双踪示波器的使用

1、双踪示波器的使用编写：李家望 赵斌【实验目的】1了解示波器的结构；2 熟悉示波器和函数信号发生器的使用方法。【实验原理】一.示波器的构造：XJ17A型二踪示波器的构造如下图。图整机方框图二.示波器原理1、被测信号波形显示原理被测信号（设为正弦电压）经前置放大器等，加在示波管的 Y轴偏转板上，同时又在 X轴偏转板上同步（由Y轴输入的 被测信号的触发产生，即周期严格满足Tx= nTy, n为整数）加一锯齿波电压，则荧光屏上的光点将同时参与相互垂直的 两种位移，我们观察到的将是光点的合成位移，即正弦波形 图，其合成原理如图所示。2、李萨如图形显示原理如果X轴和Y轴偏转板同时加上正弦电压时，光点的运

2、动是两个相互垂直的简谐振动的合成，X轴方向振动的频率 fx与Y轴方向振动的频率 fy的比值为简单整数时，光点合成运动的轨迹是一个封闭的图形，这时荧光屏上就显示李萨如图形，如下表所示。李萨如图形可用来测量未知频率，令fy、fx分别代表Y和x轴偏转板上电压的频率，ny表示Y方向的切线和图形相切的切点数，nx表示x方向的切线和图形相切的切点数，则有nxnyfy： f x1:11:21:32:33:23:42:1李萨如 图形三mnx3v 2iny1233241fy(HZ)50505050505050fx(HZ)50100150753366-|25【实验仪器及配件】EE1641B1型函数信号发生器（附录

3、一），XJ17A型双踪示波器（附录二），低压交流电源，电容，电 阻、二极管，屏蔽信号线【实验要点和要求】一对照教材附录一、二的面板图，熟悉示波器和函数信号发生器各旋钮、键的功能和用法。二示波器和信号发生器工作状态的调节：可按下表进行示波器工作状态控制件名 称辉度INTENSITY垂直开关触发方式 选择DC-丄-AC水平方式选择Y轴 位移X轴位移Y轴位移 微调X轴位移 微调作用 位置适当CH1内触发+前沿置于“丄”自动居中居中居中居中信号发生器工作状态:控制件 名称扫描速率WIDTH扫描宽度RATE扫描/计数波形对称SYM直流电平OFFSET幅度调节AMPL幅度衰减ATT作用位置FILTER20

4、dB关OFFOFF8.0-10.0V弹起三信号输入：必须用信号屏蔽线（外层金属网连接的黑线为地线，蕊线连接的红线为信号线），一般接入示波器的“ CH1轴输入插座”。四定性观察不同输入频率时正弦波形的变化：调节“t/DIV ”扫速开关，在观察范围内得到所要求的稳定波形，并将相关参数或波形填入下表（1）。调节“ t/DIV ”前可按：N / f =10格“ t/DIV ” （ N为表格所要求的几个波）估计“ t/DIV ”。五.定量测量被测信号的电压及时间：1、 定量测量时必须将“WDIV ”、“t/DIV ”的微调装置顺时针方向调节至满度（校准）位置。2、 读取被测整个波形所占 Y轴方向格数 H

5、 （DIV ）和一个完整波所占 X轴方向的格数 D （ DIV ）要注意 有效数字，再读取“ V/DIV ”的档级Y和“t/DIV ”的档级X，由Vpm = 2、2U X二丫（V/Div ） H （DIV）, 得被测信号的有效值 Ux ；由T二X （t/DIV） D（DIV ）得被测周期。数据填入表（2）。六李萨如图形法测频率。1、 将被测信号低压交流电输入“CH2 OR Y ”插座，设其频率为 fy，将标准频率信号（函数信号发生器 所输出信号）输入“ CH1 OR X ”插座，其频率为 fx，必须将示波器面板 两“ X- Y ”选择键按进变为X Y状态（即CH1为“ X ”通道、CH2通道为

6、“ Y ”通道）。2、 按下函数信号发生器频率选择开关，根据被测信号的大致fy选择合适量程，缓慢调节“频率微调”，改变fx,当两个信号的频率成整数比时，荧光屏上即显示稳定的李萨如图形。调节示波器的“V/DIV ”与函数信号发生器的幅度旋钮，使李萨如图大小适中。 此时应满足：丄一上，则f f。数据填入表（3）。yxfx nyriy取 EY 二 5.0% 两边求导：dUxEH =2.6% ,dY dH由 2.2Ux=Y(VDV ) H(DIV )，取对数：In(2、2Ux)=lnY In H ,Ux_ YH5.0%Ed 二= 2.5%dfdXdDfXD两边求导:取Ex =Eu测二 E： E： =5

7、.6% ； U 测=19 _1v。由 T = * = X(T/DIV) D(DIV )，取对数:Ef测二 EX - eD =5.6% ;In f - -InX - In D ,fx= fX Afx = 50 HZ。【实验数据处理】表（1）函数信号发生器10HZ70 HZ500 HZ8KHZ100KHZ示波 器完整波个数1个波扫描线2个波4个波6个波8个波“t/DIV ”范围10ms/5ms2ms/1ms0.5ms50(is5(is波形表（2）U0H(DIV)Y(V/DIV)vp-pU测UxlV厂 3严Q /A j 5 V/D|VmA A伸酬A Af0dDiv)vv X(t/D)V)V U Vv

8、Wu yuuufx50HZ4.005ms/DIV20.0ms50.0 Hz表（3）nx： ny1:11:22:3fxP50.0100.074.9fy50.050.0049.9李萨如图形og信号发生器Afx （ Hz）0.10.10.1相对不确定度E0.20%0.10%0.13%结果表达式（Hz）fx=50.0 0.1仪=50.00 0.05fx=49.93 0.05说明：表中的不确定度的计算未考虑图形稳定的因素。信号发生器Afx=0.1Hz。另取Enx= En尸0.0%。, nx由 fy - fx，取对数:In fy 二 In nx Tn ny In fx ny两边求导:dfdnxnxny表中

9、 E f测 2 Enx E ny E fx _ E fx。【分析讨论】示波器是一种用途广泛的电子仪器，它能直接观察电压随时间变化的波形、测定电压的瞬时值。若与 其他仪器配合，还可测定频率、相位差、电流、电功率等。总之，可以转化为电压的电学量和非电学量， 都可以用示波器来观测。如医院的心电图波形显示器，需在示波器与患者之间加一将心动脉律转化为电压 变化的能量转换装置即可。定量测量被测信号的电压及时间实验中，主要误差来源于示波器本身有E =5.0%的不确定度，另外读取格数H(DIV)和D(DIV)有观测和读数误差。 减小因读取格数引起的误差， 可尽量使波形的幅度和宽 度大一点。因此示波器定量测量的

10、有效位数最多只有3位。示波器是一种很好的定性观测波形的工具。李萨如图形法测频率实验中，主要误差来源于调整李萨如图的稳定，及信号发生器输出和显示频率的 不确定度，与示波器本身关系不大。因此定量测量的精度要高。【预习内容及预习题】(实验课前阅读附录中的仪器介绍)1. 如果打开示波器的电源开关后，在屏上既看不到扫描线，又看不到光点，可能有哪些原因？应分别如 何调节？答：亮度太暗。调节 INTENSITY ( INTEN ),使光点或扫描线亮度适中。光点或扫描线偏离显示屏。调节水平和垂直位移POSITION。2. 如果示波器显示的波形幅度很小，要使波幅增大，应调什么旋钮？如果波形太密，应调什么旋钮？

11、答：增大示波器的灵敏度，分别减小( V/DIV ) ; (t/DIV )。3. 观察李萨如图形时，TIME/X Y选择键和垂直方式开关的“ X-Y ”应置于什么位置？ 答：置于X-Y档位(按下X Y功能键)。4. 定量测量信号的电压和时间时，“V/DIV ”幅度微调和“t/DIV ”扫描速率微调旋钮必须调至满度(校准)5. 当信号从CH1输入时，要_按下 _ CH1，若信号从CH2输入，要按下CH2 ？6. 示波器上的 AC GND DC (AC丄DC)键表示什么意义？答：表示输入耦合方式选择：AC :交流耦合，耦合交流分量，切断直流分量；GND (丄)：接地，切断输入信号；DC :直流耦合，耦合直流分量。7. 函数信号发生器面板上“扫描 /计数”按钮有什么功能？ 答：可选择多种扫描方式和外测频方式。地线，蕊线连接的红线接信号线。& 信号屏蔽线外层金属网连接的黑线接【课后思考题】1.答：(a)调节垂直位移 POSITION，交替显示键 ALT和断续键CHOP弹起；(b)调节(t/DIV )和(V/DIV ) ;(c)调节辉度(INTENSITY )或垂直位移 POSITION(d) 调节水平位移 POSITION，交替显示键 ALT和断续键CHOP弹起；(