示波器简介及其应用
目录
摘要 (2)
1示波器发展及简介 (2)
1.1示波器的发展 (2)
1.2模拟示波器 (2)
1.3数字示波器 (3)
2数字示波器的原理 (3)
2.1数字示波器的整体结构图 (3)
2.2基本原理 (4)
2.3系统控制部分 (4)
2.4取样存储部分 (4)
2.5读出显示部分 (5)
3数字示波器的技术参数 (5)
3.1最高数字化采样率 (5)
2.2带宽 (6)
3.3波形捕捉率 (6)
3.4分辨力 (7)
3.5扫描时间因数t/div (7)
4数字示波器使用时的注意事项 (7)
4.1区分模拟带宽和数字实时带宽 (7)
4.2有关采样速率 (8)
参考文献 (8)
数字示波器原理及应用
摘要
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它不仅会在电子类专业平时的实验中会经常用到，在我们以后的工作生活中也会经常的用到示波器这种仪器。本文主要是结合平时做实验以及从别的方面了解到示波器的基础上，介绍示波器的发展、构造及原理,并阐述了示波器在学习、工作中的应用及其维修方面的一些常识。
关键词：数字示波器；发展；原理；应用；
1示波器发展及简介
1.1示波器的发展
示波器是一种用途之分广泛的电子测量仪器，它自1933年诞生至今已经有60多年的历史。第一台示波器十分简单,由一支示波管一个电源和一个简单的扫描电路组成,只能用于观察信号。第二次世界大战前后,随着无线电通讯和雷达技术发展,对示波器提出迫切要求,促使示波器在电路结构技术指标等方面有了很大改进,这时的示波器能对信号进行定量的测量。随着微型计算机和仪器通用接口的出现,将示波器的自动化发展推到了崭新的水平。微型计算机引人到了示波器,给传统的示波器带来了巨大的冲击和影响,使示波器在设计、性能、功能、使用、操作以及故障诊断等方面都产了巨大的变化。示波器在内部电路结构上也随着半导体制造工艺以及各种大规模和专用的集成电路的影响由晶体管发展到集成电路,电路形式上由模拟电路发展到数字电路,功能上已从时域分析发展到数据域分析和频域分析。目前示波器已经由通用示波器发展到取样示波器、记忆示波器、数字存储示波器、逻辑示波器、智能化示波器等近十大系列,几百个品种,现在市场上性能较好的示波器应属数字存储示波器。但总结以上示波器的分类也可以概括性的分为模拟示波器和数字示波器
1.2模拟示波器
模拟示波器（也叫通用示波器）采用的是模拟电路（示波管，其基础是电子枪）电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上。屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。它是最早发展起来的示波器,应用也最广泛,能够定性定量的
观测信号和分析信号,所以凡涉及到电子技术的地方均离不开它。它又可以分为中低档示
波器,高档示波器。
中低档示波器：一般指带宽为looMH:以下,最高输人灵敏度为ZmV/div~10mV/div之
间的示波器。这种示波器需求量较大,大概占示波器总销售量的50%以上,目前该类示波器的集成度已达到80%以上。
高档示波器：一般带宽为10oMHz以上的示波器称为高档示波器,也叫宽带示波器。一般多数公司把带宽仅做到300MH:左右,而美国TEK公司早在1971年就试制出带宽为sooMH:示波器(TEK7904),1971年又试制出l000MHz带宽的示波器(TEK7104),它采用一种被称作“微通道板”的示波管,采用了砷化稼,磷化钾为材料特征频率fr达到10GHz的线性集成电路。这种带有微通道板的示波器克服了一般示波器在慢扫的情况下,由于磷化物材料的短余辉特性会引起图形发生闪烁,而快捷的单次信号将过快闪过屏幕而难于对波形进行分析的缺点。但是由于其价格太高,技术复杂,市场不是很大。
由于模拟示波器(通用示波器),只能用于观察和分析重复的周期信号,对于慢速,单次或偶尔重复的高速信号是难以分析。如果用照像的方法,摄取单次信号,使用起来也很不方便,所以现在大多地方都在用数字示波器。
1.3数字示波器
数字示波器也叫数字式存储示波器或数字式采样示波器，此种示波器是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单，能提供给用户多种选择，多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储，实现对波形的保存和处理。数字存储示波器是利用A/D转换把被测模拟信号变为数字信号,然后存人随机存储的RAM 中,需要显示时,将RAM中存储的内容调出,通过相应的D/A数模转换器再恢复为模拟信号显示在示波管的CRT上①。数字存储示波器不仅可以观测周期性重复信号,而且也能够观测非周期的单次的或随机的信号。这是因为数字存储示波器采用的是实时取样,即每隔一个时钟周期取样一次,所以可以观测单次信号,而模拟示波器只能满意的观测周期性重复信号,对变化很快的非重复信号,则无法记录。与模拟示波器相比较数字存储示波器有自己独有的特点。由于数字示波器的种种优点以及非常强的实用性能，所以在这里我们主要介绍数字示波器。
2数字示波器的原理
2.1数字示波器的整体结构图
②2.2基本原理
数字存储示波器,它是用A/D变换器把模拟信号转换成数字信号,然后存在半导体存储器RAM中,需要时将RAM中存储内容调出,通过相应的D/A变换器,再恢复成模拟量显示在示波管屏幕上。在这种示波器中信号处理功能和信号显示功能是分开的。它的性能完全取决于进行信号处理的A/D、D/A变换器和半导体存储的性能。
数字存储示波器中,把输人的被侧模拟信号先送至A/D变换器进行取样、量化和编码,成为数字“1”、“0”码,存储到RAM中,这个过程称为存储器的“写过程”,然后再将这些“o”、“1’’码从RAM中依次取出,顺序排列起来,经D/A转换使其包络重现输人模拟信号,这就是“读过程”。在数字存储示波器中,采用实时取样方式,既可观测单次信号,也可以观察到重复信号;采用顺序取样或随机取样方式的只能观侧到重复信号③。
2.3系统控制部分
系统控制部分由键盘、只读存储器(ROM)、CPU及UO接口等组成。在ROM内写有仪器的管理程序,在管理程序的控制下,对键盘进行扫描产生扫描码,接受使用者的操作,以便设定输人灵敏度、扫描速度、读写速度等参数和各种测试功能。
2.4取样存储部分
取样存储部分主要由输人通道、取样保持电路、取样脉冲形成电路、A/D转换器、信号数据存储器等组成。取样保持电路在取样脉冲的控制下,对被测信号进行取样,经A/D转换器变换成数字信号,然后存人信号数据存储器中。取样脉冲的形成受触发信号的控制,同时也受CPU 控制。取样和存储过程如下图所示。
取样与存储过程示意图
2.5读出显示部分
读出显示部分由显示缓冲存储器、DIA转换器、扫描发生器、X放大器、Y放大器和示波管电路组成。它在接到读命令后,先将存储在显示缓冲存储器中的数字信号送D/A转换器,将其重新恢复成模拟信号,经放大后送示波管,同时扫描发生器产生的扫描阶梯波电压把被测信号在水平方向展开,从而将信号波形显示在屏幕上。读出和显示过程如下图所示
读取与显示过程示意图
3数字示波器的技术参数
3.1最高数字化采样率
数字化采样率是单位时间内对模拟输人信号的取样次数。即,单位时间内对模拟输人信号的取样次数。即单位时间内能够进行多少次取样变换,它主要取决于A/D变换器的转换速率,当数字存储波器采用不同的A/D变换计数时,其最高数字化速率亦不同。数字化取样速率常以每秒的取样点MS/s(sample/seeond)来表示,在实际应用中,数字化采样率根据被测信号所设定的扫描时间(t/div)来选择。采样速率的大小与捕获信号的能力有直接关系,一般情况下,至少需要10个点,才能精略的描绘正弦波的一个周期,但是如果采用正弦插人(SinX/X)法再现波形,每个周期至少需要3~4个点,所以说数字化采样速率和实时带宽有关。换句话说实时带宽与最高数字化采样率,以及其所采用的显示方式有关。
采样率（MS/s）10201004001000采用矢量显示时的带宽（MHz）121040100
采用正弦内插显示时的带宽（MHz） 2.5525100250
采样率与带宽的关系表④
2.2带宽
数字示波器的带宽条件,取决于采集方式:重复采集与单次采集。
重复采集采用的是等效时间取样技术(包括顺序取样)用于测量快速的重复信号。存储的波形是输人信号波形的多次重复取样的合成,这时示波器的带宽称为模拟带宽或叫等效存储带宽,它与模拟示波器的带宽的概念是一个样的,是指构成示波器愉人通道的电路的带宽特性,表示数字示波器可以不加失真的接收的最高频率。
单次采集采用的是实时取样技术来测量信号,这时不管信号是重复或是单次出现,示波器只做一次采集,并以实时的方式显示。由于采用实时取样的工作方式,故能观察单次信号和缓慢变化的信号,这时的带宽又称为单次带宽或实时带宽。这一带宽既取决于最大数字化采样速率,也取决于所采用的显示恢复技术—光点显示,矢量显示或内插显示。其最高带宽是奈奎斯特(Nyquist)频率极限,它是最大数字化采样率的一半。
对一个满刻度的正弦波来说,单次带宽(实时带宽)(以MHz为单位)的定义方程为:
带宽=最高数字化采样率
K
，式中K用光点显法约等于2.5,用矢量显示约为10,用正弦内插显
示约等于2.5,一般取4。⑤
3.3波形捕捉率
一般模拟示波器可以清晰的再现被观察信号的真实细节,特别适合于观测噪声或反射诱发的干扰,而普通的数字示波器由于其工作原理以及信号采集处理和显示和方式造成不能精确的再现波形的原貌。这对于许多应用就受到限制。所以有的时候大家还是比较习惯于使用模拟示波器,这主要是因为模拟示波器的波形捕捉率可达40000次/s,而一般的数字示波器的波形捕捉率只能达到100一150次/s，而最新的示波器其内部采用了INsTAvu采集方式,使其波形捕捉率也能达到40000次/s,所以用采了INSTA VU采集方式的示波器既具备了模拟示波器的优点,又具备有数字示波器的优点。
3.4分辨力
在数字存储示波器中,屏幕上的点是不连续的,而是量化的,分辨力是指“量化”的最小单元,可用1/2n或百分比来表示,分辨力也可以定义为示波器所能分辨的最小电压增量。分辨力有垂直和水平分辨率,垂直分辨力取决于A/D变换器对量化值进行编码的位数。若A/D变换器是几位编码,则最小量化单元为1/2n,若A/D是8位,则分辨率为l/28,即0.391%。若A/D是10位,则分辨率为1/210,即0.0976%;若A/D是12位,则分辨率为1/212,即0.0244%,若满度输出为10V,则分辨力也可以分别计为39.lmv,9.76mV,2.44mV,分辨力也可用每格的级数来表示,如果采用8位编码,共有2一256级。若垂直方向共有8格则分辨力为32级/格⑥。在数字化存储示波器中,通过对信号多次平均处理,消除随机噪声,可使垂直分辨力提高。实际上信号的垂直分辨力是由仪器设定的测量幅度的范围决定的,而幅度却取决于示波器的输人灵敏度,垂直分辨力是A/D的位数与输入灵敏度的乘积,例如:把一个10位的数字存储示波器设定在loV/div 上,则信号的分辨力为10mV,而设定在10mV/div,同样是10位的数字存储示波器却提供了10μV的分辨力。
水平分辨力表示存储器有多少字用于存储和捕获波形,它由存储器容量决定。如IK字的存储容量为1024个字,水平级数为1024,相当于10位的分辨力,时间分辨力等于取样间隔,它能够根据使用情况调节,对存储的每一个波形来说,可以规定需要多少存储空位。水平分辨力常以位数(bit)或每格多少个点(点/div)等表示。
3.5扫描时间因数t/div
扫描时间因数取决于来自A/D变换器采样速率和存储容量,而存储容量又称为存储长度,通常又定义为获取波形的取样点数组,用直接存放A/D变换后数据的获取存储器的存储单元数来表示。扫描时间因数为相邻两个取样点的时间仰角(取样窗口)与每个取样点数的乘积,即:t/div=(l/Sa)N(秒/格)由上式可以看出,在A/D变换器速率相同的条件下,存储容量越大则扫描时间因数也越大。若A/D的变换速率为20MS/。,存储容量为IK,则最快扫描时间因数为5μs/div,若存储容量为10K,则最快扫描时间因数为50μs/div。
4数字示波器使用时的注意事项
数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测最、波形数据分析处理等独特功能,与普通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。
4.1区分模拟带宽和数字实时带宽
带宽是示波器级重要的性能指标之一。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与般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重复周期信号和单次信号的测量。厂家声称示波器的带宽能达到多少兆,实际上指的是模拟带宽,数字实时带宽要低于这个数值。如TES52B型数字示波器的带宽为500MH:,实际上是指其模拟带宽为500MHz,而最高数字实时带宽只能达到400MH:,远低于模拟带宽⑦。所以在测量单次信号时,一定要参考数字示波器的数字实时带宽,否则会给测量带来意想不到的误差。
4.2有关采样速率
采样速率又成为数字化速率,是指单位时间内对模拟输人信号的采样次数,常以MSIS(多少兆个采样点每秒)表示。采样速率是数字示波器的一项重要性能指标。如果采样速率不够,容易出现混迭现象造成读数误差其现象是在测试过程中显示的信号频率远远小于输人信号的频率。造成这种现象的原因是因为示波器的采样速率太慢,产生了混迭现象。混迭就是屏幕上显示的波形频率低于输人信号的实际频率,或者是示波器触发指示灯亮,但显示的波形仍不稳定。那么,对于一个未知频率的波形,如何判断所显示的波形是否巳经产生混迭呢?可以通过慢慢改变扫速tl格到较快的时基挡,看波形的频率参数是否急剧改变,如果是,说明波形混迭已经发生;同时晃动的波形如果在某个较快的时基挡稳定下来,也说明波形混迭已经发生⑧。
参考文献
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示波器原理及其应用分析解析
示波器原理及其应用 示波器介绍 示波器的作用 示波器属于通用的仪器，任一个硬件工程师都应该了解示波器的工作原理并能够熟练使用示波器，掌握示波器是对每个硬件工程师的基本要求。 示波器是用来显示波形的仪器，显示的是信号电压随时间的变化。因此，示波器可以用来测量信号的频率，周期，信号的上升沿/下降沿，信号的过冲，信号的噪声，信号间的时序关系等等。 在示波器显示屏上，横坐标（X）代表时间，纵坐标（Y）代表电压，（注，如果示波器有测量电流的功能，纵坐标还代表电流。）还有就是比较少被关注的-亮度（Z），在TEK的DPO示波器中，亮度还表示了出现概率（它用16阶灰度来表示出现概率）。 1．1．示波器的分类 示波器一般分为模拟示波器和数字示波器；在很多情况下，模拟示波器和数字示波器都可以用来测试，不过我们一般使用模拟示波器测试那些要求实时显示并且变化很快的信号，或者很复杂的信号。而使用数字示波器来显示周期性相对来说比较强的信号，另外由于是数字信号，数字示波器内置的CPU或者专门的数字信号处理器可以处理分析信号，并可以保存波形等，对分析处理有很大的方便。
1.2.1 模拟示波器 模拟示波器使用电子枪扫描示波器的屏幕，偏转电压使电子束从上到下均匀扫描，将波形显示到屏幕上，它的优点在于实时显示图像。 模拟示波器的原理框图如下： 见上图所示，被测试信号经过垂直系统处理（比如衰减或放大，即我们拧垂直按钮－volts/div），然后送到垂直偏转控制中去。而触发系统会根据触发设置情况，控制产生水平扫描电压（锯齿波），送到水平偏转控制中。 信号到达触发系统，开始或者触发“水平扫描”，水平扫描是一个是锯齿波，使亮点在水平方向扫描。触发水平系统产生一个水平时基，使亮点在一个精确的时间内从屏幕的左边扫描到右边。在快速扫描过程中，将会使亮点的运动看起来
实验14电子示波器及其应用
示波器及其应用 电子示波器是现代工业生产和科学研究中应用非常广泛的测量仪器，用它可以观察和分析各种信号波形，如电流、电压、电脉冲等信号，所以，一切可以转换为电压信号的非电学量如流量、位移、速度等及其随时间变化的过程均可通过示波器进行观察和分析。由于微电子技术与计算机科学在示波器设计和生产中的应用，赋予了现代示波器记录、存储和处理信号的更加强大的功能。将过去人眼无法直接看到的电子束运动状态、信号瞬变过程以图形、曲线和字符等形式通过示波器清晰地展现在人们的面前，使得人类分析和认识快速变化的世界的能力得到进一步的扩展。所以，学习和掌握示波器的使用是现代工程技术人员进行科学分析和研究的重要途径。随着生产技术的进步和发展，示波器将朝着高清晰度、低功耗、智能化、数字化的方向发展。 本实验的目的 1．了解电子示波器的基本工作过程和电子扫描原理； 2。学会使用双踪示波器观测和分析各种信号波形； 本实验的基本用具： 4328型双通道电子示波器，变压器，实验电路板及电阻，电容、晶体二极管，电池，导线等器件。 本实验的要求： 要求学生学会示波器的基本调节方法，正确观测和记录正弦波图形，根据教材中给出的四种实验电路，分别观测和记录半波整流波形、半波整流电容滤波波形、半波整流阻容滤波波形、半波整流Π型滤波波形、掌握直流电流的观测方法、学会交直流信号电压的定量测量，能够使用示波器观察和测定两种不同电信号的瞬变过程，对两种电信号的特征进行对比、分析和研究，利用示波器测量给定信号的周期、频率及脉冲上升时间、脉冲宽度等参数，同时要求学生弄清以下内容： 1．双踪示波器的电路原理 2．示波管的结构与工作原理 3．示波器显示波形的原理 4．4328双通道示波器的调节和使用 .实验内容 1.定量测量输入信号的电压值 2.观察波形，并以1：1的比例在毫米方格纸上画出2个周期的t U y ~波形图。 （1） 正弦电压波形 （2） 整流滤波波形
示波器_使用方法_步骤
示波器 摘要：以数据采集卡为硬件基础，采用虚拟仪器技术，完成虚拟数字示波器的设计。能够具有运行停止功能，图形显示设置功能，显示模式设置功能并具有数据存储和查看存储数据等功能。实验结果表明, 该仪器能实现数字示波器的的基本功能，解决了传统测试仪器的成本高、开发周期长、数据人工记录等问题。 1．实验目的 1.理解示波器的工作原理，掌握虚拟示波器的设计方法。 2.理解示波器数据采集的原理，掌握数据采集卡的连接、测试和编程。 3.掌握较复杂的虚拟仪器的设计思想和方法，用LabVIEW实现虚拟示波器。 2. 实验要求 1.数据采集 用ELVIS实验平台，用DAQmx编程，通过数据采集卡对信号进行采集，并进行参数的设置。 2.示波器界面设计 (1)设置运行及停止按钮：按运行时，示波器工作；按停止时，示波器停止工作。 (2)设置图形显示区：可显示两路信号，并可进行图形的上下平移、图形的纵向放大与缩小、图形的横向扩展与压缩。 (3)设置示波器的显示模式：分为单通道模式(只显示一个通道的图形)，多通道模式(可同时显示两个通道)，运算模式(两通道相加、两通道相减等)。
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示波器的基础学习知识原理和使用
示波器的原理和使用 示波器是一种用途广泛的基本电子测量仪器，用它能观察电信号的波形、幅度和频率等电参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。 【实验目的】 1．了解示波器的基本结构和工作原理，掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。2．学会使用示波器观测电信号波形和电压幅值以及频率。 3．学会使用示波器观察李萨如图并测频率。 图1-1 示波器结构图 【实验原理】 不论何种型号和规格的示波器都包括了如图1-1所示的几个基本组成部分：示波管（又称阴极射线管，cathode ray tube，简称CRT）、垂直放大电路（Y放大）、水平放大电路（X放大）、扫描信号发生电路（锯齿波发生器）、自检标准信号发生电路（自检信号）、触发同步电路、电源等。 1．示波管的基本结构
示波管的基本结构如图1-2所示。主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，全都密封在玻璃壳体内，里面抽成高真空。 (1)电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“辉度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极与第二阳极电位之间电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚集作用，所以， H-灯丝；K-阴极；G1，G2- 控制栅极；A1-第一阳极；A2-第二阳极；Y-竖直偏转板；X-水平偏转板 图1-2 示波管结构图 第一阳极也称聚集阳极。第二阳极电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚集”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚集”，实际是调节第二阳极电位。 (2)偏转系统：它由两对互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板，一对水平偏转板。在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置也发生改变。 (3)荧光屏：屏上涂有荧光粉，电子打上去它就发光，形成光斑。不同材料的荧光粉发光的颜色不同，发光过程的延续时间（一般称为余辉时间）也不同。荧光屏前有一块透明的、带刻度的坐标板，供测定光点的位置用。在性能较好的示波管中，将刻度线直接刻在荧光屏玻璃内表面上，使之与荧光粉紧贴在一起以消除视差，光点位置可测得更准。2．波形显示原理
电子示波器的故障检修
电子报/2011年/2月/20日/第007版 综合维修 电子示波器的故障检修(三) 河南郜振国 (续前) 17.有光点而无扫描线。 这是示波器中经常遇到的一种故障，可以从以下几个方面来检查。 (1)首先，要检查示波管的X轴偏转板引线与管座接触是否良好，各转换开关接触是否良好，X轴输入选择是否置于“扫描”各挡。 (2)检查扫描信号发生器各部分电路、元件和电源是否正常。当置于触发扫描挡时，要检查触发信号是否已经加入，其幅度是否能可靠地触发扫描电路。当操作无误但还是没有扫描基线出现时，应检查扫描发生器和X轴系统是否正常，此时可将X轴输入选择开关置于“输入”挡，接触X轴输入接线柱，如荧光屏上出现外界感应的交流信号，则X轴系统没有故障，问题就可能出现在扫描发生器部分。 18.波形线性不良(波形前紧后松或前松后紧)。 当示波器的扫描是理想的锯齿波时，示波器的光点将匀速地自左向右扫描，如果扫描波不是锯齿波时，则光点扫描速度就不是匀速的；如果波形是指数型，则波形出现前松后紧故障；如果波形是对数曲线形时，扫描线就出现前紧后松故障，这两种故障都是扫描速度的非线性引起的被测信号失真，这是不允许的。为此，必须检查相关锯齿波的电路部分，查处故障元件(如积分电容)。 19.扫描基线拉不开。 原因可能有以下几个方面: (1)X轴放大电路故障。比如，放大量下降，静态工作点偏移过大，使管子进入饱和区或者截止区，波段开关接触不良、衰耗太大等。 (2)扫描发生器产生的扫描电压幅度过低，也是扫描基线拉不开的一个原因。引起扫描幅度过低的原因也很多，比如电源电压过低，扫描时间调节电阻和电容变质，管子衰老、波段开关接触不良等。 (3)如果示波管X轴偏转板引线端子与管座接触不良，也会出现扫描基线拉不开的现象。 20.出现回扫信号。 示波器中加至X轴偏转板的扫描电压是与时间成正比的锯齿波，锯齿波的扫描正程是与时间成正比的线性上升电压，而扫描结束返回起始点的过程(成为回扫)时间非常短。如果电路结构和元件参数不同，这种回扫时间也就不同。如果扫描电路出现某种故障，造成回扫时间过长，则在这段时间内，被测信号仍然作用在Y轴偏转板上，故光点不仅有从右到左的水平位移，而且还有随信号变化的垂直位移，这样，在示波器荧光屏上就会出现回扫信号，影响观察效果。严重时，甚至无法进行观察。这种故障一出现在扫描系统，会导致回扫期加长，增辉电路或抹迹电路失去作用等。 21.光点波动故障。 当没有扫描信号和被测信号加至示波管偏转板时，示波器光点是不应改变的。引起光点抖动的原因很多。 (1)示波管引线端子间由于积灰过多、胶木变质、受潮等能够引起极间放电，会引起光点抖动。 (2)在X轴和Y轴放大系统方面，对于不能测量直流信号的示波器，其Y轴系统各级之间有隔直电容，故各级直流工作点相互不影响。而对于可以观测直流信号的电子示波器，放大电路中
示波器使用简介
常见示波器面板功能键、钮的标示及作用 1.POWER（电源开关）：接通或关断整机输入电源。 2.FOCUS（聚焦）和ASTIG（辅助聚焦）：常为套轴电位器，用于调整波形的清晰度。 3.ROTATION（扫描轨迹旋转控制）：调整此旋钮可以使光迹和座标水平线平行。 4.ILLUM（坐标刻度照明）：用于照亮内刻度坐标。 5.A/B INTEN（A/B亮度控制）：通常为套轴电位器，作用是调节A和B扫描光迹的亮度。 6.CAL 0.5Vp-p（校正信号输出）：提供0.5Vp-p且从0电平开始的正向方波电压，用于校正示波器。 7.VOLTS/div（电压量程选择）：通常电压量程和幅度微调为套轴电位器，外调节旋钮是电压量程选择，转动此旋钮以改变电压量程；中间带开关的电位器为电压量程微调，顺时针旋到底为校正位置，逆时针调节，波形幅度，变化范围在电压/格两档之间。 8.CH1和CH2（输入信号插座）：为示波器提供输入信号。 9.AC GND DC（输入耦合开关）：用于选择输入信号的耦合方式。 10.GRIG SEL（内同步选择）：按下此键，以CH1和CH2分别作为内同步信号源。 11.CH POL（信号倒相）：按下此键，输入信号倒相180°。 12.VERTICAL MODE（垂直工作方式选择）：分别按下CH1、CH2、ALT、COHP、ADD、X-Y键，屏幕显示依次为CH1、CH2、CH1和CH2交替、CH1和CH2断续、CH1和CH2代数和、CH1垂 直/CH2水平等方式。 13.POSITION（位移调节）：调节CH1和CH2输入信号0电平在屏幕的起始位置。 14.UNCAL（不校正指示）：当CH1和CH2电压量程微调不在校正位置时，对应的不校正指示灯点亮。 15.TIME（扫描时间调整）：外旋钮调节A扫描速度，内旋钮调节B扫描速度。 16.B.VAR、TRACE SEP（B扫描微调和A/B扫描轨迹分离）：一般情况下，涂有红色的旋钮为B扫描微调，提供连续可变的非校正B扫描速度。 17.DELAY TIME（扫描延迟时间调节）：选择A和B扫描启动之间的延迟时间。
示波器使用方法步骤
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器的使用方法： 示波器，“人”如其名，就是显示波形的机器，它还被誉为“电子工程师的眼睛”。它的核心功能就是为了把被测信号的实际波形显示在屏幕上，以供工程师查找定位问题或评估系统性能等等。它的发展同样经历了模拟和数字两个时代 数字示波器，更准确的名称是数字存储示波器，即DSO（Digital Storage Oscilloscope）。这个“存储”不是指它可以把波形存储到U盘等介质上，而是针对于模拟示波器的即时显示特性而言的。模拟示波器靠的是阴极射线管（CRT，即俗称的电子枪）发射出电子束，而这束电子在根据被测信号所形成的磁场下发生偏转，从而在荧屏上反映出被测信号的波形，这个过程是即时地，中间没有任何的存储过程的。而数字示波器的原理却是这样的：首先示波器利用前端ADC对被测信号进行快速的采样，这个采样速度通常都可以达到每秒几百M到几G次，是相当快的；而示波器的后端显示部件是液晶屏，液晶屏的刷新速率一般只有几十到一百多Hz；如此，前端采样的数据就不可能实时的反应到屏幕上，于是就诞生了存储这个环节：示波器把前端采样来的数据暂时保存在内部的存储器中，而显示刷新的时候再来这个存储器中读取数据，用这级存储环节解决前端采样和后端显示之间的速度差异。
很多人在第一次见到示波器的时候，可能会被他面板上众多的按钮唬住，再加上示波器一般身价都比较高，所以对使用它就产生了一种畏惧情绪。这是不必要的，因为示波器虽然看起来很复杂，但实际上要使用它的核心功能——显示波形，并不复杂，只要三四个步骤就能搞定了，而现在示波器的复杂都是因为附加了很多辅助功能造成的，这些辅助功能自然都有它们的价值，熟练灵活的应用它们可以起到事半功倍的效果。作为初学者，我们先不管这些，我们只把它最核心的、最基本的功能应用起来即可。
电子示波器工作原理与使用(实验用)
电子示波器的原理和使用 示波器是一种用途广泛的电子测量仪器，用它能直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差。凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。借助示波器我们可以直观地“看到”电路各点的状态。示波器的扫描方式是一个可以看到波形的“电压表”；Ｘ－Ｙ方式可以观察两个电子信号的垂直方向的合成，因此示波器是电子工作者的重要工具。 一. 实验目的 1. 了解示波器的原理。 2. 学会使用示波器的扫描应用和Ｘ－Ｙ方式应用。 二. 实验仪器 示波器、信号源、甲电池等 三. 实验原理 电子示波器（简称示波器）是一种能将随时间变化的电压信号直观的显示在荧光屏上的仪器。示波器由示波管、Y 轴系统、X 轴系统等组成。图3-23-1是示波器的原理框图。 (１) 示波器的聚焦和偏转原理 图3-23-1示波器的原理框图
示波器中用于显示波形的真空玻璃管叫阴极射线管，简称示波管。如图3-23-2所示。示波管的正面是一个涂有荧光物质的园形屏，当管中的高速运动电子打上去时，就会发出荧光。一般的示波器都是热阴极：阴极由灯丝通电后加热后，阴极上的电子由于热运动而脱离出阴极，称为热激发。由于示波器中的第二阳极电压比阴极高上千伏特。因此，电子被加速后轰击到荧光屏上，使该处的荧光物质发光。 1. 辉度 设电子由阴极热激发时的速度为V 0 ,电子到达第二阴极的速度为V 2 ,阴极和阳极之间的电压为U 2 ,则有： 121 2202mV mV eU -= 式中m 是电子的质量，且V 0< 目录 摘要 (2) 1示波器发展及简介 (2) 1.1示波器的发展 (2) 1.2模拟示波器 (2) 1.3数字示波器 (3) 2数字示波器的原理 (3) 2.1数字示波器的整体结构图 (3) 2.2基本原理 (4) 2.3系统控制部分 (4) 2.4取样存储部分 (4) 2.5读出显示部分 (5) 3数字示波器的技术参数 (5) 3.1最高数字化采样率 (5) 2.2带宽 (6) 3.3波形捕捉率 (6) 3.4分辨力 (7) 3.5扫描时间因数t/div (7) 4数字示波器使用时的注意事项 (7) 4.1区分模拟带宽和数字实时带宽 (7) 4.2有关采样速率 (8) 参考文献 (8) 数字示波器原理及应用 摘要 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它不仅会在电子类专业平时的实验中会经常用到，在我们以后的工作生活中也会经常的用到示波器这种仪器。本文主要是结合平时做实验以及从别的方面了解到示波器的基础上，介绍示波器的发展、构造及原理,并阐述了示波器在学习、工作中的应用及其维修方面的一些常识。 关键词：数字示波器；发展；原理；应用； 1示波器发展及简介 1.1示波器的发展 示波器是一种用途之分广泛的电子测量仪器，它自1933年诞生至今已经有60多年的历史。第一台示波器十分简单,由一支示波管一个电源和一个简单的扫描电路组成,只能用于观察信号。第二次世界大战前后,随着无线电通讯和雷达技术发展,对示波器提出迫切要求,促使示波器在电路结构技术指标等方面有了很大改进,这时的示波器能对信号进行定量的测量。随着微型计算机和仪器通用接口的出现,将示波器的自动化发展推到了崭新的水平。微型计算机引人到了示波器,给传统的示波器带来了巨大的冲击和影响,使示波器在设计、性能、功能、使用、操作以及故障诊断等方面都产了巨大的变化。示波器在内部电路结构上也随着半导体制造工艺以及各种大规模和专用的集成电路的影响由晶体管发展到集成电路,电路形式上由模拟电路发展到数字电路,功能上已从时域分析发展到数据域分析和频域分析。目前示波器已经由通用示波器发展到取样示波器、记忆示波器、数字存储示波器、逻辑示波器、智能化示波器等近十大系列,几百个品种,现在市场上性能较好的示波器应属数字存储示波器。但总结以上示波器的分类也可以概括性的分为模拟示波器和数字示波器 1.2模拟示波器 模拟示波器（也叫通用示波器）采用的是模拟电路（示波管，其基础是电子枪）电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上。屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。它是最早发展起来的示波器,应用也最广泛,能够定性定量的 示波器的使用 【实验目的】 1.了解示波器的结构和示波器的示波原理； 2.掌握示波器的使用方法，学会用示波器观察各种信号的波形； 3.学会用示波器测量直流、正弦交流信号电压； 4.观察利萨如图，学会测量正弦信号频率的方法。 【实验仪器】 YB4320/20A/40双踪示波器，函数信号发生器，电池、万用电表。 图1实验仪器实物图 【实验原理】 示波器是一种能观察各种电信号波形并可测量其电压、频率等的电子测量仪器。示波器还能对一些能转化成电信号的非电量进行观测，因而它还是一种应用非常广泛的、通用的电子显示器。 1．示波器的基本结构 示波器的型号很多，但其基本结构类似。示波器主要是由示波管、X轴与Y轴衰减器和放大器、锯齿波发生器、整步电路、和电源等几步分组成。其框图如图2所示。 图2示波器原理框图 (1)示波管 示波管由电子枪、偏转板、显示屏组成。 电子枪：由灯丝H、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2组成。灯丝通电发热，使阴极受热后发射大量电子并经栅极孔出射。这束发散的电子经圆筒状的第一阳极A1和第二阳极A2所产生的电场加速后会聚于荧光屏上一点，称为聚焦。A1与K之间的电压通常为几百伏特，可用电位器W2调节，A1与K 之间的电压除有加速电子的作用外，主要是达到聚焦电子的目的，所以A1称为聚焦阳极。W2即为示波器面板上的聚焦旋钮。A2与K之间的电压为1千多伏以上，可通过电位器W3调节，A2与K之间的电压除了有聚焦电子的作用外，主要是达到加速电子的作用，因其对电子的加速作用比A1大得多，故称A2为加速阳极。在有的示波器面板上设有W3，并称其为辅助聚焦旋钮。 在栅极G与阳极K之间加了一负电压即U K﹥U G，调节电位器W1可改变它们之间的电势差。如果G、K间的负电压的绝对值越小，通过G的电子就越多，电子束打到荧光屏上的光点就越亮，调节W1可调节光点的亮度。W1在示波器面板上为“辉度”旋钮。 偏转板：水平(X轴)偏转板由D1、D2组成，垂直(Y轴)偏转板由D3、、D4组成。偏转板加上电压后可改变电子束的运动方向，从而可改变电子束在荧光屏上产生的亮点的位置。电子束偏转的距离与偏转板两极板间的电势差成正比。 显示屏：显示屏是在示波器底部玻璃内涂上一层荧光物质，高速电子打在上面就会发荧光，单位时间打在上面的电子越多，电子的速度越大光点的辉度就越大。荧光屏上的发光能持续一段时间称为余辉时间。按余辉的长短，示波器分为长、中、短余辉三种。 (2)X轴与Y轴衰减器和放大器 示波管偏转板的灵敏度较低(约为0.1～1mm/V)当输入信号电压不大时，荧光屏上的光点偏移很小而无法观测。因而要对信号电压放大后再加到偏转板上，为此在示波器中设置了X轴与Y轴放大器。当输入信号电压很大时，放大器无法正常工作，使输入信号发生畸变，甚至使仪器损坏，因此在放大器前级设置有衰减器。X轴与Y轴衰减器和放大器配合使用，以满足对各种信号观测的要求。 示波器的分类简介 电子设备可以划分为两类：模拟设备和数字设备。模拟设备的电压变化连续，而数字设备处理的是代表电压采样的离散二元码。传统的电唱机是模拟设备，而CD 播放器是属于数字设备。 同样，示波器也能分为模拟和数字类型。模拟和数字示波器都能够胜任大多数的应用。但是，对于一些特定应用，由于两者具备的不同特性，每种类型都有适合和不适合的地方。作进一步划分，数字示波器可以分为数字存储示波器（DSO）、数字荧光示波器（DPO）和采样示波器。 模拟示波器 在本质上，模拟示波器工作方式是直接测量信号电压，并通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。示波器屏幕通常是阴极射线管（CRT）。电子束投到荧幕的某处，屏幕后面总会有明亮的荧光物质。当电子束水平扫过显示器时，信号的电压是电子束发生上下偏转，跟踪波形直接反映到屏幕上。在屏幕同一位置电子束投射的频度越大，显示得也越亮。 CRT 限制着模拟示波器显示的频率范围。在频率非常低的地方，信号呈现出明亮而缓慢移动的点，而很难分辨出波形。在高频处，起局限作用的是CRT的写速度。当信号频率超过CRT的写速度时，显示出来的过于暗淡，难于观察。模拟示波器的极限频率约为1GHz。当把示波器探头和电路连接到一起后，电压信号通过探头到达示波器的垂直系统。图13 图解出模拟示波器是如何显示被测信号。设置垂直标度（对伏特/ 格进行控制）后，衰减器能够减小信号的电压，而放大器可以增加信号电压。 随后，信号直接到达CRT的垂直偏转板。电压作用于这些垂直偏转板，引起亮点在屏幕中移动。亮点是由打在CRT内部荧光物质上的电子束产生的。正电压引起点向上运动，而负电压引起点向下运动。 示波器的原理和应用 精编资料 简介:示波器的原理和应用【教学目的】1. 了解示波器的主要组成部分,扫描和整步的作用...一,实验原理示波器动态显示随时间变化的电压信号思路是将电压加在电极板上,极板... 关键词:原理,应用 示波器的原理和应用 【教学目的】 1. 了解示波器的主要组成部分，扫描和整步的作用原理，加深对振动合成的理解。 2. 熟练使用示波器观察信号特征(正弦波、三角波、方波)，利用李萨如图形测量信号频 率。 【教学重点】 了解示波器的基本结构、工作原理及使用方法。 【教学难点】 1. 熟练掌握示波器各主要旋钮的作用和用法。 2. 能使用示波器观察信号特征(正弦波、三角波、方波)，且会利用李萨如图形测量信 号频率。 【课程讲授】 提问:1. 示波器的工作原理以及主要组成部分是什么,其主要用途有哪些, 2. 如何使用示波器观察各种信号特征以及测量信号频率, 一、实验原理 示波器动态显示随时间变化的电压信号思路是将电压加在电极板上，极板间形成相应的变化电场，使进入这变化电场的电子运动情况相应地随时间变化，最后把电子运动的轨迹用荧光屏显示出来。示波器主要由示波管(见图1))和复杂的电子线路构成。示波器的基本结构见图2。 图1 示波管示意图 图2 示波器的基本结构简图 1.偏转电场控制电子束在视屏上的轨迹 Y,U 偏转电压U与偏转位移Y(或X)成正比关系。如图3所示:。 y 图3偏转电压U与偏转位移Y 如果只在竖直偏转板(Y轴)上加一正弦电压，则电子只在竖直方向随电压变化 而往复运动，见图4。要能够显示波形，必须在水平偏转板(X轴)上加一扫描电 压，见图5。 图4 信号随时间变化的规律 (加在Y偏转板) 图5 锯齿波电压(加在X偏转板) 示波器显示波形实质:见图6，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。显示稳定波形的条件:扫描电压周期应为被测信号周期的整数倍，即T=nTxy (n=1，2，3…)(见图7) 2.同步扫描(其目的是保证扫描周期是信号周期的整数倍) 若没有“扫描”(横向的扫描电压)，被测信号随时间规律变化规律就显示不出来;如果没有“整步”，就得不到稳定的波形图像。 为了达到“整步”目的，示波器采用三种方式:“内整步”:将待测信号一部分 加到扫描发生器，当待测信号频率f有微小变化，它将迫使扫描频率f追踪其变化，保证波形的完yx 整稳定;“外整步”:从外部电路中取出信号加到扫描发生器，迫使扫描频率fx 变化，保证 实验报告 班级： 姓名： 学号： 一、实验名称 电子示波器的使用 二、实验目的 1、学会用示波器测量各种波形的电压幅度和周期； 2、能够调节稳定的李萨茹图形，并测量被测信号的频率。 三、实验仪器 OS-5020型示波器、EE1641B 型函数信号发生器/计数器、GFG-8015G 型函数信号发生器 四、实验原理 利用示波器所做的任何测量，都是归结为对电压的测量。测试电压时，一般测量其峰-峰值pp U ，即从峰波到峰谷之间的电压值。将被测波形移至示波管屏幕的中心位置，用灵敏度开关将被测波形控制在屏幕有效工作面积的范围内，一般把Y 轴灵敏度开关的微调旋钮顺时针旋转到底。用刻度标尺分别读出与电压峰-峰值对应的垂直距离y ，如图所示，这样被测的电压的峰-峰值pp U 等于灵敏度开关指示值和被测信号所占的纵轴坐标值y 的乘积： )//()(div mV div V Y cm y U pp 或轴灵敏度选择?= 测量波形的周期时，先讲扫描速度微调开关顺时针旋转至底，调节扫描速度选择开关， 使荧光屏上显示出2~3个周期的波形，那么一个周期波形所对应的水平距离x 与扫描速度选择开关指示值的乘积为该波的周期： )///()(div s div ms div s cm x T μ或、扫描速度选择?= 如果两个相互垂直的简谐振动的频率不相同，但它们之间有简单的整数比关系，则合振动的轨迹为有一定规则的稳定的闭合曲线，这样的图形称为李萨如图形。当n=1，2，3，3/2时，各图形如图2所示。 李萨如图形可用来测量未知频率。将TIME/DIV 顺时针旋至“X-Y ”位置，此时示波器内部锯齿形扫描电压的输出停止，此时加在X 偏转板上的电压由1Y 通道输入的外界信号提供，而Y 偏转板上的电压由加在2Y 通道的信号提供。分别调节1Y 和2Y 通道的灵敏度旋钮，时荧光屏上显示的两个波形幅度相近。调节信号发生器的频率，使两正弦波的频率比n 为有理数，形成稳定的李萨如图形。 令x f 、y f 分别代表X 轴偏转板上和Y 轴偏转板上的电压频率，x N 代表X 方向的切线和图形相切的切点数，y N 代表Y 方向的切线和图形相切的切点数，则有 y x x y N N f f = 如果已知x f ，则有李萨如图形和上式可求出y f 。 五、实验步骤 1、熟悉示波器的信号发声器面板各旋钮的作用，并将各开关置于指定位置。 示波器的原理和使用 实验目的 (1) 了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理； (2) 掌握模拟示波器和函数信号发生器的使用方法； (3) 观察正弦、矩形、三角波等信号发生器的使用方法； (4) 通过示波器观察李萨如图形，学会一种测量正弦振动频率的方法，并加深对互相垂直振动合成理论的理解。 实验方法原理 (1) 模拟示波器的基本构造 示波器主要由示波管、垂直放大器、水平放大器、扫描信号放大器、触发同步等几个基本部分组成。 (2) 示波器显示波形原理 如果只在垂直偏转板上加一交变正弦电压，则电子束的亮点随电压的变化在竖直方向上按正弦规律变化。要想显示波形，必须同时在水平偏转板上加一扫描电压，使电子束所产生的亮点沿水平方向拉开。 (3) 扫描同步 当扫描电压的周期T x 是被观察周期信号的整数倍时，扫描的后一个周期扫绘的波形与前一个周期完全一样，荧光屏上得到清晰而稳定的波形，这叫做信号与扫描电压同步。 (4) 多踪显示 根据开关信号的转换频率不同，有两种不同的时间分割方式，即“交替”和“断续”方式。 (5) 观察李萨如图形并测频率 x y y x f f N Y N X =数方向切线对图形的切点数方向切线对图形的切点 实验步骤 (1) 熟悉示波器各控制开关的作用，进行使用前的检查和校准。 (2) 将信号发生器的输出信号连接到示波器的CH1或CH2，观察信号波形。 (3) 用示波器测量信号的周期T 、频率f 、幅值U 、峰－峰值Up-p 、有效值Urms,频率和幅值任选。 (4) 观察李萨如图形和“拍”。 (5) 利用多波形显示法和李萨如图形判别法观测两信号的相位差 ① 多波形显示法观测相位差。 ② 李萨如图形判别法观测相位差。 数据处理 0p p u p p =-= --显显U U U E 000=-=T T T E T π 2 4 44 2 4 π2 0 频率相同位相不同时的李萨如图形 一、实验目的 1. 学习电子电路实验中常用的电子仪器一示波器、函数信号发生器、交流数字毫伏表等主要技术指标、性能及正确使用方法。 2. 初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 、实验设备 三、注意事项 1. 使用前对电源、各旋钮位置进行检查。 2. 使用时要避免碰撞，接入探头的电压不应超过说明书中所规定的最大的输入电压值（注意的是：一般说明书中给出的这一电压值往往是指峰峰值），以免损坏示波器。 3. 若测试点的电压较高，应在断电的情况下，将探头的探针和鳄鱼夹事先与被测试的两个点连接好，再通过电测试，选择可避免在测试中万一因不慎而发生意外事故的可能。 4. 开启示波器后，应注意使辉度和聚集适中（不宜过亮），且波形也不应长时间地停留在一个区域中，以免灼伤荧光屏。 5. 在使用中出现在下列情况之一，即应停机，侍修复后再使用：①开机后保险线即烧断； ②电子官式示波器内的电风扇不转；③示波器内冒烟；④无光点显示或无扫描线；⑤波形跳动不止，或图形失真。 6. 示波器关闭后再用，应至少待了3-5分钟后再开启--以免损害示波管。 7. 使用后应即时关闭其电源和被测电路的电源；然后拔下示波器的电源插头，拆除测试用临时线，全地搬走开妥善地放置好示波器--以免偶然事故的发生. 四、实验原理及计算 在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手观察与读 数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如下图所示。接线时应注 电子示波器实验报告 一、名称：电子示波器的使用二、目的： 1．了解示波器的基本结构和工作原理,掌握示波器的基本调节和使用方法。 2．学会使用常用信号发生器；掌握用示波器观察电信号波形的方法。 3．学会用示波器测量电信号电压、周期和频率等电参量。 4．学会用示波器观察利萨如图形。 三、器材： 1、OS-5020型示波器。 2、EE1641B型函数信号发生器/计数器。 3、GFG-8015G 型函数信号发生器。 四、原理： 1、示波器的基本结构： 图片已关闭显示，点此查看 图片已关闭显示，点此查看 Y输入 外触发X输入 2、示波管结构简介： 3、电子放大系统： 竖直放大器、水平放大器 作用：在偏转板上加足够的电压，使电子束获得明显偏移；对较弱的被测信号进行放大。 4、扫描触发系统：扫描发生器：产生一个与时间成正比的电压作为扫描信 号。 触发电路：形成触发信号。示波器工作在自动材料学院专业材料物理班级0705 姓名童凌炜学号XX67025 实验台号实验时间XX 年 11 月 18 日，第13周，星期二第 5-6 节实验名称示波器的原理与使用 教师评语 实验目的与要求： 了解示波器的工作原理 学习使用示波器观察各种信号波形用示波器测量信号的电压、频率和相位差 主要仪器设备： YB4320G 双踪示波器， EE1641B型函数信号发生器 实验原理和内容： 1. 示波器基本结构 示波器主要由示波管、放大和衰减系统、触发扫描系统和电源四部分组成，其中示波管是核心部分。 示波管的基本结构如下图所示，主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成，由外部玻璃外壳密封在真空环境中。 图片已关闭显示，点此查看 电子枪的作用是释放并加速电子束。其中第一阳极称为聚焦阳极，第二阳极称为加速阳极。通 清华大学实验报告 系别：机械工程系班号：机械72班姓名：车德梦（同组姓名：）作实验日期2008年11月19日教师评定： 实验3.12 示波器的原理和使用 一、示波器的原理 示波器的规格和型号很多，就其显示方式来说主要有阴极射线示波管和液晶显示两种。阴极射线示波器一般都包括示波管（阴极射线管，CRT）、竖直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源等。 1．示波管的基本结构 示波管主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分，全都密封在玻璃外壳内，里面抽成高真空。 （1）电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成。灯丝通电后加热阴极，阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被加热后发射电子。控制栅极是野鸽顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制 作用，只有初速度较大的电子才能穿过其顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。可以通过调节札记电位来控制射向荧光屏的电子流密度从而改变荧光屏的光斑亮度。当控制栅极、第一阳极和第二阳极三者的电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚焦的作用，所以第一阳极也称聚焦阳极，第二阳极电位更高，又称加速阳极。 （2）偏转系统：它有两队互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板和一对水平偏转板，加以适当电压可以使电子束运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置发生改变。 （3）荧光屏：屏上涂有荧光粉，电子打上去它就发光，形成光斑。不同材料的荧光粉发光的颜色不同，发光过程的延续时间（一般成为余辉时间）也不同。在性能好的示波管中，荧光屏玻璃内表面上直接刻有坐标刻度，供测定光点位置用。荧光粉紧贴坐标刻度以消除视差，光点位置可测得准确。 2．示波器显示波形的原理 如果在竖直偏转板上加一交变的正弦电压，同时在水平偏转板上加一扫描电压（锯齿波电压），电子受竖直、水平两个方向的力的作用，电子的运动是相互垂直的运动的合成。当锯齿波电压与正弦电压的变化周期相等时，在荧光屏上将能显示出完整周期的所加正弦电压的波形图。 3．同步的概念 如果正弦波和锯齿波电压的周期稍不同，屏上出现的将是一移动着的不稳定图形。如果T x稍小于T y，屏上显示的波形每次都不重叠，好像波形在向右移动。同理，如果T x比T y稍大，则好像在向左移动。以上描述的情况在示波器使用过程中经常会出现。其原因是扫描电压的周期与被测信号的周期不相等或不呈整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的起点均不一样所造成的。 为了获得一定数量的完整周期波形，示波器上设有“TIME/DIV”（时间分度）调解旋钮，用来调节锯齿波电压的周期T x（或频率f x），使之与被侧信号的周期T y（或频率f y）呈合适的关系，从而，在示波器屏上得到所需数目的完整的被测波形。 输入Y轴的被测信号与示波器内部的锯齿波电压是互相独立的。由于环境或其它因素的影响，它们的周期会发生微小的改变。为此示波期内装有扫描同步装置，在适当调节后，让锯齿波电压的扫描起点自动跟着被测信号改变，这就称为整步（或同步）。调节示波器面板上的“TRIG LEVER（触发电平）”一般能使波形稳定下来。 4．利萨如图形的基本原理 如果示波器的X和Y输入时频率相同或者简单整数比的两个正弦电压，则屏上的光点将呈现特殊形状的轨迹，这种轨迹图形称为利萨如图形。如果做一个限制光点x、y方向变化范围的假象方框，则图形与此框相切时，横边上的切点数n x与竖边上的切点数n y 之比恰好是Y和X输入的两正弦信号的频率之比。若出现有端点与假想边框相接时，，应把一个端点计为半个切点。所以利用利萨如图形可以方便地比较出两个正弦信号的频率。若已知其中一个信号的频率，数出图上的切点数n x和n y，便可算出另一待测信号的频率。 2007年试题 18．在电子示波器中，为了改变荧光屏亮点的辉度，主要改变： A ．第一阳极电压 B ．第二阳极电压 C ．第三阳极电压 D ．栅阴极之间的电压 35．为了从荧光屏上观察到被测信号的起始部分，在示波器的Y 通道中要插入延迟线，以 补偿X 通道中固有的延迟。 52．如果需要对两个低频信号进行比较，需选用 示波器，且采用 显示方式。 2008年试题 *15.被测信号、触发脉冲、扫描电压和示波器上显示的波形如题 极性、触发电平应该为： A. 正极性触发、零电平 B .负极性触发、正电平 C. 负极性触发、负电平 D .正极性触发、正电平 *32.示波器的交替显示指被测信号被分裂为许多光点，然后把两个信号的光点轮流地显示在屏幕上。 *46.用示波器测量信号前，应将 和 旋钮置于校正位置。 *54.（10分）被测电路如题图53a 所示，输入端加上幅值5V ，频率1.25kH Z 正弦波信号。 （1）（6分）双踪示波器的显示屏如题图b 所示。将CH1探头衰减开关拨到×10位置，CH2探头衰减开关拨到×1位置。在CH1和CH2均无输入信号时，将2个扫描基线调整到垂直方向居中的位置。将CH1探头连到Vi ，CH2探头连到图中A 点。为了测量上述2个电压值，CH1和CH2的偏转因数和扫描时间因数的最佳值分别为多少（微调处于校正位置）?此时，观察到 CH1和CH2的信号在垂直方向的峰峰值高度占多少格？被测信号一个周期的水平长度为多少格？ (示波器的相关技术性能如下： CH1和CH2的偏转因数： 0.1 V/div, 0.2 V/div, 0.5 V/div ，1 V/div, 2 V/div, 5 V/div; 扫描时间因数：0.01ms/div, 0.02ms/div, 0.05ms/div ,0.1ms/div, 0.2ms/div, 0.5ms/div, 1ms/div, 2ms/div, 5ms/div; 水平扩展倍率k=5) （2）（2分）将CH1探头连到Vi ，CH2探头连到图中A 点。选择X-Y 工作方式，画出此时显示的波形； （3）（2分）将CH1探头连到ui ，CH2探头连到u 。，要求显示如题图c 所示的波形，采用 被测信号 显示波形 扫描电压 示波器的原理和使用（仿真实验） 示波器是一种多用途的现代测量工具，它可直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。双踪示波器不仅能独立观察两种信号的波形，以便对它们进行对比、分析和研究，还能测量两个信号之间的时间差和相位差。一切可以转化为电压的其他电学量（如电流、电功率、阻抗、位相等）和非电学量（如温度、位移、压强、磁场、频率等）都可以用示波器来进行观测。用示波器研究物理现象与规律已经形成一种物理实验方法——示波法。 [预习提要] 1．示波器由哪几部分组成弄清楚示波管的结构与作用。 2．示波器是怎样显示波形的显示完整而稳定波形的条件是什么 3．扫描有哪两种形式弄清它们的意义。 4. “同步”是什么意思如何使用与同步有关的“电平”旋钮 5．电压、频率如何测量 [实验目的] 1. 了解示波器的基本原理和结构； 2. 学习使用试播观察波形和如何用示波器进行相关测量。 [实验原理] 详细原理请参考教材第148页《示波器的原理和使用》及实验指导书相关内容。 [实验内容] 1.校准示波器； 2.直接法测量未知信号电压； 3.利用直接测量法与李萨如图测量法测量未知信号频率； 4.观测两个通道信号的组合。 [仿真实验操作方法] 1.系统的启动 在系统主界面上选择“示波器”并单击，即可进入示波器仿真实验平台，显示平台主窗口——实验室场景（图1）。单击鼠标右键可弹出实验主菜单，用鼠标单击菜单选项，即可进入相应的实验内容（若单击“退出”，则退出示波器实验）。 图1 2.系统主菜单 （1）示波器原理： 单击主菜单上的“示波器原理”，打开示波器原理窗口。在窗口中单击鼠标右键，可弹出示波器触发方式选择菜单，如图2所示。分别选择不同的触发方式将显示示波器的成象原理，选择“退出”将返回示波器实验平台主窗口。 （2）示波器方框图 选择主菜单的“示波器方框图”，弹出示波器方框图窗口，如图3所示。单击鼠标，将返回示波器实验平台主窗口。示波器简介及其应用
示波器的使用方法
示波器的分类简介
示波器的原理和应用
大物实验电子示波器的使用
示波器的原理和使用
模拟电子实验示波器的使用
电子示波器实验报告
示波器的原理和使用
电子示波器 历年单招试题
示波器的原理和使用(仿真实验)