模拟示波器的使用实验

模拟示波器的使用实验

实验目的：

1． 了解示波器的主要组成部分和基本工作原理，掌握示波器和低频信号发生器的基本使用方法。
2． 学会使用示波器观察各种信号波形及测量交流电电压的峰峰值Up-p。
3． 学会用示波器测量交流电信号频率的一些原理和方法。

实验原理：

模拟型示波器的方框原理图

1． 模拟型示波器显示波形及波形稳定的原理

显示波形原理：

　　当被测信号接适应症示波器Y轴即示波管的Y轴偏转板，例如正弦电压，若X轴不加交

变信号，从电子枪射出的电子束在垂直方向随时间作正弦式上下往返运动，一般由于频率

较高，看到的实际就是一条直线。同理若只在X轴加有交变信号，看到的就只是一条水平

亮线。只要是示波器，机内都有一个锯齿波信号电压发生器，它的作用是专门可提供加在

X轴，随着锯齿波电压从低至高成正比变化，使得电子束从左至右在水平方匀运动，然后

随信号的变化立刻回到左边，开始另一次从左至右的匀速运动，所以称为扫描运动，相应

的称为扫描信号，这相当于在示波器置X为时间轴，在它的作用下，Y轴原来直线的正弦信

号被展开，若每扫描一周期，Y轴信号也刚好变化一个周期，不管频率多高，因为每次扫

描都走相同的路径，屏幕上就是一个完整的被测信号波形。同理可知当T扫=nTy或fy=nf扫

(n=1,2,3……)荧屏将显示n个完整的Y轴信号波形，若fy≠nf扫或fy<f扫，由于每次扫描

路径不同，荧屏出现的将是杂乱的线条。因而理解以上原理，学会恰当地调整示波器上的

扫描信号频率，使得fy=nf扫是学会使用示波器的基础。

使波形稳定的原理：

　　由于电压不稳定或其它种种原因，被测信号和扫描信号的频率各自随时必然会产生一

些变化，因而单靠手动来调节扫描信号，是无法始终保持fy≌nf扫的，所以的示波器内还

会有自动频率跟踪装置，它的作用就是控制扫描频率跟随被测信号一起变化，即使得两者

同步。显示波形时一般是先调扫描频率，若波形不稳时，就应适当调节触发电平旋钮，使

波形完全稳定。

2． 示波器测量波形峰-峰电压VP-P和频率f 的原理

用示波器的测量信号波形峰-峰电压值VP-P及频率f 的原理：

（1）示波器内Y轴放大器等经过事先校准或定标，因而荧屏上波形幅度即VP-P的大小与输

入信号有确定的对应关系，当Y轴电压微调钮顺时针旋至最大CAL位置时，这种确定的对应

关系，标示在Y轴每格电压选择旋钮的每一档上。若从屏幕上的刻度读出信号波形的峰-峰

高度为A格（DIV），从Y轴每格电压选择档读得档位为K（VOLTS/DIV），则信号峰-峰电压

值为：

VP-P=K·A （V）

（2）同理，当扫描微调钮旋至最大CAL位置时，扫描的时间具有确定的对应值标示在扫描

时间切换钮的每一档。若从屏幕刻度读出信号波形的每一周期宽度为D格（DIV），时间档

位为S（TIME/DIV），则可求出被测信号频率：

（Hz）

仪器介绍：

1、CS-4125双踪示波器

双踪示波器 CH1：Y轴选择1输入端口，在X-Y动作下，为Y轴输入端口. 　　调节信号稳定 　扫描时间切换器 CH1的垂直衰减旋钮 CH1的垂直位移旋钮   Y轴输入显示模式： CH1: 显示CH1的输入信号. CH2: 显示CH2的输入信号. ALT: 每次扫描交替显示CH1及CH2的输入信号. CHOP: 与CH1和CH2输入信号频率无关，而以150kHz在两频道之间切换显示. ADD: 显示CH1和CH2输入信号的合成波形。但在CH2设定为INV状态时，则显示CH1和CH2输入信号的差. CH2：Y轴选择2输入端口，在X-Y动作下，为X轴输入端口． X、Y转换，按下此钮时，将CH1变为Y轴，CH2变为X轴 电源开关 亮度调节 聚焦调节 CH2的垂直衰减旋钮 CH2的垂直位移旋钮 　水平位移旋钮 触发模式选择开关 触发源选择开关 荧光屏 校正信号输出端(CAL)：输出VP-P=1V，f=1KHz的方波标准信号 扫描极性选择开关（SLOPE）：选择从正（上升）或负（下降）开始扫描显示波形.

提示:把鼠标移到仪器各部件上会弹出相应说明.

　　　　　　

接地线接柱(GND端子)

 

图像扩大开关（*10MAG）：按下时显示的波形从屏幕中央向左右扩大10倍。

 

外部触发信号输入端子（EXET TRIG）

 

扫描时间微调钮(VARIABLE)：可在一定范围适当调整所显示波形周期的显示宽度。在测量信号频率时须将其右旋至最大CAL位置

 

Y轴CH1电压微调钮(VARIABLE):在一定幅度内，可连续调整从CH1输入信号在Y方向的幅度，在测量VP-P电压值时，须将其右旋至最大CAL位置

 

Y轴CH2电压微调(VARIABLE):在一定幅度内，可连续调整从CH2输入信号在Y方向的幅度，在测量VP-P电压值时，须将其右旋至最大CAL位置,但在"X-Y"动作时可换成X轴方向调整.

 

CH2输入信号极性转换开关（CH2 IVN）：接下此开关，CH2输入信号极性被反相

 

交流--接地--直流(AC-GND-DC)转换开关：Y轴CH1输入方式选择。

 

交流--接地--直流(AC-GND-DC)转换开关：Y轴CH2输入方式选择。

 

水平倾角调节(TRACE ROTA)：若水平扫描线不与X轴平行,要用起子调节.

　　　　

2、低频信号发生器

3、多波信号源

4、交流电桥信号源

实验内容：

一． 熟悉示波器的基本使用

1、 熟悉示波器面板及部分旋钮和开关的功能与使用方法。

2、 观察XD-7S低频信号发生器输出的频率依次为100Hz，1KHz，10KHz，100KHz的信号波形，要求调出一

　 到五个周期的稳定波形，记录各种波形使用的X轴每格扫描时间(SWEEP TIME/DIV)档位标称值

二． 测量交流电桥信号源频率

1、将交流电桥信号源输入示波器的CH1或CH2通道，调出1-5个周期的稳定波形。

2、用X轴每格扫描时间（SWEEP TIME/DIV） 旋钮档位所示标称值测量交流电桥信号源的周期T 和频率

　f 交。

三． 利用李萨如图形测频率

　　将交流电桥信号源频率f 交作为未知频率fy输入示波器的CH1通道，低频信号发生器输出的f仪作为已

知fx输入示波器的CH2通道，按下X-Y按钮，调节信号发生器的输出频率fx，使屏幕分别出现nx/ny等于1，

2，3和3/2的李萨如图形，各描绘记录一个图形，记录信号发生器输出的fx，根据图形的nx和ny计算fy，

并求平均值 。

四．测量多波形信号源仪器输出的各种信号波形

1、将多波形信号源仪器输出的各种信号波形依次输入示波器的CH1或CH2通道，调出1-5个周期的稳定波

　 形，描绘各波形形状图。

2、用Y轴每格电压选择（VOLTS/DIV）旋钮档位所示标称值测量各信号波形的电压峰-峰值VP-P。

3、 用X轴每格扫描时间（SWEEP TIME/DIV） 旋钮档位所示标称值测量各信号波形的周期T 和频率f。

操作指导：

一、 按下电源开关（POWER）键，电源接通后无信号输入时，屏幕上应出现一个亮点或一条扫描横线。 　 若无，则需先将亮度调节（INTENSITY）旋大，然后适当调节Y轴和X轴位移（POSITION），使屏幕中 　 央出现亮点或一条横线。 二、 将信号发生器的输出与示波器的输入相接时注意各两条线必须是输出线与输入线相接，地线和地线 　 相接，不可反接，也不可不接地线，否则都不能正常显示波形。 三、如果是将信号输入示波器的CH1通道，则相应要将示波器的Y轴显示模式开关（VERTICAL MODE）置于 　 CH1位置；触发方式开关（TRIGGERING） 置于AUTO位置；触发信号源"SOURCE"开关置于VERT MODE或 　 CH1位置；CH1的（AC-GND-DC）开关置于AC或DC位置。 四、如果是将信号输入示波器的CH2通道，则相应要将示波器的显示模式开关(VERTICAL MODE)置于CH2位 　 置；触发方式开关(TRIGGERING) 置于AUTO位置；触发信号源"SOURCE"开关置于VERT MODE或CH2位置 　 ；CH2的(AC-GND-DC)开关置于AC或DC位置。 五、信号输入后，一般是先调节扫描时间(SWEEP TIME/DIV)，结合调节扫描时间微调(VARIABLE)使屏幕 　 出现一到五个周期波形。若波形左右移动不定，则还要结合调节触发电平(LEVEL)才能使波形稳定。 　 若上面触发信号源"SOURCE"开关是置于AUTO SET位置，则不论对CH1或CH2都可调节触发电平 　 (LEVEL)使波形稳定，若触发信号源"SOURCE"开关置于CH1或CH2，则调节触发电平(LEVEL)只能使 　 CH1或CH2 的波形稳定。 六、测量各信号波形的周期 T 和 f 时，必须先将X轴扫描时间微调(VARIABLE) 旋到最大CAL的位置，才 　 能使用X轴的扫描时间(SWEEP TIME/DIV) 旋钮档位上所示标称值进行测量。可用X轴位移(POSITION) 　 旋钮将波形移至某一竖格线位置上，数出一周期横向格数，得到周期 T ，计算 f 值。 七、测量各信号波形的电压峰-峰值V P-P 时，必须先将Y轴电压微调(VARIABLE)旋到最大CAL的位置，才 　 能使用Y轴每格电压选择(VOLTS/DIV)旋钮档位上所示标称值进行测量。可用Y轴位移(POSITION) 旋钮 　 将波形底峰移至某一横格位置上，数出峰-峰高度格数，计算V P-P 值。 八、利用李萨如图形测频率时,必须按下X-Y按钮,这时原来加在示波器X轴的扫描信号断开,从通道CH2输 　 入的 f x 便换加在了示波器的X轴.调节CH2的每格电压选择(VOLTS/DIV)和微调(VARIABLE)也变成了 　 调节李萨如图形在X轴方向幅度的大小,但李萨如图形在X轴方向的位移还是由原来X轴位移 　 (POSITION)旋钮调节，原CH2的(POSITION)旋钮调节功能丧失。调节频率 f x 应使各种比例的李萨如 　 图形变化为最慢为止。