实验示波器观测信号波形

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1、实验示波器观测信号波形示波器是一种用途广泛的电子测量仪器，它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。根据示波器对信号的处理方式，可将示波器分为模拟示波器和数字示波器。本实验主要使用数字示波器。一、实验目的1.理解示波器的基本显示原理；2.熟悉示波器的常用功能，并使用示波器观察信号电压的波形；3.学会用示波器测量交、直流信号电压的峰值和频率；4.学会用示波器观察李萨如图形。二、实验仪器DS2072A型数字示波器，DG4062型函数信号发生器等。图1-1DS2072A型数字示波器图1-2DG4062型函数信号发生器图

2、2示波器显示波形原理三、实验原理(一)示波器显示波形原理示波器上的波形是Y轴和X轴输入电压共同作用的结果。Y轴输入正弦波，X轴输入锯齿波，则屏幕上显示正弦波。现举例说明示波器是如何扫描出被测波形的。如图2所示，设垂直偏转板（即Y轴）上加一正弦电压Uy，水平偏转板（即X轴）上加一锯齿波电压Ux，二者周期相同（Tx=Ty）。在t=0时刻，Ux=Uy=0，光点在屏上A点（称为起扫点）；在t=c时刻，Uy随时间上升到最大值Uym，到达图（a）中Y方向的Cy点，Ux增加到Uxc，到达图（b）中X方向的Cx点，两者合成使光点运动到图（c）中的C点；在t=e时刻

3、，Uy的值下降到0，到达图（a）中Y方向的Ey点，Ux增加到Uxe，到达图（b）中X方向的Ex点，两者合成使光点运动到图（c）中的E点；在t=g，i时，两者合成，使光点分别运动到图（c）中的G点和I点。在i时刻Ux由Uxi突然变为0，而Uy不变，则光点由图（c）中的I点突然反跳回原起扫点A，完成一次扫描。以后不断重复这样一个过程，使屏上显示出一个稳定的正弦波形。这样一个正弦波形，实质上是沿Y轴方向的简谐运动与沿X轴方向的匀速运动合成的一种合运动。-6-图3Tx=2Ty时合成的图形当Tx=2Ty时，则合成的是2个正弦波形。如图3所示。以此类推，如果要

4、在示波器上显示完整稳定的波形，就要使X轴上扫描电压的周期Tx为Y轴上信号电压周期Ty的整数倍，即：（n=1，2，3，┄）（1）如果用频率f表示，那么，式（1）可改写为：（n=1，2，3，┄）（2）由上述分析及图形的合成可以看出，要在示波器上显示稳定的波形，被测信号电压的频率fy与扫描电压的频率fx必须满足整数倍的关系。由于这两个电压来自不同的振荡源，它们之间的频率不会自然满足整数比的关系，因此，示波器中扫描电压的频率必须可调。当然，如果只靠人工调节很难严格满足这个关系，再加上实验过程中频率不可避免地会有所变化，不容易长时间维持住既定整数倍关系，稍有

5、差异就造成波形不稳定，所以我们常看到示波器的波形好像在“走动”，且待测电压的频率越高时，这个问题就越突出。图4信号合成示意图这种情形可用图4来加以说明。设扫描电压的周期Tx比待测电压的周期Ty稍小（如Tx／Ty=7／8）。在第一扫描周期末，水平扫描电压完成了一个全振动，扫描亮点回到X轴原点，但正弦波电压一个全振动还没结束，扫描亮点在Y轴上还没有回到原点，处在7／8Ty对应的位置，因此，屏上只显示出正弦波信号0-4点之间的曲线段。同样分析，在第二扫描周期内，显示出正弦波信号4-8点之间的曲线段：在第三扫描周期内，显示出正弦波信号8-11点之间的曲线段

6、。这样，屏上显示的波形每次都不重叠，好像波形在向右“走动”。同理，如果Tx比Ty稍大，则波形好像在向左“走动”。这里我们所以比较详细的描述上述情况，是因为在示波器的调节中这种情况经常会出现。其原因是扫描电压的周期与被测信号电压的周期不相等或不成整数倍，以至每次扫描开始时，波形曲线上的起点位置均不一样所造成的，即不同步。由上可知，如果没有“扫描”，我们就看不到被测信号随时间规律变化的平面波形图像，如果没有“同步”，就看不到稳定的波形图像。为了达到“同步”目的，示波器采用三种方式：（1）如果整步电路直接从垂直放大电路中取出一部分待测信号加到扫描发生器，

7、当待测信号频率fy有微小变化，它将迫使扫描频率fx跟踪其变化，保证波形的完整稳定，这种方式称为“内整步”。（2）如果从外部电路中取出信号加到扫描发生器，迫使扫描频率变化，保证波形的完整稳定目的，这种方式称为“外整步”。（3）如果整步信号从电源变压器获得，则称为“电源整步”。不论采用哪种方式，操作时，使用“电平”旋钮，可改变触发电平大小。当待测信号电压上升到触发电平时，扫描发生器便开始扫描。扫描时间的长短，由扫描速度选择开关控制。由于每次波形的扫描起点都在荧光屏上的固定位置，所以，显示的波形极为稳定。(一)整流与滤波电路一般情况下交流电是指电压大小和

8、方向随时间做周期性交替变化的一种电流，如图5（a）所示。直流电是电压正负方向不改变的电流。若将交流电中反方向的电流去掉（如