示波器与函数信号发生器的使用

浙江交通职业技术学院机电学院数控技术专业电工电子技术实验报告实验项目实验三、示波器与函数信号发生器的使用地点电子技术实验室姓名班级学号时间一、实验目的要求:1.熟悉函数信号发生器各旋钮、开关的作用及其使用方法。2.初步掌握用示波器观察电信号波形，定量测出正弦信号和脉冲信号的波形参数。3.初步掌握示波器、信号发生器的使用。二、实验设备器材:1．函数信号发生器 1台2．双踪示波器 1台3．交流毫伏表 1台三、实验原理:1.正弦交流信号和方波及三角波脉冲信号是常用的电激励信号，可由函数信号发生器提供。正弦信号的波形参数是峰峰值UP-P、周期T（或频率f）和初相；脉冲信号的波形参数是峰峰值UP-P、周期T及脉宽tk。本实验所用函数信号发生器输出频率范围为20Hz～50KHz的正弦波及方波，并有6位LED数码管显示信号的频率。正弦波的及方波的峰峰值均在0～20V之间连续可调。2.示波器是可以直接观察电信号的波形的一种用途广泛的电子测量仪器，可以测电压的大小、信号的周期、相位差等。一切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察和测量。双踪示波器是一台可以同时观察和测量两个信号的波形和参数的仪器。CA8020双宗示波器的旋钮布置面板如图3-1所示。3.1控制件位置图图3-13.2控制件作用序号控制件名称功能1辉度调节光迹的亮度2辅助聚焦与聚焦配合，调节光迹的清晰度3聚焦调节光迹的清晰度4光迹旋转调节光迹与水平刻度线平行5校正信号提供幅度为0.5V，频率为1KHz的方波信号用于校正10：1探极的补偿电容器和检测示波器垂直与水平的偏转因数6电源指示电源接通时，灯亮7电源开关当按下此开关时，开关上方的指示灯亮，表示电源已接通8Y1移位旋钮调节通道1光迹在屏幕上的垂直位置9Y2移位（拉出反相）调节通道2光迹在屏幕上的垂直位置10垂直方式选择垂直系统的工作方式。Y1或Y2：通道1或通道2单独显示交替：Y1和Y2交替工作，适用于较高扫速。断续：两个通道断续显示用于扫速较慢的双踪显示。相加：用来测量代数和（Y1+Y2），若Y2移位旋钮拉出，则测量两通道之差（Y1-Y2）。11Y1垂直衰减器（V/DIV）调节Y1垂直偏转灵敏度12Y2垂直衰减器（V/DIV）调节Y2垂直偏转灵敏度13Y1微调用于连续调节Y1偏转灵敏度，顺时钟旋足为校正位置。14Y2微调用于连续调节Y2偏转灵敏度，顺时钟旋足为校正位置。15Y1偶合方式（AC-DC-GND）用于选择Y1被测信号输入垂直通道的偶合方式16Y2偶合方式（AC-DC-GND）用于选择Y2被测信号输入垂直通道的偶合方式17Y1ORXY1被测信号的输入插座，在X-Y方式为X信号输入18Y2ORXY2被测信号的输入插座，在X-Y方式为Y信号输入19接地（EGN）与机壳相连的接地端20外触发输入外触发输入插座21内触发方式把显示在荧光屏上的输入信号作为触发信号。用于选择Y1、Y2或交替触发22内触发电源用于选择触发源为内、外或电源23触发极性用于选择信号的上升或下降沿触发扫描24电平用于调节被测信号在某一电平触发扫描25微调用于连续调节扫描速度，顺时钟旋足为校正位置26扫描速率（T/DIV）用于调节扫描速率27触发方式常态：无信号时，屏幕上无显示，有信号时，调节电平控制显示稳定波形自动：无信号时，屏幕上显示光迹，有信号时，调节电平控制显示稳定波形电视场：用于显示电视场信号峰-峰值自动：无信号时，屏幕上显示光迹；有信号时，无须调节电平即能获得稳定波形显示。28触发指示内触发扫描时，指示灯亮29水平移位拉出×10调节光迹在屏幕上的水平位置拉出时扫描倍率被扩展10倍从荧光屏的Y轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（Y轴输入电压灵敏度V/div分档选择开关）可读得电信号的幅值；从荧光屏的X轴刻度尺并结合其量程分档（时间扫描速度t/div分档）选择开关，可读得电信号的周期、脉宽、相位差等参数。为了完成对各种不同波形、不同要求的观察和测量任务，它还有一些其它的调节和控制旋钮，通过实验课教师的讲解和自己的操作可逐渐熟悉掌握。四、实验注意事项：1.示波器的辉度不要过亮。2.调节仪器旋钮时，动作不要过快、过猛。3.调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用，以使显示的波形稳定。4.作定量测量时，“t/div”和“V/div”的微调旋钮均应旋置“校准”位置。5.为防止外界干扰，信号发生器的接地端与示波器的接地端要相连（称共地）。6.不同品牌型号示波器的各旋钮、功能的标注不尽相同,实验前应详细阅读所用示波器说明书。7.实验前应认真阅读信号发生器的使用说明书。五、实验内容与步骤：1.双踪示波器的自检将示波器面板部分的“标准信号”插口，通过示波器专用同轴电缆接至双踪示波器的Y轴输入插口YA或YB端，然后开启示波器电源，指示灯亮。稍后，协调地调节示波器面板上的“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等旋钮，使在荧光屏的中心部分显示出线条细而清晰、亮度适中的方波波形；通过选择幅度和扫描速度，并将它们的微调旋钮旋至“校准”位置，从荧光屏上读出该“标准信号”的幅值与频率，并与标称值（1V，1KHz）作比较，如相差较大，请指导老师给予校准。2.正弦波信号的观测(1)将示波器的幅度和扫描速度微调旋钮旋至“校准”位置。(2)接通信号发生器的电源，波形选择开关置“正弦波输出”。通过相应调节，使输出频率分别为50Hz，1.5KHz和20KHz（由频率计读出）；再使输出幅值分别为有效值0.1V，1V，3V（由交流毫伏表读得）。调节示波器Y轴和X轴的偏转灵敏度至合适的位置，从荧光屏上读得幅值及周期，记录之。频率计读数所测项目正弦波信号频率的测定50HZ1000HZ20000HZ示波器“t/div”旋钮位置5ms/div0.2ms/div10μs/div一个周期占有的格数455信号周期（s）20ms1ms50μs计算所得频率（HZ）50Hz1kHz20kHz函数信号发生器读数所测项目正弦波信号的幅值0.1Vp-p1Vp-p示波器“V/div”位置20mV/div0.2V/div峰-峰值波形格数5．14.9峰-峰值(计算值)102mVp-p9.8Vp-p3.方波脉冲信号的观察和测定(1)将信号发生器波形选择开关置“方波输出”。(2)调节方波的输出幅度为3.0VP-P（用示波器测定），分别观测100Hz，3KHz和30KHz方波信号的波形参数。(3)使信号频率保持在3KHz，选择不同的幅度及脉宽，观测波形参数的变化。六、实验结果与体会：1.把两个正弦信号分别加到垂直于水平偏转板，则荧光屏上光点的运动轨迹是两个互相垂直的谐振动的合成。当两个正弦信号频率之比为整数之比时，其轨迹是一个稳定的闭合曲线。2要使光点在荧光屏上移动一定的距离，必须在偏转板上加足够的电压。一般示波管偏转板的灵敏度不高，偏转1cm得有几十伏的电压。被测信号的电压一般较低，只有几伏、几毫伏，甚至更低。因此为了使电子束能在荧光屏上获得明显的偏移，必须对被测信号进行电压放大，垂直(Y轴)和水平(X轴)放大器就起这方面的作用3.如果扫描信号周期不是垂直方向信号周期的整数倍，则每次扫描所得波形将不会完全重合，因而从荧光屏上看到的是不稳定的波形，为了观察到稳定的波形，示波器的扫描信号的频率是可调的，示波器面板上的扫描速率转换开关与扫描微调旋钮就是用来调节扫描信号频率的。4.电子开关实际上是一个自动的快速单刀双掷开关，它把输入两个Y轴输入端(CHl通道与CH2通道)的两个信号轮换着送入Y轴放大器，在荧光屏上的两个不同位置轮流显示这两个信号。轮换速度足够快时，由于入眼的视觉暂留作用，就可在荧光屏上同时观察到两个信号波形。5.主振级产生低频正弦振荡信号，经电压放大器放大，达到电压输出幅度的要求，经输出衰减器可直接输出电压，用主振输出调节电位器调节输出电压的大小。.七、故障及问题分析对于方波-三角波产生电路，遇到的第一个问题是波形无法显示。检测后发现电路中电流几乎为零，原因是电阻过大，电容有些小，使得电路无法有效起振。因此在保证电路安全基础上减小电阻值同时保证电阻间的比值，换用较大的电容，在示波器上检查波形，得出方波波形，但是其占空比不为50%，调节发现不是电路连接问题，检查器件，发现是稳压管损坏造成，更换稳压管得到