实验三示波器应用一

电子线路实验报告

实验名称： 实验三 示波器的使用 系别：电子科学系 班号：电科2班 组别：第23组 实验者姓名：江东华 学号：************** 实验日期： 2014 年 10月 28 日 实验报告完成日期： 2014 年 10月 30 日 指导老师意见：

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、实验仪器：

双踪示波器、函数信号发生器、“四位半”数字万用表各一台 三、实验原理：

1、数字示波器显示波形原理

示波器是将输入的周期性电信号以图像形式展现在显示屏上的仪器。示波器显示器是一种电压控制期间，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。

为了显示被测信号随时间变化的规律，控制显示器在屏幕上进行水平方向的扫描，显示屏必须加油幅度随时间线性增长的周期性锯齿波电压，此时屏幕上出现一条水平光线，成为扫描线或时间基线，线性的锯齿波作为水平轴的时间坐标，故称为时基信号。（即同时需要被测信号和时基信号）

为了在显示屏上观察到稳定的波形，必须使锯齿波的周期Tx和被测信号的周期Ty相等或成整数倍关系。 2、数字存储示波器的原理

主要由信号调理部分、采集存储部分、触发部分、软件处理部分及其他部分组成。 3、双通道数字存储示波器结构框图

4、示波器的主要技术特性

模拟带宽、采样速率、存储深度、触发能力。 5、功能键及旋钮作用说明（重点）

（1）Back键：在菜单层次结构中键入，则返回上一层菜单；在菜单顶层键入时，关闭菜单，并显示示波器信息。

（2）Wave Gen：键入时，信号发生器开始工作，可进入菜单，选择波形类型、频率、幅度、偏移等，并将信号从Gen Out插孔输出。 （3）Auto Scale：键入时，自动显示被测波形。 （4）Meas：键入时，进入测量菜单。

（5）Cursors：键入时，进入光标菜单；另外可通过旋钮调节光标线。 （6）Trigger：设置显示器何时采集数据和显示波形，键入时，可通过菜单选择触发类型、触发源等，根据需要进行设置，并显示在显示器右上方。 （7）Horizontal：键入时，进入水平控制菜单，可选择时基模式，根据需要设置。 ……

四、实验内容：

1、校验示波器的灵敏度：

对于首次接触的示波器，应对灵敏度进行校验，方法为：在正常显示下，将探头接示波器本身提供的校准方波信号源（DEMO2端子），采用手动或自动调节，观察校准信号，若测量得到波形幅度、频率与校准信号相同，则说明准确，不同，则记下误差。 测量值：

VPP2.53V,f1.0012KHz

误差：

2.532.5100%1.2% 2.51.00121Ef100%0.12%

1EV误差分析：

1.在工作过程中，示波器内部电压可能不是特别稳定，会影响显示读数。 2.信号发生器的频率可能不稳定，导致峰-峰值发生变化，从而产生测量误差。 2、调整、测量含有直流电平的信号

令频率f=1KHz，占空比为50%，Vp-p4V，VH3V，VL-1V，观察下图三种波形。

3、正弦电压的测量

信号发生器输出正弦信号（频率f=1KHz，占空比为50%，Vp-p4V，VH3V，

VL-1V），用数字万用表和示波器按照表一测量，并计算相应的电压方均根值，并与数字表测量值相比较. 表一：信号幅度的测量

输出值 数字表测量值（DC） 数字表测量值（AC） 数字表测量均方根值 示波器测量直流电平 Vp-p4V，VL-1V Vp-p1V，VL-0.25V 0.9959V 1.4147V 1.7320V 0.9375V 0.2486V 0.3533V 0.4324V 0.2385V 示波器测量Vp-p值 示波器测量均方根值 计算该信号均方根值 计算过程：

4.06V 1.72V 1.730V 1.02V 0.432V 0.4320V 均方根值V10.995921.414721.730V V20.248620.353320.4320V 计算的均方根值与数字表测量值误差：

E11.73201.730100%0.12%

1.73200.43240.4320E2100%0.09%

0.4320误差分析：

1.数字万用表内部电压不稳定，导致示数出现一定波动，且数字万用表测量时显示数值为四位有效数字，有效数字位数明显多于固定电压值，故引起了误差。 2.由于测量信号为交流信号，读数为有效值，存在一定误差 4.正弦信号周期与频率的测量 频率显示值（Hz） 测量周期 计算频率（Hz） 误差：

E110099.964100%0.036%

10011.0002E2100%0.02%

1109.9996E3100%0.004%

10100 Hz 9.9996ms 99.964Hz 1kHz 999.36us 1.0002kHz 10kHz 99.976us 9.9996kHz 50kHz 20.025us 49.938kHz E45049.938100%0.124%

50误差分析：

1、在示波器的时基电路(X轴扫描),如果X轴扫描的时基不准，当然就直接将它的误差转移到你的被测信号的频率误差中去。

2、X轴扫描电压的线性也会产生测量误差。X轴扫描电压是一个锯齿波电压，它在上升（扫描）时要求是一根斜的直线，虽然电路上对此做了不少措施，但是总会有一些误差的。

3、人为的误差，这具体表现在示波器的使用调整是否正确，由于面板的坐标格和示波管的图形有一段距离，容易有视觉读数误差。另外在测量是最好将波形拉开些，观察的周期数少些，这样将有利于减少读数误差，等等。 5.示波器的双踪显示

按如图搭接电流，将信号改为f=50KHz，示波器采用双通道工作，分别调节CH1和CH2的Y灵敏度和上下位移，使波形显示一到两个周期，用光标法测出t，

3600t则Vo滞后于Vi的相位差，

T0调整电位器，测出t最大值，并计算出值。

t=4.0us ,T=20us

3600tT036004us720 =

20us6、示波器的“外扫描”（X-Y）工作模式：

在“外扫描”（X-Y）工作模式（按下“Horizontal”按键，选择X-Y模式），则CH1的输入信号代替示波器内部的锯齿波作X轴扫描信号，此时，水平（X）轴变为CH1的电压轴，X轴上各点的电压值，用CH1的Y灵敏度来测量，垂直（Y）轴仍为CH2的电压轴，Y轴上各点电压值，仍用CH2的Y灵敏度来测量。用（X-Y）功能，可以观察到Vi、V0波形的李萨如图形。

五、示波器的使用方法：

1) 使用示波器时，打开电源开关（POWER）30秒后，屏幕上应有光迹，否则检

查有关控制旋钮的位置。

2) 将示波器探头接到被测信号，确定触发源选择在所接通道位置。 3) 键入相应通道开关，启动该通道工作。 4) 将垂直和水平灵敏度旋钮调到合适位置。

5) 将信号输入端与内置信号发生器的信号输出端Demo2相连，按Auto scale

键进行自动处理信号，比对信号进行误差测量。

6) 测量电路时，选择任意通道作为输入端口，将相应探头上的笔帽轻轻下拉，

将露出的铁丝钩钩在待测的电路导线处。对信号的处理可按动Auto键进行自动处理。也可手动处理：旋转Horizontal和CH1、CH2通道开关上方的旋钮调节X、Y轴灵敏度，旋转CH1、CH2通道开关下方的旋钮调节信号上下位置。按CH1、CH2通道开关一下后，显示屏上出现设置菜单，对通道的耦合方式、带宽限制、微调、倒置和探头进行设置，建议打开带宽限制。若需测

量信号各点电平，耦合方式应选DC耦合，若只需观测信号幅度，则选AC耦合。按CH1、CH2通道开关两下即为关闭通道。

7) 对信号进行测量时，按Measure工具栏的Meas键进行信号的电压、频率、

周期、峰峰值等一系列数值的测量。快照可显示所有测量项目。其步骤为：按下Meas健，调出测量菜单，使用屏幕菜单或复用旋钮，选择需要测量的项目。屏幕右侧可显示最多四项测量值。也可以按Cursors键进行X1、X2、Y1、Y2的光标法测量等各方式的手动测量。其步骤为：按下Horiz键，选择标准（即YT，横轴为时间轴，纵轴为电压轴）或XY（横轴为CH1，纵轴为CH2） 六、实验小结

1.遇到的问题与解决方法：

（1）波形不稳定。首先检查触发源是否正确（观察哪个信号，哪个信号做触发源），其次检查触发电平（按Trigger键，再调节触发电平大小）。 （2）按Meas键没有测量值。在信号已经调节稳定的情况下，得调节垂直灵敏度和时基旋钮，保证显示屏上有两至三个周期波形。

（3）实验5两信号无相位差。测量时确保电路闭合，黑夹子连接接地端。 （4）实验5t值较小。调节电位器使相位差最大（阻值最大时），并且确保信号发生器各参数正确。 2.总结

(1)掌握示波器基本操作，特别注意

Auto

Scale ,Horizontal ,Trigger ,Entry ,Cursers ,Meas 等键的操作和信号调节的方法。

（2）仔细调节信号发生器输出信号的频率，峰峰值等，确保后续试验的继续。认真调节示波器的各种参数，确保信号显示的稳定与准确。

（3）每按一次Auto Scale都需检查触发源是否正确。信号发生器输出改变导致波形不稳定，要重新调节触发电平。观察李萨如图形需改变工作模式。 七、思考题

用示波器观察正弦信号时，若荧光屏上出现下列情况，应该如何调节？ （1）屏幕上什么都没有；

答：调节辉度及水平竖直位置旋钮。 （2）屏幕上只有一点；

答：查看是否设置了X-Y模式，如果还不行就调节水平位置及竖直位置的旋钮。 （3）屏幕上只有一条水平线；

答：查看输入耦合是不是DC档。再看看是不是触发源选错，确定都无误的话可以试着调节垂直刻度。 （4）屏幕上只有一条竖线； 答:调节水平档位及竖直档位。 （5）如何让波形同步；

答：按Trigger键调出屏幕菜单，将菜单上源与显示调为一致（内触发情况下），如仍不同步（波形向一个方向流动），用Force Trigger键或Level旋钮辅助调整。

（6）观察已知信号频率时，应注意示波器时间量程是否与输入信号的周期同数量级。

答：若两者量程不一致时，可调节时基旋钮，调整时间的灵敏度，数值显示在显示屏的上方中间。