实验报告是科学研究的重要基础,详细记录了实验过程和结果,为后续研究提供了宝贵的参考。以下是经过整理的五篇仿真示波器实验报告总结,供大家借鉴,希望对有需要的朋友有所帮助。
仿真示波器实验报告总结 篇1
示波器作为电子测量领域中的重要仪器,其广泛应用于科研、教学及工业生产中,能够将被测信号的波形直观显示在荧光屏上,便于观察、分析和测量。本实验目的是通过实际操作,使学生深入了解示波器的基本结构、工作原理以及使用方法,掌握利用示波器观测电信号波形、测量电压和频率等基本技能。通过本次实验,不仅能够加深对电子测量技术的理解,还能提升解决实际问题的能力。
实验目的
1、了解示波器的基本结构和工作原理。
2、掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。
3、学会使用示波器观测电信号波形、电压幅值以及频率。
4、学习使用示波器观察李萨如图并测量频率。
实验器材
1、示波器×1
2、信号发生器×2
3、信号线×2
4、万用表(备用)
实验原理
示波器主要由示波管、电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统等组成。其核心部件是示波管,它利用电子束在电场中的偏转来描绘被测信号的波形。当被测信号加到Y轴偏转板上时,电子束在垂直方向上发生偏转;同时,锯齿波电压加到X轴偏转板上,使电子束在水平方向上产生扫描,从而在荧光屏上形成稳定的波形图。
示波器的工作原理可以概括为:将被测信号经过衰减、放大等处理后,分别加到示波管的X轴和Y轴偏转板上,通过控制电子束的偏转来描绘出信号的波形。
实验步骤
1、仪器准备
阅读示波器使用说明书,了解各旋钮的功能。
接通示波器电源开关,进行预热。
检查信号发生器是否正常工作,设定合适的输出频率和幅值。
2、观察基本波形
将信号发生器的输出接到示波器的Y轴输入端。
调节示波器的“扫描时间”旋钮,观察不同扫描速度下的波形变化。
调节“垂直偏转因数”旋钮,观察波形在垂直方向上的变化。
3、观察李萨如图
向示波器的X轴和Y轴分别输入两个频率相同或成简单整数比的正弦波信号。
调节“扫描时间”旋钮至“X-Y”模式,使两路信号进行合成。
观察并绘制不同频率比下的'李萨如图形,分析图形特点与信号频率之间的关系。
4、测量电压和频率
使用示波器测量信号的电压幅值,通过“垂直偏转因数”和波形占用的格数进行计算。
使用周期换算法或李萨如图形法测量信号的频率。
实验结果与分析
1、波形观察
在实验中,我们成功观察到了正弦波、方波等基本波形,并通过调节扫描时间和垂直偏转因数,观察到了波形在时间和幅度上的变化。这些波形清晰、稳定,验证了示波器在信号观测方面的准确性。
2、李萨如图观察
通过向示波器的X轴和Y轴输入不同频率比的正弦波信号,我们观察到了多种李萨如图形。这些图形具有独特的形状和周期性,与输入信号的频率比密切相关。通过测量图形上的切点数,我们可以准确计算出两个信号的频率比。
3、电压和频率测量
使用示波器对信号进行了电压和频率的测量。通过计算波形占用的格数和垂直偏转因数,我们得到了信号的电压幅值;通过周期换算法和李萨如图形法,我们测量了信号的频率,并与信号发生器的读数进行了比较,验证了测量结果的准确性。
实验结论
本次实验通过实际操作,使我们深入了解了示波器的基本结构和工作原理,掌握了示波器的使用方法。通过观察基本波形、李萨如图以及测量电压和频率等实验内容,我们不仅加深了对电子测量技术的理解,还提高了实际操作能力和解决问题的能力。未来,我们将继续深入学习电子测量技术,为未来的科研和工作打下坚实的基础。
仿真示波器实验报告总结 篇2
示波器作为电子测量领域的重要工具,能够将不可见的电信号波形转换成可视化的图像显示在荧光屏上,从而帮助工程师和技术人员更好地观察、分析和测量电子信号的波形、频率、相位等参数。本实验通过实际操作,使学生掌握示波器的基本工作原理和使用方法,理解电信号波形的观测与分析过程,为后续的电子电路实验及科研活动打下坚实基础。
实验目的
1、了解示波器的基本机构和工作原理。
2、掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。
3、学会使用示波器观测电信号波形、电压幅值以及频率。
4、通过实际操作,加深对电子信号特性的理解。
实验器材
1、示波器×1
2、信号发生器×2
3、信号线×2
4、其他辅助工具(如螺丝刀、万用表等)
实验原理
示波器主要由示波管、垂直放大电路(Y放大)、水平放大电路(X放大)、扫描信号电路(锯齿波发生器)、同步电路和电源等部分组成。其中,示波管是核心部件,包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分,能将电信号转换为光信号显示在荧光屏上。
当被测信号加在Y轴偏转板上时,电子束在垂直方向上产生偏转,形成与被测信号相对应的波形图像;同时,锯齿波信号加在X轴偏转板上,使电子束在水平方向上产生扫描,从而在荧光屏上展开完整的波形图像。
实验步骤
1、实验准备
阅读示波器使用说明书,了解每个旋钮的功能和操作方法。
检查示波器和信号发生器是否正常工作,确保所有连接线和接口无损坏。
预热示波器,一般需开机预热15分钟。
2、示波器基本设置
接通示波器电源,调节亮度、聚焦等旋钮,使扫描线清晰可见。
将示波器设置为“X-Y”模式,以便观察李萨如图形。
调节垂直偏转因数和水平偏转因数,以适应被测信号的幅度和频率范围。
3、信号输入与观测
向CH1、CH2分别输入两个信号源的正弦波。
调整“扫描时间”的“粗调”旋钮,使波形在荧光屏上稳定显示。
观察并记录不同频率比下的李萨如图形,分析其特点与两个信号频率之间的关系。
4、数据处理与分析
设fx=1000Hz为约定真值,通过测量和计算求出另一信号发生器的输出频率fy。
将计算结果与信号发生器读数值进行比较,计算相对误差。
分析误差产生的原因,如仪器系统误差、操作不当等。
实验结果
通过实验,我们成功观测到了不同频率比下的李萨如图形,并计算出了未知信号的频率。实验数据表明,示波器在观测电信号波形和测量频率方面具有较高的准确性和可靠性。
实验总结
本次实验不仅使我们掌握了示波器的基本工作原理和使用方法,还加深了对电子信号特性的`理解。通过实际操作和数据分析,我们验证了示波器在电子测量领域的重要作用。同时,我们也认识到在实验过程中需要注意细节和精度控制,以减小误差并提高实验结果的准确性。
未来,随着电子技术的不断发展,示波器将更加智能化和多功能化。我们期待能够进一步学习和掌握更先进的示波器技术,为电子电路的设计、调试和分析提供更加有力的支持。
仿真示波器实验报告总结 篇3
示波器的使用
预习思考题
1.示波器的功能是什么? 2.扫描同步如何理解? 3.什么是李萨如图?
1.电子示波器是用来直接显示,观察和测量电压波形机器参数的电子仪器。
2.用每一个触发脉冲产生于同触发电压所对应的触发信号的同相位点,故每次扫描起点会准确地落在同相位点于是每次扫描的起始点会准确地落在同相位点,于是每次扫描出的波形完全重复而稳定地显示被测波的波形。就是触发扫描实现同步的原理。
3.当示波器在Y轴与X轴同时输入正弦信号电压且他们的频率式简单的整数比时荧光屏上出现各式各样的图形这类图形称作“李萨如图”
实验数据记录
实验仪器:
YB4320F双追踪示波器,SG1642函数信号发生器 实验步骤:
1.用示波器观察信号波形
(1)调节扫描旋钮,使示波器的扫描线至长短适当的稳定水平亮线
(2)将信号发生器接到ch1或ch2 输入上,频率选用数百或数千赫兹方式开关及触发源开关的位置与信号输入通道一致的出稳定的波形。
(3)改变输入信号电压的波形,如正弦波,三角波,方波调节扫描微调,以得到2个 (4)可以在调节其他该扫描熟悉示波器 2.用李萨如图测定频率
(1)当示波器在Y轴与X轴同时输入正弦信号电压,且他们的频率式简单的整数比的的荧光屏上出现各种形式的图形,这类图形称作“李萨如图”
(2)当fg:fx=1:1时输入fg=50hz.fx=50hz ,绘出一种李萨如图 (3)当fg:fx=1:2时输入fg=300hz.fx=200hz,绘出一种李萨如图
数据处理如上
思考题
1.示波器为接通前,有那些注意事项?
2.波形不稳定时,应调节那个旋钮?
3.为了观察李萨如图,应该怎样设置按钮?
4.欲关闭示波器,首先应把那个旋钮扭到最小?
1,1。确定是否接地2。是否正确连接探头3。查看所有的终端额定值4。在是使用一个通道的情况下触发源选的通用一致
2.应调节水平微调使之稳定,再调节CH通道
3.首先示波器应该在XY轴输入正弦电压,且加上fg与fx上的频率成整数比
4.将示波器探头脱开测量电路,将输入选择开关,达到接地位置,关机,如果是模拟示波器的话,需要将聚集旋钮和亮度旋钮调低,然后在关闭电源。
仿真示波器实验报告总结 篇4
示波器是测量信号波形的仪器,是应用最广的测量仪器之一。它不仅广泛应用于实验室,而且成为现代工业不可缺少的辅助工具。利用示波器对电子产品的电路进行信号的检测和分析,可以快速地发现并解决问题,因此正确分析示波器显示波形的原理,以及熟悉使用示波器是非常有必要的,对学生以后学习和工作有很大的帮助。在大学物理实验教学中,示波器原理与使用是一个必不可少的实验。然而,该实验仪器的原理复杂,大多数学生理解起来难度偏大,特别是面板旋钮多使得学生熟悉起来很困难。通过该实验对提高学生在信号波形测量方面的实践能力、创新能力,以及理论联系实际的能力提高有着极其重要的作用。在实验教学过程总是会出现各种各样的问题,因此我结合大学物理实验示波器实验中出现的问题,介绍一些经验。
1、示波器原理的阐述
实验教学首先讲解的就是仪器原理,但是示波器的原理比较复杂,学生掌握起来比较困难。为解决这个难题,将示波器显示波形的原理与单摆运动中沙漏形成波形的原理相类比,利用简单易懂的知识对示波器的原理进行形象的讲解,使其简化,加深学生对示波器原理的理解和掌握。在大学生物理实验教学中利用类比简化思维帮助学生理解和学习新知识的方法效果明显。
示波管结构非常简单,主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成,偏转系统由水平偏转板(x轴方向)和竖直偏转板(y轴方向)组成。在偏转板上加电压,则电子束的运动是发生偏转,加不同的电压,电子运动也不一样,从而在荧光屏上所观察到的图形也有所不同。如果我们在竖直偏转板上接入待观察的正弦交流电压,同时在水平偏转板上接入锯齿波电压,则电子的运动将是水平方向的匀速直线运动与竖直方向的简谐振动两个相互垂直方向上运动的合成,屏上将显示正弦波。
把沙漏的单摆运动与示波器显示波形的原理相结合进行类比,以帮助学生理解示波器的工作原理。实践表明示波器显示波形的原理虽然复杂,但是利用沙漏的单摆运动实验对其进行类比简化,可以很容易地让学生理解掌握。示波器的工作原理可以如此掌握,在进行其他物理知识的学习和物理实验的探讨时,实验老师也可以采用这种类比的方法,利用学生理解的知识点甚至是其他学科的知识去简化复杂的物理内容。掌握了这种教学法,不仅可以使学生将新知识与已有的知识融会贯通,而且能使学生加深记忆和理解,为他们的学习提供极大的帮助。
2、功能键的使用技巧及注意事项
在教师准备实验仪器阶段,应注意示波器在使用一段时间或经较长时间存放或修理后,应重新进行校准,示波器精度校准分垂直校准和时基校准两个方面。待示波器开机20分钟后,内部稳定即可进行校准工作。扫描基线的校正,示波器应用在不同的场合,会受外磁场的影响引起扫描基线发生倾斜,此时需要对扫描基线进行校正。校正的方法:用螺丝刀调节“基线旋转”,使扫描线和示波器的水平刻度线平行。
在示波器功能键的讲解上要做到示波器面板上各开关、按键、旋钮都要详细地讲解相关功能特性,同时进行示范性的屏幕显示演示,使得学生有更直观形象的了解。要求做实验前学生对照仪器面板说明书,体会一些常用开关、按键、旋钮的作用,如辉度、聚焦、位移、X―Y等,让学生有一个自己独立操作仪器的过程。
非常有必要在黑板上板示示波器使用注意事项及技巧:
(1)测试前,在不明确被测信号幅度大小,可先将示波器的VOLTS/DIV选择开关置于最大挡,避免电压过高而造成示波器损坏,同时避免该档位过小往往出现信号显示远远大于屏幕,以至于学生误认为没有信号输入。一般选择合适档位使得信号显示高度约占荧光屏高度的二分之一到三分之二之间,这样减小在信号测量时出现的误差。
(2)在用示波器测量频率较低信号时,其波形不容易同步,表现为波形不稳定。一般情况规定学生输入较高频率信号,同时仔细调节示波器上的触发电平控制(LEVEL)旋钮,使被测信号稳定和同步。“触发电平”键是示波器面板上众多旋钮中非常重要的旋钮,其作用在众多物理实验教材中只是介绍而已,通过触发扫描使待测信号与扫描信号同步以达到图形的稳定,图形不稳定的情况在学生实验中出现得最多。
(3)TIME/DIV(扫描速率选择)旋钮。此旋钮的作用是改变加在水平偏转板上锯齿波扫描信号的频率。在不明确被测信号频率大小,可将TIME/DIV选择扫描时间置于最小挡,避免低频率信号一直闪动。合适的档位是信号波形显示2到3个周期,这样在时间测量时可以减少误差。
(4)“触发方式”、“触发源”和“触发电平”的选择。这三者选择的不正确,往往出现波形不稳定的情况,屏幕上的波形发生向左或向右的连续移动。要使波形能够稳定下来,跟示波器使用的“触发方式”、“触发源”及“触发电平”选择有关,合理运用触发方式、触发源来观察信号,要求学生在实验中掌握。
(5)在利萨如图实验部分,为了避免视觉上的混乱,要求学生在关闭通道1的前提下再调整好通道2的信号显示。
(6)示波器工作时,周围不要放置大功率的变压器,否则,对示波器会有很大影响和噪声干扰。
3、示波器常见故障的分析
示波器用于实验教学使用频繁,且使用时间较长,很容易出故障。掌握示波器的常见故障的分析检修方法,有利于缩短维修周期,避免因为仪器故障耽误教学。在遇到各种问题时,学生一般无法解决,往往需要教师引导性地解决。这就要求教师要具备解决这些问题的能力。当然这些需要在教学中不断地总结经验,多途径地提高解决问题的能力,进而能够更好地指导学生排除故障。
在教学过程中,学生在出现问题时,经常性地乱按功能键,到了后面他自己都不知道按了什么键,有时的确是仪器出现问题。教师应该把出现的各种原因都考虑进去,先考虑仪器正常是仪器参数设置的问题,再考虑仪器元件出现问题。例如示波器屏幕上没有任何信号或者信号在示波器上显示闪动的比较厉害。首先,看信号输入端的问题即信号发生器示波器的相关设置是否正常,例如波形按钮是否有选择、频率的设置是否正确,等等,然后检查与示波器的接线,以及探头接触是否良好、探头线断线等问题,再检查示波器相关按键的设置是否和信号发生器输出信号一直,可能是学生按了所用通道的接地旋钮,这样信号就会对地短路,没有任何信号输入到示波器测量端,以及示波器电源开关有没有打开,可以调节亮度旋钮看是否亮度设置太低。其次,调节上下位移旋钮和左右位移旋钮看波形是否偏离屏幕显示区。所以首先要求老师要一定程度的对仪器硬件有所了解,那些元件出现问题可能会出现什么样的现象,对仪器的操作那就要求非常熟悉,总之做到软件硬件都过关。
4、结语
以上是我在示波器实验教学实践中总结的一些经验。在有限学习时间内,学习、掌握基本的仪器操作方法,让学生做到实验目标明确,理论与实践相结合,在掌握好基本技能的基础上进行开放式自主训练。教师应引导学生解决实验中遇到的一些问题,提高学生的创新能力,使学生体会到大学物理实验这门课的作用与重要性,从而逐渐地让学生有意识地去提高自己的动手能力。
仿真示波器实验报告总结 篇5
在数字电路实验中,需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单,而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛,且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。
1 示波器工作原理
示波器是利用电子示波管的特性,将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像,显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。
1.1 示波管
阴极射线管(CRT)简称示波管,是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。正如图1所示,电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内,构成了一个完整的示波管。
1.荧光屏
现在的示波管屏面通常是矩形平面,内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜,撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用,有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。
当电子停止轰击后,亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做“余辉时间”。余辉时间短于10μs为极短余辉,10μs—1ms为短余辉,1ms—0.1s为中余辉,0.1s-1s为长余辉,大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管,高频示波器选用短余辉,低频示波器选用长余辉。
由于所用磷光材料不同,荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管,以保护人的眼睛。
2.电子枪及聚焦
电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极,阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒,套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低,对阴极发射的电子起控制作用,一般只有运动初速度大的少量电子,在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔,奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低,则全部电子返回阴极,即管子截止。调节电路中的W1电位器,可以改变栅极电位,控制射向荧光屏的电子流密度,从而达到调节亮点的辉度。第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连,所加电位比A1高。G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用。
电子束从阴极奔向荧光屏的过程中,经过两次聚焦过程。第一次聚焦由K、G1、G2完成,K、K、G1、G2叫做示波管的第一电子透镜。第二次聚焦发生在G2、A1、A2区域,调节第二阳极A2的电位,能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点,这是第二次聚焦。A1上的电压叫做聚焦电压,A1又被叫做聚焦极。有时调节A1电压仍不能满足良好聚焦,需微调第二阳极A2的电压,A2又叫做辅助聚焦极。
3.偏转系统
偏转系统控制电子射线方向,使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。图8.1中,Y1、Y2和Xl、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统。Y轴偏转板在前,X轴偏转板在后,因此Y轴灵敏度高(被测信号经处理后加到Y轴)。两对偏转板分别加上电压,使两对偏转板间各自形成电场,分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。
4.示波管的电源
为使示波管正常工作,对电源供给有一定要求。规定第二阳极与偏转板之间电位相近,偏转板的平均电位为零或接近为零。阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V),而且可调,以实现辉度调节。第一阳极为正电位(约+100V~+600V),也应可调,用作聚焦调节。第二阳极与前加速极相连,对阴极为正高压(约+1000V),相对于地电位的可调范围为±50V。由于示波管各电极电流很小,可以用公共高压经电阻分压器供电。
1.2 示波器的基本组成
从上一小节可以看出,只要控制X轴偏转板和Y轴偏转板上的电压,就能控制示波管显示的图形形状。我们知道,一个电子信号是时间的函数f(t),它随时间的变化而变化。因此,只要在示波管的X轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压,在y轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小),示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。电信号中,在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。
示波器的基本组成框图如图2所示。它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成。
被测信号①接到“Y"输入端,经Y轴衰减器适当衰减后送至Y1放大器(前置放大),推挽输出信号②和③。经延迟级延迟Г1时间,到Y2放大器。放大后产生足够大的信号④和⑤,加到示波管的Y轴偏转板上。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形,将Y轴的被测信号③引入X轴系统的触发电路,在引入信号的正(或者负)极性的某一电平值产生触发脉冲⑥,启动锯齿波扫描电路(时基发生器),产生扫描电压⑦。由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2,为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始扫描,Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2。扫描电压⑦经X轴放大器放大,产生推挽输出⑨和⑩,加到示波管的X轴偏转板上。z轴系统用于放大扫描电压正程,并且变成正向矩形波,送到示波管栅极。这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度,而在扫描回程进行抹迹。
以上是示波器的基本工作原理。双踪显示则是利用电子开关将Y轴输入的两个不同的被测信号分别显示在荧光屏上。由于人眼的视觉暂留作用,当转换频率高到一定程度后,看到的是两个稳定的、清晰的信号波形。
示波器中往往有一个精确稳定的方波信号发生器,供校验示波器用。
2 示波器使用
本节介绍示波器的使用方法。示波器种类、型号很多,功能也不同。数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器。这些示波器用法大同小异。本节不针对某一型号的示波器,只是从概念上介绍示波器在数字电路实验中的常用功能。
2.1 荧光屏
荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线,指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间,垂直方向指示电压。水平方向分为10格,垂直方向分为8格,每格又分为5份。垂直方向标有0%,10%,90%,100%等标志,水平方向标有10%,90%标志,供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V/DIV,TIME/DIV)能得出电压值与时间值。
2.2 示波管和电源系统
1.电源(Power)
示波器主电源开关。当此开关按下时,电源指示灯亮,表示电源接通。
2.辉度(Intensity)
旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些,高频信号时大些。
一般不应太亮,以保护荧光屏。
3.聚焦(Focus)
聚焦旋钮调节电子束截面大小,将扫描线聚焦成最清晰状态。
4.标尺亮度(Illuminance)
此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度。正常室内光线下,照明灯暗一些好。室内光线不足的环境中,可适当调亮照明灯。
2.3 垂直偏转因数和水平偏转因数
1.垂直偏转因数选择(VOLTS/DIV)和微调
在单位输入信号作用下,光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度,这一定义对X轴和Y轴都适用。灵敏度的倒数称为偏转因数。垂直灵敏度的单位是为cm/V,cm/mV或者DIV/mV,DIV/V,垂直偏转因数的单位是V/cm,mV/cm或者V/DIV,mV/DIV。实际上因习惯用法和测量电压读数的方便,有时也把偏转因数当灵敏度。
踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。一般按1,2,5方式从 5mV/DIV到5V/DIV分为10档。波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。例如波段开关置于1V/DIV档时,如果屏幕上信号光点移动一格,则代表输入信号电压变化1V。
每个波段开关上往往还有一个小旋钮,微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底,处于“校准”位置,此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮,能够微调垂直偏转因数。垂直偏转因数微调后,会造成与波段开关的指示值不一致,这点应引起注意。许多示波器具有垂直扩展功能,当微调旋钮被拉出时,垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)。例如,如果波段开关指示的偏转因数是1V/DIV,采用5扩展状态时,垂直偏转因数是0.2V/DIV。
在做数字电路实验时,在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于判断被测信号的电压值。
2.时基选择(TIME/DIV)和微调
时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。时基选择也通过一个波段开关实现,按1、2、5方式把时基分为若干档。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值。例如在1μS/DIV档,光点在屏上移动一格代表时间值1μS。
“微调”旋钮用于时基校准和微调。沿顺时针方向旋到底处于校准位置时,屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致。逆时针旋转旋钮,则对时基微调。旋钮拔出后处于扫描扩展状态。通常为10扩展,即水平灵敏度扩大10倍,时基缩小到1/10。例如在2μS/DIV档,扫描扩展状态下荧光屏上水平一格代表的时间值等于2μS(1/10)=0.2μS
示波器的标准信号源CAL,专门用于校准示波器的时基和垂直偏转因数。例如COS5041型示波器标准信号源提供一个VP-P=2V,f=1kHz的方波信号。
示波器前面板上的位移(Position)旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置。旋转水平位移旋钮(标有水平双向箭头)左右移动信号波形,旋转垂直位移旋钮(标有垂直双向箭头)上下移动信号波形。
2.4 输入通道和输入耦合选择
1.输入通道选择
输入通道至少有三种选择方式:通道1(CH1)、通道2(CH2)、双通道(DUAL)。选择通道1时,示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时,示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时,示波器同时显示通道1信号和通道2信号。测试信号时,首先要将示波器的地与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择,将示波器探头插到相应通道插座上,示波器探头上的地与被测电路的地连接在一起,示波器探头接触被测点。示波器探头上有一双位开关。此开关拨到“1”位置时,被测信号无衰减送到示波器,从荧光屏上读出的电压值是信号的实际电压值。此开关拨到“10"位置时,被测信号衰减为1/10,然后送往示波器,从荧光屏上读出的电压值乘以10才是信号的实际电压值。
2.输入耦合方式
输入耦合方式有三种选择:交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。当选择“地”时,扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观测极低频信号。交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。在数字电路实验中,一般选择“直流”方式,以便观测信号的绝对电压值。
2.5 触发
第一节指出,被测信号从Y轴输入后,一部分送到示波管的Y轴偏转板上,驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动;另一部分分流到x轴偏转系统产生触发脉冲,触发扫描发生器,产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上,使光点沿水平方向移动,两者合一,光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。由此可知,正确的触发方式直接影响到示波器的有效操作。为了在荧光屏上得到稳定的、清晰的信号波形,掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的。
1.触发源(Source)选择
要使屏幕上显示稳定的波形,则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。触发源选择确定触发信号由何处供给。通常有三种触发源:内触发(INT)、电源触发内触发使用被测信号作为触发信号,是经常使用的一种触发方式。由于触发信号本身是被测信号的一部分,在屏幕上可以显示出非常稳定的波形。双踪示波器中通道1或者通道2都可以选作触发信号。
电源触发使用交流电源频率信号作为触发信号。这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的。特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效。
外触发使用外加信号作为触发信号,外加信号从外触发输入端输入。外触发信号与被测信号间应具有周期性的关系。由于被测信号没有用作触发信号,所以何时开始扫描与被测信号无关。
正确选择触发信号对波形显示的稳定、清晰有很大关系。例如在数字电路的测量中,对一个简单的周期信号而言,选择内触发可能好一些,而对于一个具有复杂周期的信号,且存在一个与它有周期关系的信号时,选用外触发可能更好。
2.触发耦合(Coupling)方式选择
触发信号到触发电路的耦合方式有多种,目的是为了触发信号的稳定、可靠。这里介绍常用的几种。
AC耦合又称电容耦合。它只允许用触发信号的交流分量触发,触发信号的直流分量被隔断。通常在不考虑DC分量时使用这种耦合方式,以形成稳定触发。但是如果触发信号的频率小于10Hz,会造成触发困难。
直流耦合(DC)不隔断触发信号的直流分量。当触发信号的频率较低或者触发信号的占空比很大时,使用直流耦合较好。
低频抑制(LFR)触发时触发信号经过高通滤波器加到触发电路,触发信号的低频成分被抑制;高频抑制(HFR)触发时,触发信号通过低通滤波器加到触发电路,触发信号的高频成分被抑制。此外还有用于电视维修的电视同步(TV)触发。这些触发耦合方式各有自己的适用范围,需在使用中去体会。
3.触发电平(Level)和触发极性(Slope)
触发电平调节又叫同步调节,它使得扫描与被测信号同步。电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时,扫描即被触发。顺时针旋转旋钮,触发电平上升;逆时针旋转旋钮,触发电平下降。当电平旋钮调到电平锁定位置时,触发电平自动保持在触发信号的幅度之内,不需要电平调节就能产生一个稳定的触发。当信号波形复杂,用电平旋钮不能稳定触发时,用释抑(Hold Off)旋钮调节波形的释抑时间(扫描暂停时间),能使扫描与波形稳定同步。
极性开关用来选择触发信号的极性。拨在“+”位置上时,在信号增加的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。拨在“-”位置上时,在信号减少的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点。
2.6 扫描方式(SweepMode)
扫描有自动(Auto)、常态(Norm)和单次(Single)三种扫描方式。
自动:当无触发信号输入,或者触发信号频率低于50Hz时,扫描为自激方式。
常态:当无触发信号输入时,扫描处于准备状态,没有扫描线。触发信号到来后,触发扫描。
单次:单次按钮类似复位开关。单次扫描方式下,按单次按钮时扫描电路复位,此时准备好(Ready)灯亮。触发信号到来后产生一次扫描。单次扫描结束后,准备灯灭。单次扫描用于观测非周期信号或者单次瞬变信号,往往需要对波形拍照。
上面扼要介绍了示波器的基本功能及操作。示波器还有一些更复杂的功能,如延迟扫描、触发延迟、X-Y工作方式等,这里就不介绍了。示波器入门操作是容易的,真正熟练则要在应用中掌握。值得指出的是,示波器虽然功能较多,但许多情况下用其他仪器、仪表更好。例如,在数字电路实验中,判断一个脉宽较窄的单脉冲是否发生时,用逻辑笔就简单的多;测量单脉冲脉宽时,用逻辑分析仪更好一些。