大学物理实验讲义实验09示波器原理和使用
实验5 示波器原理和使用
示波器是利用示波管内电子射线的偏转，在荧光屏上显示出电信号波形的仪器。用它能直接观察电信号的波形，也能测定电信号的幅度、周期、频率和相位，凡能转化为电压信号的其它电学量（电流、电功率、阻抗等）和非电学量（温度、位移、速度、压力、声强、光强、磁场等），其随时间的变化都能用示波器来观测。由于电子射线的惯性小，示波器扫描发生器的频率较高（可达几百兆赫），Y轴和X轴放大器的增益很大，输入阻抗高，所以示波器特别适合于观测瞬时变化的过程，并可测量微伏级的电压，而对被测试系统的影响很小。因此示波器是一种应用广泛的综合性电信号测试仪器。
示波器按用途和特点可以分为：
通用示波器。它是根据波形显示基本原理而构成的示波器。
取样示波器，它是先将高频信号取样，变为波形与原始信号相似的低频信号，再应用基本原理显示波形的示波器。与通用示波器相比，取样示波器具有频带极宽的优点。
记忆与存储示波器。这两种示波器均有存储信号的功能，前者是采用记忆示波管，后者是采用数字存储器来存储信息。
专用示波器。为满足特殊需要而设计的示波器，如电视示波器、高压示波器等。
智能示波器。这种示波器内采用了微处理器，具有自动操作、数字化处理、存储及显示等功能。它是当前发展起来的新型示波器。也是示波器发展的方向。
本实验以SS—7802型通用示波器为例，说明示波器的原理和使用方法，并介绍GFG—8016G型数字式函数信号发生器的使用方法。
【实验目的】
1．了解示波器显示图象的原理。
2．较熟练地掌握示波器的调整和使用方法。
3．掌握函数信号发生器的使用方法。
4．学习用示波器观察电信号的波形，测量电信号的电压幅度和频率。
【仪器用具】
SS—7802型示波器（或DS-5000型存储示波器）、GFG—8016G型数字式函数信号发生器(或SPF05A型数字合成函数信号发生器)。
【实验原理】
1.示波器的基本结构和工作原理
示波器内部结构复杂，型号很多，但从功能上看，大致可分为示波管、电压放大装
置（包括Y轴放大和X轴放大两部分）、扫描与整步装置和电源四个部分。如图5-1所示。
（1）示波管：它包括电子枪、偏转板和荧光屏三部分。
图5-1 示波器结构方框图
示波管是示波器的核心，它的构造如图5-2所示，左端为一电子枪，电子枪又包括旁热式阴极、加热阴极的灯丝、控制栅极和第一、第二阳极等，阴极经灯丝加热后发出一束电子，电子被第一和第二阳极电场加速及聚焦后，形成一束很细的高速电子流打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物
图5-2 示波管的构造
发光形成一亮点。调节第一阳极电压（即调“聚焦”旋钮）和调节第二阳极电压( 即
调“辅助聚焦”旋钮）可达到聚焦的目的，使荧光屏上出现清晰的图象。
在电子枪和荧光屏之间装有两对相互垂直的平行板，称为偏转板。如果板上加有电压，则电子束经过偏转板时受正电极吸引，受负电极排斥，从而使电子束在荧光屏上的亮点位置也跟着改变，所以偏转板是用来控制亮点位置的。两对偏转板中，横方向的一对称为X 轴偏转板（或叫水平偏转板），纵方向的一对称为Y 轴偏转板（或叫垂直偏转板）。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比，调节“X 轴移位”和“Y 轴移位”旋钮可以改变亮点的位置。
由于控制栅极的电位低于阴极，调节栅极电位可控制穿过栅极的电子数，即控制了电子流的强度。荧光屏上亮点的亮度决定于射到屏上电子的数目和能量（由加速阳极的电压决定），从而调节栅极电位（即调“辉度”旋钮）可以改变亮点的亮度。 （2）电压放大装置（包括Y 轴放大和X 轴放大两部分）
示波器的输入分为Y 轴、X 轴两个通道，输入信号电压经输入端的衰减器衰减后，送到电压放大器放大。放大后的信号电压最终加到示波器的Y 轴偏转板或X 轴偏转板上，亮点随信号电压的变化沿左右或上下作直线运动，形成一条水平或垂直亮线。调节“Y 轴增益”或“X 轴增益”旋钮，可以控制输入信号的放大幅度（注意只是将显示比例放大或缩小，而不能改变信号电压本身的幅值大小）。在示波器的Y 轴和X 轴输入端还设置有衰减器，如果信号电压过大，可利用Y 轴（或X 轴）衰减器使信号电压变小，以适应电压放大器的要求。这些都是通过“V/cm ”偏转灵敏度选择开关实现。 （3）扫描与整步装置
这是示波器的关键部分。它主要由锯齿波电压发生器（即扫描电压发生器）构成。
图5-3 锯齿波波形图
如果在X 轴偏转板上加上锯齿形电压，如图5-3（a ）所示，锯齿形电压的特点是：电压从负开始（0t t =）随时间成正比地增加到正（10t t t <<），然后又突然返回负（1t t =）。再从此开始与时间成正比地增加（21t t t <<）……,如此重复，这时，荧光屏上的亮点从左（0t t =）匀速地向右运动（10t t t <<），到右端后马上回到左端（1t t =），然后再从左端匀速地向右运动（21t t t <<）……, 不断重复前述过程。亮点只在水平方向运动，我们在荧光屏上看到的便是一条水平线，如图5-3（b ）所示。
如果在Y 轴偏转板上加上正弦电压，如图5-4（a ）所示，而X 轴偏转板上不加任何电压，则亮点的运动是在纵方向作正弦式振荡，在横方向不动，我们看到的是一条垂直的亮线，如图5-4（b ）所示。
图5-4 正弦波波形图
如果在Y轴偏转板上加上正弦电压，在X轴偏转板上加上锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，我们看到的将是亮点的合成位移，即正弦图形。用示波器观察波形的原理可用图5-5来说明。简谐振动可用一个作匀速圆周运动的质点在某方向上的投影来代表，这个圆称为简谐振动的参考圆。在Y轴偏转板上加上正弦电压时，可以用参考点在垂直方向投影的运动来代表。我们假定信号电压与扫描电压的周期相同，起始点也相同，都是从零开始的，我们把这两个电压的周期分成八等份，分别用1，2，3……，8表示。从图5-5看到，当时间从0到1时，X轴偏转板上的锯齿形电压使亮点从原点0向右移，而Y轴偏转板上的交流电压正好是正半周，它要亮点向上移，合成的结果电子束就打在荧光屏的“1”位置上。当时间到达2时，亮点就打在“2”位置上……，因为两对偏转板上所加的电压是连续不断的，所以亮点的移动也是连续不断的，结果绘出如图5-5中从“0”到“8”的一条正弦曲线。当锯齿形电压从最大突然跳回零时，亮点立即从“8”突然跳回到“0”，这时Y轴偏转板上的交流电压也正好回到第二个周期的零点上，因此在第二个周期中画出的曲线正好和第一个周期的完全重合。这样不断重复，所以我们可以在荧光屏上看见一条稳定的正弦曲线。
图5-5 示波器显示波形原理图
上面讨论的是在扫描电压的周期X T 与信号电压的周期Y T 相等时，荧光屏上可以稳定的显示出一个波长的信号波形。如果扫描电压的周期X T 是信号电压的周期Y T 的两倍（即Y X T T 2=），则在荧光屏上可以看到两个波长的信号波形，同理，若Y X nT T =，则荧光屏上将显示出n 个波长的信号波形。即
Y X nT T = =n 1，2，3，…… (5-1) 由于周期和频率具有互为倒数的关系，因此上式也可以表示为
X Y nf f = =n 1，2，3，…… (5-2) （5-2）式中，Y f 为加在Y 轴偏转板上的信号电压的频率，X f 为加在X 轴偏转板上的扫描电压的频率。
如上所述，为了在荧光屏上观察到稳定的波形，必须使扫描电压的周期X T 与信号电压的周期Y T 相等或成整数倍关系，否则稍有偏差，所显示的波形就会向左或向右移动。例如，当Y T 描显示的波形如图5-6中4‘ ~8所示。两次扫描显示的波形不相重合，其结果是好象波形在不断地向左移动。同理，当X T 图5-6 T 2y x y T T <<时波形向左移动 如果所加信号Y f 为三角波（或方波）电压的频率，X f 为扫描电压的频率，则可在荧光屏上观察到三角波（或方波）信号的波形。 （4）电源部分 电源部分的作用是将市电220V 的交流电压转变为各个数值不等的直流电压，以满足示波器各部分电路工作的需要。 2. 示波器的基本测量方法 （1） 如何测量电信号的电压幅度 对于待测电信号，可测出其在荧光屏的Y 轴上的波形幅度大小，从而测出它的电压幅度。示波器设有Y 轴灵敏度选档旋钮，Y 轴灵敏度可用U K 来表示，其单位是 V/cm 。 U K 表示在荧光屏Y 轴上，使亮点偏移1cm 距离所需输入的信号电压幅值，显然，U K 值是Y 轴上的电压分度值。因此，对于一个被显示的信号，只要从荧光屏的刻度板上量出其双振幅PP A （即波形在Y 轴方向上的最低点到最高点的距离），则可测出其电压峰峰值PP U ，即 PP U PP A K U ?= （5-3） 对于正弦信号，其电压有效值U 与PP U 的关系为 PP U U 2 21= （5-4） 为了提高示波器的输入阻抗、减小输入电容，常用分压比为10:1的低电容衰减探头将信号输入至示波器的Y 通道。由于探头对信号电压具有10倍的衰减，因此使用衰减探头时，（5-3）式应改写为 PP U PP A K U ?=10 （5-5） （2） 如何测量电信号的周期和频率 ① 利用时基因数测量周期和频率 对于待测电信号，可测出其在荧光屏的X 轴上的波长大小，从而测出它的周期和频率。示波器设有扫描速度选档旋钮，扫描速度可用t v 来表示，t v 表征示波器展开被测信号波形的能力，它的定义是：单位时间内亮点在荧光屏上X 轴方向移动的距离，其单位为cm/s 。扫描速度的倒数t t v K 1 = 称为时基因数，它的定义是：亮点在X 轴方向移动一个单位距离所需的时间，其单位为s/cm （或为ms/cm 、μs/cm ）。虽然扫描速度和时基因数是两个不同的概念，但是在实用上常习惯地将时基因数作为示波器扫描速度的标称而不加区别。显然，t K 是X 轴上的时间分度值。因此，对于一个被显示的信号，只要从荧光屏的刻度板上量出其波长λ，则其周期T 为 λ?=t K T （5-6） 该信号的频率为 λ ?==t K T f 11 （5-7） ② 利用李萨如图形测量正弦信号的频率 如果在示波器的Y 轴和X 轴偏转板上都加上正弦信号电压，那么荧光屏上亮点的运动将是两个互相垂直的振动的合成。当两个正弦信号的频率相等或成简单整数比时，荧光屏上亮点的合成轨迹为一稳定的闭合曲线，称为李萨如图形。李萨如图形可用来测量未知频率。令Y f 、X f 分别代表Y 轴和X 轴偏转板上输入信号的频率，Y n 、X n 分别代表Y 方向和X 方向的切线与图形相切的切点数，则有 Y X X Y n n f f （5-8） 如果X f 已知，从荧光屏上的图形求出Y n 和X n ，由（5-8）式即可求得Y f 。因此，利 用李萨如图形可以测量正弦信号的频率。几个常用的李萨如图形如图5-7所示，供参考。 图5-7 几种简单的李萨如图形 【仪器介绍】 1. SS-7802型示波器介绍 本实验使用日本岩崎公司生产的ss-7802型双踪示波器，这是一种通用示波器，能同时观测二个不同电信号的瞬变过程。它的结构原理如前所述，它的面板如图5-8所示，面板上各旋钮和按键按其功能分成了9大部分，并分别用虚线框框起来，这9大部分的作用可参ss-7802型示波器使用指南和有关说明。要补充说明的是，当按下 A ，并使示波器处于AUTO 或NORM 的扫描模式时，示波器的水平偏转通道（x 通道）接机内CH1、CH2通道均为垂直偏转通道（y 通道），需外接信号电压；当示波器处于x-y 模式时，示波器的x 通道断开机内扫描信号（锯齿波），需外接信号电压，此时CH1x 通道，CH2通道为y 通道。由于此时扫描信号（锯齿波）已撤去，因此扫描时基因数旋钮已不起作用，示波器的x 、y 通道均需外接信号电压。 图5-9 屏幕显示数字的意义 8 9 6 FUNCTION COARSE 1 2 3 BEAM FIND INTEN POWER STBY ON 1KHz 0.6V TRACE ROTATION ON/OFF READOUT FOCUS SCALE CAL IWATSU OSCILLOSCOPE CH2POSITION CH11M Ω 25PF + 400V MAX CAT CAT CH1X CH2CH1+CH2 GND 1M Ω 25PF + 400V MAX 5V 2mV ! VARIABLE VOLTS/DIV DC/AC ADD GND 1M Ω 25PF + 400V MAX 5V 2mV ! POSITION VOLTS/DIV VARIABLE DC/AC INV CAT TRIG EXT ! 4 7 SLOW SS-7802 20MHz TRIG LEVEL READY SOURCE TRIG'D SWEEP MODE HOLDOFF AUTO NORM SGL/RST CURSORS ?V.?t .OFF TCK/C 2 HORIZ DISPLAY A X-Y COUPL TV SLOPE +/ FINE MAG 10POSITION A VARIABLE ALT CHOP FAST TIME / DIV 5 SS-7802型示波器使用指南 分 SS-7802示波器的光标测量部分功能简介 ⑨ FUNCTION ，功能选择键，可用于光标测量调节上，使用说明如下： （1）按下ΔV-Δt-OFF 以选择Δt(时间间隔测量)、ΔV(电压差测量)或OFF(关闭测量)。当选择Δt 时，屏幕显示两条竖直的水平测量光标H 1、H 2，选择ΔV 时，屏幕显示两条水平的垂直测量光标V 1、V 2。 （2）转动FUNCTION ，可调整光标位置。每按一次FUNCTION ，测量光标按原转，光标快速移动。 （3）ΔV V 测量方式，此时屏幕下方倒数第二行显示ΔV 1=…V ，ΔV 2=…V V-TRACK(光标跟踪方式)，屏幕右上角显示V 1、V 2同时移动，将V 1移至一测量点；再按选择 V-C2(只移动光标V 2)，屏幕右上角显示f: V-C2，转动FUNCTION ，移动V 2V 1为CH1信号的测量值，ΔV 2 （4）Δt t 测量方式，此时屏幕下方倒数第三行显示Δt=…ms(s μ)，1/Δt=H-TRACK(示f:H-TRACK ，转动FUNCTION ，两光标H 1、H 2一起移动，再按H-C2方式，屏幕右上角显示f:H-C2，转动FUNCTION ，只移动H 212分别移至两测量点，两点间时间差即测量出来。测量结果显示于屏幕下方倒数第三行的Δt(s 、ms 、或s μ)，1/Δt 为其倒数(Hz)。若Δt 为信号的周期，则1/Δt 是信号的频率。 （5）频率测量。屏幕下方倒数第三行右侧显示的f=…Hz为CH1或CH2输入信号的频率。 （6）屏幕显示的测量数字综合表示如图5-9所示。 2.GFG-8016G型数字式函数信号发生器介绍 GFG-8016G型数字式函数信号发生器是台湾固纬公司的产品，它能产生正弦波、方波、三角波、脉冲波和锯齿波等多种波形，输出频率范围为0.2Hz-2MHz，七档连续可调，输出波形的频率用六位数字的LED直接显示，且仪器还能外测未知信号的频率，外测频率范围为0.1Hz-10MHz。GFG-8016G型数字式函数信号发生器的仪器面版图及面板上各旋钮、按键的作用如图5-10所示，学生实验前需认真预习，了解并掌握仪器的 【实验内容与要求】（参考附录） 1.学习示波器的调整方法 了解示波器各部分的作用，熟悉示波器面板上各旋钮、按键的调节方法，特别是POSITION（位置）、VOLTS/DIV(VARLABLE)（Y轴灵敏度调节及微调）、TIME/DIV（时间 2. 观察并描绘信号波形 按照SS-7802型示波器和GFG-8016G 型数字式函数信号发生器的使用方法，首先分别把待测信号源输出的几种波形的信号接入示波器的Y （CH1或CH2）通道，并在荧光屏上显示出来，描绘出观察到的信号波形，并记录u K 、pp A 、t K 、 等有关参数。 3. 测量信号电压 将信号源的输出电压调至最大，利用（5-3）式分别测量正弦波信号、方波信号和三角波信号电压峰峰值PP U 。 4. 测量正弦信号的频率 要求用下列两种方法测量一个正弦波信号源的频率y f ： （1利用示波器的时基因数进行测量（参见原理部分）； （2调节待测信号源的频率使出现稳定的李萨如图形，利用李。 5. 利用示波器的光标测量功能，测量待测信号源的信号电压及频率。 测量方法参见【仪器介绍】部分。 【注意事项】 1. 不要把示波器的亮度调得很亮，特别是不要把亮线调成亮点并持续停在荧光屏的某一点上，以免损坏荧光屏。 2. 实验过程中，如有短时间不使用示波器，可把示波器的亮度调暗，不要经常通断示波器的电源，以免缩短示波管的寿命。 【思考问题】 1. 试叙述示波器显示波形的原理。 2. 在用示波器测量待测信号的电压和频率前，为什么要先校准y 轴灵敏度和扫描时基因数？ 3. 打开示波器电源开关后，如果在荧光屏上看不到扫描线，也看不到亮点，可能有哪些原因？应做怎样的调节？ 4. 如果你观察到的正弦波形很不稳定，总是向左或向右移动，给观察带来困难，应该如何调节才能使波形稳定？ 5. 观察李萨如图形时，如果所观察到的图形不断变化，图形变化的快慢与两个信号的频率之差有什么关系？应该如何调节才能使李萨如图形稳定？ 6. 当示波器的Y 轴正弦信号频率远小于或远大于扫描信号频率时，屏上图形将是什么情形？先考察扫描信号频率等于正弦信号频率的2（或1/2）、3（或1/3）……时的情形，再推广到n （或1/n ）倍的情形，进行讨论。 附录：示波器原理与使用实验内容 一、基本调节 以下实验步骤对应上图编号进行操作，须注意屏幕变化，反复操作，认真领会每个按键和旋钮的作用。 准备工作 1、 打开电源 2、 调节亮度旋钮至中间位置 3、 调节聚焦旋钮使显示清晰 扫描方式选择 4、 交替按下A 键和X-Y 键，感受屏幕的变化，最后按A 键使水平轴作为时间轴 5、 交替按下AUTO 、NORM 、SGL/RST 三个键，感受屏幕的变化，最后按AUTO 键使扫 描自动进行 6、 转动时间分度旋钮，感受水平扫描速度的变化，注意屏幕左上角的时间分度值变化， 最后使扫描成一直线 7、 打开函数信号发生器，输出任意一正弦波信号，并把信号接入到示波器的通道1信 1电源 2 亮度 2 亮度 3 聚焦 4 A 模式，水平轴为时间轴 4 XY 模式，显示李萨如图形 5 单次扫描 5 非自动扫描 5 自动扫描 6 时间分度，按下为微调状态 7 信号输入端 8 打开通道1 9 纵轴分度,表示纵轴上一格代表多大电压 10 波形上下移动 11 输入信号接地,波形变为一水平线 12 触发信号来源 13 触发信号输入方式 14 视频触发方式 15 触发电平 号输入端 输入并显示信号 8、按CH1键打开通道1，使屏幕显示通道1的信号波形，留意屏幕左下角有标记1： 表示通道1已打开 9、转动电压分度旋钮，感受波形高度的变化，注意屏幕左下角标记1：后面的电压值即 为纵轴上一格代表的电压，此旋钮同时也是一个按钮，按下后该旋钮即变为微调状态，在标记1：后面会多了一个>表示，再按一下即取消微调功能，测量数据时必须退出微调状态（上述第6项时间分度旋钮具有相同功能） 10、来回转动垂直位置旋钮，把波形定位在中间高度 11、按下GND键若干次，观察并体会输入信号接地前后的变化 稳定信号显示 12、按SOURCE键若干次，注意屏幕顶部中间位置的信息变化，最后选择CH1作为 触发信号来源，触发源的作用是用来产生与信号本身周期相等或成整数倍关系的锯齿波，以便使波形不会产生左右移动 13、按COUPL键若干次，注意屏幕顶部中间位置的信息变化，最后选择AC作为触 发信号的输入方式（交流） 14、按TV键若干次，注意屏幕顶部中间位置的信息变化，最后使该处显示信息为 一电压值，表示以电平触发 15、转动触发电平旋钮，使上述第14项的电压值往0V方向变化，直到波形稳定显 示为止 函数信号发生器调节 16、调节函数信号发生器，改变波形的高度（电压）和宽度（周期/频率） 二、波形观测 信号输入与波形显示 1、调节函数信号发生器，输出一电压峰峰值为2Vpp，频率为1kHz的正弦波 2、按实验内容一的方法使波形稳定地显示于屏幕中间 信号的电压峰峰值测量 3、参照实验内容一中第9项操作使波形的高度约占屏幕高度的2/3左右，记录屏幕左下 角标记1：后面的电压值即为Ku，它表示波形每1cm高度代表的电压的大小 4、目测波形从波谷到波峰的高度，即为App，单位为cm 5、把第3、4项所得的数据记录到表中，两者相乘即为测得信号电压峰峰值Upp，检验 是否与第1项中设定值相近 信号的周期和频率测量 6、参照实验内容一第6项操作使屏幕在水平方向上显示出波形的2个周期左右，记录 屏幕左上角标记A后面的时间值即为Kt，它表示波形每1cm宽度代表的时间大小 7、目测波形一个周期内的宽度，即为波长λ，单位为cm 8、把第6、7项所得的数据记录到表中，两者相乘即为测得信号的周期T，从而可算得 其频率f,与设定值比较 数据记录与处理 9、把上述数据记录到下表中，并计算测量的电压峰峰值、频率与设定值之间的相对误差。 三、李萨如图调节与观察 1、用信号线把函数信号发生器的两路输出与示波器的两输入端CH1、CH2相连 2、按下示波器X-Y键，使CH1信号作为X轴，CH2信号作为Y轴，此时波形没有时间 轴，两坐标轴均为电压 3、按下示波器CH2键，打开通道2，注意屏幕左下角应包含标记1：和2：两项同时显 示 4、调节信号发生器的两路输出正弦波的频率之比Fx:Fy = 1，观察波形，在表中相应位 置描绘波形并记录频率 5、调节信号发生器的两路输出正弦波的频率之比Fx:Fy = 2，观察波形，在表中相应位 置描绘波形并记录频率 6、目测所绘波形的切点数并填写到表中，并验证Fx:Fy = Ny:Nx 物理实验报告 一、【实验名称】 示波器的使用 二、【实验目的】 1.了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的调节和使用方法 2.掌握用示波器观察电信号波形的方法 3.学会使用双踪示波器观察李萨如图形和控制示波管工作的电路 三、【实验原理】 双踪示波器包括两部分，由示波管和控制示波管的控制电路构成 1.示波管示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两队相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏，高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点。Y偏转板是水平放置的两块电极。在Y偏转板上和X偏转板上分别加上电压，可以在荧光屏上得到相应的图形。 双踪示波器原理 2.双踪示波器的原理 双踪示波器控制电路主要包括：电子开关，垂直放大电路，水平放大电路，扫描发生器，同步电路，电源等； 其中，电子开关使两个待测电压信号Y CH1和Y CH2周期性的轮流作用在Y偏转板，这样在荧光屏上忽而显示Y CH1信号波形，忽而显示Y CH2信号波形，由于荧光屏荧光物质的余晖及人眼视觉滞留效应，荧光屏上看到的是两个波形。 如果正弦波与锯齿波电压的周期稍不同，屏上呈现的是一移动的不稳定图形，这是因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍，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”调节旋钮，用来调节锯齿波电压的周期，使之与被测信号的周期呈合适的关系，从而显示出完整周期的正弦波性。（看到稳定波形的条件：只有一个信号同步） 当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍，屏上一般会显示出完整周期的正弦波形，但由于环境或其他因素的影响，波形会移动，为此示波器内装有扫描同步电路，同步电路从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”；反之则为“外同步”。操作时，使用“电平旋钮”，改变触发电势高度，当待测电压达到触发电平时，开始扫描，直到一个扫描周期结束。但如果触发电势超出所显示波形最高点或最低点的范围，则扫描电压消失，扫描停止。 3.示波器显示波形原理 如果在示波器的Y CH1或Y CH2端口加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期相等时，则在荧光屏上显示出完整的正弦波形。 4.李萨如图形的基本原理 如果在示波器的Y偏转板上加上正弦波，在X偏转板上加上另一正弦波，则当两正弦波信号的频率比为简单整数比时，在荧光屏上将得到李萨如图形。 四、【仪器用具】： 信号发生器、双踪示波头、探头 五、【实验内容】 几种李萨如图形 n x n y分别代表图形在水平或垂直方向的切点数量 nx/n y=1/2 n x/n y=1/3 n x/n y=2/3 n x/n y=3/4 1．观察正弦波形 a.打开示波器 b.开通CH1及相应信号发生器fx=100Hz c.得到大小合适稳定的正弦波 2.测正弦波电压，测正弦波的周期 a.调节波形上下移动键，使得fx=100Hz，改变一次v/div,再记录dy b.调整波形左右移动键，使得改变一次t/div,再记录dx dv（V）垂直格数Vpp(V) dx(us) 水平格数fy(Hz) 1 3. 2 3.2 100 3.8 2631 实际示数12.2 2686 大学物理实验实验报告——示波器的使用 篇一：大物实验示波器的使用实验报告 实验二十三示波器的使用 班级自动化153班 姓名廖俊智 学号 6215073 日期 2021 3.21 指导老师代国红 【实验目的】 1、了解示波器的基本结构和工作原理，学会正确使用示波器。 2、掌握用示波器观察各种电信号波形、测量电压和频率的方法。 3、掌握观察利萨如图形的方法，并能用利萨如图形测量未知正弦信号的频率。 【实验仪器】 固纬GOS-620型双踪示波器一台，GFG-809型信号发生器两台，连线若干。 【实验原理】 示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转，显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器。在各行各业与各个研究领域都有着广泛的应用。其基本结构与工作原理如下 1、示波器的基本结构与显示波形的基本原理 本次实验使用的是台湾固纬公司生产的通用双踪示波器。基本结构大致可分为示波管（CRT）、扫描同步系统、放大与衰减系统、电源系统四个部分。“示波管（CRT）”是示波器的核心部件如图1所示的。可细分为电子枪，偏转系统和荧光屏三部分。 1）电子枪 电子枪包括灯丝F，阴极K，控制栅极G，第一阳极A1，第二阳极A2等。阴极被灯丝加热后，可沿轴向发射电子。并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点。 2）偏转系统 偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x和y组成，分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。 从电子枪射出的电子束若不受横向电场的作用，将沿轴线前进并在荧光屏的中心呈现静止的光点。若受到横向电场的作用，电子束的运动方向就会偏离轴线， F灯丝，K阴极，G控制栅极，A1、A2第一、第二阳极，Y、X竖直、水平偏转板 图1示波管结构简图 屏上光点的位置就会移动。x偏转板之间的横向电场用来控制光点在水平方向的位移，y偏转板用来控制光点在竖直方向的位 实验一通用模拟与数字双踪示波器的使用及测量 一、实验目的和要求 1．根据已学的示波器理论知识学习正确使用通用双踪示波器，并利用示波器进行各种电信号的测量，熟练掌握模拟示波器的使用。 2．学习数字式通用示波器的使用，了解其在测量上的强大功能，并与模拟示波器进行比较，体会各自在测量上的特点。 3．认真按实验内容的要求进行实验，记录有关的数据和波形，回答实验内容中提出的有关问题，并按时提交实验报告。 二、实验原理 在时域信号测量中，电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。它可以精确复现作为时间函数的电压波形（横轴为时间轴，纵轴为幅度轴），不仅可以观察相对于时间的连续信号，也可以观察某一时刻的瞬间信号，这是电压表所做不到的。我们不仅可以从示波器上观察电压的波形，也可以读出电压信号的幅度、频率及相位等参数。 电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的，如果在示波管的X偏转板（水平偏转板）上加一随时间作线性变化的时基信号，在Y偏转板（垂直偏转板）加上要观测的电信号，示波器的荧光屏上便能显示出所要观测的电信号的时间波形。 若水平偏转板上无扫描信号，则从荧光屏上什么也看不见或只能看到一条垂直的直线。因此，只有当X偏转板加上锯齿电压后才有可能将波形展开，看到信号的时间波形。 一般说来，Y偏转板上所加的待观测信号的周期与X偏转板上所加的扫描锯齿电压的周期是不相同的，也不一定是整数倍，因而每次扫描的起点对待观测信号来说将不固定，则显示波形便会不断向左或向右移动，波形将一片模糊。这就有一个同步问题，即怎样使每次扫描都在待观测信号不同周期的相同相位点开始。近代电子示波器通常是采用等待触发扫描的工作方式来实现同步的。只要选择不同的触发电平和极性，扫描便可稳定在待观测信号的某一相应相位点开始，从而使显示波形稳定、清晰。 在现代电子示波器中，为了便于同时观测两个信号（如比较两个信号的相位关系），采用了双踪显示的办法，即在荧光屏上可以同时有两条光迹出现，这样，两个待测的信号便可同时显示在荧光屏上，双踪显示时，有交替、断续两种工作方式。交替、断续工作时，扫描电压均为一种，只是把显示时间进行了相应的划分而已。 由于双踪显示时两个通道都有信号输入，因此还可以工作于叠加方式，这时是将两个信号逐点相加起来后送到Y偏转板的。这种工作方式可模拟谐波叠加，波形失真等问题。同时，如果改变其中一个的极性，也可以实现相减的显示功能。这相当于两个函数的相加减。 示波器除了用于观测信号的时间波形外，还可将两个相同或不同的信号分别加于垂直和水平系统，以观测两信号在X－Y平面上正交叠加所组成的图形，如李沙育图形。它可用于观测两个信号之间的幅度、相位和频率关系。 三、实验仪器设备 1．模拟双踪示波器CS－4135A 一台 2．数字双踪示波器TDS－1002B 一台 3．DDS函数信号发生器DG1022 一台 示波器的使用实验报告 示波器的使用实验报告1 在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。 1 示波器工作原理 示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。 1.1 示波管 阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。正如图1所示，电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。 1.荧光屏 现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高 速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。 当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做余辉时间。余辉时间短于10s为极短余辉，10s1ms为短余辉，1ms0.1s 为中余辉，0.1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。 由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。 2.电子枪及聚焦 电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极，阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒，套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低，对阴极发射的电子起控制作用，一般只有运动初速度大的少量电子，在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔，奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管子截止。调节电路中的W1电位器，可以改变栅极电位，控制射向荧光屏的电子流密度，从而达到调节亮点的辉度。第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连，所加电位 大学物理试验报告 实验者班级数理1101 姓名刘洁华学号 201011411221 实验时间 2011-3-29 检查预习报告签字实验地点科330 实验成绩 实验名称：示波器的使用 实验目的及要求：（1）了解示波器的基本工作原理。 （2）学习示波器、低频信号发生器的使用方法。 （3）学习用示波器观察信号波形和利用示波器测量信号频率的方法。 一、实验原理： 1)示波器的基本组成部分：示波管、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。 2)示波管左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的 荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。 在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。 3)示波器显示波形的原理：如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是 一条水平线，如果在Y轴偏转板上加正弦电压，而X轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，又在X轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，两个方向的位移合成就描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。要使显示的波形稳定，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波；Y轴偏转板电压频率与X轴偏转板电压频率的比值必须是整数。示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但光靠人工调节还是不够准确，所以在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步”。在人工调节接近满足式频率整数倍时条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。 4)李萨如图形的基本原理：如果同时从示波器的x轴和y轴输入频率相同或成简单整数比的两 个正弦电压，则屏幕上将呈现出特殊形状的、稳定的光点轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形。 李萨如图形的形成规律为：如果沿x，y分别作一条直线，水平方向的直线做多可得的交点数为N（x），竖直方向最多可得的交点数为N（y），则x和y方向输入的两正弦波的频率之比为f（x）：f（y）=N（y）：N（x）。 二、实验仪器：示波器、低频信号发生器。 篇一：示波器的原理与使用实验报告 大连理工大学 大学物理实验报告 院（系）材料学院专业材料物理班级 0705 姓名童凌炜学号 200767025实验台号实验时间 2008 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： （1）了解示波器的工作原理 （2）学习使用示波器观察各种信号波形（3）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。 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 过调节两者的共同作用，可以使电子束打到荧光屏上产生明亮清晰的圆点。偏转系统由x、y两对偏转板组成，通过在板上加电压来使电子束偏转，从而对应地改变屏上亮点的位置。 荧光屏上涂有荧光粉，电子打上去时能够发光形成光斑。不同荧光粉的发光颜色与余辉时间都不同。 放大和衰减系统用于对不同大小的输入信号进行适当的缩放，使其幅度适合于观测。 扫描系统的作用是产生锯齿波扫描电压(如左上图所示)，使电子束在其作用下匀速地在荧光屏周期性地自左向右运动，这一过程称为扫描。扫描开始的时间由触发系统控制。 2. 示波器的显示波形的原理 如果只在竖直偏转板加上交变电压而x偏转板上五点也是，电子束在竖直方向上来回运动而形成一条亮线，如左图所示： 如果在y偏转板和x偏转板上同时分别加载正弦电压和锯齿波电压，电子受水平竖直两个方向的合理作用下，进行正弦震荡和水平扫描的合成运动，在两电压周期相等时，荧光屏上能够显示出完整周期的正弦电压波形，显像原理如右图所示： 3. 扫描同步 为了完整地显示外界输入信号的周期波形，需要调节扫描周期使其与外界信号周期相同或成合适的关系。当某些因素改变致使周期发生变化时，使用扫描同步功能，能够使扫描起点自动跟踪外界信号变化，从而稳定地显示波形。 步骤与操作方法： 1. 示波器测量信号的电压和频率 对于一个稳定显示的正弦电压波形，电压和频率可以由以下方法读出 up?p?a?h， f?(b?l)?1 其中a为垂直偏转因数（电压偏转因数） （从示波器面板的衰减器开关上可以直接读出）单位为v/div或mv/div； h为输入信号的峰-峰高度，单位div； b为扫描时间系数，从主扫描时间系数选择开关上可以直接读出，单 《示波器的使用》实验报告 物理实验报告示范文本： 包含数据处理李萨如图 【实验目的】 1．了解示波器显示波形的原理，了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合； 2．熟悉使用示波器的基本方法，学会用示波器测量波形的电压幅度和频率； 3．观察李萨如图形。 【实验仪器】 1、双踪示波器 GOS-6021型 1台 2、函数信号发生器 YB1602型 1台 3、连接线示波器专用 2根 示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。 [实验原理] 示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成， 1、示波管 如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。 示波管结构简图示波管内的偏转板 2、扫描与同步的作用 如果在X 轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图 图扫描的作用及其显示 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，而X 轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如图 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，又在X 轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。由此可见： （1）要想看到Y 轴偏转板电压的图形，必须加上X 轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。 （2）要使显示的波形稳定，Y 轴偏转板电压频率与X 轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即： n f f x y = n=1,2,3, 示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。为此，在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步”。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。 （1）如果Y 轴加正弦电压，X 轴也加正弦扫描电压，得出的图形将是李萨如图形，如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令f y 、f x 分别代表Y 轴和X 轴电压的频率，n x 代表X 方向的切线和图形相切的切点数，n y 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 = 李萨如图形举例表 示波器的使用 【实验简介】 示波器是用来显示被观测信号的波形的电子测量仪器，与其他测量仪器相比，示波器具有以下优点：能够显示出被测信号的波形；对被测系统的影响小；具有较高的灵敏度；动态范围大，过载能力强；容易组成综合测试仪器，从而扩大使用范围；可以描绘出任何两个周期量的函数关系曲线。从而把原来非常抽象的、看不见的电变化过程转换成在屏幕上看得见的真实图像。在电子测量与测试仪器中，示波器的使用范围非常广泛，它可以表征的所有参数，如电压、电流、时间、频率和相位差等。若配以适当的传感器，还可以对温度、压力、密度、距离、声、光、冲击等非电量进行测量。正确使用示波器是进行电子测量的前提。 第一台示波器由一只示波管，一个电源和一个简单的扫描电路组成。发展到今天已经由通用示波器到取样示波器、记忆示波器、数字示波器、逻辑示波器、智能化示波器等近十大系列，示波器广泛应用在工业、科研、国防等很多领域中。 Karl Ferdinand Braun 生平简介 1909年的诺贝尔物理奖得主Karl Ferdinand Braun 于1897年发明世界上 第一台阴极射线管示波器，至今许多德国人仍称CRT 为布朗管(Braun Tube)。 【实验目的】 1、 了解示波器的结构和工作原理，熟悉示波器和信号发生器的基本使用方法。 2、 学习用示波器观察电信号的波形和测量电压、周期及频率值。 3、 通过观察李沙如图形，学会一种测量正弦波信号频率的方法。 【实验仪器】 VD4322B 型双踪示波器、EM1643型信号发生器、连接线及小喇叭等 图8-1 Karl Ferdinand Braun 5 6 9 10 大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 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： （1） 了解示波器的工作原理 （2） 学习使用示波器观察各种信号波形 （3） 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。 成 绩 教师签字 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 过调节两者的共同作用， 可以使电子束打到荧光屏上产生明亮清晰的圆点。 偏转系统由X 、Y 两对偏转板组成， 通过在板上加电压来使电子束偏转， 从而对应地改变屏上亮点的位置。 荧光屏上涂有荧光粉， 电子打上去时能够发光形成光斑。 不同荧光粉的发光颜色与余辉时间都不同。 放大和衰减系统用于对不同大小的输入信号进行适当的缩放， 使其幅度适合于观测。 扫描系统的作用是产生锯齿波扫描电压(如左上图所示)， 使电子束在其作用下匀速地在荧光屏周期性地自左向右运动， 这一过程称为扫描。 扫描开始的时间由触发系统控制。 2. 示波器的显示波形的原理 如果只在竖直偏转板加上交变电压而X 偏转板上五点也是， 电子束在竖直方向上来回运动而形成一条亮线， 如左图所示： 如果在Y 偏转板和X 偏转板上同时分别加载正弦电压和锯齿波电压， 电子受水平竖直两个方向的合理作用下， 进行正弦震荡和水平扫描的合成运动， 在两电压周期相等时， 荧光屏上能够显示出完整周期的正弦电压波形， 显像原理如右图所示： 3. 扫描同步 为了完整地显示外界输入信号的周期波形， 需要调节扫描周期使其与外界信号周期相同或成合适的关系。 当某些因素改变致使周期发生变化时，使用扫描同步功能， 能够使扫描起点自动跟踪外界信号变化， 从而稳定地显示波形。 步骤与操作方法： 1. 示波器测量信号的电压和频率 对于一个稳定显示的正弦电压波形， 电压和频率可以由以下方法读出 h a U p p ?=-， 1)(-?=l b f 电子线路实验报告 实验名称：实验三示波器的应用——信号测量系别专业： 实验者姓名： 实验日期： 2016 年 10 月28日 实验报告完成日期： 2014 年 10 月29日 指导老师意见： 成绩 一、实验目的 1、了解示波器的基本工作原理和主要技术指标； 2、掌握示波器的使用方法； 3、应用示波器测量各种信号的波形参数。 二、实验原理 1、数字示波器显示波形原理 示波器显示器是一中电压控制器件，根据电压有无控制屏幕亮灭，并根据电压大小控制光点在屏幕上的位置。 2、数字存储示波器的原理 数字存储示波器主要由信号调理部分、采集存储部分、触发部分、软件处理部分和其他部分组成： （1）信号调理部分：主要由衰减器和放大器组成； （2）采集和存储部分：主要由模数转换器 ADC、内存控制器和存储器组成；（3）触发部分：主要由触发电路构成； （4）软件处理部分：处理器组成； 三、示波器使用方法总结 1、面板： 左上部为屏幕和屏幕菜单键，右上部为操作面板，下部为信号输出、输入端口。右上部的操作面板又可分为几小块：信号水平调节区（Horizontal）、信号垂直调节区（Vertical）、触发区（Trigger）、测量区（Measure）、工具区（Tools）。 2、功能键及旋钮作用说明： （1）、Horizontal区： Horiz——进入水平控制菜单，可选择时基模式（标准、XY）。 旋钮——可做水平位移和水平方向灵敏度的调节。 （2）、Vertical区： 1、2——通道开关，键灯亮表明该通道工作中。按一下，进入通道设置菜单，可对通道的耦合方式、带宽限制、微调、倒置和探头等功能进行设置；再按一下，关闭该通道。 旋钮——可做垂直方向的位移和垂直方向灵敏度的调节。 Help——显示帮助信息，各个的按键说明。 （3）、Tools区： Wave Gen（信号发生器）——键灯亮，信号发生器工作，进入信号发生器菜单，可选波形、频率、幅度、偏移，并将信号从Gen Out插孔输出。 左部旋钮（Entry）——可选择菜单项、调节参数。 （4）、Measure区： Cursors——可调节光标手动进行测量，旋钮可移动光标线，可选择X1、X2、Y1、Y2、X1X2锁定、Y1Y2锁定等。 Meas——可进行自动测量，选择全部通道显示全部测量信息。 《示波器的使用》实验示范报告 【实验目的】 1．了解示波器显示波形的原理，了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合； 2．熟悉使用示波器的基本方法，学会用示波器测量波形的电压幅度和频率； 3．观察李萨如图形。 【实验仪器】 1、双踪示波器GOS-6021型 1台 2、函数信号发生器YB1602型 1台 3、连接线示波器专用 2根 示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。 [实验原理] 示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成， 1、示波管 如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。 示波管结构简图示波管内的偏转板 2、扫描与同步的作用 如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平 线，如图 图扫描的作用及其显示 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，而X 轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如图 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，又在X 轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。由此可见： （1）要想看到Y 轴偏转板电压的图形，必须加上X 轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。 （2）要使显示的波形稳定，Y 轴偏转板电压频率与X 轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即： n f f x y n=1,2,3, 示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。为此，在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步”。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。 （1）如果Y 轴加正弦电压，X 轴也加正弦扫描电压，得出的图形将是李萨如图形，如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令f y 、f x 分别代表Y 轴和X 轴电压的频率，n x 代表X 方向的切线和图形相切的切点数，n y 代表Y 方向的 实验13 模拟示波器的使用 一．引言 示波器是一种常用的电子学仪器。可以观察电压随时间变化的波形，并能测量电压、周 期等电学量的数值。因此示波器在科研、教学及应用技术等很多领域用途极为广泛。 本实验的目的在于使同学们对示波器的工作原理有初步了解，并能正确使用它，以给今 后经常应用打下基础。 示波器的工作原理比较复杂，这里不予介绍，请同学们查阅相关书籍资料。 四．仪器用具 双通道模拟示波器一台；信号发生器；电阻箱（0.1级）；电容(0.1μF ，0.2级) 五．实验内容 1.观察电压波形 将信号发生器的正弦波和方波电压(调为4.00V ，1KHz)先后输入示波器的Y 通道(Y 1或 Y 2)。连接时注意把示波器和信号发生器的“地”（均为黑色鱼夹）相联，它们的非地端（红色鱼夹）联起来，不得交错联接。要求在屏上调出2～3个周期的波形，并注意“输入选择”、“触发选择”键的选取及观察“电平调节”钮的作用。 2.测电压、频率 用示波器验证1KHz 、4.00V （有效值）交流电压的峰—峰值和频率f 。 3.观察市电小电压信号波形 市电即指50Hz 、220V 的日常用电，通过变压器降压后仅有几伏。将此电压接入示波器Y 通道，观察其波形。 4.用李萨如图法测量频率 若示波管内X 、Y 偏转板均加上正弦波电压，当两电压信号频率成简单整数比时，屏上则 显示出一系列不同的李萨如图形。令f X 、f Y 分别为X 、Y 偏转板所加电压的频率，n X 、n Y 分别表示李萨如图形与任一水平线和任一竖直线的交点数，不难证明有： X Y Y X n n f f = （4.1） 若已知f Y ，由李萨如图及上式可求出f X 。 本实验将测量市电频率。将市电小电压信号u X 接入1通道，信号发生器中的正弦波电压 信号u Y 接入2通道，且其频率范围选定为20Hz ～200Hz 。 调节信号发生器的频率f Y ，使屏上的波形相对简单而稳定，由此可式求出f X 。要求调出 四个以上不同形状的李萨如图形，分别求出f X ，最后取其平均值X f 。 5.测相位差 （1）椭圆法。将两频率相同、不同相位的正弦信号分别输入1（改为X 通道）和2通道，一般屏上将呈现一椭圆。根据椭圆的形状可确定两信号间的相位差。设屏上光点在水平方向的振动方程为：X =Asin ωt (5.1) 在垂直方向的振动方程为： Y =Bsin(ωt +?) (5.2) _uc66267884c5de5517764cd4f5c (2016, May 11, Wednesday, 06:45:44) | Instrument Analysis:_uc477ac600152066790 | | Plot title: | | Analysis settings | | | Initial Conditions:_uc881ea52a84ea7751f521d59cb67614ef6 | | | Starting time (TSTART):0 | | | Stop time (TSTOP):1e+030 | | | Plotting increment (TSTEP):1e-005 | | | Maximum time step (TMAX):1e-005 | | _uc76267884c4e0081f4602768c067e5 | | _uc45206679053d891cf | | | _ucc57284eff771f7ed3675f65f6663e793a8bbe590753c26570 | | Representation as SPICE commands | | | begin-scope page | | | checknodes 3 | | | save all | | | iplot all | | | set trtol = 7 | | | set itl4 = 100 | | | set convlimit | | | set rshunt = 1e+012 | | | -param hrange 0 1e+030 | | | save | | | tran -env-options 1e-005 1e+030 0 1e-005 auto_ic | | | if-error end-scope audit-log-show | | | show all | | | showmod all | | | end-scope | | Multisim_uc69ed88ba45206679090099879 | | | _uca622a65ad95198bef4f308ba18fc75ea656e07d20: 7 | | | _uc84e0a90e877ac60018fed4ee396505236: 100 | | | _ucb4e3a4ee378016a21578b542f752896c64e2d534f52a9 | | | _ucc52066d417535963b4ece6a2162df828270b9523057309762: 1e+012 | _uc65de55177520667908f9351fa | | TRAN: _uc665f695f495f49694592a5c0f; time = 0.000420402, timestep = 1.25e-015:_uc46545969c828270b9b1:xu1#branch | | doAnalyses: timestep too small | | | | | | tran simulation(s) aborted _uc66267884c5de5517764cd4f5c (2016, May 11, Wednesday, 06:51:08) | Instrument Analysis:_uc477ac600152066790 | | Plot title: | | Analysis settings 示波器的使用实验报告 一、实验目的 二、1. 了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的调节和使用方法； 三、2. 学会利用双踪示波器观测电信号波形； 四、3. 学会利用双踪示波器观察李萨如图形，并利用其测量正弦信号的频率。 五、二、实验仪器 六、EE1642B型函数信号发生器、GDS-2062型双踪示波器、导线。 七、三、实验原理 双踪示波器包括两部分：示波管和控制示波管工作的电路。 1. 示波管 如下图所示，示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两对相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏。高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点。Y偏转板是水平放置的两块电极。X偏转板是垂直放置的两块电极。在Y 偏转板和X偏转板上分别加电压，可以在荧光屏上得到相应的图形。 2. 双踪示波器的原理 双踪示波器控制电路主要包括：电子开关、垂直放大电路、水平放大电路、扫描发生器、同步电路、电源等。 电子开关将两个待测的电压信号Y CH1和Y CH2周期性的轮流作用在Y偏转板上。由于视觉滞留效应，能在荧光屏上看到两个波形。 由示波器的原理功能方框图可见，被测信号电压加到示波器的Y轴输入端，经垂直放大电路加于示波管的垂直偏转板。示波管的水平偏转电压，虽然多数情况都采用锯齿电压（用于观察波形时），但有时也采用其它的外加电压（用于测量频率、相位差等时），因此在水平放大电路输入端有一个水平信号选择开关，以便按照需要选用示波器内部的锯齿波电压，或选用外加在X轴输入端上的其它电压来作为水平偏转电压。 此外，为了使荧光屏上显示的图形保持稳定，要求锯齿波电压信号的频率和被测信号的频率保持同步。这样，不仅要求锯齿波电压的频率能连续调节，而且在产生锯齿波的电路上还要输入一个同步信号。这样，对于只能产生连续扫描（即产生周而复始、连续不断的锯齿波）一种状态的简易示波器（如国产SB10型等示波器）而言，需要在其扫描电路上输入一个与被观察信号频率相关的同步信号，以牵制锯齿波的振荡频率。对于具有等待扫描功能（即平时不产生锯齿波，当被测信号来到时才产生一个锯齿波，进行一次扫描）功能的示波器（如国产ST-16型示波器、SR-8型双踪示波器等而言，需要在其扫描电路上输入一个与被测信号相关的触发信号，使扫描过程与被测信号密切配合。为了适应各种需要，同步（或触发）信号可通过同步或触发信号选择开关来选择，通常来源有3个：①从垂直放大电路引来被测信号作为同步（或触发）信号，此信号称为“内同步”（或“内触发”）信号；②引入某种相关的外加信号为同步（或触发）信号，此信号称为“外同步”（或“外触发”） 大物实验示波器的使用实验报告 篇一：模拟示波器的使用实验报告 模拟示波器的使用 ·实验目的 1. 了解示波器的基本原理及基本使用方法； 2. 掌握用示波器观察一路不同型电压信号的方法； 3. 掌握观察利萨如图形的方法，了解利萨如图形测量未知正弦信号的频率的方法. ·实验原理 1. 示波器显示波形原理 若在示波器CH1或CH2端加上正弦波，在示波器的X偏转板加上锯齿波，当锯齿波电压的变化周期与正弦波电压成整数倍时时，可以显示完整的周期的正弦波形； 若在示波器CH1和CH2同时加上正弦波，在示波器的X 偏转板上加上示波器的锯齿波，则在荧光屏上将的到两个正弦波，即为双踪显示. 同理可得双踪显示的方波. 2. 利用利萨如图测正弦电压的频率基本原理 将被测正弦信号1加到y偏转板，将参考正弦信号2加到x偏转板，当两者的频率之比是整数时，在荧光屏上将出现利萨如图. 对稳定不动的图形分别做水平直线和竖直直线与图形 相切，设水平线上及竖直线上的切点数之比可得两信号的频率之比 ·实验内容及步骤 1. 连接实验仪器电路，设置好函数信号发生器、示波器. 2. 用示波器观察一路电压信号 (1) 在示波器CH1和YCH2分别加上500Hz和500Hz的正弦波，调节示波器至波形稳定，记录在坐标纸上. (2) 在示波器CH1和YCH2分别加上500Hz和500Hz的方波，调节示波器至波形稳定，记录在坐标纸上. (3) 分别计算两者的相对误差 3. 用示波器观察李萨如图形 若在示波器CH1和CH2同时加上正弦波，开至X-Y档，调节两输入端的频率比值分别为1:3，1:2，2:3，1:1，3:2，2:1，微调输入信号的频率至图象稳定，记录在坐标纸上. ·实验记录 （见坐标纸） ·误差分析 观察电压信号时 正弦波1：频率相对误差?f?fA?f’A测 fA A?V’A测 专业班次组别 题目示波器的使用练习姓名（学号）日期 一、实验目的 1.学习电子电路实验中常用的电子仪器—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。 二、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. 专业班次组别 题目示波器的使用练习姓名（学号）日期 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。接线时应注意,为防止外界干扰,各仪器的公共接地端应连接在一起,称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线,示波器接线使用专用电缆线,直流电源的接线用普通导线。 1.双踪示波器 示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点: 1)寻找扫描光迹 将示波器Y轴显示方式(MODE)置“CHI”或“CH2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线： ①适当调节亮度旋钮(INTENSITY)。②触发方式开关(TRIGGER MODE)置“自动”。③适当调节垂直、水平“位移”旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。 2)双踪示波器一般有5种显示方式，即:“CH1”、“CH2”、“CH1 +CH2”三种单踪显示方式和“交替ALT”、“切换CHOP”两种双踪显示方式。“交替ALT”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“切换CHOP”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。 示波器的使用实验报告学院自动化班级自175 学号姓名 一、实验目的与实验仪器 【实验目的】 (1)了解示波器的结构和工作原理。 (2)熟练掌握示波器的基本操作。 (3)学会用示波器测量电压、频率和相位差的方法。 (4)学会周期信号的频谱分析。 (5)观察李萨如图形、拍现象，加深对振动合成的理解。 【实验仪器】 TBS1102B-EDU型数字存储示波器、TFG6920A型函数/任意波形发生器。 二、实验原理 1.刻度法： 2.相位差： 3.方波信号： 4.拍的周期： 5，李萨如图形： 测频率： 测相位： 三、实验步骤 1.刻度法测量正弦信号的参数。 调节信号发生器，使A路输出50HZ 正弦信号，采用刻度法测量信号的峰一峰电压周期，数据记入表4.10-2 中，计算频率、有效值。 2.双踪示波法测量正弦信号的相位差。 接通信号发生器的B通道，使B路输出50HZ正弦信号，分别调节A路信号的输出相位为0°，B路信号的输出相位为45°，调节波形，从示波器屏幕上读出(T)和L (Δt) 的值，数据记人表4.10-3中，计算相位差。 3.方波信号的频谱观察与测量 (1) 频谱观察 调节信号发生器，使A 路输出10kHz 方波信号，按“Autoset ”键以显示YT波形，按下FFT键，观察稳定波形。 (2) 频谱测量 采用光标法测量FFT谱线的幅度和频率。使用“Cursor”功能，通过移动垂直光标1或光标2至谱线位置测量频率。依次测量记录5 条谱线的幅度与频率，记录在表格4.10-5 中，用坐标纸画出频谱图并分析各谱线幅度、频率变化规律。 4.拍现象观察与测量 将函数信号发生器A,B路同时接通，调节信号发生器使A、B路输出信号幅度相同的正弦信号，A路频率v =150Hz,B路频率=130Hz,按“Autoset”键，在示波器获得稳定的波形，用刻度法测量拍的周期，数据记人表4.10-8 中，计算频率。 5.李萨如图形观察与测量 (1) 频率测量示波器的使用实验报告 (3)
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