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数字示波器实验报告

时间:2016-01-06来源:海达范文网

相关热词搜索:数字示波器实验报告(共9篇)

篇一:物理实验--数字示波器(实验报告范例)

内容仅供参考! 谢谢~~~~

篇二: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:

Y输入

外触发X输入 2、示波管(CRT)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:

(1)扫描发生器:产生一个与时间成正比的电压作为扫描信号。

(2)触发电路:形成触发信号。示波器工作在自动(AUTO)方式时,扫描发生器始终有扫描信号输出;当示波器处于AC/DC触发方式工作时,扫描发生器必须有触发信号的激励才能产生扫描信号。 一般对应:

#内触发方式时,触发信号由被测信号产生,满足同步要求。 #外触发方式时,触发信号由外部输入信号产生。 4、电源。

5、波形显示原理:

只在竖直偏转板上加正弦电压的情形

示波器显示正弦波原

只在水平偏转板上加一锯齿波电压的情形

五、 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

别调节辉度、聚焦、位移旋钮、光迹旋钮等控制件,使光迹清晰并与水平刻度平行。

3、将信号发生器输出的频率为500Hz和1000Hz的正弦信号接入示波器,

通过调整相应的灵敏度开关和扫描速度选择开关,使波形不超出屏幕范围,显示2~3个周期的波形。测量电压峰—峰值之间的垂直距离y及一个周期波形所对应的水平距离x,得出波形的电压幅度和周期。

4、将TIME/DIV顺时针旋到底至“

X-Y”位置,分别调节Y1通道和Y2

通道的灵敏度旋钮,使荧光屏上显示的两个波形幅度相近,慢慢改变标准频率,当荧光屏上形成稳定的李撒如图形时,观察李萨如图形,并测未知信号的频率。

六、 记录:

七、 预习思考:

1、示波器上观察到的正弦波形和李萨如图形实际上分别是哪两个波形的合成?

答:正弦波形:是两组磁场使电子受力改变运动状态,然后将不同电 子打到荧光屏上不同的位置而形成的;

李萨如图形:X轴和Y轴上波形的合成。

2、用示波器观察待测信号波形和用示波器观察李萨如图形时,示波器的工作方式有什么不同?

答:用示波器直接观察待测信号波形的话,是分别反映它们各自的变化规律;用示波器观察李萨如图形时,是反映两个信号的频率比和相位差。

3、当开启示波器的电源开关后,在屏上长时间不出现扫描线或点时,应如何调节各旋钮?

答:调节辉度旋钮,调节水平和垂直方向的旋钮,调节扫描宽度调节旋钮。

八、 操作后思考题

1、如果Y轴信号的频率?x比X轴信号的频率?y大很多,示波器上看到什么情形?相反又会看到什么情形?

答:因为 ?y / ?x=Nx / Ny ,当?x /?y=1:1时,示波器上是一个圆柱,当?x /?y=2:1时,示波器上是一个横向的8,当?x /?y=3:1时,示波器上是三个横向的圆。所以?y如果越大的话,横向圆的数量就越多。反之,纵向的圆的数量就越多。

2、在实验中学习了李萨如图形,觉得这样的方法在日常生活中可以拿来测量什么东西?举出实例。

答:测量电池的电压;测量超声波在空气中的传播。 3、用示波器测信号频率有什么优点?

答:可以直观地看到图像,可以测量测信号电压,电流,频率,周期。

篇三:14372117971数字示波器的使用实验报告书写纲要(仅供参考)

数字示波器的使用实验报告书写纲要(仅供参考)

1 实验目的

2 实验原理与方法

2.1数字示波器的基本原理

2.2实验步骤

2.2.1简单测量正弦信号的频率、周期及峰—峰值,重复测量8次;

2.2.2使用软件打印正弦波形(写出详细操作步骤);

2.2.3光标测量(手动测量)方波信号的周期、电压最大值和电压最小值(写出详细操作步骤);

2.2.4观察李萨如图形(写出详细操作步骤);

3 实验数据与处理

3.1简单测量数据处理

表1:自动测量正弦信号的有关信息

序号 频率(Hz) 周期(μs) 峰—峰值(V)△m(V) 1

2

3

4

5

6

7

8

△m= (Hz) ; △m= (μs); △m= (V)

3.1.1以规范的表格罗列实验数据并用肖维涅法进行数据的检查结果说明。

3.1.2正弦信号周期T的数据处理

1n

周期的最佳值: ??Ti? ni?1

1n2S?(T?)? 周期的标准偏差: T?in?1i?1

n1ST2(Ti?)?? A类不确定度 : uA?S??n?(n?1)i?1n

u?BB类不确定度: ?mT3?

22周期的合成不确定 :uT?uA?uB?

3.1.3正弦信号频率f的数据处理

同上

3.1.4正弦信号峰—峰值Vp?p的数据处理

同上

4 实验结果

1)简单测量正弦信号周期T的的实验结果:

T??uT?

2)简单测量正弦信号频率f的实验结果:

同上

3)简单测量正弦信号峰—峰值Vp?p的实验结果:

同上 (P?)

5 讨论

可以提出实验改进的设想、建议,也可以对实验进行具体分析,可以说体会等等

附:本实验报告常见错误的注意点

1、 实验报告结构不完整,一旦发现,此份报告即不及格处理(实验报告结

构分实验目的、实验原理及实验方法、实验数据及处理、实验结果、讨论,共五部分);

2、 忘记写“软件使用”、“光标测量”、“观察李萨如图形”的详细操作步骤;

3、 没有坏值剔除(用肖维涅法检查,如有坏值,并剔除);

4、 A、B类不确定度忘记求,或者求不确定度(uA、uB、u合成)时没有写公

5、

6、

7、

8、

9、 式; 数据处理时,不确定度的有效数字没有写好(数据处理过程中,不确定度的有效数字保留2位有效数字); 实验结果的表达时,不确定度的有效数字没有写好(实验结果的表达式,不确定度的有效数字保留1位有效数字,并且最佳值与有效数字的位值对齐); 实验结果的表达时,没有文字说明,没有写公式,没有写置信区间; 保持报告版面的整洁,字体规范,排版工整,尽量不要涂改。 实验报告的数据处理部分可详细参阅教材P33-35

篇四:实验五 数字示波器的使用

实验五 数字示波器的使用

一 实 验 目 的

(1)了解数字示波器的基本结构和工作原理,掌握使用数字示波器的基本方法。

(2)学会使用数字示波器观测电信号波形和电压幅值以及频率。

(3)学会使用光标测量、波形的储存。

二 实 验 原 理

数字示波器可以方便地实现对模拟信号的长期存储,并可利用机内微处理器系统对存储的信号作进一步的处理,例如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量以及多种复杂的处理。

其工作原理可分为波形的取样与存储、波形的显示、波形的测量及处理等几部分。它的工作过程一般分为存储和显示两个阶段。在存储阶段,模拟输入信号先经适当地放大和衰减,送入A/D转换器进行数字化处理,转化为数字信号,最后,将A/D转换器输出的数字信号写入存储器中。在显示阶段,一方面将信号从存储器中读出,送入D/A转换器转换成模拟信号,经垂直放大器放大后加到示波器的垂直偏转板。与此同时,CPU的读出地址信号加至D/A转换器,得到一阶梯电压,经水平放大器放大加至示波管的水平偏转板,从而达到在示波管上以稠密的光点重现输入模拟信号的目的。

三 实 验 仪 器

(1)数字示波器一台

(2)低频信号发生器 两台

四 实 验 内 容

1.信号测量与储存

通过CH1输入,从低频信号发生器输出频率约为400Hz的正弦波。改变其频率和幅度测3次。

(1)用光标手动测出它的峰-峰、幅值电压值和它的频率值

(2)用自动测量测出它的峰-峰、幅值电压值和它的频率值

(3)储存该信号

(4)通过CH1输入,从低频信号发生器输出频率约为400Hz的方波信号。进行傅里叶变换储存该频谱图。

2. 观察并绘出李萨如图形

分别从X轴和Y轴输入正弦波,调节输出达到1:1,1:2,1:3和2:3的李萨如图形。分别储存对应的图形。

五 实验报告要求

1. 整理测量数据,算出它们的误差,打印对应的波形图

2. 画出李萨如图形

篇五:示波器使用大学物理实验报告

示波器的调节与使用

史波

(楚雄师范学院物理与电子科学系 云南 675000)

摘要:通过对示波器发展及应用的了解, 我获得了许多以前所不知道的知识。在最初接触示波器时,仅仅对李萨如图形测频率感兴趣,认为示波器可以得到许多波形。如今我了解到和模拟示波器相比,数字示波器不仅体积小、重量轻,便于携带,属于液晶显示器,而且可以长期贮存波形,并可以对存储的波形进行放 大等多种操作和分析;特别适合测量单次和低频信号,测量低频信号时没有模拟 示波器的闪烁现象;更多的触发方式,除了模拟示波器不具备的预触发,还有逻 辑触发、脉冲宽度触发等;可以通过 GPIB、RS232、USB 接口同计算机、打印机、 绘图仪连接,可以打印、存档、分析文件;有强大的波形处理能力,能自动测量频率、上升时间、脉冲宽度等很多参数。 关键词:示波器 波形 闪烁现象 参数 中图分类号:0441 文献标识码:A 文章编号:

Scope of adjustment and use

Shi Bo

(Department Of Physics And Electronic Science ChuXiong Normal University 675000)

Abstract:Through the oscilloscope development and application of the understanding, I received many previously don't know knowledge. In the initial contact oscilloscope, only to lissajous figures measuring frequency interested, think oscilloscope can get many waveform. Now I know and analog oscilloscope, compared to digital oscilloscope is not only small volume, light weight, easy to carry, belongs to the liquid crystal display, but also long-term storage waveform, and can store waveforms were put big and so on many kinds of operation and analysis; Especially suitable for measuring single and low frequency signal, measuring low frequency signal without analog oscilloscope flickering phenomenon; More trigger mode, in addition to analog oscilloscope don't have the preliminary trigger, and trigger logic album, pulse width trigger, etc.; Can through the GPIB, RS232, USB interface with meter

Key words:The oscilloscope the waveform flicker phenomenon parameters

引言

示波器是一种图形显示设备,它描绘电信号的波形曲线。这一简单的波形能 够说明信号的许多特性:信号的时间和电压值、振荡信号的频率、信号所代表电 路中“变化部分”信号的特定部分相对于其它部分的发生频率、 是否存在故障部件 使信号产生失真、信号的 DC 成份和 AC 成份、信号的噪声值和噪声随时间变化 的情况、比较多个波形信号等。

示波器的发展初期主要为模拟示波器, 模拟示波器要提高带宽, 需要示波管、 垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的 A/D 转换器的性能,对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用 记忆、存储和处理,以及多种触发和预前触发能力。

中期数字示波器首先在取样率上提高,从最初取样率等于两倍带宽,提高至五倍甚至十倍,相应对正弦波取样引入的失真也从 100%降低至3%甚至1%。其次,提高数字示波器的更新率,达到模拟示波器相同水平,最高可达每秒 40 万 个波形,使观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲的能力大为增强。再次,采用多处理器 加快信号处理能力,从多重菜单的烦琐测量参数调节,改进为简单的旋钮调节, 甚至完全自动测量,使用上与模拟示波器同样方便。

最后,数字示波器与模拟示 波器一样具有屏幕的余辉方式显示, 赋于波形的三维状态, 即显示出信号的幅值、 时间以及幅值在时间上的分布。

【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:

fyfx

?n 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fy、fx分别代表Y轴和X轴电压的频率,nx代表X方向的切线和图形相切的切点数,ny代表Y方向的切线和图形相切的切点数,则有

nx? fxny

李萨如图形举例表

fy

如果已知fx,则由李萨如图形可求出fy。

【实验内容】

1. 示波器的调整

(1)不接外信号,进入非X-Y方式 (2)调整扫描信号的位置和清晰度 (3)设置示波器工作方式 2. 正弦波形的显示

(1)熟读示波器的使用说明,掌握示波器的性能及使用方法。

(2)把信号发生器输出接到示波器的Y轴输入上,接通电源开关,把示波器和信号发生器的各旋钮调到正常使用位置,使在荧光屏上显示便于观测的稳定波形。

3.示波器的定标和波形电压、周期的测量

(1)把Y轴偏转因数和扫描时间偏转因数旋钮都放在“校准”位置(指示灯“VAR”熄灭)。

(2)把校准信号输出端接到Y轴输入插座 (3)把信号发生器的正弦电压接到Y轴输入端,用示波器测量正弦电压的幅值和周期,并和信号发生器上显示的频率值比较。

(4)选择不同幅值和频率的5种正弦波,重复步骤(3),记下测量结果。 4.李萨如图形的观测 (1) 把信号发生器后面50Hz输出信号接到X通道,而Y通道接入可调的正弦信号 (2) 分别调节两个通道让他们能够正常显示波形 (3) 切换到X-Y模式,调整两个通道的偏转因子,使图形正常显示

(4)

调节Y信号的频率,观测不同频率比例下的李萨如图

【数据记录】

1、频率测量

示波器频率计数器的测频精度 0.01% 示波器测频仪器误差 3%

电压测量示波器测量电压仪器误差3% 函数信号发生器仪器误差15%+1字

不确定度的计算(以第一组数据为例)(1) 示波器测量频率

f=57.4KHz ?f?f?Ef?57.4?3%?1.72?2KHz

f?57.4?1.8KHz或f?57?2KHz

(2) 函数信号发生器测频

f=55.45 KH ?f?f?Ef?0.01?55.45?1%?0.01?0.56KHz或0.6KHz

f?55.45?0.56KHz或f?55.4?0.6KHz

(3) 示波器测量电压

V1=5.68V ?V1?V1?EV?5.68?3%?0.16V或0.2V

V1?5.68?0.16V或V1?5.7?0.2V

(4) 函数信号发生器测量电压

V2=5.3V ?V2?V2?EV?1字?5.3?15%?

0.1?0.81V或0.9V

V2?5.30?0.81V或V2?5.3?0.9V

注意:一般可写为后面的形式更加科学,因为原始数据的有效数字只有2位,不可能经处理后提高精度变成3个有效数字。

【参照文献】

1·普一、实验目的

1. 了解双踪示波器显示波形的工作原理; 2. 学会利用双踪示波器观测电压信号;

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。 二、实验仪器

信号发生器、双踪示波器、探头。 三、实验原理 1. 示波器

2. 双踪示波器的原理 3. 示波器显示波形原理

如果在 YCH1 或 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与正弦电压的周期相等时,则显示完整周期的正弦波形,如图 3 ,若在 YCH1 和 YCH2 同时加上正弦波,在示波器的 X 偏转板加上示波器内部的锯齿波,则在荧光屏上将得到两个正弦波。 4. 李萨如图形的基本原理

在示波器的 Y 偏转板和 X 偏转板上分别加上正弦波,当信号的频率比值为简单整数比时,得到李萨如图形。 fx 、 fy 为 x,y 偏转板上信号频率, nx 、 ny 为李萨如图形与假想水

平线、垂直线的切点数目。 四、实验内容

1. 做好准备工作,设置好示波器; 2. 观察各种波形;

3. 测量正弦波的电压峰值、周期和频率,测四组数据。 五、数据处理与分析 1. 测正弦波的电压峰值

2. 测正弦波的周期、频率

3. 利用李萨如图形测频率

六、思考题

1. 简述示波器显示电压——时间图形(即电信号波形)的原理。

答: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,可在荧光屏上得到相应的图形。当然电压不同,周期不同,所得到的图形会不一样。 七、注意事项

1. 荧光屏上光点(扫描线)亮度不可调得过亮,并且不可将光点(或亮线)固定在荧光屏上某一点时间过久,以免损坏荧光屏。

2. 示波器和函数信号发生器上所有开关及旋钮都有一定的调节限度,调节时不能用力太猛。 3. 双踪示波器的两路输入端 CH1 , CH2 有一公共接地端,同时使用 CH1 和 CH2 时,接线时应防止将外电路短路

通物理实验 楚雄师范学院物理与电子科学系 沙育年

篇六:示波器实验报告

示波器的使用(预习) 一 仪器的原理及结构 1.示波器

示波器是一种用途广泛的电子测量仪器。利用它可以测出电信号的一系列参数,如信号电压(或电流)的幅度、周期(或频率)、相位等,数字示波器还可以测量信号的频谱特性。实验室拥有的主要是模拟示波器,数字示波器虽有自动测试功能,给操作带来方便,但显示的波形是量化的不够细腻,观察波形没有模拟示波器清晰,特别是观察含有干扰信号的波形时有一定的困难。模拟示波器的组成包括示波管、水平/垂直部分、触发部分及电源等组成。

(1)电子示波管

如图1所示,主要由电子枪、偏转系统、荧光屏三部分组成。电子枪包括灯丝、阴极、栅极和阳极。偏转系统包括Y轴偏转板和X轴偏转板两部分,偏转板上电压形成的电场力将电子枪

图1 示波管结构图

发射出来的电子束,按照偏转板上电压的大小作出相应的偏移。荧光屏是位于示波管顶端涂有荧光物质的透明玻璃屏,当电子枪发射出来的电子束轰击到屏时,荧光屏被击中的点上会发光,显示出曲线或波形。

(2)水平/垂直部分

示波器的水平部分产生扫描电压,使电子在水平方向上偏转,形成时间轴;垂直部分处理被测信号,在荧光屏上还原出被测信号的电压波形。

(3)示波器的使用

①寻找扫描光迹,将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”,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:适当调节亮度旋钮;触发方式开关置“自动”)、水平(于屏幕中央。

②双踪示波器一般有五种工作方式,即“Y1”、“Y2”、“Y1+Y2”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。

③为了显示稳定的被测信号波形,“触发源选择”开关一般选为“内”触发,使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。

④触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后,若被显示的波形不稳定,可置触发方式开关于“常态”,通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压,使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。有时,由于选择了较慢的扫描速率,显示屏上将会出现闪烁的光迹,但被测信号的波形不在X轴方向左右移动,这样的现象仍属于稳定显示。

⑤适当调节“扫描速率”及“Y轴灵敏度”旋钮使屏幕上显示一~二个周期的被测信号波形。在测量幅值时,应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置,即顺时针旋到底。在测量周期时,应注意将“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置,即顺时针旋到底。还要注意“扩展”旋钮的位置。

根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数(div或cm)与“Y轴灵敏度”旋钮指示值(v/div)的乘积,即可算得信号幅值的实测值。

根据被测信号波形一个周期在屏幕水平方向所占的格数(div或cm)与“扫速”旋钮指示值(t/div)的乘积,即可算得信号频率的实测值。 2. 函数信号发生器

函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形,输出电压最大可达20VP-P。

)“位移”旋钮,使扫描光迹位

通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮,可使输出电压在毫伏级到伏特级范围内连续调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。 注意:函数信号发生器作为信号源,它的输出端不允许短路。 二 实验内容及步骤

1.用校正信号对示波器进行自检 (1) 扫描基线调节

将示波器的工作方式开关置于“单踪CH1”(触发CH1或CH2),触发方式开关置于“自动”。开启电源开关后,调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮,使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。然后调节“X轴位移”(幕中央,并且能上下左右移动自如。

(2)测试“校正信号”波形的幅度、频率

将示波器的“校正信号”通过探头引入选定的Y通道(CH1或CH2),将Y轴输入耦合方式开关置于“AC(交流)”或“DC(直流)”,触发源选择开关置“内”,内触发源选择开关置“CH1”或“CH2”。调节X轴“扫描速率”旋钮(t/div)和Y轴“输入灵敏度”旋钮(V/div),使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。 a. 校准“校正信号”幅度

将“y轴灵敏度微调”旋钮置“校准”位置,“y轴灵敏度”旋钮置适当位置,读取校正信号幅度,记入表1。

表1 校准信号测量数据

b. 校准“校正信号”频率

)和“Y轴位移”

)旋钮,使扫描线位于屏

将“扫速微调”旋钮置“校准”位置,“扫速”旋钮置适当位置,读取校正信号周期,记入表1。

2.用示波器测量信号电压和周期

调节信号发生器有关旋钮,使输出频率分别为1KHz、10KHz,有效值均为1V的正弦波信号。改变示波器“t/div”及“V/div”等旋钮,?测量信号源输出电压峰峰值及信号周期,记入表2。 3. 用利萨如图形法测量信号频率

调节a信号发生器的频率为1KHz、电压为1V的正弦波输入示波器的Y2作为标准信号;调节b信号发生器的电压为1V(假定1KHz)的正弦波输入示波器的Y1为待测信号。调节示波器的时基旋钮(TIME/DIV)顺时针调到底,即X-Y位置,适当调节垂直/水平位移旋钮和Y1、Y2灵敏度旋钮,屏幕上得到一合成图形,适当调节标准信号源的频率,使屏幕上得到稳定的利萨如图形。若合成图形为园或椭圆,则被测信号的频率与标准信号的频率相同。

表2 测量信号参数

若合成图形为其它利萨如图形,根据合成图形的形状计算出待测信号频率:

fy=fx*Nx/Ny 式中,Nx为水平线与利萨如图形的交点数,Ny为垂直线与利萨如图形的交点数,fx为标准信号的频率。 三 实验报告要求

1. 认真记录数据,并绘出有关波形;

2. 根据测量数据和波形,分析测试结果,总结相关内容;

3.简述用示波器观察波形时,怎样操作才能最快?哪些是关键步骤。 VD4322B示波器面板结构及操作

(一)屏幕部分

厘米刻度:每一方格即1平方厘米,又称DIV,在进行电压、周期读数时,需要根据厘米刻度进行读数。

聚焦旋钮:调节波形的清晰度,当辉度调到适当的亮度后,调节聚焦旋钮控制扫描线最佳。 辉度旋钮:调节波形亮度,顺时针方向旋转,亮度增加;反之,亮度减小。 (二)垂直部分(Y轴)

Y1输入:被测信号输入端。被测信号从Y1输入,处理后加到垂直偏转板,控制电子枪发射

的电子在垂直方向偏转。

Y2输入:同Y1通道。但当示波器工作于X-Y方式时,输入到此端的信号变为X轴信号,处

理后加到水平偏转板,控制电子在水平方向上偏转。

输入耦合开关(AC-CND-DC):此开关用于选择输入信号送至放大电路的耦合方式。

垂直偏转因数选择开关(V/DIV):用于选择垂直偏转因数使显示的波形置于易于观察的幅度范围,并用于测量被测信号电压的大小。

Y1位移旋钮:此旋钮用于Y1信号在垂直方向的位移。 Y2位移旋钮:功能同Y1位移。

工作方式选择开关(Y1、Y2、交替、断续):Y1-只有加到Y1通道的信号能显示;

Y2-只有加到Y2通道的信号能显示;交替-加到Y1、Y2通道的信号能交替显示在荧光屏上,

适用观察高频信号;断续-加到Y1、Y2通道的信号同时显示在荧光屏上,适用观察低频信号。

(三)水平部分(X轴)

扫描速度TIME/DIV选择开关:范围从0.2Μs/DIV到0.2S/DIV,按1-2-5进制共分19档和X-Y方式。用于测量被测信号的周期。

水平位移:此旋钮用于扫描线在水平方向的移动。

扫描微调控制:连续改变水平偏转因数,顺时针到底为校准位置。 (四)触发部分

触发方式:自动、常态、TV-V、TV-H,常用自动和常态,自动:无论什么状态,电平是否合适,总有波形显示,当电平合适时才有稳定波形显示;常态:若电平不合适,屏幕没有波形显示,只有当电平合适时才有波形显示,且是稳定的波形。

触发源:内、电源、外,常用内触发方式。

内触发选择:Y1、Y2、组合,根据被测信号接入情况选择,若被测信号接入Y1输入端,应选择Y1,若观测双路信号,需要选择组合方式。

电平:无论在哪种触发方式下,都需要调节电平旋钮,获得合适的触发电平,使显示的波形稳定。

EM1643信号发生器的操作: (1)电源开关(POWER),按入开。 (2)功能开关(FUNCTION):波形选择:

正弦波 方波和脉冲波

三角波和锯齿波

(3)频率微调FREQVAR:频率复盖范围10倍。 (4)分档开关(RANGE-HZ):10HZ-2MHZ(分六档选择)。 (5)衰减器(ATT):开关按入时衰减低30db。 (6)幅度(AMPLITUDE);幅度可调。 (7)直流偏移调节(DC OFF SET):

当开关拉出时:直流电平为-10~+10V连续可调,当开关按入时:直流电平为零。 (8)占空比调节(PAMP/PULSE): 当开关按如时:占空比为本50%~50%; 当开关拉出时:占空比为10%~90%内连续可调; 频率为指示值÷10。

(9)输出(OUTPUT):波形输出端。 (10)TTL OUT:TTL电平输出端。 (11)VCF:控制电压输入端。 (12)IN PUT:外测频率输入端。 (13)OUT SIDE:测频方式(内/外)。 (14)SPSS:单次脉冲开关。 (15)OUT SPSS:单次脉冲输出。

篇七: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, 单位s/div、ms/div或μs/div; l为输入信号的单个周期宽度, 单位div。

(1) 打开电源开关并切换到DC档, 拨动垂直工作方式开关,选择未知信号所在的通道。 (2) 通过调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系数开关”, 以及它们对应的微调开

关, 使未知信号图形的高度和波形个数便与测量。 同时在开关上读出计算所需的a、b值。

(3) 调节“垂直位移”与“水平位移”旋钮,利用荧光屏上的刻度读取l、h值, 并记录。

2. 用示波器直接观察半波和全波整流波形

(1) 将实验室提供的未知信号分别接到整流电路的AB端, CD端送入示波器的CH1或CH2

端。

(2) 通过调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系数开关”是信号显示在屏内, 分

别观察整流后的波形, 并记录

3. 李萨如图形测量信号的频率

不使用机内的扫描电压, 而使用两个外界输入的正弦电压分别加载在X、Y偏转板上, 当两个正弦电压的频率相同或呈简单的整数比, 则屏上将显示特殊形状的轨迹, 这种轨迹称为李萨如图形。 李萨如图形与X轴和Y轴的最大交点数nx与ny之比正好等于Y、X端的输入电压频率之比, 即

fy:fx?nx:ny

*

示波器和函数信号发生器的操作原理略

数据记录与处理/结果与分析: 1. 正弦信号电压和频率的测量:

2. 正弦信号、半波整流信号、全波整流信号的图形

3. 李萨如图形测量正弦信号的频率

讨论、建议与质疑:

(1) 在示波器显示扫描波形图和李萨如图形的原理中, 不同之处在与它们所使用的扫描电压(即

水平方向的输入电压)不同。 显示扫描波形时, 水平方向加载的是锯齿波的扫描电压, 它能够使电子束从左向右地单方向扫描, 当扫描频率和输入信号的频率相配合时, 就能够显

示输入信号的波形; 显示李萨如图形时, 水平方向接入的是未知的正弦信号, 它使电子束在水平方向上做简谐往复运动, 与竖直方向的另一简谐运动相叠加后, 在荧光屏上形成李萨如图形。

(2) 形成椭圆的条件较为简单, 当输入的两个同频正弦信号相位差存在, 且大小在+π~ -π之

间时, 即可形成椭圆图形。

圆可以认为是一种特殊条件下形成的椭圆图形。

当输入的两个正弦信号频率相同, 信号振幅相同, 且两者的相位差为±π/2时, 李萨如图形为圆形。

(3) 实验中Y轴信号为已知正弦信号, X轴为未知信号, 经过实验, 发现

当fy比fx大很多时, 荧光屏上的线条之间不可分辨, 形成一个矩形块状图案; 当fy比fx小很多时,荧光屏上显示一条上下振荡的水平线段。

(4) 试解释全波整流图形存在水平片段的原因。

个人认为, 由于示波器上没有精确地显示出波形所在的相对位置, 故对这一波形现象可以有以下两种理解方式: 第一种理解方式:

如上图,左图为理论上的全波整流信号波形, 右图为实际中由示波器观察到的整流波形, 可见实际波形下端未能达到0, 即负载端电压值在外部加载电压换向时没有达到最小。 原因可以认为, 二极管的单向导通作用不是绝对的, 在电压反向加载时, 仍有小部分的反向“漏电流”通过二极管, 因此在桥式整流电路中, 电路电流完全等于零的时刻是不存在的, 在正向电压下降到接近0的位置时, 由于有反向漏电流存在, 故负载两端的实际电流不为零,故电压也不为零, 由示波器显示其电压变化状态, 变得到了右上图示的“削尾”现象。另外, 也可以认为二极管有电流/电压残留现象等等。

第二种理解方式:

如右图所示, 波形的形状与实际可见相同, 但与上一种理解方式不同的是, 此种情况可以理解为, 负载两端的电压提前下降到零, 维持在零水平一段时间后, 重新上升。 在这种情况下, 必须提到二极管单向导通性质的一个前提:

当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通,流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门槛电压”,锗管约为0.2V,硅管约为

由此可以解释实验中观察到的现象:

当第一个半周期内末端, 电压下降到门槛电压以下时, 二极管实际已不能导通, 而另两个反向的二极管此时也尚未导通, 此时负载两端的电压为零, 在示波器上表现为X轴上的直线;

当电压进入第二个半周期时, 电压由零开始重新上升, 但尚未达到门槛电压时, 二极管仍然处在不导通状态, 此时负载两端的电压仍为零; 直到电压上升到门槛电压以上, 二极管才被导通, 此时负载两端才有电压, 并且随外源信号呈正弦规律上升。

综合以上两个短暂过程来看, 可以发现负载两端电压有一段持续为零的“真空期”, 表现为波形即为示波器上观察到的短直线片段。

(5) 实验体会:

本次实验相比与其他实验, 更加接近于一种体验性的实验, 目的并不在于获得最终的实验数据结果, 而在于让我们更好地理解实际生产生活中常用的示波器; 通过操作示波器, 一方面我能够熟悉仪器的使用方法, 认识到书本理论和实际操作存在的差距, 一方面也体会了示波器中所表现的将一些不可见的动态量转化为另一种量直观地表现出来的方法(锯齿波扫描电压与信号电压的组合是其表现思想的精髓)。

另外, 本次实验中, 我也体会到了书本上的理论知识和实际应用的差异所在, 具体地说即是全波整形电流波形理论值和实际图样的差别。 通过实际的操作和观察, 我能够从差异出发, 从一些错误出发, 通过比较以不同地角度更好的理解所学的知识, 这是单独阅读书本所不能做到的。

篇八:物理示波器实验报告

实验原理

1、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。

YCH1

YCH2

图1. 双踪示波器原理方框图

其中,电子开关使两个待测电压信号YCH1和YCH2周期性地轮流作用在Y偏转板,这样在荧光屏上忽而显示YCH1信号波形,忽而显示YCH2信号波形。由于荧光屏荧光物质的余辉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,屏上出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形。

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”。如果同步电路信号从仪器外部输入,则称为“外同步”。操作时,使用“电平(LEVEL)”旋钮,改变触发电平高度,当待测电压达到触发电平时,扫描发生器开始扫描,直到一个扫描周期结束。但如果触发电位高度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。 2.示波器显示波形原理:

如果在示波器的YCH1或YCH2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与正弦电压的变化周期相等时,则在荧光屏上将显示出完整周期的正弦波形,如图2所示。如果在示波器的YCH1、YCH2端口同时加上正弦波,在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波,则在荧光屏上将得到两个正弦波。

1

图2. 示波器显示正弦波形的原理

3、数字存储示波器的基本原理

数字存储示波器的基本原理框图如图3所示:

Input

图3. 数字存储示波器的基本原理框图

数字示波器是按照采样原理,利用A/D变换,将连续的模拟信号转变成离散的数字序列,然后进行恢复重建波形,从而达到测量波形的目的。

输入缓冲器放大器(AMP)将输入的信号作缓冲变换,起到将被测体与示波器隔离的作用,示波器工作状态的变换不会影响输入信号,同时将信号的幅值切换至适当的电平范围(示波器可以处理的范围),也就是说不同幅值的信号在通过输入缓冲放大器后都会转变成相同电压范围内的信号。

A/D单元的作用是将连续的模拟信号转变为离散的数字序列,然后按照数字序列的先后顺序重建波形。所以A/D单元起到一个采样的作用,它在采样时钟的作用下,将采样脉冲到来时刻的信号幅值的大小转化为数字表示的数值。这个点我们称为采样点。A/D转换器是波形采集的关键部件。

多路选通器(DEMUX)将数据按照顺序排列,即将A/D变换的数据按照其在模拟波形上的先后顺序存入存储器,也就是给数据安排地址,其地址的顺序就是采样点在波形上的顺序,采样点相邻数据之间的时间间隔就是采样间隔。

数据采集存储器(Acquisition Memory)是将采样点存储下来的存储单元,他将采样数据按照安排好的地址存储下来,当采集存储器内的数据足够复原波形的时候,再送入后级处理,用于复原波形并显示。

2

处理器(μP)及显示内存(Display Memory)。处理器用于控制和处理所有的控制信息,并把采样点复原为波形点,存入显示内存区,并用于显示。显示单元(Display)将显示内存中的波形点显示出来,显示内存中的数据与LCD显示面板上的点是一一对应的关系。 4、李萨如图形的基本原理

如果在示波器的CH1通道加上一正弦波,在示波器的CH2通道加上另一正弦波,则当两正弦波信号的频率比值为简单整数比时,在荧光屏上将得到李萨如图形如下图所示。这些李萨如图形是两个相互垂直的简谐振动合成的结果,它们满足

nx

?fxny

fy

其中,fx代表CH1通道上正弦波信号的频率,fy 代表CH2通道上正弦波信号的频率,nx代表李萨如图形与假想水平线的切点数目,ny代表李萨如图形与假想垂直线的切点数目。 实验内容

1、观察各种波形并测量正弦波形的电压、周期和频率。

调节信号发生器,分别观察三角波、方波、正弦波形三种,熟悉信号发生器和示波器的使用。选择三个频率段正弦波形,分别测量对应波形电压(峰-峰值)、周期和频率。将数据填入表格,并计算绝对误差。(注:标准值即信号发生器显示的值) 2、利用李萨如图形测频率

将两信号发生器分别从示波器的CH1输入端和CH2输入端输入,将CH1和CH2输入端信号置于XY模式,可保持CH1输入端信号发生器的频率不变(例如f1=100Hz),调节CH2输入端信号发生器的频率,使屏中出现大小适中的图形,即出现如讲义中所示的李莎如图形,记录示波器测得CH2输入端信号的频率(测量值),比较计算值和测量值。 数据处理

1、观察各种波形并测量正弦波形的电压、频率和周期,计算绝对误差。(注:标准值即信号发生器显示的值)

3

2、利用李萨如图形测频率

记录示波器测得(CH2)输入端信号的频率(测量值),比较计算值和测量值。

4

数据处理

1. 驻波法(共振干涉法)

数据表1

f

= KHz

①. 根据逐差法处理数据,先算出5?的平均值,再算出其标准偏差S5?

?

式?5?

??5?,其中?为考虑仪器误差取?=0.02mm;

②由?5?求出??,再由v?f?推导出?v的表达式,最后给出v的表达式(v?v??v)。

③将实验值与理论值比较,求出其相对误差。

2.相位比较法

数据表2

f

= KHz

数据处理要求及方法同上①②③。

5

篇九:数字示波器信号调理通道实验_实验报告

DSO模拟通道实验指导书

一. 实验目的

1. 学习典型数据采集系统(DSO)基本结构原理图。

2. 学习信号调理基本原理,掌握压控增益放大器使用方法。 3. 理解选用移位寄存器控制电路的目的。 4. 理解触发通道的作用。

二. 实验内容

1. 输入相同幅度的信号,在不同幅度档位下观察波形的大小(div)。

2. 在DSP开发平台中,修改增益控制电压,观察并记录波形的大小(div)。 3. 改变移位调节电压,观察并记录波形上下移动的位置。

三. 预备知识

1. 了解运算放大器的基础知识及作用。 2. 了解模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)基础知识。 3. 会使用C语言在DSP开发环境中进行编程。

四. 实验设备与工具

硬件:测控技术及嵌入式开发平台,PC 机。 软件:Visual DSP++ 。

五、实验步骤

1. 操作实验平台信号源,输出相应的波形信号。 2. 运行PG1000_ch_test文件中的工程。 3. 完成如下测试表。

(1)调节信号源输出300mVpp ,1kHZ正弦波信号,测量信号幅度与控制电压关系。

(2)调节信号源输出100mVpp ,1kHZ正弦波信号,测量信号幅度与控制电压关系。

(3)调节信号源输出3Vpp ,1kHZ正弦波信号,测量信号幅度与控制电压关系。

结论分析:试分析在粗增益控制相同情况下,垂直灵敏度和Vgain的大概关系?

(4)调节信号源输出300mv ,1kHZ正弦波信号,垂直灵敏度档位设置为50mV/div,观察信号偏移幅度与偏移电压关系。

结论分析:试分析波形位置和偏移电压的关系?

七、 思考题

1. 试分析实验通道可以测试输入信号的幅度范围?如果要观察100V的信号,需要调整电路哪个环节的参数?

2. 分析偏移调节电路输出电压信号与输入信号的关系(表达式)?

3. AD8337增益调节电压是由DAC输出,但DAC输出电压范围为0~4.096V,而调节电压要求在-0.7V~+0.7V,即出现了调节电压小于0的情况,试说明调节电路原理。