大學(xué)物理實驗課件：示波器的使用

1、示波器的使用示波器的使用物理實驗中心物理實驗中心前前 言言 示波器是一種用途廣泛的電子儀器，它可以直示波器是一種用途廣泛的電子儀器，它可以直接觀察電信號的波形，測量電壓的幅度、周期接觀察電信號的波形，測量電壓的幅度、周期(頻頻率率)等參數(shù)。用雙蹤示波器還可測量兩個電壓之間等參數(shù)。用雙蹤示波器還可測量兩個電壓之間的時間差或相位差。配合各種傳感器，它可用來觀的時間差或相位差。配合各種傳感器，它可用來觀測非電學(xué)量測非電學(xué)量(如壓力、溫度、磁感應(yīng)強度、光強等如壓力、溫度、磁感應(yīng)強度、光強等)隨時間的變化過程。隨時間的變化過程。 示波器的電路比較復(fù)雜，不屬于本實驗的討論示波器的電路比較復(fù)雜，不屬于本實驗

2、的討論范圍，這里僅限于學(xué)習(xí)示波器的基本使用方法。范圍，這里僅限于學(xué)習(xí)示波器的基本使用方法。1 1、了解示波器的主要組成部分及其工作原理；、了解示波器的主要組成部分及其工作原理；2 2、掌握用示波器觀察電信號的波形和李薩如圖形的方法；、掌握用示波器觀察電信號的波形和李薩如圖形的方法；3 3、學(xué)習(xí)用示波器測量電信號的幅度、周期、學(xué)習(xí)用示波器測量電信號的幅度、周期( (頻率頻率) )的方法。的方法。實驗內(nèi)容和目的實驗內(nèi)容和目的通過以上的實驗過程，最終達(dá)到：通過以上的實驗過程，最終達(dá)到： 總結(jié)出總結(jié)出常用示波器常用示波器的基本工作原理、測量方法和操作步驟；的基本工作原理、測量方法和操作步驟； 能夠從容

3、應(yīng)對和較熟練的使用今后遇見的各種類型和各種能夠從容應(yīng)對和較熟練的使用今后遇見的各種類型和各種樣式的示波器。樣式的示波器。 一、示波器的基本構(gòu)成一、示波器的基本構(gòu)成1、示波管、示波管CRT儀器的核心，顯示波形儀器的核心，顯示波形2、掃描電路、掃描電路X軸（水平方向）時基控制軸（水平方向）時基控制3、同步觸發(fā)電路、同步觸發(fā)電路穩(wěn)定波形穩(wěn)定波形4、X和和Y軸放大器電路軸放大器電路信號放大和整形信號放大和整形5、電源電路、電源電路為以上電路提供工作電壓和電流為以上電路提供工作電壓和電流示波器的內(nèi)部主要有五個部份所組成：示波器的內(nèi)部主要有五個部份所組成：燈絲燈絲H H通通電發(fā)熱電發(fā)熱陰級陰級K K產(chǎn)生產(chǎn)

4、生自由電子自由電子?xùn)偶墫偶塆 G的的電壓改變電壓改變改變射向熒光改變射向熒光屏的電子數(shù)量屏的電子數(shù)量控制熒光屏上光點的控制熒光屏上光點的亮度亮度 亮度調(diào)節(jié)亮度調(diào)節(jié)加速級加速級/ /第一第一/ /第二陽極第二陽極使電子加速，并使之聚使電子加速，并使之聚成很細(xì)的電子射線成很細(xì)的電子射線 聚焦調(diào)節(jié)聚焦調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)板垂直偏轉(zhuǎn)板D DY Y/ /水平偏轉(zhuǎn)板水平偏轉(zhuǎn)板D DX X使電子射線使電子射線能夠到達(dá)熒能夠到達(dá)熒光屏上任何光屏上任何地方地方二、二、 示波器的工作原理示波器的工作原理 示波器就是在時間域里，觀測電壓（電壓可能代表某個物示波器就是在時間域里，觀測電壓（電壓可能代表某個物理量）的變化情況，

5、它們是一個二維空間理量）的變化情況，它們是一個二維空間(二個方向二個方向)的關(guān)系：的關(guān)系：水平方向（水平方向（X軸）軸）時間變量時間變量 t垂直方向（垂直方向（Y軸）軸）電壓變量電壓變量 Ut(s)U(v)在豎直偏轉(zhuǎn)板（在豎直偏轉(zhuǎn)板（Y軸）軸） 垂直方向上加觀測電壓垂直方向上加觀測電壓 1、示波器顯示波形工作原理、示波器顯示波形工作原理在水平偏轉(zhuǎn)板在水平偏轉(zhuǎn)板（X軸）軸）水平方向上加隨水平方向上加隨時間線性變化的時間線性變化的掃描電壓掃描電壓tUx2、示波器、示波器面板分布面板分布 示波管電路控制部分：示波管電路控制部分： 有有亮度亮度、聚焦聚焦等調(diào)節(jié)鈕等調(diào)節(jié)鈕 垂直方向控制部分：有垂直方向控

6、制部分：有幅度控制幅度控制、上下位移上下位移、通道選擇通道選擇和和輸入耦合方式選擇輸入耦合方式選擇等調(diào)節(jié)鈕等調(diào)節(jié)鈕 水平方向控制部分：有水平方向控制部分：有掃描速度掃描速度、水平位移水平位移、同步電平同步電平和和觸發(fā)方式觸發(fā)方式，內(nèi)外掃描選擇內(nèi)外掃描選擇調(diào)節(jié)鈕調(diào)節(jié)鈕有五種選擇有五種選擇交交/直流耦合直流耦合DF4321C DF4321C 示波器控制面板圖示波器控制面板圖觸發(fā)源選擇、內(nèi)觸發(fā)源選擇、內(nèi)/外觸發(fā)外觸發(fā)上升上升/下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)V/divTIME/div計量功能計量功能注意屏幕注意屏幕上的格數(shù)上的格數(shù)上下位移上下位移垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)CH1/CH2信號輸入端信號輸入端DC/A

7、C 輸入耦合方式輸入耦合方式顯示方式顯示方式左右位移左右位移水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)同步電平控制同步電平控制觸發(fā)方式觸發(fā)方式掃描方式掃描方式divVdivTIME亮度亮度聚焦聚焦標(biāo)準(zhǔn)方標(biāo)準(zhǔn)方波輸出波輸出示波管電路示波管電路 控制位置控制位置垂直方向垂直方向控制區(qū)域控制區(qū)域水平方向水平方向控制區(qū)域控制區(qū)域面板控制鍵與內(nèi)部電路的對應(yīng)關(guān)系面板控制鍵與內(nèi)部電路的對應(yīng)關(guān)系通道通道1通道通道2通道通道1的對應(yīng)的對應(yīng)控制鍵控制鍵通道通道2的對應(yīng)的對應(yīng)控制鍵控制鍵三、三、 實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容1、 示波器校準(zhǔn)示波器校準(zhǔn) 把示波器的校準(zhǔn)信號（方波）輸入示波器：把示波器的校準(zhǔn)信號（方波）輸入示波器：KHzfmVVPP

8、1500mSdivTIMEVdivV5 . 02 . 0V/divTIME/div輸入耦合輸入耦合選擇方式選擇方式 AC/DC/GND顯示方式選擇顯示方式選擇（通道選擇）（通道選擇）垂直工作垂直工作方式選擇方式選擇耦合方式：測試信號與示波器內(nèi)部電路連接一種形式。耦合方式：測試信號與示波器內(nèi)部電路連接一種形式。tV(t) 直流信號直流信號tV(t) 交流信號交流信號tV(t) 復(fù)合信號復(fù)合信號+ + AC交流耦合交流耦合示波器只能測試示波器只能測試交流信號交流信號！DC直流耦合直流耦合對對直流信號直流信號/交流信號交流信號/復(fù)合信號復(fù)合信號都能測試！都能測試！GND地地提示屏幕上提示屏幕上零電平

9、零電平基準(zhǔn)位置！基準(zhǔn)位置！ALT(交替工作方式交替工作方式)CHOP(斷續(xù)工作方式斷續(xù)工作方式)適應(yīng)高頻信適應(yīng)高頻信號的測試號的測試 適應(yīng)低頻信適應(yīng)低頻信號的測試號的測試 水平偏水平偏轉(zhuǎn)因素轉(zhuǎn)因素 掃描速度調(diào)整掃描速度調(diào)整在水平偏轉(zhuǎn)板在水平偏轉(zhuǎn)板（X軸）軸）水平方向上加水平方向上加隨時間線性變隨時間線性變化的掃描電壓化的掃描電壓tUx在豎直偏轉(zhuǎn)板在豎直偏轉(zhuǎn)板（Y軸）軸） 垂直方向上加垂直方向上加觀測電壓觀測電壓 xxTf /divsecxVttyV波形是二個方波形是二個方向電壓信號合向電壓信號合成的結(jié)果成的結(jié)果3、示波器的操作步驟及工作方式的設(shè)定、示波器的操作步驟及工作方式的設(shè)定 設(shè)定耦合方式

10、設(shè)定耦合方式 設(shè)定顯示方式設(shè)定顯示方式 設(shè)定跟蹤（觸發(fā)）方式設(shè)定跟蹤（觸發(fā)）方式 調(diào)整水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)（確定波形在屏幕上的周期數(shù)）調(diào)整水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)（確定波形在屏幕上的周期數(shù)） 調(diào)整垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)（確定波形在屏幕上的幅度大?。┱{(diào)整垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)（確定波形在屏幕上的幅度大小） 調(diào)整水平位移（確定波形在屏幕上的左右位置）調(diào)整水平位移（確定波形在屏幕上的左右位置） 調(diào)整上下位移（確定波形在屏幕上的上下位置）調(diào)整上下位移（確定波形在屏幕上的上下位置） 調(diào)整同步觸發(fā)電平（使波形在屏幕中保持靜止穩(wěn)定）調(diào)整同步觸發(fā)電平（使波形在屏幕中保持靜止穩(wěn)定）正確合理使用示波器必須進行：正確合理使用示波器必須進行：3步設(shè)定步設(shè)定

11、 + 5步調(diào)整步調(diào)整8步操作步操作最終，把測試信號最終，把測試信號所顯示波形調(diào)整好，所顯示波形調(diào)整好，進行準(zhǔn)確計量！進行準(zhǔn)確計量！)()(VdivVdivDUyPP 幅度測量幅度測量)()(1mSdivTIMEdivDnTxS 周期測量周期測量 設(shè)定設(shè)定耦合方式耦合方式 設(shè)定設(shè)定顯示方式顯示方式 設(shè)定跟蹤設(shè)定跟蹤（觸發(fā)）方式（觸發(fā)）方式 調(diào)整同調(diào)整同步觸發(fā)電平步觸發(fā)電平 調(diào)整調(diào)整 上下位移上下位移調(diào)整水平調(diào)整水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)因數(shù) 調(diào)整調(diào)整 水平位移水平位移調(diào)整垂直調(diào)整垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)因數(shù)UytSmPPVVV222SmVV2fVtVVm2)(sin信號發(fā)生器使用說明信號發(fā)生器使用說明mVPPV快

12、捷鍵區(qū)域快捷鍵區(qū)域方向鍵區(qū)域方向鍵區(qū)域數(shù)字鍵盤區(qū)數(shù)字鍵盤區(qū)旋轉(zhuǎn)脈沖開關(guān)旋轉(zhuǎn)脈沖開關(guān)LCD屏幕屏幕信號輸出端信號輸出端SG1005SP型型 雙路數(shù)字功率信號發(fā)生器面板圖雙路數(shù)字功率信號發(fā)生器面板圖)()(VdivVdivDVyPP 幅度測量幅度測量)()(1mSdivTIMEdivDnTxS 周期測量周期測量SSTf1或2、 測量正弦電壓的幅度和周期（頻率）測量正弦電壓的幅度和周期（頻率）411nmSdivTIMEVdivV3步設(shè)定步設(shè)定 5步調(diào)整步調(diào)整8步操作步操作+divVdivVdivVPP0 . 60 . 60 . 6divHzdivnTdivTdivTIMEyx0 .10500150

13、.100 .10垂直垂直/ /水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)選定計算：水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)選定計算：divV1divmS1yyfT1411nmSdivTIMEVdivV正弦信號輸出參數(shù)設(shè)置：幅度正弦信號輸出參數(shù)設(shè)置：幅度VP-P = 6.0V，頻率，頻率 f = 500Hz。3、 觀察李薩如圖形并測量頻率觀察李薩如圖形并測量頻率二、信號發(fā)生器電壓輸出端二、信號發(fā)生器電壓輸出端1與示波器與示波器CH1端相連接，并設(shè)置為端相連接，并設(shè)置為500Hz正弦信號輸出。正弦信號輸出。三、示波器三、示波器CH2輸入端連接信號發(fā)生器電壓輸出端輸入端連接信號發(fā)生器電壓輸出端2，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出端，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出端2的輸出的輸出正弦

14、信號的頻率從正弦信號的頻率從 250 1500Hz，在示波器上獲得，在示波器上獲得6個穩(wěn)定的李薩如圖形。個穩(wěn)定的李薩如圖形。一、設(shè)置示波器處在一、設(shè)置示波器處在X-Y的工作方式。的工作方式。X-Y方式方式輸出端輸出端2的頻率的頻率改變輸出頻率改變輸出頻率yxxyNNffHzfx5004xN2yNxfNNfyxyHz100050024Hzfy500Hzfy333Hzfy250Hzfy1000Hzfy750Hzfy1500 示波器并不難掌握，通過以示波器并不難掌握，通過以上圖文的介紹和課堂實踐，想上圖文的介紹和課堂實踐，想必你已經(jīng)有了掌握示波器的一必你已經(jīng)有了掌握示波器的一些方法和經(jīng)驗，相信經(jīng)過你的些方法和經(jīng)驗，相信經(jīng)過你的不懈努力，你一定能夠熟練的不懈努力，你一定能夠熟