《模拟示波器的使用》PPT课件.ppt

示波器的调整与使用,主讲人：张清小,示波器的调整与使用,示波器 - 电子工程师的眼睛,示波器的首要条件： 1. 准确地显示波形 2. 保证信号完整性测量,太原理工大学物理与光电工程学院,示波器的调整与使用,实验简介 实验目的 实验仪器 实验原理 实验内容 实验步骤 注意事项,实验简介,示波器全名为阴极射线示波器。它是观察和测量电信号的一种电子仪器。一切可以转化为电压的其它电学量（如电流、电功率、阻抗、位相等）和非电学量（温度、位移、时间、压强、磁场、频率等）以及它们随时间的变化过程，可以用示波器来进行实时观察，还可以用来测量电路网络的频率特性和伏安特性，已成为科学研究、实验教学、医药卫生、电工电子和仪器仪表等各个研究领域和行业最常用的仪器。它是一种用途非常广泛的现代测量工具。,基本特点：,输入阻抗高，对被测信号影响小，有较强的过载能力，测量灵敏度高。 可显示信号波形、测量信号瞬时值。 工作速度快、频带宽，便于观察高速变化的信号。 可显示任意两个信号的电压或电流的函数关系，故可作为信号的X-Y记录仪。,电子示波器的分类,按示波器的性能和结构特点进行分类： 1通用示波器 ：采用单束示波管，是一种宽频带的示波器，常用的是双踪示波器，使用的极为广泛，可以对一般电信号进行定性和定量的分析。 2多束示波器 ：采用多束示波管，通过电子开关进行切换，观察两个以上的波形，比较两个以上的信号很方便。 3取样示波器 ：便于观察和测量高频信号。 4记忆示波器 ：采用记忆示波管实现信息的存储。,5特种示波器 ：具有特殊的功能用途，例如：矢量示波器，高压示波器，心电图示波器等。 6数字存储示波器 ：能够将捕促到的信号进行A/D转换，写入存储器，需要读出时，经过D/A转换还原成模拟信号，在示波器上显示出来。 7逻辑示波器：（逻辑分析仪）。 8. 虚拟示波器：通过软件实现示波器的全部功能。 9. 网络示波器：将示波器接入互联网中，便于高速传递测量的信息和应用各种数据处理软件。,实验目的,了解示波器的结构和显示波形的基本工作原理，及扫描原理。 学习示波器、低频信号发生器的使用方法。 学习使用示波器测量观察信号的电压、频率、位相差的一些方法,实验仪器,GOS-630FC 型双踪示波器 YB1602H信号发生器 (Q9)连接线数条,实验原理,示波器的基本结构包括： 阴极射线示波管（电子枪、X、Y偏转板、荧光屏） 电压放大器（带衰减器的X和Y轴放大器） 同步、扫描电路 电源,实验原理,一、组成：如图所示，它由示波管（CRT）、垂直偏转系统、水平偏转系统，同步控制系统，以及辉度控制电路、电源系统等几部分组成。 1.阴极射线示波管是个电真空器件，玻璃壳内有荧光屏、电子枪和偏转系统几个部分。 荧光屏 示波管前方内部，涂有荧光材料。当高速电子流打上时，荧光物质会发光。发光的强弱（波形亮度），取决于电子流的强度。, 电子枪 由灯丝、阴极、栅极、第一阳极和第二阳极构成。 主要功能:产生一束强度可以调节的高速电子流，并且使电子束可以聚焦在屏幕上。灯丝加热后，阴极发射出大量的电子。这些电子在两个阳极的加速下，将以很高的速度射向荧光屏。栅极处于第一阳极和阴极之间，使之相对于阴极处于负电势。改变它负的程度（通过示波器面板上的“亮度”旋钮调节），就可以控制电子束的强度，从而改变荧光屏上的光点和波形的亮度。控制好第一阳极和第二阳极间的电势差（示波器面板上的“聚焦”旋钮调节），可以使电子束恰好聚焦到荧光屏上，此时屏上的光点最小，波形线条细锐清晰。,偏转系统 X和Y是一对互相垂直放置的偏转板。在水平偏转板X间加电压时，通过期间的电子束就会在偏转板间电场的作用下，在水平方向上发生偏转，也就是使荧光屏上的光点发生水平移动。其移动大小，取决于偏转板电压的高低，二者成正比关系。 在垂直偏转板Y间加电压，则通过其间的电子束就会在偏转板间电场的作用下，发生垂直方向的偏转，使荧光屏上的光点发生垂直移动，其移动大小，取决于偏转板电压的高低，二者成正比关系。 在偏转板间加一个直流电压（通过示波器面板上的“水平位置”和“垂直位置”旋钮调节），可改变光点的基础位置。加变化电压时，光点移动的距离也跟着变化，而且光点位置变化的规律与所加电压的变化的规律是一致的。,图 电子示波器的基本组成框图,实验原理,实验原理,X轴方向偏转,实验原理,Y轴方向偏转,实验原理,示波管（CRT）结构简介,G：控制栅极,电子枪、偏转系统、荧光屏,G：控制栅极,G：控制栅极,K G A1 A2共同完成聚焦,G：控制栅极,K：阴极,F：灯丝,G：对应亮度旋钮,K G A1 A2共同完成聚焦,荧光屏,X：水平偏转板,Y：竖直偏转板,A1：第一阳极,G：控制栅极,A2：第二阳极,G：控制栅极,扫描原理,只在竖直偏转板上加正弦电压的情形,只在水平偏转板上加一锯齿波电压的情形,示波器显示正弦波原理图,同步（整步）原理,扫描时由于锯齿波周期性复原，要求光点所画的轨迹和第一周期的完全重合，再由视觉残留，观察到一个稳定的波形 。,Tx=nTy , fy=nfx,触发同步电路，它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”.操作时使用“电平”（LEVEL）旋钮 。,4、测量前示波器面板控件的位置,注意：测量时对控件进行适当的调节,面板主要按钮,垂直系统,水平系统,t/DIV：调节扫描速率，指示水平方向每格的 扫描时间,V/DIV：调节垂直偏转灵敏度,指示 垂直方向每格的偏转电压值,触发电路,电平（LEVEL）：调节被测信号在某一电平触发描。 按照箭头方向旋到底。,X-Y工作方式,X-Y：显示两个相关量的函数图形。 CH1输入x轴信号，同时设置为X-Y状态。,2、测量正弦信号电压与周期,测量原理,偏转因数V/div,时基因数T/div,电压：Upp=24=8V,假设：“ V/div ” 档位置于2V/div,“ TIME/div ”的档位在0.5ms/div,周期 T=60.5=3mS 频率 f=1/T=333HZ,4格,1.6格,T=1.6t/div,UPP=4v/div,将不同信号源信号分别输入CH1和CH2通道，扫描速率旋钮置X-Y（逆时针到底）状态，调节信号幅度或改变通道偏转因数，使图形不超出荧光屏视场，调节CH1和CH2频率比观察李萨如图 。,3、测量信号的频率,观察李萨如图形,两个相互垂直的谐振动合成时，若其频率fx与fy 成简单的整数比，合成的轨迹是封闭的稳定几何图形，称为李萨如图。,测量信号频率,测量原理,调出 =1:1、1:2、2:3、3:4的李萨如图形，在下表中描下李萨如图形并记下相应CH2通道信号的频率fy,五、思考题,1、如果打开示波器电源后，看不到扫描线也看不到光点，可有那些原因？,2、当Y轴输入端有信号，但屏上只有一条水平线时，是什么原因？应如何调节才能使波形沿Y轴展开？,3、如何用示波器测量两正弦信号的相位差？,四、注意事项,测信号电压和周期时，一定要将电压衰减旋纽的微调和扫描速率旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）。,4、观察李萨如图形时，能否用示波器的“同步”把图形稳定下来？李萨如图形为什么一般都在动？主要原因是什么？（做实验报告时回答）,实验原理,要观察加在Y轴上电压随时间变化的规律，必须同时在X轴上加上锯齿波电压，把Y轴信号产生的竖直亮线按时间展开，这个展开的过程叫“扫描” 为了使屏上的图形稳定，必须使Y轴上电压和锯齿波电压频率、相位固定，并且它们的频率满足：fy/fx=n，n=1，2，3，,式中n为屏上显示的完整波形个数。这种使两者频率成整数倍关系且相位差恒定的调节过程称为“同步”。,正弦波合成,实验原理,开关,第二通道接口,第一通道接口,一通道偏转因数选择开关,二通道偏转因数选择开关,时基扫描,聚焦,辉度,实验原理,V252型示波器介绍,不同型号和规格的示波器，虽然旋钮的 排列不同，但其名称和作用都基本相同。,通用双通道示波器,频率范围选择,信号输出,函数选择,信号发生器,实验仪器,同轴电缆,信号输入接口 （CH1 CH2) 通道选择开关（ CH1 CH2 DUAL ADD） Y1，Y2通道输入信号耦合开关（AC DC GND) Y1，Y2通道偏转因数选择开关（Volits/div) 选择不同的档位能把信号在空间上放大或缩小，而不改变信号本身的大小。同时偏转因数发生变化，偏转因数表示每一纵格代表的电压值。 用于测量时，要把微调校准（顺时针转到头） 垂直通道偏转因数*格数=电压值（Up-p) 位移（Position) 调整光迹垂直方向的位移和水平方向的位移 合成（X-Y） 用于观察加在x轴和y轴上的两个信号合成后图形,信号输入控制,扫描与同步控制,扫描时间因数选择开关和微调（Time/div) 用于调节扫描电压的周期 测频率时要把对应微调校准 频率=1/扫描时间偏转因数*格数 （扫描时间偏转因数指屏幕上一横格代表的时间大小） 触发源选择（Source) 当调整Time/div,不能使信号稳定时，就要把触发源 选成自己的通道。 电平（Level） 当使用触发源后，信号还是不能稳定，就要使用电 平旋钮，将电平指到正中间。,在示波管的X，Y偏转板上加上正弦电压，合成后，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封闭图形（李萨茹图形）。,李萨如图形测频率,实验内容,李萨如图形的观察 在示波器的X、Y输入端分别加上两个正弦电压信号，当两电压信号的频率成整数比时，光点将走一个特殊形状的轨迹，叫李萨如图。其图的形状由两信号频率比及相位差而定。 李萨如图中，水平切点数与竖直切点数之比恰好与频率成反比，即,实验内容,测两个同频率正弦信号的位相差 方法一：波形比较法,实验内容,方法二：椭圆法,实验内容,实验步骤,把信号发生器的输出信号分别接到Y1和Y2端,调节Y2信号的频率，观查并记录不同频率比例下的李萨如图,分别调节两个通道使其能够正常显示波形,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,注意事项,荧光屏上的光点不能调