示波器與函數(shù)信號發(fā)生器的使用

浙江交通職業(yè)技術學院機電學院數(shù)控技術專業(yè)電工電子技術實驗報告實驗項目實驗三、示波器與函數(shù)信號發(fā)生器的使用地點電子技術實驗室姓名班級學號時間一、實驗目的要求:1.熟悉函數(shù)信號發(fā)生器各旋鈕、開關的作用及其使用方法。2.初步掌握用示波器觀察電信號波形，定量測出正弦信號和脈沖信號的波形參數(shù)。3.初步掌握示波器、信號發(fā)生器的使用。二、實驗設備器材:1．函數(shù)信號發(fā)生器 1臺2．雙蹤示波器 1臺3．交流毫伏表 1臺三、實驗原理:1.正弦交流信號和方波及三角波脈沖信號是常用的電激勵信號，可由函數(shù)信號發(fā)生器提供。正弦信號的波形參數(shù)是峰峰值UP-P、周期T（或頻率f）和初相；脈沖信號的波形參數(shù)是峰峰值UP-P、周期T及脈寬tk。本實驗所用函數(shù)信號發(fā)生器輸出頻率范圍為20Hz～50KHz的正弦波及方波，并有6位LED數(shù)碼管顯示信號的頻率。正弦波的及方波的峰峰值均在0～20V之間連續(xù)可調(diào)。2.示波器是可以直接觀察電信號的波形的一種用途廣泛的電子測量儀器，可以測電壓的大小、信號的周期、相位差等。一切可以轉化為電壓的電學量和非電學量，都可以用示波器來觀察和測量。雙蹤示波器是一臺可以同時觀察和測量兩個信號的波形和參數(shù)的儀器。CA8020雙宗示波器的旋鈕布置面板如圖3-1所示。3.1控制件位置圖圖3-13.2控制件作用序號控制件名稱功能1輝度調(diào)節(jié)光跡的亮度2輔助聚焦與聚焦配合，調(diào)節(jié)光跡的清晰度3聚焦調(diào)節(jié)光跡的清晰度4光跡旋轉調(diào)節(jié)光跡與水平刻度線平行5校正信號提供幅度為0.5V，頻率為1KHz的方波信號用于校正10：1探極的補償電容器和檢測示波器垂直與水平的偏轉因數(shù)6電源指示電源接通時，燈亮7電源開關當按下此開關時，開關上方的指示燈亮，表示電源已接通8Y1移位旋鈕調(diào)節(jié)通道1光跡在屏幕上的垂直位置9Y2移位（拉出反相）調(diào)節(jié)通道2光跡在屏幕上的垂直位置10垂直方式選擇垂直系統(tǒng)的工作方式。Y1或Y2：通道1或通道2單獨顯示交替：Y1和Y2交替工作，適用于較高掃速。斷續(xù)：兩個通道斷續(xù)顯示用于掃速較慢的雙蹤顯示。相加：用來測量代數(shù)和（Y1+Y2），若Y2移位旋鈕拉出，則測量兩通道之差（Y1-Y2）。11Y1垂直衰減器（V/DIV）調(diào)節(jié)Y1垂直偏轉靈敏度12Y2垂直衰減器（V/DIV）調(diào)節(jié)Y2垂直偏轉靈敏度13Y1微調(diào)用于連續(xù)調(diào)節(jié)Y1偏轉靈敏度，順時鐘旋足為校正位置。14Y2微調(diào)用于連續(xù)調(diào)節(jié)Y2偏轉靈敏度，順時鐘旋足為校正位置。15Y1偶合方式（AC-DC-GND）用于選擇Y1被測信號輸入垂直通道的偶合方式16Y2偶合方式（AC-DC-GND）用于選擇Y2被測信號輸入垂直通道的偶合方式17Y1ORXY1被測信號的輸入插座，在X-Y方式為X信號輸入18Y2ORXY2被測信號的輸入插座，在X-Y方式為Y信號輸入19接地（EGN）與機殼相連的接地端20外觸發(fā)輸入外觸發(fā)輸入插座21內(nèi)觸發(fā)方式把顯示在熒光屏上的輸入信號作為觸發(fā)信號。用于選擇Y1、Y2或交替觸發(fā)22內(nèi)觸發(fā)電源用于選擇觸發(fā)源為內(nèi)、外或電源23觸發(fā)極性用于選擇信號的上升或下降沿觸發(fā)掃描24電平用于調(diào)節(jié)被測信號在某一電平觸發(fā)掃描25微調(diào)用于連續(xù)調(diào)節(jié)掃描速度，順時鐘旋足為校正位置26掃描速率（T/DIV）用于調(diào)節(jié)掃描速率27觸發(fā)方式常態(tài)：無信號時，屏幕上無顯示，有信號時，調(diào)節(jié)電平控制顯示穩(wěn)定波形自動：無信號時，屏幕上顯示光跡，有信號時，調(diào)節(jié)電平控制顯示穩(wěn)定波形電視場：用于顯示電視場信號峰-峰值自動：無信號時，屏幕上顯示光跡；有信號時，無須調(diào)節(jié)電平即能獲得穩(wěn)定波形顯示。28觸發(fā)指示內(nèi)觸發(fā)掃描時，指示燈亮29水平移位拉出×10調(diào)節(jié)光跡在屏幕上的水平位置拉出時掃描倍率被擴展10倍從熒光屏的Y軸刻度尺并結合其量程分檔選擇開關（Y軸輸入電壓靈敏度V/div分檔選擇開關）可讀得電信號的幅值；從熒光屏的X軸刻度尺并結合其量程分檔（時間掃描速度t/div分檔）選擇開關，可讀得電信號的周期、脈寬、相位差等參數(shù)。為了完成對各種不同波形、不同要求的觀察和測量任務，它還有一些其它的調(diào)節(jié)和控制旋鈕，通過實驗課教師的講解和自己的操作可逐漸熟悉掌握。四、實驗注意事項：1.示波器的輝度不要過亮。2.調(diào)節(jié)儀器旋鈕時，動作不要過快、過猛。3.調(diào)節(jié)示波器時，要注意觸發(fā)開關和電平調(diào)節(jié)旋鈕的配合使用，以使顯示的波形穩(wěn)定。4.作定量測量時，“t/div”和“V/div”的微調(diào)旋鈕均應旋置“校準”位置。5.為防止外界干擾，信號發(fā)生器的接地端與示波器的接地端要相連（稱共地）。6.不同品牌型號示波器的各旋鈕、功能的標注不盡相同,實驗前應詳細閱讀所用示波器說明書。7.實驗前應認真閱讀信號發(fā)生器的使用說明書。五、實驗內(nèi)容與步驟：1.雙蹤示波器的自檢將示波器面板部分的“標準信號”插口，通過示波器專用同軸電纜接至雙蹤示波器的Y軸輸入插口YA或YB端，然后開啟示波器電源，指示燈亮。稍后，協(xié)調(diào)地調(diào)節(jié)示波器面板上的“輝度”、“聚焦”、“輔助聚焦”、“X軸位移”、“Y軸位移”等旋鈕，使在熒光屏的中心部分顯示出線條細而清晰、亮度適中的方波波形；通過選擇幅度和掃描速度，并將它們的微調(diào)旋鈕旋至“校準”位置，從熒光屏上讀出該“標準信號”的幅值與頻率，并與標稱值（1V，1KHz）作比較，如相差較大，請指導老師給予校準。2.正弦波信號的觀測(1)將示波器的幅度和掃描速度微調(diào)旋鈕旋至“校準”位置。(2)接通信號發(fā)生器的電源，波形選擇開關置“正弦波輸出”。通過相應調(diào)節(jié)，使輸出頻率分別為50Hz，1.5KHz和20KHz（由頻率計讀出）；再使輸出幅值分別為有效值0.1V，1V，3V（由交流毫伏表讀得）。調(diào)節(jié)示波器Y軸和X軸的偏轉靈敏度至合適的位置，從熒光屏上讀得幅值及周期，記錄之。頻率計讀數(shù)所測項目正弦波信號頻率的測定50HZ1000HZ20000HZ示波器“t/div”旋鈕位置5ms/div0.2ms/div10μs/div一個周期占有的格數(shù)455信號周期（s）20ms1ms50μs計算所得頻率（HZ）50Hz1kHz20kHz函數(shù)信號發(fā)生器讀數(shù)所測項目正弦波信號的幅值0.1Vp-p1Vp-p示波器“V/div”位置20mV/div0.2V/div峰-峰值波形格數(shù)5．14.9峰-峰值(計算值)102mVp-p9.8Vp-p3.方波脈沖信號的觀察和測定(1)將信號發(fā)生器波形選擇開關置“方波輸出”。(2)調(diào)節(jié)方波的輸出幅度為3.0VP-P（用示波器測定），分別觀測100Hz，3KHz和30KHz方波信號的波形參數(shù)。(3)使信號頻率保持在3KHz，選擇不同的幅度及脈寬，觀測波形參數(shù)的變化。六、實驗結果與體會：1.把兩個正弦信號分別加到垂直于水平偏轉板，則熒光屏上光點的運動軌跡是兩個互相垂直的諧振動的合成。當兩個正弦信號頻率之比為整數(shù)之比時，其軌跡是一個穩(wěn)定的閉合曲線。2要使光點在熒光屏上移動一定的距離，必須在偏轉板上加足夠的電壓。一般示波管偏轉板的靈敏度不高，偏轉1cm得有幾十伏的電壓。被測信號的電壓一般較低，只有幾伏、幾毫伏，甚至更低。因此為了使電子束能在熒光屏上獲得明顯的偏移，必須對被測信號進行電壓放大，垂直(Y軸)和水平(X軸)放大器就起這方面的作用3.如果掃描信號周期不是垂直方向信號周期的整數(shù)倍，則每次掃描所得波形將不會完全重合，因而從熒光屏上看到的是不穩(wěn)定的波形，為了觀察到穩(wěn)定的波形，示波器的掃描信號的頻率是可調(diào)的，示波器面板上的掃描速率轉換開關與掃描微調(diào)旋鈕就是用來調(diào)節(jié)掃描信號頻率的。4.電子開關實際上是一個自動的快速單刀雙擲開關，它把輸入兩個Y軸輸入端(CHl通道與CH2通道)的兩個信號輪換著送入Y軸放大器，在熒光屏上的兩個不同位置輪流顯示這兩個信號。輪換速度足夠快時，由于入眼的視覺暫留作用，就可在熒光屏上同時觀察到兩個信號波形。5.主振級產(chǎn)生低頻正弦振蕩信號，經(jīng)電壓放大器放大，達到電壓輸出幅度的要求，經(jīng)輸出衰減器可直接輸出電壓，用主振輸出調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。.七、故障及問題分析對于方波-三角波產(chǎn)生電路，遇到的第一個問題是波形無法顯示。檢測后發(fā)現(xiàn)電路中電流幾乎為零，原因是電阻過大，電容有些小，使得電路無法有效起振。因此在保證電路安全基礎上減小電阻值同時保證電阻間的比值，換用較大的電容，在示波器上檢查波形，得出方波波形，但是其占空比不為50%，調(diào)節(jié)發(fā)現(xiàn)不是電路連接問題，檢查器件，發(fā)現(xiàn)是穩(wěn)壓管損壞造成，更換穩(wěn)壓管得到