大学物理实验之模拟示波器名师优质课获奖市赛课一等奖课件

示波器调整与使用示波器-电子工程师眼睛示波器首要条件：1.准确地显示波形2.确保信号完整性测量太原理工大学物理与光电工程学院第1页示波器调整与使用试验介绍试验目标试验仪器试验原理试验内容试验步骤注意事项第2页试验介绍

示波器全名为阴极射线示波器。它是观察和测量电信号一个电子仪器。一切能够转化为电压其它电学量（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）以及它们随时间改变过程，能够用示波器来进行实时观察，还能够用来测量电路网络频率特征和伏安特征，已成为科学研究、试验教学、医药卫生、电工电子和仪器仪表等各个研究领域和行业最惯用仪器。它是一个用途非常广泛当代测量工具。第3页基本特点：输入阻抗高，对被测信号影响小，有较强过载能力，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，便于观察高速改变信号。可显示任意两个信号电压或电流函数关系，故可作为信号X-Y统计仪。第4页电子示波器分类按示波器性能和结构特点进行分类：1．通用示波器：采取单束示波管，是一个宽频带示波器，惯用是双踪示波器，使用极为广泛，能够对普通电信号进行定性和定量分析。2．多束示波器：采取多束示波管，经过电子开关进行切换，观察两个以上波形，比较两个以上信号很方便。3．取样示波器：便于观察和测量高频信号。4．记忆示波器：采取记忆示波管实现信息存放。第5页5．特种示波器：含有特殊功效用途，比如：矢量示波器，高压示波器，心电图示波器等。6．数字存放示波器：能够将捕促到信号进行A/D转换，写入存放器，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：经过软件实现示波器全部功效。9.网络示波器：将示波器接入互联网中，便于高速传递测量信息和应用各种数据处理软件。第6页试验目标了解示波器结构和显示波形基本工作原理，及扫描原理。学习示波器、低频信号发生器使用方法。学习使用示波器测量观察信号电压、频率、位相差一些方法第7页试验仪器GOS-630FC型双踪示波器

YB1602H信号发生器

(Q9)连接线数条第8页试验原理示波器基本结构包含：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X和Y轴放大器）

同时、扫描电路电源第9页试验原理一、组成：如图所表示，它由示波管（CRT）、垂直偏转系统、水平偏转系统，同时控制系统，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。⑴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。发光强弱（波形亮度），取决于电子流强度。第10页⑵电子枪由灯丝、阴极、栅极、第一阳极和第二阳极组成。主要功效:产生一束强度能够调整高速电子流，而且使电子束能够聚焦在屏幕上。灯丝加热后，阴极发射出大量电子。这些电子在两个阳极加速下，将以很高速度射向荧光屏。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。改变它负程度（经过示波器面板上“亮度”旋钮调整），就能够控制电子束强度，从而改变荧光屏上光点和波形亮度。控制好第一阳极和第二阳极间电势差（示波器面板上“聚焦”旋钮调整），能够使电子束恰好聚焦到荧光屏上，此时屏上光点最小，波形线条细锐清楚。⑶第11页⑶偏转系统X和Y是一对相互垂直放置偏转板。在水平偏转板X间加电压时，经过期间电子束就会在偏转板间电场作用下，在水平方向上发生偏转，也就是使荧光屏上光点发生水平移动。其移动大小，取决于偏转板电压高低，二者成正比关系。在垂直偏转板Y间加电压，则经过其间电子束就会在偏转板间电场作用下，发生垂直方向偏转，使荧光屏上光点发生垂直移动，其移动大小，取决于偏转板电压高低，二者成正比关系。在偏转板间加一个直流电压（经过示波器面板上“水平位置”和“垂直位置”旋钮调整），可改变光点基础位置。加改变电压时，光点移动距离也跟着改变，而且光点位置改变规律与所加电压改变规律是一致。第12页图电子示波器基本组成框图第13页试验原理第14页试验原理第15页X轴方向偏转试验原理第16页Y轴方向偏转试验原理第17页

示波管（CRT）结构介绍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

GA1

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

GA1

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：控制栅极第18页

扫描原理只在竖直偏转板上加正弦电压情形只在水平偏转板上加一锯齿波电压情形示波器显示正弦波原理图第19页

同时（整步）原理扫描时因为锯齿波周期性复原，要求光点所画轨迹和第一周期完全重合，再由视觉残留，观察到一个稳定波形。Tx=nTy,fy=nfx触发同时电路，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时，此称为“内同时”.操作时使用“电平”（LEVEL）旋钮。第20页AC常态触发耦合方式（COUPLING）

顺时针旋足微调（VIRIABLE）CH1触发源（TRIGGERSOURCE）0.1V(X)电压衰减（VOLTS/DIV）0.5ms扫描速率（SEC/DIV）CH1垂直方式（MODE）触发极性（SLOPE）居中位移（三只）（POSITION）自动扫描方式（SWEEPMODE）居中聚焦（FOCUS）DC输入耦合居中亮度（INTENSITV）作用位置控制件名称作用位置控制件名称4、测量前示波器面板控件位置注意：测量时对控件进行适当调整第21页面板主要按钮垂直系统水平系统t/DIV：调整扫描速率，指示水平方向每格扫描时间V/DIV：调整垂直偏转灵敏度,指示垂直方向每格偏转电压值触发电路电平（LEVEL）：调整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：显示两个相关量函数图形。CH1输入x轴信号，同时设置为X-Y状态。第22页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=2×4=8V假设：“V/div”档位置于2V/div

“TIME/div”档位在0.5ms/div

周期T=6×0.5=3mS频率f=1/T=333HZ

第23页4格1.6格T=1.6×t/divUPP=4×v/div第24页

将不一样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，调整信号幅度或改变通道偏转因数，使图形不超出荧光屏视场，调整CH1和CH2频率比观察李萨如图。3、测量信号频率

观察李萨如图形

两个相互垂直谐振动合成时，若其频率fx与fy

成简单整数比，合成轨迹是封闭稳定几何图形，称为李萨如图。

第25页第26页测量信号频率测量原理

调出=1:1、1:2、2:3、3:4李萨如图形，在下表中描下李萨如图形并记下对应CH2通道信号频率fy

第27页第28页五、思索题1、假如打开示波器电源后，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？应怎样调整才能使波形沿Y轴展开？3、怎样用示波器测量两正弦信号相位差？四、注意事项

测信号电压和周期时，一定要将电压衰减旋纽微调和扫描速率旋纽微调顺时针旋足（校正位置）。4、观察李萨如图形时，能否用示波器“同时”把图形稳定下来？李萨如图形为何普通都在动？主要原因是什么？（做试验汇报时回答）第29页试验原理

要观察加在Y轴上电压随时间改变规律，必须同时在X轴上加上锯齿波电压，把Y轴信号产生竖直亮线按时间展开，这个展开过程叫“扫描”为了使屏上图形稳定，必须使Y轴上电压和锯齿波电压频率、相位固定，而且它们频率满足：fy/fx=n，n=1，2，3，…

式中n为屏上显示完整波形个数。这种使二者频率成整数倍关系且相位差恒定调整过程称为“同时”。第30页正弦波合成试验原理第31页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

聚焦辉度试验原理V－252型示波器介绍不同型号和规格的示波器，虽然旋钮的通用双通道示波器第32页AC—只能输入交流信号，信号中的直流成份被除去DC—信号中的交流、直流成份同时被输入、观察。GND—Y轴信号输入端接地（信号无法输入）-显示CH1信号的波形-显示CH2信号的波形-显示“CH1+CH2”叠加信号的波形-交替显示CH1和CH2信号的波形-以250KHz切换显示CH1和CH2信号的波形CH1CH2CHOPADDALT第33页频率范围选择信号输出函数选择信号发生器第34页试验仪器同轴电缆第35页信号输入接口（CH1CH2)

通道选择开关（CH1CH2DUALADD）Y1，Y2通道输入信号耦合开关（ACDCGND)Y1，Y2通道偏转因数选择开关（Volits/div)

选择不一样档位能把信号在空间上放大或缩小，而不改变信号本身大小。同时偏转因数发生改变，偏转因数表示每一纵格代表电压值。

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)

调整光迹垂直方向位移和水平方向位移

合成（X-Y）

用于观察加在x轴和y轴上两个信号合成后图形信号输入控制第36页扫描与同时控制

扫描时间因数选择开关和微调（Time/div)

用于调整扫描电压周期

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。

第37页

在示波管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一样封闭图形（李萨茹图形）。

李萨如图形测频率第38页试验内容李萨如图形观察

在示波器X、Y输入端分别加上两个正弦电压信号，当两电压信号频率成整数比时，光点将走一个特殊形状轨迹，叫李萨如图。其图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，即第39页相位差角

1∶1

1∶2

1∶3

2∶3

0

π/4

π/2

3π/4

π

试验内容第40页测两个同频率正弦信号位相差方法一：波形比较法试验内容第41页方法二：椭圆法

试验内容第42页试验步骤把信号发生器输出信号分别接到Y1和Y2端

调整Y2信号频率，观查并统计不一样频率百分比下李萨如图分别调整两个通道使其能够正常显示波形切换到X-Y模式，调整两个通道偏转因子，使图形正常显示

第43页注意事项荧光屏上光点不能调得太亮，而且不能长时间停留在屏上，以免损坏荧光屏使用示波器应轻轻旋动各旋钮，当旋钮拧不动时不可强拉硬转，不然将损坏仪器试验过程中，光点强度不能太高，短时间不使用时，应将辉度关掉第44页三