实验二示波器和信号发生器的使用及元件特性的示波器测量ppt课件

1、实验二实验二 示波器和信号发生器的运用和元件特性的示波器丈量示波器和信号发生器的运用和元件特性的示波器丈量一、实验目的一、实验目的1、了解示波器的根本丈量原理，熟习示波器的主要开关和旋钮的、了解示波器的根本丈量原理，熟习示波器的主要开关和旋钮的作用及运用方法，掌握信号发生器的运用。作用及运用方法，掌握信号发生器的运用。2、掌握用示波器丈量电压幅值、周期的方法、掌握用示波器丈量电压幅值、周期的方法二、实验原理二、实验原理 电子示波器概述电子示波器概述 电子示波器构造电子示波器构造 示波器显示被测信号波形的原理示波器显示被测信号波形的原理 示波器丈量信号的根本方法示波器丈量信号的根本方法3、掌握元

2、件特性的示波器丈量法，加深对元件特性的了解、掌握元件特性的示波器丈量法，加深对元件特性的了解 示波器丈量信号的根本方法示波器丈量信号的根本方法 示波器的两种任务方式与面板旋钮的示波器的两种任务方式与面板旋钮的 相应调理相应调理 伏安特性的示波丈量法伏安特性的示波丈量法 幅度的丈量幅度的丈量频率的丈量频率的丈量相位差角的丈量相位差角的丈量 示波器的运用本卷须知示波器的运用本卷须知 信号发生器的运用信号发生器的运用电子示波器概述电子示波器概述 电子示波器简称示波器可以用来察看和电子示波器简称示波器可以用来察看和丈量随时间变化的电信号图形。即它可以直接丈量随时间变化的电信号图形。即它可以直接察看和丈

3、量随时间变化的电压、电流波形及元件察看和丈量随时间变化的电压、电流波形及元件的动态特性曲线等。且具有灵敏度高、输入阻的动态特性曲线等。且具有灵敏度高、输入阻抗大、过载才干强等一系列特点。所以在现代科抗大、过载才干强等一系列特点。所以在现代科学技术领域中得到广泛运用。学技术领域中得到广泛运用。示波器的构造示波器的构造 普通示波器主要由示波管、普通示波器主要由示波管、Y Y轴垂直放轴垂直放大器、扫描锯齿波信号发生器、大器、扫描锯齿波信号发生器、X X轴程度放轴程度放大器以及电源等部分组成。大器以及电源等部分组成。 X X 轴轴放大器放大器 Y Y 轴轴放大器放大器锯齿波锯齿波发生器发生器电源电源同

4、步输入同步输入Y Y轴输入轴输入X X轴输入轴输入(外同步外同步)(内同步内同步)扫描扫描示波管示波管示波器构造方框图示波器构造方框图1.1.示波管是示波器的中心部件，它主要包括电子示波管是示波器的中心部件，它主要包括电子枪、偏转部分和荧光显示屏等几个部分。枪、偏转部分和荧光显示屏等几个部分。1-1-灯丝灯丝 2-2-阴极阴极 3-3-控制栅极控制栅极 4-4-第一阳极第一阳极 5-5-第二阳极第二阳极6-Y6-Y轴偏转板轴偏转板7-X7-X轴偏转板轴偏转板8-8-电子束电子束9-9-荧光屏荧光屏213456789电子枪电子枪偏转系统偏转系统示波管构造图示波管构造图 4.4.电源部分向示波管和

5、其他电子管或晶体管元件电源部分向示波管和其他电子管或晶体管元件提供所需的各种高低压电源，以保证示波器各部分的提供所需的各种高低压电源，以保证示波器各部分的正常任务。正常任务。示波器显示被测信号波形的原理示波器显示被测信号波形的原理1 1、Y-tY-t扫描任务方式扫描任务方式 1) 1)当示波管垂直偏转板上加有待测信号电压当示波管垂直偏转板上加有待测信号电压Uy=Uym(sint)Uy=Uym(sint)，程度偏转板上加有同频率锯齿波电压，程度偏转板上加有同频率锯齿波电压UxUx时，电子束的偏转是垂直和程度的两个电场力合成的时，电子束的偏转是垂直和程度的两个电场力合成的结果。结果。24tuy10

6、3tux41023 2 2显然，为了使每一个周期内显然，为了使每一个周期内UyUy和和UxUx的合成图的合成图形重合，必需保证形重合，必需保证UyUy和和UxUx的频率一致或具有整数倍的频率一致或具有整数倍的关系的关系TY/TX=TY/TX=整数，这样，荧光屏上的图形才整数，这样，荧光屏上的图形才是稳定不动的。是稳定不动的。 1 1切断切断X X轴锯齿波信号，当轴锯齿波信号，当示波管垂直偏转板示波管垂直偏转板Y Y轴上加有轴上加有被测信号电压被测信号电压Uy=UymsintUy=Uymsint，假设，假设水水平偏转板平偏转板X X轴上电压为零时，轴上电压为零时，电子束的偏转只是垂直电场力的电子

7、束的偏转只是垂直电场力的作用，光点在荧光屏上构成与作用，光点在荧光屏上构成与Y Y轴轴重合的垂直线。重合的垂直线。2 2、X-YX-Y程度任务方式程度任务方式2 2假设此时程度偏转板假设此时程度偏转板X X轴上同样加有被测信号电轴上同样加有被测信号电压压Ux=Uxmsint Ux=Uxmsint ，电子束的偏转受垂直和程度两个电场，电子束的偏转受垂直和程度两个电场力的作用，光点在荧光屏上构成被测信号的特性曲线力的作用，光点在荧光屏上构成被测信号的特性曲线u=f(i) u=f(i) 。00ttuxuy电子示波器丈量信号的根本方法电子示波器丈量信号的根本方法1.1.幅度电压、电流幅值的丈量幅度电压

8、、电流幅值的丈量丈量电压幅值是示波器最根本的丈量功能之一。丈量电压幅值是示波器最根本的丈量功能之一。1 1Y-tY-t扫描任务方式：扫描任务方式： 对于具有对于具有Y Y轴灵敏度开关的示波轴灵敏度开关的示波器，器，Y Y轴的坐标比例可以经过选择确轴的坐标比例可以经过选择确定，故只需将被测信号所占坐标的定，故只需将被测信号所占坐标的格数格数divdiv乘以乘以Y Y轴灵敏度开关所轴灵敏度开关所指的值指的值V/divV/div即可测出其幅值。即可测出其幅值。例例 荧光屏上波形如右图所示，荧光屏上波形如右图所示，正弦电压峰正弦电压峰- -峰值占有峰值占有7 7个格子，个格子，Y Y轴灵敏度开关指向轴

9、灵敏度开关指向0.5V/div0.5V/div。7div所以：所以： Up-p=7div Up-p=7div* *0.5V/div=3.5V0.5V/div=3.5V2 2X-YX-Y程度任务方式程度任务方式 把任务方式选择开关置于程度方式，切断锯齿波信号，把任务方式选择开关置于程度方式，切断锯齿波信号，电子束的偏转只受垂直电场力的作用，光点在荧光屏上构成电子束的偏转只受垂直电场力的作用，光点在荧光屏上构成与与Y Y轴重合的垂直线。轴重合的垂直线。Up-p=7divUp-p=7div* *0.5V/div=3.5V0.5V/div=3.5V 如下图，正弦电压峰如下图，正弦电压峰- -峰峰值占有

10、值占有7 7个格子，个格子，Y Y轴灵敏度开轴灵敏度开关指向关指向0.5V/div0.5V/div。7div3 3取样电阻取样电阻r r的设置的设置 丈量电流普通是用电阻取样方法将电流信号转换为丈量电流普通是用电阻取样方法将电流信号转换为电压信号以后，再进展丈量。例如，在以下图中，为要测电压信号以后，再进展丈量。例如，在以下图中，为要测量量Z Z支路的电流支路的电流i i，先串接一个取样电阻，先串接一个取样电阻r r，那么，那么 ur = ri ur = ri， i = ur / r i = ur / r Zrur(a)Zrur(b) 在这里有几个问题要留意：在这里有几个问题要留意：为减小取样

11、电阻为减小取样电阻r r对原电路的影响，通常取对原电路的影响，通常取r r|Z|Z|。取样电阻应为无感电阻，同时阻值误差要尽量小。取样电阻应为无感电阻，同时阻值误差要尽量小。取样电阻取样电阻r r应接近地端。假设电源采用信号发生器，那么，应接近地端。假设电源采用信号发生器，那么， 信号发生器和示波器的地线普通要联接在一同，这时，取样信号发生器和示波器的地线普通要联接在一同，这时，取样 电阻的地线取法常用上图电阻的地线取法常用上图a a所示。图所示。图(b)(b)的接法是错误的。的接法是错误的。2.2.频率周期的丈量频率周期的丈量1 1y-ty-t扫描任务方式扫描任务方式 对于对于X X通道部分

12、有通道部分有“扫描速度扫描速度开关的示波器，开关的示波器，X X轴的时间坐标已轴的时间坐标已经确定，因此，只须将被测信号经确定，因此，只须将被测信号的一个周期所占用的格数乘以的一个周期所占用的格数乘以“扫扫描速度开关所示的值描速度开关所示的值s/divs/div，即可测出周期。即可测出周期。 如下图，正弦信号一个周期如下图，正弦信号一个周期在程度方向占有在程度方向占有8 8格格(div)(div)，“扫描扫描速度开关指向速度开关指向5ms/div5ms/div。8div T=8div T=8div5 510-3s/div10-3s/div =40 =4010-3s= 40ms10-3s= 40

13、msf=1/T= 25Hzf=1/T= 25Hz 相角差实践上依然是一种时间量，只不过是同时输入两个相角差实践上依然是一种时间量，只不过是同时输入两个信号。例如，假设测得信号周期所占的格子数为信号。例如，假设测得信号周期所占的格子数为A A，两信号的，两信号的相角差所占的格子数为相角差所占的格子数为B B，那么相角差为，那么相角差为:=:=B/AB/A360O360O3.3.同频率两信号之间相位差的丈量同频率两信号之间相位差的丈量1 1y-ty-t扫描任务方式扫描任务方式BA 图中，图中，u1=bsinu1=bsin t t，u2=u2=U2msin(U2msin( t-t-) )，李萨如图形

14、为，李萨如图形为一斜椭圆。一斜椭圆。2 2x-yx-y程度任务方式程度任务方式用李萨如图形也可以丈量相位差。用李萨如图形也可以丈量相位差。ba0 xy0u1t 0u2t = arcsin(a/b)= arcsin(a/b)即，即，u2=U2msin(u2=U2msin( t1-t1-)=0)=0 t1= t1=/ / u1(t1)= bsin(/ ) =bsin=a t1at2t2b设设t=t1t=t1时，时，u2=0u2=0，t1设设t=t2t=t2时，时，u1=bu1=b伏安特性的示波丈量法伏安特性的示波丈量法 利用双踪示波器可以将两路信号在利用双踪示波器可以将两路信号在XYXY任务方式直

15、任务方式直接合成，构成特性曲线的特点，可以用示波器来丈量接合成，构成特性曲线的特点，可以用示波器来丈量端口的伏安特性曲线。这种用示波器来丈量端口的伏端口的伏安特性曲线。这种用示波器来丈量端口的伏安特性曲线的方法称为示波丈量法。安特性曲线的方法称为示波丈量法。ui0Y2Y1GGrR信号源信号源示波器示波器CH2CH1被测元件示波器的运用本卷须知示波器的运用本卷须知1 1示波器接通电源按下电源开关键，接通电源后示波器接通电源按下电源开关键，接通电源后 须预热数分钟后再开场运用。须预热数分钟后再开场运用。2 2运用过程中，应防止频繁开关电源，以免损坏示波器。运用过程中，应防止频繁开关电源，以免损坏示

16、波器。 暂时不用时，只需将荧光屏的亮度调暗即可。暂时不用时，只需将荧光屏的亮度调暗即可。3 3荧光屏上所显示的亮点或波形的亮度要适当，所选择荧光屏上所显示的亮点或波形的亮度要适当，所选择 的对比度不能太高和太低，以免损伤荧光屏。的对比度不能太高和太低，以免损伤荧光屏。4 “共地问题共地问题Y2Y1GGrRC机壳接地机壳接地信号源信号源示波器示波器项项 目目设设 置置电源开关电源开关弹弹 出出辉度辉度顺时针顺时针1/31/3处处聚焦聚焦适中适中垂直方式垂直方式CH1CH1垂直位移垂直位移适中适中衰减开关衰减开关5V/div微调开关微调开关效准位置效准位置输入耦合方式输入耦合方式 AC-DC-AC

17、-DC-接地接地接地接地(GND)(GND)触发源触发源CH1CH1触发耦合触发耦合ACAC触发极性触发极性电平锁定电平锁定按下按下触发方式触发方式自动自动扫描时间扫描时间1ms/div程度位移程度位移适中适中设设 置置项项 目目三、实验义务三、实验义务1、熟习示波器的各主要开关和旋钮的作用、熟习示波器的各主要开关和旋钮的作用 三、实验义务三、实验义务2、按照表、按照表9-1的要求进展操作，弄清各个开关的位置，调理有关的要求进展操作，弄清各个开关的位置，调理有关微调旋钮，记录察看示波器上显示的结果，并在坐标纸上画出微调旋钮，记录察看示波器上显示的结果，并在坐标纸上画出各波形。各波形。 留意：请

18、标注出坐标轴称号、单位；灵敏度、扫描速度。留意：请标注出坐标轴称号、单位；灵敏度、扫描速度。 三、实验义务三、实验义务3、丈量非线性电阻元件的伏安特性、丈量非线性电阻元件的伏安特性 1按下左图衔接实验线路，其中按下左图衔接实验线路，其中 为正弦波；为正弦波；Su2调整示波器两个通道的扫描线，使之重合；调整示波器两个通道的扫描线，使之重合；3切换示波器到切换示波器到XY方式，调理方式，调理 的幅值和频率，直到的幅值和频率，直到 出现形似下右图的出现形似下右图的u-i特性曲线。特性曲线。Su200,500fHz5、丈量非线性电阻元件的伏安特性、丈量非线性电阻元件的伏安特性 4切换示波器到切换示波器到YT方式，并记录方式，并记录 和和 的波形；的波形；三、实验义务三、实验义务Sui记录双踪记录双踪将将 翻转翻转90oiSu合成合成ui记录波形前应先正确思索坐标规划，可参考以下图记录波形前应先正确思索坐标规划，可参考以下图5根据根据 和和 的波形用作图法合成的波形用作图法合成 特性曲线。特性曲线。保管作图过程保管作图过程uiSui/uiSuYB4325垂直垂直程度程度触发触发辉度辉度聚焦聚焦电源电