束的亮点只在Y 轴方向作简谐振动。如果频率较高，由于余辉和视觉停留的效应，在荧光屏上，能看到一条竖直的亮线，但看不到正弦波形，如图4-6-5所示。要想在荧光屏上展现出与这种电压变化规律相对应的正弦波形，那就必须在X 偏转板上也加上电压，使电子束的光点在沿Y 轴方向运动的同时，又能沿X 轴方向运动，把竖直亮线“展开”。并且，由于 Y 偏转板轴上的电压是随时间变化，因此，就要求光点在X 轴 上的移动能够代表时间t ，即X 偏转板上所加的电压与时间的关系应该是线性的。同时，这种线性电压不应是随时间无限增加的，而应是线性增加到它的最大值后突然返回到最小值，再重复上述过程。显然，X 偏转板上所加的电压随时间变化规律的关系曲线应该形同“锯齿”，故称“锯齿波电压”。如果在Y 偏转板上不加信号电压，只在X 偏转板上加锯齿波电压，则电子亮点只在X 轴方向来回运动，荧光屏上只显示出一条水平亮线。如图4-6-6所示。
由上可知，要求观测加在Y 偏转板上的信号电压随时间变化的规律，必须在Y 偏转板上加信号电压的同时，在X 偏转板上加锯齿波电压，把 “展开”。这个展开的周期过程称为“扫描”。锯齿波电压又称为扫描电压。“扫描”也可这样描述：它是光点沿X 轴正方向线性增长到最大值时突然反跳回原点的周期过程。这两种说法的本意是相同的。
四、 实验原理
(一) 示波器显示波形原理
由示波器的结构和控制电路的功能可知，示波器
上的波形是Y 轴和X 轴输入电压共同作用的结果。Y
轴输入正弦波，X 轴输入锯齿波，则屏幕上显示正弦
波。
现用一个例子来具体说明如何扫描出被测波形
的。如图4-6-7所示，设Y 偏转板上加—正弦电压U y ，
水平偏转板上加一锯齿波电压U x 两者周期相同（T x =
T y ）。在t =0时刻，U x =U y =0，光点在屏上A 点（称为
起扫点）；在t =c 时刻，U y 随时间上升到最大值U ym ，
到达图（a ）中Y 方向的C y 点，U x 增加到U xc ，到达
图（b ）中X 方向的C x 点，两者合成使光点运动到图
图4-6-7 示波器显示波形原理
图 4-6-5 Y 方向谐振动 图 4-6-6 锯齿波
（c ）中的C 点；在t=e 时刻，U y 的值下降到0，到达图（a ）中Y 方向的E y 点，U x 增加到U xe ，到达图（b ）中X 方向的E x 点，两者合成使光点运动到图（c ）中的E 点；在t=g ，i 时，两者合成，使光点分别运动到图（c ）中的G 点和I 点。在i 时刻U x 由U xi 突然变为0，而U y 不变，则光点由图（c ）中的I 点突然反跳回原起扫点A ，完成一次扫描。以后不断重复这样一个过程，使屏上显示出一个稳定的正弦波形。这样一个正弦波形，实质上是沿Y 轴方向的简谐运动与沿X 轴方向的匀速运动合成的一种合运动。
当T x = 2T y 时，则合成的是2个正弦波形。如图4-6-8所示。
以此类推，如果要在示波器上显示完整稳定的波形，就要使X 偏转板上扫描电压的周期T x 为Y 偏转板上信号电压周期T y 的整数倍，即：
x y T nT = （n =1，2，3，┄ ） （4-6-1）
如果用频率f 表示，那么，式（4-6-1）可改写为：
x y nf f = （n =1，2，3，┄ ） （4-6-2）
式中，f y 为加在Y 偏转板上信号电压的频率，f x 为X 偏转板上扫描电压的
频率（也称“水平扫速”）。“水平扫速”分μs ／div 和ms ／div 十多个档供选择。
由上述分析及图形的合成可以看出，要在示波器上显示稳定的波形，被测信号电压的频率f y 与扫描电压的频率f x 必须满足整数倍的关系。由于这两个电压来自不同的振荡源，它们之间的频率不会自然满足整数比的关系，因此，示波器中扫描电压的频率必须可调。当然，如果只靠人工调节很难严格满足这个关系，再加上实验过程中频率不可避免地会有所变化，不容易长时间维持住既定整数倍关系，稍有差异就造成波形不稳定，所以我们常看到示波器的波形好像在“走动”，且待测电压的频率越高时，这个问题就越突出。
这种情形可用图4-6-9来加以说明。设扫描电
压的周期T y 比待测电压的周期T y 稍小（如T x ／T y =7
／8）。在第一扫描周期末，水平扫描电压完成了一
个全振动，扫描亮点回到X 轴原点，但正弦波电压
一个全振动还没结束，扫描亮点在Y 轴上还没有回
到原点，处在7／8T y 对应的位置，因此，屏上只
显示出正弦波信号0-4点之间的曲线段。同样分析，
在第二扫描周期内，显示出正弦波信号4-8点之间
的曲线段：在第三扫描周期内，显示出正弦波信号
8-11点之间的曲线段。这样，屏上显示的波形每次
都不重叠，好像波形在向右“走动”。同理，如果
T x 比T y 稍大，则波形好像在向左“走动”。这里我
们所以比较详细的描述上述情况，是因为在示波器
的调节中这种情况经常会出现。其原因是扫描电压的周期与被测信号电压的周期不相等或不成整数
倍，以至每次扫描开始时，波形曲线上的起点位置均不一样所造成的，即不同步。
由上可知，如果没有“扫描”，我们就看不到被测信号随时间规律变化的平面波形图像，如果没有“同步”，就看不到稳定的波形图像。
为了达到“同步”目的，示波器采用三种方式：
（1）如果整步电路直接从垂直放大电路中取出一部分待测信号加到扫描发生器，当待测信号频率f y 有微小变化，它将迫使扫描频率f x 跟踪其变化，保证波形的完整稳定，这种方式称为“内整步”。
（2）如果从外部电路中取出信号加到扫描发生器，迫使扫描频率x f 变化，保证波形的完整稳定目的，这种方式称为“外整步”。
（3）如果整步信号从电源变压器获得，则称为“电源整步”。
不论采用哪种方式，操作时，使用“电平”旋钮，可改变触发电平大小。当待测信号电压上升到触发电
平时，扫描发生器便开始扫描。扫描时间的长短，由扫描速度选择开关控制。由于每次波形的扫描起点都
图4-6-8 T x =2T y 时合成的图形
图4-6-9 信号合成示意图
在荧光屏上的固定位置，所以，显示的波形极为稳定。
(二) 整流、滤波、稳压电路
绝大多数电子电路工作时都需要直流电源，直流电源的作用是保证电子电路的工作状态和能源的提供者。电子系统的正常运行离不开稳定的电源，除了在某些特定场合下采用太阳能电池或化学电池作电源外，多数电路的直流电是由电网的交流电转换来的。这种直流电源就是由整流电路、滤波电路和稳压电路组成，将工频交流电转换为恒定直流电。
1. 整流电路简介 一般情况下所讲的交流电是指电压大小和方向随时间做周期性交替变化的一种电流，如图4-6-10（a ）所示，电网的供电都是属于这种类型。直流电是一种电压正负方向不改变的电流。我们通过一种电路，把交流电中反方向的电流去掉（如图4-6-10（b ）），或者改变反向时间的电流方向使电流的正负方向始终一致（如图4-6-10（c ）），即整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压，习惯上称单向脉动性直流电压。一般情况下，我们所使用的直流电，如电池等所提供的是一种电压大小恒定的电流，称为恒定直流电（如图4-6-10（d ））。
t
t
2. 整流器件——半导体二极管 各种实际的二极管在电路图中的符
号如图4-6-11所示，图中标出了它的正负极。二极管具有单向导电性。当
正极为高电压，负极为低电压，即加上正向电压时，二极管导通，电流通过
二极管的电阻值很小，一般在整流电路中可以忽略不计。当负极为高电压，
正极为低电压，即加上反向电压时，二极管截止，电阻值很大，在整流电路中可以近似地认为是无穷大。当反向电压的有效值超过某一数值时，反向电
流会突然增大，这种形象称为电击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。电击穿时二极管失去单向导电性。如果二极管没有因电击穿而引起过热，则单向导电性不一定会被永久破坏，在撤除外加电压后，其性能仍可恢复，否则二极管就损坏了。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。
3. 整流电路的类型
(1)
半波整流电路 半波整流电路是一种最简单的整流电路，它由电源变压器、二极管和负载电阻组成，如图
4-6-12所示。变压器把市电电压（多为220V ）变换为所需要的交变电压，二极管再把交流电变换为脉动直流电。 I 输出端器
（a ） （d ） 图4-6-11 二极管的电路符号 t
图4-6-12 半波整流电路
变压器次级输出一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压u ，波形如图4-6-13（a ）所示。在0~π时间内，u 为正半周，即变压器次级上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压，导通，电压通过它加在负载电阻R 上；在π~2π时间内，u 为负半周，变压器次级下端为正上端为负。这时二极管承受反向电压，截止，R 上无电压。在2π~3π时间内，重复0~π时间的过程，在3π~4π时间内，又重复π~2π时间的过程……这样反复下去，交流电的负半周就被“削”掉了，只有正半周通过负载电阻，在R 上获得了一个单一方向（上正下负）的电压，如图4-6-13（b ）所示，达到了整流的目的。但是，负载电压以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。
这种除去半周、留下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整流是以“牺牲”一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低，因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。
(2) 全波整流电路 如果把半波整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图4-6-14是全波整流电路的原理图。全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压，构成两个通电回路。全波整流电路的工作原理，可用图4-6-15所示的波形图说明。在0~π时间内，u 1对D l 为正向电压，D 1导通，在负载电阻R 上得到上正下负的电压；u 1对D 2为反向电压，D 2截止。在π~2π时间内，u 2对D 2为正向电压，D 2导通，在R 上得到的仍然是上正下负的电压；u 2对D 1为反向电压，D 1截止。
I 输出端
(3)
桥式整流电路 桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。连接成“桥”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。图4-6-16是桥式整流电路的原理图。其工作原理如下：u 为正半周时，对D 2、D 3加正向电压，D
2、D 3导通；对D 1、D 4加反向电压，D 1、D 4截止。电路中构成u 、D 2、R 、D 3通电回路，在
R 上形成上正下负的半波整流电压。u 为负半周时，对D 1、D 4加正向电压，D 1、D 4导通；对D 2、D 3加反向电压，D 2、D 3截止。电路中构成u 、D 1、R 、D 4通电回路，同样在R 上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，结果在R 上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。
I 输t 输
入
信号
图4-6-14 全波整流电路 图4-6-16 桥式整流电路
t
4.滤波电路整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用储能元件电容器C两端的电压（或通过电感器L的电流）不能突变的性质，把电容C（或电感L）与整流电路的负载R并联（或串联），组成滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分，就可以将整流电路输出中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电。在小功率整流电路中，经常使用的是电容滤波。并联的电容器C在输入电压升高时，给电容器充电，可把部分能量存储在电容器中。而当输入电压降低时，电容两端电压以指数规律放电，就可以把存储的能量释放出来。经过滤波电路向负载放电，负载上得到的输出电压就比较平滑，起到了平波作用。滤波电路的基本形式如图4-6-18所示。
5.稳压电路当电网电压或负载电流发生变化时，滤波电路输出的直流电压的幅值也将随之变化，因此，稳压电路的作用是使整流滤波后的直流电压基本上不随交流电网电压和负载的变化而变化。
五、实验内容
1.基本练习熟悉示波器常用旋钮、按钮的名称及其功能。
2.观察波形用示波器观察电路板各个信号输出端的波形。
3.测量波形用示波器测量电路板各个信号输出端波形的峰峰值（幅值）及频率。
六、实验指导
(一)示波器的基本操作练习
实验中使用的GOS-6021型双踪示波器的面板控制旋钮、按钮如图4-6-19所示。图中所标出的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区为示波器的常用功能区，分别为：Ⅰ区：显示屏控制；Ⅱ区：垂直控制；Ⅲ区：水平控制；Ⅳ区：波形测量。
A B Ⅰ
ⅡⅢ
Ⅳ
图4-6-18 滤波电路的基本形式
图4-6-19 GOS-6021型模拟示波器控制面板图
1. 显示屏控制 图4-6-19中，Ⅰ区为显示屏控制区，各个控制键详细功能如下：
15432 图4-6-20 显示屏控制
标签1_POWER
电源开关，接通示波器的电源
标签2_TRACE ROTATION
光迹旋转螺丝，调节波形的水平度
标签3_INTEN （intensity ）
辉度旋扭，调节波形的亮度，注意此时不能将波形调得过亮，以免造成视觉
疲劳以及波形太粗引起的测量误差较大
标签4_FOCUS
聚焦旋扭，调节波形的清晰度
标签5_CAL
校准信号输出端，此端子输出一个峰峰值为0.5V 、频率为1kHz 的方波信号，
可以给探头使用，用于校准探头 2. 垂直控制 图4-6-19中，Ⅱ区为垂直控制区，其中单词VERTICAL 意为“垂直”，其下方的按钮及旋钮用于控制示波器在垂直方向上的参数，具体细节参看图4-6-21，各个控制键详细功能如下：
2
1
4
5
3
标签1_CH1 / CH2
信号通道开关，可关闭其中任意一个通道，关闭后该指示灯灭，且对应的波形消失
标签2_POSITION
垂直波形定位，可调节波形在垂直方向的位置
标签3_AC/DC
通道1和通道2的交流（“~”符号）或直流（“=”符号）输入耦合键，若示波器用于测量交流信号，请选择“~”，若示波器用于测量直流信号，则要选择“=”；可从显示器下方的读出装置上看出示波器处于何种耦合状态，如图4-6-22
标签4_VOLTS/DIV
伏/格，表示显示器上垂直方向每一格代表的电压值，具体值可从显示器下方的读出装置上读出，可用于调节波形幅值的放大倍数，以便使波形以合适的比例显示于荧光屏上；通过数出波形从波峰到波谷所占用的格数，即可得出该波形的峰峰值，如图4-6-22，由读出装置可得垂直方向一格为0.5V ，而正弦波的波峰波谷占用了四格，因而其峰峰值为2V
标签5_ GND （ground ）、P10
⑴ 短按该按钮，接地，使用此功能后，交流/直流耦合的符号“~”/“=”将会变成“”，示波器上的波形变成一条直线，即直流地电位的波形；再短按此按钮，直线恢复成原来的波形
⑵ 长按该按钮，将垂直方向每一格代表的电压值乘以10，若使用此功能前，读出装置上显示“0.5V~”，
图4-6-21 垂直控制 图4-6-22 波形范例
那么在使用此功能后，读出装置上将显示“P10 5V~”，此功能须配合探头使用；在探头上有一个滑动键，分为“×1”档和“×10”档，如图4-6-23所示，选择“×10”档时，才可使用P10功能；此时，探头将所测信号的幅值衰减10倍，而P10功能将所测信号的幅值放大10倍，这样计算出来的波形幅值才是正确的；此功能适用于幅值较大的容易超过显示屏范围的波形。
3.水平控制图4-6-19中，Ⅲ区为水平控制区，其中单词HORIZONTAL意为“水平”，其下方的按钮及旋钮用于控制示波器在水平方向上的参数，具体细节参看图4-6-24，各个控制键详细功能如下：
1
2
图4-6-24 水平控制
标签1_POSITION
水平波形定位，可调节波形在水平方向的位置
标签2_TIME/DIV
秒/格，表示荧光屏上水平方向每一格代表的时间，具体值可从显示器下方的读出装置上读出，可用于调节显示器上显示波形周期的个数，一般调出1~2个周期即
可；通过数出每个周期占用的格数，即可得出该波形的周期，如图4-6-22，由读出装
置可得水平方向一格为20s
，而正弦波的一个周期占用了五格，因而其周期为
0.1ms，频率为10kHz
4.波形测量图4-6-19中，Ⅳ区为波形测量区，具体细节参看图4-6-25，各个控制键详细功能如下：
标签1_△V-△T-1/△T-OFF
选择测量功能，使用此按钮可开启或关闭测量功能，可测量的参数有
波形的峰峰值，周期以及频率；该按钮为循环功能按钮，可反复按它来选
择需要的功能
标签2_C1-C2-TRK
选择光标，水平光标的左侧或竖直光标的上方有三角形符号，该符号
所在的光标即选中，该按钮是循环功能按钮，可反复按它来选择其中任意
一个光标或两个同时被选中
标签3_V ARIABLE
移动光标，旋转它可改变光标在屏幕上的位置，该旋钮同时也是按钮，按一下再旋转即可在微调和粗调（FINE/COARSE）间切换
测量原理：
示波器自动计算两个水平光标间的电压差或两个竖直光标间的时间差
测量方法：
将两个光标分别与波形的波峰波谷相切，可得到波形的峰峰值，从显示器左上方读出
将两个光标夹住一个周期的波形（即相邻的两个波峰或波谷），可测量其周期或频率，从显示器左上方读出
5.波形走动若示波器上的波形不稳定，即“走动”时，可调节示
波器面板右上角的“LEVEL”旋钮，如图4-6-26所示：
图4-6-23 示波器探头及其滑动键
1
2
3
图4-6-25 波形测量
图4-6-26 “LEVEL”旋钮
(二)观察与测量电路板信号输出端的波形
1.连接线路从信号源引出的红、黑鳄鱼夹分别夹住一根红、黑香蕉头连接线的一端，另一端插入电路板左边标有“+”（红）、“—”（黑）的插孔；示波器探头的鳄鱼夹夹住另一根黑色香蕉头连接线的一端，另一端插入电路板下方标有接地符号的插孔。（注意：这几根线连接好之后，整个实验过程中不必断开，实验中只需改变示波器探头钩针的位置，探头使用“×1”档）
2.设置信号源和示波器先打开示波器开关，关闭CH2，保留CH1，调节垂直控制中CH1的“POSITION”旋钮，使得显示屏上的水平亮线位于屏幕正中央，与横坐标重合；调节垂直控制中CH1的“VOLTS/DIV”旋钮和“AC/DC”按钮，以及水平控制中的“TIME/DIV”旋钮，使得显示屏下方的读出装置上显示“.5V~”、“50μs”。再打开信号源开关，默认输出正弦波形，保持其频率为10kHz不变，将峰峰值由2V增大至5V。
3.观察与测量输入信号的波形用示波器探头的钩针钩住电路板上的“TP4”探针，观察波形，用示波器的测量功能测出其频率和峰峰值，并将波形和测量值填入表格中相应位置，取下探头。
4.观察与测量半波整流的波形调节垂直控制中CH1的“AC/DC”按钮，将交流耦合改为直流耦合，屏幕下方显示“=”；用示波器探头的钩针钩住电路板上的“TP1”探针，观察波形，用示波器的测量功能测出其频率和峰峰值，并将波形和测量值填入表格中相应位置，取下探头。
5.观察与测量桥式整流的波形用示波器探头的钩针钩住电路板上的“TP2”探针，调节水平控制中的“TIME/DIV”旋钮，使得显示屏下方的读出装置上显示“20μs”，其余设置与上一步骤相同，观察波形，用示波器的测量功能测出其频率和峰峰值，并将波形和测量值填入表格中相应位置。
6.观察与测量电容滤波后的波形保持示波器的设置与探头的钩针位置与上一步骤相同，按住“TP2”探针右下方的开关按钮（此开关按钮不能自锁），观察波形，用示波器的测量功能测出其幅值（利用直流地电位），并将波形和测量值填入表格中相应位置，取下探头。
7.观察与测量稳压后的波形调节垂直控制中CH1的“VOLTS/DIV”旋钮，使得显示屏下方的读出装置上显示“.2V=”，其余设置与上一步骤相同，用示波器探头的钩针钩住电路板上的“TP3”探针，观察波形，用示波器的测量功能测出其幅值（利用直流地电位），并将波形和测量值填入表格中相应位置。
8.收拾仪器以上步骤完成后，关闭信号源和示波器，将示波器探头钩针从电路板上取下，拔出插在电路板上的三个香蕉头，断开三个鳄鱼夹与香蕉头的连接，将三根香蕉头连接线捆好即可。
(三)实验注意事项
1.本实验需准备好铅笔、直尺、橡皮；
2.进入实验室后，未得指导教师允许，不得触碰仪器；
3.使用示波器与信号源时，不得胡乱调节，否则后果自负；
4.使用电路板时应小心，避免扎到探针，不得损坏电路板及元器件，否则照价赔偿。
5.实验开始前到指导教师处领取电路板和三根香蕉头连接线，结束后交回，关闭仪器电源。
七、数据处理
本实验无数据处理，表格参考《物理实验要求及数据表格_实验06 示波器》。
实验六计数器及其应用 一、实验目的 1、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法 3、运用集成计数计构成1/N分频器 二、实验原理 1、用D触发器构成异步二进制加／减计数器 图1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D触发器接成T'触发器，再由低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接。 图1 四位二进制异步加法计数器 2、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图2所示。 图2 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD—置数端 CP U —加计数端 CP D —减计数端
CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端 D 0、D 1 、D 2 、D 3 —计数器输入端 Q 0、Q 1 、Q 2 、Q 3 —数据输出端 CR—清除端 CC40192（同74LS192，二者可互换使用）的功能如表9－1，说明如下： 表9－1 3、计数器的级联使用 图3是由CC40192利用进位输出CO控制高一位的CP U 端构成的加数级联图。 图3 CC40192级联电路 4、实现任意进制计数 (1) 用复位法获得任意进制计数器 假定已有N进制计数器，而需要得到一个M进制计数器时，只要M＜N，用复位法使计数器计数到M时置“0”，即获得M进制计数器。如图4所示为一个由CC40192 十进制计数器接成的6进制计数器。 (2) 利用预置功能获M进制计数器 图4 六进制计数器
三、实验设备与器件 1、＋5V直流电源 2、双踪示波器 3、连续脉冲源 4、单次脉冲源 5、逻辑电平开关 6、逻辑电平显示器 7、译码显示器 8、 CC4013×2（74LS74）、CC40192×3（74LS192）、CC4011（74LS00） CC4012（74LS20） 四、实验内容 1、用CC4013或74LS74 D触发器构成4位二进制异步加法计数器。 (1) 按图9－1接线，R D 接至逻辑开关输出插口，将低位CP 端接单次脉冲源， 输出端Q 3、Q 2 、Q 3 、Q 接逻辑电平显示输入插口，各S D接高电平“1”。 (2) 清零后，逐个送入单次脉冲，观察并列表记录 Q 3～Q 状态。 (3) 将单次脉冲改为1HZ的连续脉冲，观察Q 3～Q 的状态。 (4) 将1Hz的连续脉冲改为1KHz，用双踪示波器观察CP、Q 3、Q 2 、Q 1 、Q 端波 形，描绘之。 5) 将图9－1电路中的低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，构成减法计 数器，按实验内容2)，3)，4)进行实验，观察并列表记录Q 3～Q 的状态。 2、测试CC40192或74LS192同步十进制可逆计数器的逻辑功能 (1) 清除：CR=1 (2) 置数：CR＝0，数据输入端输入任意一组二进制数，令LD= 0，观察计数译码显示输出。 (3) 加计数：CR＝0，LD＝CP D ＝1，CP U 接单次脉冲源。 (4) 减计数：CR＝0，LD＝CP U ＝1，CP D 接单次脉冲源。 3、图9－3所示，用两片CC40192组成两位十进制加法计数器，输入1Hz连续计数脉冲，进行由00—99累加计数，记录之。 4、按图4电路进行实验，记录之。
电子通信与软件工程 系2013-2014学年第2学期 《数字电路与逻辑设计实验》实验报告 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 班级: 姓名: 学号: 成绩: 同组成员: 姓名: 学号: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、 实验名称:集成计数器及寄存器的运用 二、实验目的: 1、熟悉集成计数器逻辑功能与各控制端作用。 2、掌握计数器使用方法。 三、 实验内容及步骤: 1、集成计数器74LS90功能测试。74LS90就是二一五一十进制异步计数器。逻辑简图为图8、1所示。 四、 五、 图8、1 六、 74LS90具有下述功能: ·直接置0(1)0(2)0(.1)R R ,直接置9(S9(1,·S,.:,＝1) ·二进制计数(CP 、输入QA 输出) ·五进制计数(CP 2输入Q D Q C Q B 箱出) ·十进制计数(两种接法如图8.2A 、B 所示) ·按芯片引脚图分别测试上述功能,并填入表 8、1、表8、2、表8、3中。
图8、2 十进制计数器 2、计数器级连 分别用2片74LS90计数器级连成二一五混合进制、十进制计数器。 3、任意进制计数器设计方法 采用脉冲反馈法(称复位法或置位法)。可用74LS90组成任意模(M)计数器。图8、3就是用74LS90实现模7计数器的两种方案,图(A)采用复位法。即计数计到M异步清0。图(B)采用置位法,即计数计到M一1异步置0。 图8、3 74LS90 实现七进进制计数方法 （1）按图8、3接线,进行验证。 （2）设计一个九进制计数器并接线验证。 （3）记录上述实验的同步波形图。 四、实验结果:
模拟示波器的基本工作原理 1． 回顾中学的沙漏实验——随时间变化的信号如何在平面展示 物理学理论可以证明，一端通过细绳固定的重物在作摆动时，与中心垂线的距离满足正弦波规律。沙漏实验可以清晰地显示这个随时间变化的波形：用沙漏充当重物，并且在沙漏底下的桌面上平铺一张纸，当沙漏开始摆动时，让纸匀速移动。这样，沙漏中流出的细沙，就在纸上留下了一个正弦波痕迹，如图所示。利用这种设计思想，可以完成波形在平面上（对应于时间的流动）的展开。这种设计思想在波形记录、显示中被广泛采用，比如心电图机，就是用原地摆动的电热针，在匀速移动的记录纸带上描记出心电波形。 利用心电图机的结构，已经可以记录电压信号，但是，示波器在大量的应用中，并不需要通过消耗纸张来记录波形，而仅仅是观察波形。因此，可以重复使用的荧光屏，被应用到示波器的设计中。 在示波器上描绘一条曲线——电子枪和荧光屏 在一个封闭玻璃管显示屏的内壁涂上荧光粉，当荧光粉被大量电子形成的电子束轰击时，会发出荧光。可以发出电子束的设备称为电子枪，它可以连续地发出集束性很强的电子。这些电子束在飞行过程中，如果遇到电场的作用，会因电场形成的力而改变运行方向，导致最终电子束落到荧光屏上的位置发生改变，也就是光点改变。根据这个原理制造的示波管，其结构如图所示。图中电子枪发出的电子束，经过两个偏转板的作用，会在X 、Y 两个方向上发生偏转。 当在Y 偏转板上加入被测信号，而在X 偏转板上不加电压，可以在示波管的荧光屏上看到光点随着被测电压的变化而发生位置变化——电压越大，光点位置越靠上方。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上不加电压，可以看到光点从荧光屏左边出现，匀速移动到右边，然后又迅速在左边重复出现。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上加入一个正弦波，则可以看到，光点在匀速左移的同时，其Y 方向位置出现了正弦变化的规律，也就是说，光点的移动轨迹是一个正弦波。 怎样将周期性电压信号稳定地显示于荧光屏 图 沙漏摆动留下的正弦波 图 示波管的结构示意图
数字示波器水平扫描时间检定方法的研究 示波器是用量最多、用途最广的电子测量仪器，是观察和测量电子波形不可缺少的工具。随着科学技术的发展，数字示波器逐步代替模拟示波器，应用越来越广泛。针对数字示波器与模拟示波器的扫描时间工作原理不同，探讨了几种检定数字示波器水平扫描系数的方法。 标签：数字示波器；水平扫描时间；计量检定 1 前言 示波器作为一种通用测量仪器，在科研、教学、生产等方面得到广泛应用。它除了可以用于显示波形外，还可以用来测量各种波形参数。随着科学技术的发展，示波器从早期的模拟示波器发展至现阶段功能强大、性能卓越的数字示波器。数字示波器除了具有模拟示波器的功能外，还有强大的数据处理功能，在检定数字示波器时，扫描时间系数误差是必须检定的项目。由于数字示波器采用晶振作为其时间基准，时间测量准确度比起模拟示波器有了很大的提高，因此，检定数字示波器时间扫描准确度已不能照搬模拟示波器的检定方法。 2 示波器水平扫描工作原理 2.1 模拟示波器扫描时间工作原理 模拟示波器扫描系统，也称时基电路，用来产生一个随时间做线性变化的扫描电压，这种扫描电压随时间的变化关系如同锯齿，故称锯齿波电压，这个电压经过x轴放大器放大后加到示波管的水平偏转板上时，电子束产生水平扫描，这样屏幕上的水平坐标变成时间坐标，y轴输入的被测信号波形就可以在时间轴上展开。电子束在锯齿波电压的控制下，周而复始地从左到右沿x轴等速移动，这个过程被称之为”扫描”。由于光点在x轴的位置与时间有关，所以光点扫描的轨迹也称为”时间基线”，简称时基。扫描时基是指光迹在x方向偏转一格所对应的扫描时间，其单位是s/div、ms/div或μs/div。 2.2 数字示波器水平扫描工作原理 当信号进入数字示波器时，在信号到达显示器的偏转电路之前，示波器将按一定的时间间隔对信号进行采样。对输入信号进行采样的速度称为采样速率，由采样时钟控制，一般为每秒20MS/s到200MS/s，然后变换成二进制字，贮存在存储器中。数字示波器采用内置晶振作为时间基准，微处理器自动计算出两扫描点之间的时间差值，换算出相应的扫描时间并显示出来。数字示波器扫描时间的准确度主要取决于所采用晶振的频率准确度和稳定度，同时也与采样速率以及触发抖动有关，晶振的频率准确度一般为10-4～10-6量级。 3 模拟示波器和数字示波器水平扫描检定区别
计数器的设计实验报告 篇一：计数器实验报告 实验4 计数器及其应用 一、实验目的 1、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是
CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 1、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图5－9－1所示。 图5－ 9－1 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD—置数端CPU—加计数端CPD —减计数端CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3 —计数器输入端 Q0、Q1、Q2、Q3 —数据输出端CR—清除端 CC40192的功能如表5－9－1，说明如下：表5－9－1 当清除端CR为高电平“1”时，计数
器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。当CR为低电平，置数端LD也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3 置入计数器。 当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CPD 接高电平，计数脉冲由CPU 输入；在计数脉冲上升沿进行8421 码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CPU接高电平，计数脉冲由减计数端CPD 输入，表5－9－2为8421 码十进制加、减计数器的状态转换表。加法计数表5－9－ 减计数 2、计数器的级联使用 一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。 同步计数器往往设有进位（或借位）输出端，故可选用其进位（或借位）输出信号驱动下一级计数器。 图5－9－2是由CC40192利用进位
电工电子实验中心 实验报告 课程名称：计算机硬件技术基础实验名称：8254定时/计数器 姓名：学号: 评定成绩：审阅教师： 实验时间：2017.06.06 南京航空航天大学
一、实验目的要求 1) 掌握 8254 定时/计数器的名种工作方式及编程方法。 二、实验任务 按照图 3-2-1 的要求连线，分别对 8254 芯片的 3 个定时/计数器编程，并选择合适的工作方式和初值，以达到如下的效果： 1) 定时/计数器 0，计数脉冲频率为 18.432KHz，OUT0 分两路输出, 一路外接 2 位 LED,使其以亮 0.5 秒灭 0.5 秒循环闪亮，另一路作为计数器 1 的计数脉冲 CLK1。 2) 定时/计数器 1，OUT1 的输出外接 2 位 LED，使其以亮 3 秒灭 1 秒循环闪亮。 3) 定时/计数器 2 的计数脉冲来自单次脉冲单元，按压开关产生的脉 冲作为计数器 2 的计数脉冲。OUT2 外接 2 位 LED，当按压开关到 17 次时LED 长亮，并将按压开关的剩余次 数将在屏幕上显示。 三、实验电路图 图3-2-1 8254定时/计数器电原理图
四、实验代码 IOY0 EQU 3000H TIMER0 EQU IOY0+00H*4 ;8254计数器0端口地址 TIMER1 EQU IOY0+01H*4 ;8254计数器1端口地址 TIMER2 EQU IOY0+02H*4 ;8254计数器2端口地址 TCTL EQU IOY0+03H*4 ;8254控制寄存器端口地址 STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS DATA SEGMENT MES0 DB ‘Pressed: $’ MES1 DB ‘Press any key to exit !’,0DH,0AH,’$’NUM DB ? DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX, DATA MOV DS, AX MOV DX, OFFSET MES1 MOV AH, 9 INT 21H MOV DX, TCTL MOV AL, 00110110B ; 计数器0初始化,方式3 OUT DX, AL MOV DX, TIMER0 MOV AL, 00H OUT DX, AL ；计数器0初值=4800H MOV AL, 48H OUT DX, AL MOV DX, TCTL MOV AL, 01010101B ; 计数器1初始化,方式2 OUT DX, AL MOV DX, TIMER1 MOV AL, 04H ; 计数器1初值=04H OUT DX, AL MOV DX, TCTL MOV AL, 10010001B ; 计数器2初始化,方式0 OUT DX, AL MOV DX, TIMER2 MOV AL, 0FH ;计数器0初值=0FH
第2卷第1期 信息与电子工程Vol No 1672-2892(2004)01-0065-05 数字示波器检定方法研究 郭伟民李 莉 中国工程物理研究院计量测试中心 摘 要针对其数字化的特点采用分项检定的方法带宽与上升时间等项目的检定 关键词检定方法上升时间 TM935.37 文献标识码 数字示波器正日益向宽带多功能发展技术指标较高虽然国家尚未出台检定规程 如出台了JJF1057-1998μè[1-7]1?óúêy×?ê?2¨?÷μ??ì?¨????ó?·?·¨éD?′′?3éò???òa??′óêμó? 1?μ???′???DDá?ì??÷ ?ù±??á11oí1¤×÷?-àíó??￡?aê?2¨?÷·￠éúá??? ′ó±??ˉòò′??ì?¨·?·¨ó??￡?aê?2¨?÷?èóD??±eó?óDáa?μ ?ì?¨ó|?÷òa????2aá?D??ü[2] ?è2éó??÷ μ￥????±ê·?±e?ì?¨???ì?¨óDèy???ù±?2aê? ?ì?¨ê?è?μ??1ó??￡êy±????÷ê?3?μè1??μ??ò?ì?D? μúèy??2aê?ê±?ùì?D??aàà?à??2aá???′óá??áêyμ? ×?è·D?2?ò??ìó??ùó|×￠òa?? ·? ??êy?Y?êá?ó°?ì?÷óD2?í??÷?ì?¨???? ó|±￡?¤?÷??éè??μ?o?àíD?oíè·?¨D?ò?°?2éó?êμê±2aá? ??á?éùó??÷??êy?§′|àí·?·¨ ??éù?áêy?·?úòyè?μ?2?è·?¨?èó|2é???÷3§ ?ò??2?í?2?êyμ?×?è·?¨ò?????3?2?êyμ?2aá??üê?×?è·?èá??? ????3?2?á?μ??ù′??÷3§éì??±é2éó?á?ó??ü?è·?2??úêy·¨?ù±?ò???μ?·?·¨ 模拟仪器检定中常采用调节误差表头的方式则采用检定标准直接给出确定值 检定时尽可能调用示波器的多种设置如多种触发功能在各检定项目中的运用 2003-10-092004-02-16 作者简介1970-男工程师主要是脉冲计量工作
实验六计数器 一、实验目的 1、掌握计数器74LS162的功能。 2、掌握计数器的级联方法。 3、熟悉任意模计数器的构成方法。 4、熟悉数码管的使用。 二、实验说明 计数器器件是应用较广的器件之一，它有很多型号，各自完成不同的功能，可根据不同的需要选用。本实验选用74LS162做实验器件。74LS162引脚图见附录。74LS162是十进制BCD同步计数器。Clock是时钟输入端，上升沿触发计数触发器翻转。允许端P和T都为高电平时允许计数，允许端T为低时禁止Carry产生。同步预置端Load加低电平时，在下一个时钟的上升沿将计数器置为预置数据端的值。清除端Clear为同步清除，低电平有效，在下一个时钟的上升沿将计数器复位为0。74LS162的进位位Carry在计数值等于9时，进位位Carry为高，脉宽是1个时钟周期，可用于级联。 三、实验所用器件和仪器 1、同步4位BCD计数器74LS162 2片 2、二输入四与非门74LS00 1片 3、示波器 四、实验内容 1、用1片74LS162和1片74LS00采用复位法构一个模7计数器。用单脉冲做计数时钟，观测计数状态，并记录。用连续脉冲做计数时钟，观测并记录Q D，Q C，Q B，Q A的波形。 2、用1片74LS162和1片74LS00采用置位法构一个模7计数器。用单脉冲做计数时钟，观测并记录Q D，Q C，Q B，Q A的波形。 3、用2片74LS162和1片74LS00构成一个模60计数器。2片74LS162的Q D，Q C，Q B，Q A分别接两个译码显示的D，B，C，A端。用单脉冲做计数时钟，观测数码管数字的变化，检验设计和接线是否正确。 五、实验接线及测试结果 1、复位法构成的模7计数器接线图及测试结果 （1）复位法构成的模7计数器接线图
数字示波器与模拟示波器的对比 一、模拟和数字，各有千秋 廿世纪四十年代是电子示波器兴起的时代，雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具，带宽100MHz的同步示波器开发成功，这是近代示波器的基础。五十年代半导体和电子计算机的问世，促进电子示波器的带宽达到 100MHz。六十年代美国、日本、英国、法国在电子示波器开发方面各有不同的贡献，出现带宽 6GHz的取样示波器、带宽6GHz的多功能插件式示波器标志着当时科学技术的高水平，为测试数字电路又增添逻辑示波器和数字波形记录器。模拟示波器从此没有更大的进展，开始让位于数字示波器，英国和法国甚至退出示波器市场，技术以美国领先，中低档产品由日本生产。 模拟示波器要提高带宽，需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能，对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理，以及多种触发和超前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起，成果累累，大有全面取代模拟示波器之势，模拟示波器的确从前台退到后台。 但是模拟示波器的某些特点，却是数字示波器所不具备的： 操作简单——全部操作都在面板上，波形反应及时，数字示波器往往要较长处理时间。 垂直分辨率高——连续而且无限级，数字示波器分辨率一般只有8位至10位。 数据更新快——每秒捕捉几十万波形，数字示波器每秒捕捉几十个波形。 实时带宽和实时显示——连续波形与单次波形的带宽相同，数字示波器的带宽与取样率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。 简而言之，模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形，在规定的带宽内可非常放心进行测试。人类五官中眼睛视觉十分灵敏，屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断，微细变化都可感知。因此，模拟示波器深受使用者的欢迎。
参考规范报告： 模拟示波器的使用 一、实习目的 1．熟悉实验室的示波器、稳压电源、函数信号发生器的使用方法。 2．利用示波器观察信号波形，测量振幅和周期(频率)。 二.实习设备与元器件 1.数字万用表（UA58A）一块 2.稳压电源（SS3323）(SS1792F)一台 3.模拟示波器（GOS-620）一台 4.函数信号发生器（EE1641D）(EE1641B1)一台 三、仪器原理及使用说明 1.直流稳压电源 本实验室使用的是SS1792F三路可调直流稳压电源。能输出两路0-32V （0-3A）连续可调直流稳压电源和一路3-6V（5A）直流稳压电源所组成。 2.函数信号发生器 本实验室采用EE1641B1函数信号发生器。能直接产生3-3MHz正弦波，三角波，方波，锯齿波和脉冲波，且具有VCF输入控制功能。TTL / CMOS与OUTPUT 同步输出。直流电平可连续调节，频率计可作内部频率显示，也可作外测频率，电压用LED显示。 3. 模拟示波器（GOS-620）是一种小巧、台式的可以进行以接地电平为参考点测量的双踪示波器，式采用阴极射线管显示，能同时测量0-20MHz（1mV-200V）的信号。GOS-620有两输入通道，三种藕合方式；四种显示方式。 四.实习内容和数据测量及处理 1．用示波器和数字万用表测量直流电压。 选用直流稳压电源的CH1或CH2输出端，打开稳压电源（POWER）调节电流输出调节（CURRENT）为0.50。此时CH1、CH2或CH3都有电压输出。调节电压调节旋钮（VOLAGE）使直流稳压电源的面板数字指示分别为表中的数字。再分别用数万用表的直流电压档和模拟示波器的ＤＣ耦合对直流稳压电源的输出电压进行测量．将测量的结果分别填入表中。 2．用信号发生器分别输出f=100HZ,Vpp=5V； f=1000HZ,Vpp=300mV的不同信号，分别用GOS-620示波器，测出其峰峰值、频率、周期，并于信号发生器的输出比较。
实验六任意进制计数器的构成 设计性实验 一、实验目的 1、学习用集成触发器构成计数器的方法； 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法； 3、运用集成计数计构成N分频器，了解计数计的分频作用。 二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS 集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 1、用D触发器构成异步二进制加／减计数器 图6－1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D触发器接成T'触发器，再由低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接。 图6－1 四位二进制异步加法计数器 若将图6－1稍加改动，即将低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，即构成了一个4位二进制减法计数器。 2、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图6－2所示。 图中LD—置数端CP U—加计数端CP D—减计数端 CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3—计数器输入端
Q 0、Q 1、Q 2、Q 3 —数据输出端 CR 图6－2 CC40192引脚排列及逻辑符号 CC40192（同74LS192，二者可互换使用）的功能如表6－1，说明如下： 当清除端CR 为高电平“1”时，计数器直接清零；CR 置低电平则执行其它功能。 当CR 为低电平，置数端LD 也为低电平时，数据直接从置数端D 0、D 1、D 2、D 3 置入计数器。 当CR 为低电平，LD 为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CP D 接高电平，计数脉冲由CP U 输入；在计数脉冲上升沿进行 8421 码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CP U 接高电平，计数脉冲由减计数端CP D 输入，表6－2为8421码十进制加、减计数器的状态转换表。 表6－2 3、计数器的级联使用 一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个
实验四计数器及其应用 一、实验目的 l、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法 3、运用集成计数计构成l位分频器 二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 l、用D触发器构成异步二进制加／减计数器 图4-1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D 触发器接成T’触发器，再由低位触发器的Q端和高—位的CP端相连接。 图4-1 四位二进制异步加法计数器 若将图4-l稍加改动，即将低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，即构成了一个4位二进制减法计数器。 2、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，具引脚排列及逻辑符号如图4-2所示。
图4-2 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD一置数端CP L一加计数端CP D一减计数端 CO一非同步进位输出端BO一非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3一计数器输入端 Q0、Q1、Q2、Q3一数据输出端CR一清除端 CC40192(同74LS192，二者可互换使用)的功能如表4-1，说明如下：表4-1 当清除端CR为高电平“1”时，计数器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。 当CR为低电平，置数端LD也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3置入计数器。 当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CP D接高 电平，计数脉冲由CP U输入;在计数脉冲上升沿进行842l码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CPu接高电平，计数脉冲由减计数端CP D输入，表4-2为8421码十进制加、减计数器的状态转换表。 表4-2 3、计数器的级联使用 一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。 同步计数器往往设有进位(或借位)输出端，故可选用其进位(或借位)输出信号驱动下一级计数器。 图4-3是由CC40192利用进位输出CO控制高一位的CP U端构成的加数级联图。
实验九可逆计数器的功能测试及应用电路 实验目的： （1）掌握可逆计数器74LS191、74LS191、74LS192、74LS193的逻辑功能及使用方法。 （2）熟悉可逆计数器实现任意进制的数码倒计时电路的工作原理。 实验仪器与器件： 实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。 74LS191、74LS191、74LS191或74HC48、74LS00和74LS04。 实验内容： 1测试74LS190和74LS191的逻辑功能，并用数码管显示，验证是否与表2-9-4一致，分别画出各单元的电路图，写出各自的状态 实验原理：单时钟74LS191二进制同步加/减计数器的功能表如下： 表2-9-4 单时钟74LS191二进制同步加/减计数器的功能表 单时钟74LS191二进制同步加/减计数器是十进制的，其他功能与74LS191一样。它的有效状态为0000~1001. 实验电路： 如图所示是减计数时当计数器的状态变为0时的电路状态：RCO=0，MAX/=1； MIN
实验现象与结果： 该结果是当CTEN =0，D L =1，D U /=1时，A B C D Q Q Q Q 的 波形图； 该结果是当CTEN =0，D L =1，D U /=1时， RCO 与MIN MAX /的波形图
需要说明的是：当CTEN= D L=1时，电路保持原来的状态。 2测试74LS192和74LS193的逻辑功能，并用数码管显示，验证是否与表2-9-3及2-9-5一致。画出测试电路图。 实验原理： 双时钟74LS192同步十进制可逆计数器的功能表如下表所示，74LS192是十进制计数器。 表2-9-3双时钟74LS192同步十进制可逆计数器的功能表 输入输出工作 状态 U CP UP D CP DOW N CLR D L DCBA A B C D Q Q Q Q U TC D TC ＊＊H H ＊＊＊＊0000 H H 异步 清零＊＊L L 1001 1001 H H 异步 置数 H ↑L H ＊＊＊＊1001→ 0001→ 0000H H H L 减法 计数 ↑H L H ＊＊＊＊0000→ 1000→ 1001H L H H 加法 计数 双时钟74LS193二进制同步加/减法计数器的功能表如下表所示，74LS193是一个十六进制的计数器。
数字示波器与模拟示波器的区别 示波器是观察波形的窗口，它让设计人员或维修人员详细看见电子波形，达到眼见为实的效果。人眼是最灵敏的视觉器官，可作出比较和判断。因此，示波器亦誉为波形多用表。 数字示波器，是具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理、连接电脑等独特优点，其使用日益普及。由于数字示波器与模拟示波器之间存在较大的性能差异，如果使用不当，会产生较大的测量误差，从而影响测试任务。下面就为大家介绍数字示波器与模拟示波器的区别： 数字示波器，凭借数字技术和软件大大扩展了工作能力，早期产品的取样率低、存在较大死区时间、屏幕刷新率低等不足得到较大改善，以前难以观察的调制信号、通讯眼图、视频信号等复合信号以及各种测量参数，如今越来越容易观察。 数字示波器可以对数据进行运算和分析，特别适合于捕获复杂动态信号中产生的全部细节
和异常现象，因而在科学研究、工业生产中得到了广泛的应用。为了让数字示波器工作在合格的状态，对示波器定期、快速、全面的检定，保证其量值溯源。 另外，模拟示波器的带宽是一个固定的值，而数字示波器的带宽有模拟带宽和数字实时带宽两种。数字示波器对重复信号采用顺序采样或随机采样技术所能达到的最高带宽为示波器的数字实时带宽，数字实时带宽与最高数字化频率和波形重建技术因子K相关(数字实时带宽=最高数字化速率/K)，一般并不作为一项指标直接给出。 从两种带宽的定义可以看出，模拟带宽只适合重复周期信号的测量，而数字实时带宽则同时适合重复信号和单次信号的测量。 模拟示波器的某些特点，是数字示波器所不具备的： （1）操作简单——全部操作都在面板上，波形反应及时，数字示波器往往要较长处理时间。 （2）垂直分辨率高——连续而且无限级，数字示波器分辨率一般只有8位至10位。 （3）数据更新快——每秒捕捉几十万波形，数字示波器每秒捕捉几十个波形。 （4）实时带宽和实时显示——连续波形与单次波形的带宽相同，数字示波器的带宽与取样率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。 总结： 模拟示波器可以把波形看得更清楚更细节，但是存储能力不行，数据量太大，扩展性不够，比如它与计算机很难连接，就不能借助计算机的能力了。数字示波器由于采样的原因，把有些毛刺过滤掉了，但它偏重数字化，对逻辑电路的测量很好，很容易存储，在电脑上分析数据，现在普遍是使用数字示波器。
实验六同步计数器的设计 一、实验目的和要求 1．熟悉JK触发器的逻辑功能。 2．掌握用JK触发器设计同步计数器。 二、实验仪器及器件 仪器及器件名称型号数量数字电路实验箱DS99-1A 1 数字万用表DY2106 1 双踪示波器CS-4135 1 器件74LS73X2 2 74LS32X2 1 74LS08X2 2 四、实验原理 1．计数器的工作原理 递增计数器----每来一个CP，触发器的组成状态按二进制代码规律增加。 递减计数器-----按二进制代码规律减少。 双向计数器-----可增可减，由控制端来决定。 五、实验内容 1．用J-K触发器和门电路设计一个特殊的12进制计数器，其十进制的状态转换图为： 图4 12进制计数器状态转换图 2.考虑增加一个控制变量D，当D=0时，计数器按内容一方式（顺时针）运行，当D=1时，无论计数器当前处于什么状态，计数器按内容一的反方向（逆时针）运行。本题为附加内容，因接线复杂可用模拟软件测试结果。 六、实验报告 1.写出详细的设计过程。 (1)根据实验要求可以的该特殊十二进制计数器状态转换图。
(2)确定电路所需触发器数目:有效状态为m=12，求所需触发器数目n 。 由2n ≥m=12，可得n=4。 (3)画出次态卡诺图 (4)求出每个触发器的状态方程 (5)求各触发器的驱动方程 根据n n n Q K Q J Q +=+1，得到以下J 、K 的逻辑表达式：
(6)仿真图如下： 显示管显示的顺序符合十二进制的要求 2.画出CP及各输出端的波形图，要画好他们之间的相位关系。 (1)通过状态图画得CLK、Q0、Q1、Q2、Q3的波形图如下： (2)仿真得到波形图如下：
实验五 74LS90计数器及其应用 吴宇 2009302301 9294 一、 实验目的 （1） 熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。 （2） 掌握二进制计数器和十进制计数器的工作原理和使用方法 （3） 熟练掌握利用74LS90计数器设计其他进制计数器的方法 二、 实验设备 数字电路实验箱，数字万用表，74LS90，函数信号发生器，74LS47及数码管 三、 实验原理 计数是一种最简单的基本运算，计数器在数字系统中主要是对脉冲信号个数进行计数，以实现测量、计数和控制功能，同时兼有分频的功能。计数器按计数进制分有二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器；按技术单元中触发器所接受计数脉冲和翻转顺序分有异步计数器、同步计数器；按计数供能分忧加法计数器，减法计数器，可逆计数器等。 1. 异步清零二——五——十进制异步计数器 74LS90 74LS90是一块二五十进制异步计数器，外形为双列直插。计数脉冲由单次脉冲源提供， 如果从1CP 端输入，从0Q 端输出，则是二进制计数器；如果从2CP 端输入，从321Q Q Q 输出，则是异步五进制加法计数器。 四、 实验内容 (1).用74LS90实现十进制，并用数码管显示 用BCD8421码实现十进制，时钟信号从1CP 端输入，0Q 端为最低位输出信号 ，并作为进位信号输入2CP 端，321Q Q Q 输出，由高到低排列。
十进制仿真实现图： (2).用74LS90实现六进制，并用数码管显示 复位法： 原理：先将74LS90连成十进制，然后连出进位信号至复位端进位。即当输出为0110时，输出复位信号。可以把21Q Q 练到0102R R 得到复位信号，仿真如图： 六进制仿真实现图：
选购示波器的十大因素-泰克示波器性能参数您每天都依赖示波器，面对各种不同型号的示波器，应怎样适当的选择它来满足您的要求呢？正确地选择示波器成了一个具有挑战性的问题。 在示波器选择过程开始前，您可能会考虑价格范围。但示波器的价格取决于许多因素，包括带宽、取样率、信息数量和内存深度。如果单纯根据价格购买示波器，您可能并不能得到所需的性能。相反，应该考虑产品的价值。您需要多少带宽？ 我们已经处于数字示波器时代，与仅考虑模拟放大器的带宽相比，应更多地考虑示波器带宽，为了保证示波器为应用提供足够的带宽，您必需考虑示波器将要考察的信号带宽。 带宽是示波器最重要的特点，因为它决定着显示的信号范围，它在很大程度上还决定着用户需要支付的价格。在制定带宽决策时，您必需把当前有限的预算与实验室中示波器使用期间预计的需求平衡起来。 在当前的数字技术中，系统时钟通常是示波器可能显示的频率最高的信号。示波器的带宽至少应该比这一频率高三倍，以合理地显示这个信号的形状。 系统中决定示波器带宽要求的另一个信号特点是信号的上升时间。由于您可能看到的不只是纯正弦波，因此在超出信号基础频率的频率上，信号将包含谐波。例如，如果您考察的是方形波，那么信号包含的频率至少要比信号的基础频率高10倍。如果在考察方形波等信号时不能保证相应的示波器带宽，您将在示波器显示屏上看到圆形的边沿。这进而会影响测量精度。 这里有简单的公式，可帮助您根据信号特点确定相应的示波器带宽。 1. 信号带宽=0.5/信号上升时间 2. 示波器带宽=2×信号带宽 3. 示波器实时取样率=4×示波器带宽 示波器要有足够的带宽，以便捕捉和显示目前和将来应用中最快速的信号。通用的经验是：示波器带宽至少是被测最快信号频率的三倍。 您需要多少条信道？ 乍一看，信道数量似乎是一个简单的问题。毕竟，不是所有示波器都配有两条信道或四条信道吗？没别的了！数字内容遍布当前设计中的任何地方，不管数字内容在设计中的比重高低，传统的2信道或4信道示波器都并不能一直提供触发和查看所有感兴趣的信号所需的信道数量。如果您遇到这种情况，您就会了解构建外部硬件或编写专用软件隔离感兴趣的活动时涉及的问题。 对当前是益发展的数字领域，一种全新的示波器已经增强了示波器在数字应用和嵌入式调试应用中的应用。混合信号示波器（通常称为MSO）除典型示波器的2条或4条示波器信道外，还紧密地插入另外16条逻辑定时信道。其结果，实现了一个全功能示波器，提供了最多20条时间相关的触发、采集和查看信道。 我们将以常见的8bit数据总线应用为例，介绍怎样使用混合信号示波器进行日常调试。为隔离数据的写入周期，您必需对8位信号的组合触发系统进行测量。4信道示波器本身不足以满足这一基本测量要求。 如图2所示，8条逻辑定时信道用来设置在8位数据线同时为上升沿时触发系统。通过对数据线的测量可以方便地查找信号传输中存在的问题，减少产品的开发周期。 你所要求的取样速率是多少？ 如前所述，在评估示波器时，取样速率是一个非常重要的考虑指标。为什么呢？ 大多数示波器采用插入形式，在两条或多条信道耦合模数转换器时，其仅在四信道示波器中的一条或两条信道上提供最大的取样速率，从而可以提高取样速率。许多制造商在示波器的主要技术指标中仅强调这种最大化的取样速率，而不会告诉用户该取样速率仅适用于一条信道！如果您希望购买一个4信道示波器，那么事实上您希望不仅仅在一条信道上使用和获得全部带宽。 回忆一下第1个考虑因素中给出的公式，示波器的取样速率至少应该是示波器带宽的四倍。在示波器使用某种数字重建形式时，最好使用4倍乘数应该足够了。 让我们考察一下使用500MHZ示波器的实例，该示波器采用sin(x)/x插补技术。对这一示波器，为在每条信道上
实验4 计数器及其应用 一、实验目的 1、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法 二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 1、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图5－9－1所示。 图5－9－1 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD—置数端 CP U—加计数端 CP D—减计数端 CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3—计数器输入端 Q0、Q1、Q2、Q3—数据输出端 CR—清除端
CC40192的功能如表5－9－1，说明如下： 表5－9－1 输 入 输 出 CR LD CP U CP D D 3 D 2 D 1 D 0 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 1 × × × × × × × 0 0 0 0 0 0 × × d c b a d c b a 0 1 ↑ 1 × × × × 加 计 数 0 1 1 ↑ × × × × 减 计 数 当清除端CR 为高电平“1”时，计数器直接清零；CR 置低电平则执行其它功能。 当CR 为低电平，置数端LD 也为低电平时，数据直接从置数端D 0、D 1、D 2、D 3 置入计数器。 当CR 为低电平，LD 为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CP D 接高电平，计数脉冲由CP U 输入；在计数脉冲上升沿进行 8421 码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CP U 接高电平，计数脉冲由减计数端CP D 输入，表5－9－2为8421码十进制加、减计数器的状态转换表。 表5－9－2 加法计数 输入脉冲数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 输出 Q 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Q 2 1 1 1 1 Q 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 Q 0 1 0 1 1 1 1 减计数 2、计数器的级联使用 一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。 同步计数器往往设有进位（或借位）输出端，故可选用其进位（或借位）输出信号驱动下一级计数器。 图5－9－2是由CC40192利用进位输出CO 控制高一位的CP U 端构成的加数级联图。