示波器和信号发生器的使用

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实验七 示波器和信号发生器的使用

一、 实验目的

1. 了解示波器的工作原理;

2. 掌握示波器和信号发生器的使用方法;

二、 实验仪器

双踪示波器 信号发生器 若干电阻、电容

三、 预习要求

1. 了解示波器的原理,预习示波器的使用方法;

2. 预习信号发生器的使用方法;

四、 实验原理

1. 示波器;

示波器是一种综合的电信号特性测量仪器,它可以直接显示出电信号的波形,测量出信号的幅度、频率、脉宽、相位、同频率信号的相位差等参数;

2. 信号发生器是用来产生不同形状、不同频率波形的仪器,实验中常用作信号源;信号的波形、周期或频率和幅值可以通过开关和旋钮加以调节;

五、 实验内容

1.寻找扫描光迹;

接通示波器电源220V,预热1-2分钟;如果仍找不到光点,可调节亮度旋钮,适当调节垂直和水平位移旋钮,将光点移至屏幕的中心位置;调节扫描灵敏度旋钮可使扫描光迹成为一条扫描线;调节辉度亮度、聚焦、标尺亮度旋钮,使扫描线成为一条亮度适中、清晰纤细的直线;

2.熟悉双踪示波器面板主要旋钮或开关作用;

为了显示稳定的波形,需要注意几个主要旋钮或开关的位置;

① “触发源方式”开关SOURCE MODE:通常为内触发;

② “内触发源方式”开关INT TRIG:通常置于所用通道位置;当用于双路显示时,为比较两个波形的相对位置,可将其置于交替VERT MODE位置;

③ 扫描触发方式:通常置于自动位置;

④ 显示方式:根据需要可置于CH1、CH2、ALT交替显示两路高频信号、 CHOP断续显示两路低频信号、 ADD显示两路信号之和;

⑤ 扫描灵敏度开关:表示横轴方向一个大格的时间;根据被测信号周期确定;

⑥ 幅度灵敏度开关:表示纵轴方向一个大格的电压;根据被测信号幅度确定;

⑦ 在测量波形的周期和幅值时,应注意将扫描微调旋钮和垂直Y轴微调旋钮置于校准位置;

⑧ 当输入波形左右移动、不稳定时,可调节触发电平旋钮使波形稳定;

3. 示波器内校准信号的自检 (1) 调出校准信号:将示波器内的方波校准信号,通过专用电缆线接入通道1或通道2,调节示波器各有关旋钮和开关,在屏幕上可以显示出方波;

(2) 测量校准信号幅值和频率:将水平和垂直灵敏度开关打到校准位置,读取幅值和周期,并计算频率,记入表格1-17;如果与标称值相比误差较大,请指导教师给予校准;

(3) 测量校准信号的上升时间:调节Y轴灵敏度开关,并移动波形,使方波在垂直方向上正好占据中心轴上,且上下对称,便于阅读;提高X轴扫描灵敏度,使波形在X轴方向扩展必要时可利用“扫描扩展”开关将X轴灵敏度扩展10倍,读取上升时间,记入表格1-17;

表格1-17 校准信号的测量

标准值 测量值

幅度UP-P/V

频率 f /Hz

上升时间t /μS

4.正弦波的测量;

1将示波器的幅度和扫描微调旋钮打到校准位置;

2将函数信号发生器的波形选择开关置于“正弦”位置,通过示波器的探头将信号引入Y1通道或Y2同道;

3幅值和频率的测量:调节信号发生器分别输出500Hz和1KHz频率计读数正弦信号,用万用表测量并调节信号电压为2V;在示波器上读出信号的周期和幅值,记入表格1-18,并与已知值频率计读数相比较;

表格 1-18 正弦波参数的测量

正弦信号参数 示波器测量值 计算值

频率/Hz 电压有效值/V 周期/S 峰峰值/V 频率/Hz 电压有效值/V

500 2

1000 2

4相位差的测量:

① 按照图1-41连接实验线路,将函数信号发生器的输出电压调至频率为1KHz,幅值为2V的正弦波,经RC移相网络,获得频率相同但相位不同的两路信号ui和uR ,分别加到双踪示波器的Y1和Y2输入端;

图1-41 正弦波相位差测量电路

② 把显示方式开关置于“交替”档位,将Y1和Y2输入耦合方式开关置于“GND”档位,调节Y1和Y2垂直位移旋钮,使两条扫描基线重合,再将两路的输入耦合方式开关置于“AC”档位,调节扫描开关及Y1、Y2灵敏度开关,此时在荧光屏上将显示出ui和uR两个相位不同的正弦波,如图1-42所示;

图1-42 相位差测量原理

XX两波形的相位差为:2Xx;式中:x为两波形X轴方向差距格数,X为波形一周期所占的格数;将两波形及其有关测量和计算数据记入表格1-19;

表格1-19 相位差的测量

测量值 计算值 理论值

X ΔX φ φ

5.方波脉冲信号的测量;

(1) 调节信号发生器,将其波形选择开关置于“方波”位置;

(2) 调节信号源的输出幅度为3.0V用示波器测定,分别观测100Hz,1KHz,10KHz方波信号的波形参数;

(3) 使信号频率保持在1KHz,调节幅度和脉宽旋钮,观测波形参数的变化,并记录之;

六、 实验注意事项

1. 示波器的辉度不要太亮,光点不要长时间停留在一点上,以免损伤荧光屏;

2. 调节示波器器旋钮时,动作不要过猛;示波器暂时不用时可将亮度调暗,不必关断电源;

3. 调节示波器时,要注意触发方式开关和触发电平旋钮的配合使用,以使显示的波形稳定;

4. 用示波器作定量测量时,横轴和纵轴灵敏度的微调旋钮应置于“校准”位置;

5. 信号发生器输出端严禁短路;

6. 为防止外界干扰,函数信号发生器与示波器的接地端应连接在一起共地;

七、 实验报告要求

1. 整理实验数据,绘制有关波形,并进行分析;

2. 总结示波器各主要开关或旋钮的作用,以及用示波器观测电信号的主要方法;

3. 回答思考题;

八、 思考题

1. 用示波器观察正弦波时,如果荧光屏上出现下列情况,试说明测试系统中哪些开关或旋钮的位置不对应该如何调节

2.

a. 无图形

b. 一条直线

c. 幅值超出了屏幕

d. 一组不断移动的波形

3. 用双踪示波器比较相位时,应怎样选择下列开关的位置

a. 显示方式Y1;Y2;ADD;交替;断续

b. 触发方式常态;自动

c. 触发源方式内;外 d. 内触发源方式CH1;CH2;VERT

4. 在测定相位差电路中,已知电路参数,预先计算两路输出电压的相位差;

5. 如果用示波器观测两通道波形的相减运算,需要调节哪几个旋钮