大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)示波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)示波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告示波器的使用【實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介】示波器是用來(lái)顯示被觀測(cè)信號(hào)的波形的電子 測(cè)量?jī)x器，與其他測(cè)量?jī)x器相比，示波器具有以 下優(yōu)點(diǎn)：能夠顯示出被測(cè)信號(hào)的波形；對(duì)被測(cè)系 統(tǒng)的影響??；具有較高的靈敏度；動(dòng) 態(tài)范圍大，過(guò)載能力強(qiáng)；容易組成綜 合測(cè)試儀器，從而擴(kuò)大使用范圍；可 以描繪出任何兩個(gè)周期量的函數(shù)關(guān) 系曲線。從而把原來(lái)非常抽象的、看 不見(jiàn)的電變化過(guò)程轉(zhuǎn)換成在屏幕上 看得見(jiàn)的真實(shí)圖像。在電子測(cè)量與測(cè)試儀器中， 示波器的使用范圍非常廣泛，它可以表征的所有 參數(shù)，如電壓、電流、時(shí)間、頻率和相位差等。 若配以適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，還可以對(duì)溫度、壓力、密 度、距離、聲、光、沖擊等非電量進(jìn)行測(cè)量。正 確

2、使用示波器是進(jìn)行電子測(cè)量的前提。第一臺(tái)示波器由一只示波管，一個(gè)電源和一 個(gè)簡(jiǎn)單的掃描電路組成。發(fā)展到今天已經(jīng)由通用 示波器到取樣示波器、記憶示波器、數(shù)字示波器、 邏輯示波器、智能化示波器等近十大系列，示波 器廣泛應(yīng)用在工業(yè)、科研、國(guó)防等很多領(lǐng)域中。Karl Ferdi nand Braun 生平簡(jiǎn)介1909年的諾貝爾物理獎(jiǎng)得主 Karl Ferdinand Braun 于1897年發(fā)明世界上第一臺(tái)陰極射線管示波器，至今許 多德國(guó)人仍稱 CRT為布朗管(Braun Tube)。1、了解示波器的結(jié)構(gòu)和工作原理，熟悉示波器 和信號(hào)發(fā)生器的基本使用方法。2、學(xué)習(xí)用示波器觀察電信號(hào)的波形和測(cè)量電壓、周期

3、及頻率值3、通過(guò)觀察李沙如圖形，學(xué)會(huì)一種測(cè)量正弦波信號(hào)頻率的方法。【實(shí)驗(yàn)儀器】VD4322B型雙蹤示波器、EM1643型信號(hào)發(fā)生器、連接線及小喇叭等1 F圖 &2 VD4322 型雙蹤示波器板面圖1、電源開(kāi)關(guān)2、電源指示燈3、聚焦旋鈕4、亮度調(diào)節(jié)旋鈕5、Y1（X）信號(hào)輸入口6、Y2信號(hào)輸入口7、&入耦合開(kāi)關(guān)（AC-GND-DC 9、10、垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇開(kāi)關(guān)（V/格）11、卑 位移旋鈕12、丫2位移旋鈕 13、工作方式選擇開(kāi)關(guān)（丫廠 丫2、交替、斷續(xù)）14、掃描速度（時(shí)間/格）選擇開(kāi)關(guān)15、掃描微調(diào)控制 旋鈕16、水平位移旋鈕17、電平調(diào)節(jié)旋鈕【實(shí)驗(yàn)原理】一、示波器的結(jié)構(gòu)及簡(jiǎn)單

4、工作原理示波器一般由5個(gè)部分組成，如圖8-3所示:(1)示波管；(2)信號(hào)放大器和衰減器(3)掃 描發(fā)生器；(4)觸發(fā)同步電路；(5)電源。下面 分別加以簡(jiǎn)單說(shuō)明。熒光屏由-30C圖作、si _一 陰菜加 *fl onh柵花一位 的詢:<管波示示：、包1 Mlt 總霍n Ixi- S1S2、3> 4 : / , 丿：丿 I 丿廠 1 需1®轉(zhuǎn)箕口番扳41確wo=一圖8-5掃描系統(tǒng)也稱時(shí)基電路，用來(lái) 產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間作線性變化的掃 描電壓，這種掃描電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如同鋸齒，故稱鋸齒波電壓，如圖8-5所示，這個(gè)電壓經(jīng)X軸放大器放大后加到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上，使電子束產(chǎn)生水平

5、掃描。這樣，屏上的水平坐標(biāo)變成時(shí)間坐標(biāo)，Y軸輸入 的被測(cè)信號(hào)波形就可以在時(shí)間軸上展開(kāi)。掃描系 統(tǒng)是示波器顯示被測(cè)電壓波形必需的重要組成 部分。則電動(dòng) 束在豎直偏隨回運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)沿水平。要能時(shí)在水成線向關(guān)上所這種掃描電壓的特子束壓. U最 地變 齒勰所說(shuō)的如壓圖 平示所條水平 顯示一條水平 工如果在豎直偏轉(zhuǎn)酩（簡(jiǎn)稱逾Y軸）、加鋸齒波。當(dāng)鋸 在熒光屏此。再事 化。.這種掃壓0t上當(dāng)在水有圖8-6線。果頻率足夠高，則熒光屏上只壓同電竪曰互垂兩個(gè)方* Ux三、觸發(fā)同步的概念不4 2乍白甘0 2 口 1 t 蠶號(hào)經(jīng)號(hào)辛, 湘s周屏動(dòng)§周比。內(nèi)信陀一：二； 聲期a堀養(yǎng) 玄k 可 mJy- 述刃伊明波

6、衿T一省 霄說(shuō)壓弦稍' 如種：電正TT -, . > 、 L » 1 > X 。正烏壯III潼比嚴(yán)施 段；WfH 制1動(dòng)J出期形.,移會(huì)>3-全常s2? I .-»rz丿期中S=k為 卩丿力L!周程。:<壓同一宀奇。電臺(tái)周正，三二 1 丄、 rrIA/ o TJr V 7 /Llnd - 1J - - -2J=rvn=T7l 二 二 9-y-、c ) 第80與次成n 掃B;造珞 一 一上周賞周致鋸WW8-波wwm 4«wtTX波-1。-O席n為了獲得一定數(shù)量的波形，示波器上設(shè)有“掃描時(shí)間”（或“掃描范圍”）、“掃描微調(diào)”旋鈕，用來(lái)調(diào)

7、節(jié)鋸齒波電壓的周期 Tx （或頻率fx）,使之與被測(cè)信號(hào)的周期Ty （或頻率fy）成合適的 關(guān)系，從而在示波器屏上得到所需數(shù)目的完整的 被測(cè)波形。輸入丫軸的被測(cè)信號(hào)與示波器內(nèi)部的 鋸齒波電壓是互相獨(dú)立的。由于環(huán)境或其它因素 的影響，它們的周期（或頻率）可能發(fā)生微小的 改變。這時(shí)，雖然可通過(guò)調(diào)節(jié)掃描旋鈕將周期調(diào) 到整數(shù)倍的關(guān)系，但過(guò)一會(huì)兒又變了，波形又移 動(dòng)起來(lái)。在觀察高頻信號(hào)時(shí)這種問(wèn)題尤為突出。 為此示波器內(nèi)裝有掃描同步裝置，讓鋸齒波電壓 的掃描起點(diǎn)自動(dòng)跟著被測(cè)信號(hào)改變，這就稱為整 步（或同步）。有的示波器中，需要讓掃描電壓 與外部某一信號(hào)同步，因此設(shè)有“觸發(fā)選擇”鍵, 可選擇外觸發(fā)工作狀態(tài)，

8、相應(yīng)設(shè)有“外觸發(fā)"信 號(hào)輸入端。四、示波器的應(yīng)用1、示波器觀察電信號(hào)波形。將待觀察信號(hào)從丫1或丫2端接入加到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板, X偏轉(zhuǎn)板加上掃描電壓信號(hào)，調(diào)節(jié)輝度旋鈕、聚 集旋鈕、x、y位移旋鈕，調(diào)節(jié)電壓偏轉(zhuǎn)因數(shù)旋鈕 和掃描時(shí)間旋鈕，再調(diào)節(jié)同步觸發(fā)電平旋鈕，即 看到待觀察信號(hào)波形。2、測(cè)量電壓利用示波器可以方便測(cè)出電壓值，實(shí)際上示故信號(hào)的頻率便可以算出。李薩如圖形法波器所做的任何測(cè)量都?xì)w結(jié)為電壓的測(cè)量。 其原 理基于被測(cè)量的電壓使電子束產(chǎn)生與之成正比 的偏轉(zhuǎn)。計(jì)算公式為Uyky（8-1）式中，y為電子束沿y軸方向的偏轉(zhuǎn)量，用 格數(shù)（DIV ）表示；ky為示波器y軸的電壓偏轉(zhuǎn) 因數(shù)（V/DIV

9、 ）即（伏/格）。3、測(cè)量頻率（1）周期換算法周期換算法所依據(jù)的原理是頻率與周期成 倒數(shù)關(guān)系：(8-2)信號(hào)的周期可以用掃描速度值乘以被測(cè)信 號(hào)波形的又一個(gè)周期在熒光屏上的水平偏轉(zhuǎn)距 離而求得T tx （ T=掃描速度X個(gè)周期水平距 離），設(shè)將未知率出:加在Y軸電壓的頻率fy加在X軸電壓的頻率fx列出各種不同的頻率比在不同相位差時(shí) 的李薩如圖形，不難水平直線與圖形相交的點(diǎn)數(shù)Nx垂直直線與圖形相交的 點(diǎn)數(shù)Ny所以未知頻率（8-3）【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求】1、示波器：輝度、聚焦、水平和豎直位移通道 選擇、觸發(fā)、電平、幅度因子、掃描因子；2、信號(hào)源：頻率、信號(hào)幅度、波形選擇。3、連接信號(hào)源與示波器：信號(hào)源

10、輸出正弦波信 號(hào)、調(diào)節(jié)示波器，出現(xiàn)穩(wěn)定的正弦波，根據(jù)波形 和幅度因子算出電壓有效值，波形和掃描因子算出信號(hào)頻率。4、將示波器置非掃描檔，外接兩個(gè)信號(hào)源合成 利薩如圖?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理】測(cè)定正弦波電壓和頻率的表格f理論 Hz電 壓幅度因子峰值距離電壓峰值有效值kV/DIVyDIVUm kyVU有V頻率掃描因子一周期的 水平距離周期值頻率tms/ DIVxDIVT xt msf丄THz利薩如圖表格K1000Hz2000Hz1000Hz【思考題】起的3.熒光屏上波形移動(dòng)，可能是什么原因引【附EM1643型函數(shù)發(fā)生器介紹】圖8-9函(1) 電源開(kāi)關(guān)(POWER):按入開(kāi)。(2) 功能開(kāi)關(guān)(FUNCTION):波形選擇正弦波方波和脈沖波三角波和鋸齒波(3) 頻率微調(diào)旋鈕FREQVAR :頻率復(fù)蓋范圍 10倍。(4) 分檔開(kāi)關(guān)(RANGE-HZ) :( 10HZ-2MHZ 分六檔選擇)。(5) 衰減器按鈕(ATT):開(kāi)關(guān)按入時(shí)衰減低 30Db。(6) 電壓幅度調(diào)節(jié)旋鈕(AMPLITUDE);幅度 可調(diào)。(7) 直流偏移調(diào)節(jié)(DC OFF SET):當(dāng)開(kāi)關(guān)拉出時(shí)：直流電平為-10+10V連續(xù)可 調(diào)，當(dāng)開(kāi)關(guān)按入時(shí)：直流電平為零。(8) 占空比調(diào)節(jié)(PAMP/PULSE):當(dāng)開(kāi)關(guān)按如時(shí)：占空比為本50%50% ； 當(dāng)開(kāi)關(guān)拉出時(shí)：占空比為