示波器的原理及应用

《示波器的原理及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、示波器的原理及应用物理科学与技术学院13级弘毅班2013301020142吴雨桥【实验目的】（1）了解示波器的主要组成部分、工作原理以及使用方法。（2）会正确使用示波器观察波形，并测量信号和观测李萨如图形等。【实验主要器材】CS-4125双踪示波器、信号源【实验原理】1.示波器示波器的主要组成部分：示波管、Y轴系统、X轴系统和电源等。示波管是电子示波器的核心，是一个高真空度的静电控制的电子束玻璃管。示波器的Y轴系统用来放大Y轴输入信号的幅度，以供给Y偏转板一个合适的工作电压。调节它的增益可以改变

2、单位输入电压所引起的光点在Y方向上的偏转距离（即Y轴灵敏度Sy）。X轴系统的主要作用是产生一个随时间线性变化的锯齿波电压（扫描电压），经放大后加到X偏转板，形成一条时间轴线。调节扫描电压的斜率（∆u/∆t），可以改变单位时间内光点在X方向上的偏转距离（即扫描速率Vx）。另一个作用是作为X外输入信号的放大器，以得到适当的幅度（电压）送到X偏转板，与Y轴信号垂直合成。2.示波器的图形要想得到Y轴输入电压的图形，必须加上横偏扫描电压，把输入信号电压的垂直振动展开，这个展开过程称为“扫描”。只有输入电压

3、与横偏扫描电压的周期严格形同，或者后者是前者的整数倍时，图形才会稳定。只要两个交流电压的频率成整数比，光点便可描绘出李萨如图形（见下图），这是两个相互垂直的简谐振动合成的运动图形。3.以李萨如图形测频率测量关系式为fy/fx=nx/ny关系式中，fx、fy分别为Y方向和X方向上输入信号的频率，nx和ny分别为李萨如图形假想外方框横方向和垂直方向上的切点数。只要知道Y或X方向上的某个频率，利用李萨如图形和上述关系式就可以得到另一个未知频率。【实验内容与步骤】1.利用示波器自身的标准方波对示波器进行

4、校准。用传输电缆的红色夹子夹住示波器上的“CAL”方波信号输出端，传输电缆的另一端接在CH1或CH2。然后通过示波器上的“VAR”旋钮来对示波器校准。2.利用示波器的CH1或CH2来观察和测量信号。首先选择信号发生器的输出信号波形，然后调节其输出频率和电压为某一个值，再将其接入示波器的CH1或CH2信道来进行测量验证。3.观察李萨如图形并用其测量未知频率。电子束在屏幕上同时做两个相互垂直的简谐运动时，其合成轨迹随着它们的频率比值的不同而得出一系列图形。固定X方向为f=10kHz，然后调节Y方向的

5、频率,使得示波器上出现各种李萨如图形，从而带入公式计算出Y方向上的频率。【实验数据】1.利用示波器自身的标准方波对示波器进行校准。校准波形电压/Vp-p频率/HzVOTS/DIVDIVp-pTime/DIVDIVt方波110000.52.000.2ms4.952.利用示波器的CH1和CH2来观察和测量信号，并推导出上述三种波形系数（即Vp与Vrms的大小关系）被测波形方波正弦波三角波信号源电压/Vrms122信号源频率/Hz100020005000VOTS/DIV0.511DIVp-p4.005

6、.496.73Time/DIV0.2ms0.2ms0.2msDIVt5.022.451.00测量电压大小/V2.005.496.73测量频率大小/Hz986.062020.414950.01波形比值Vp/Vrms11.37251.68253.观察李萨如图形并测量未知频率fy/fx1：12：11：23：2李萨如图形水平切点数Nx2426垂直切点数Ny2244已知fy（KHz）10101010计算fx（KHz）1020515信号源读出f‘x/Hz10000.004020000.01085000.00

7、26015000.0079E=

8、fx-f’x

9、/fx4*10^（-7）5.4*10^(-7)5.2*10^(-7)5.267*10^(-7)【数据处理与结果表达】1.利用标准方波进行示波器的校准时，DIVp-p应为2.00，实际为2.00，DIVt应为5.00，实际为4.95，故示波器的电压测量为准确的，但时间测量为不准确的。T=1/1000=0.001s，故∆t*4.95=0.001，即∆t=0.20202ms，示波器调在0.2ms挡上时，每一格代表0.20202ms。1.推导波形系数时，由理

10、论推导可知，方波、正弦波、三角波的波形系数应为1、2、3测量方波时，理论峰值电压为1V，实际峰值电压为1.00V，标准差=0，Ub为0.05V，U=Ua2+Ub2=0.05V,相对误差率=（X-X’/X’）*100%=0%理论频率为1000HZ，实际频率为986.05HZ，标准差=13.94HZ，Ub为20HZ，U=Ua2+Ub2=24.379HZ,相对误差率=（X-X’/X’）*100%=1.394%波形系数=1，标准差=0，U=0，相对误差率=（X-X’/X’）*100%=0%故方波峰值电压