实验二示波器和信号发生器的使用及元件特性的示波器测量

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1、实验二示波器和信号发生器的使用和元件特性的示波器测量一、实验目的1、了解示波器的基本测量原理，熟悉示波器的主要开关和旋钮的作用及使用方法，掌握信号发生器的使用。2、掌握用示波器测量电压幅值、周期的方法二、实验原理电子示波器概述电子示波器结构示波器显示被测信号波形的原理示波器测量信号的基本方法3、掌握元件特性的示波器测量法，加深对元件特性的理解示波器测量信号的基本方法示波器的两种工作方式与面板旋钮的相应调节伏安特性的示波测量法幅度的测量频率的测量相位差角的测量示波器的使用注意事项信号发生器的使用电子示波器概述电子示波器（简称示波器）可以用来观察和测量随时间变化的电信

2、号图形。（即它可以直接观察和测量随时间变化的电压、电流波形及元件的动态特性曲线等）。且具有灵敏度高、输入阻抗大、过载能力强等一系列特点。所以在现代科学技术领域中得到广泛应用。示波器的结构普通示波器主要由示波管、（Y轴）垂直放大器、扫描锯齿波信号发生器、（X轴）水平放大器以及电源等部分组成。X轴放大器Y轴放大器锯齿波发生器电源同步输入Y轴输入X轴输入(外同步)(内同步)扫描示波管示波器结构方框图●1.示波管是示波器的核心部件，它主要包括电子枪、偏转部分和荧光显示屏等几个部分。1-灯丝2-阴极3-控制栅极4-第一阳极5-第二阳极6-Y轴偏转板7-X轴偏转板8-电子束9

3、-荧光屏213456789电子枪偏转系统示波管结构图4.电源部分向示波管和其他电子管（或晶体管）元件提供所需的各种高低压电源，以保证示波器各部分的正常工作。示波器显示被测信号波形的原理1、Y-t扫描工作方式1)当示波管垂直偏转板上加有待测信号电压Uy=Uym(sinωt)，水平偏转板上加有同频率锯齿波电压Ux时，电子束的偏转是垂直和水平的两个电场力合成的结果。24tuy103tux410232）显然，为了使每一个周期内Uy和Ux的合成图形重合，必须保证Uy和Ux的频率一致或具有整数倍的关系（TY/TX=整数），这样，荧光屏上的图形才是稳定不动的。1）切断X轴锯齿波

4、信号，当示波管垂直偏转板（Y轴）上加有被测信号电压Uy=Uymsinωt，若水平偏转板（X轴）上电压为零时，电子束的偏转只是垂直电场力的作用，光点在荧光屏上形成与Y轴重合的垂直线。2、X-Y水平工作方式2）若此时水平偏转板（X轴）上同样加有被测信号电压Ux=Uxmsinωt，电子束的偏转受垂直和水平两个电场力的作用，光点在荧光屏上形成被测信号的特性曲线[u=f(i)]。00ttuxuy电子示波器测量信号的基本方法1.幅度（电压、电流幅值）的测量测量电压幅值是示波器最基本的测量功能之一。1）Y-t扫描工作方式：对于具有Y轴灵敏度开关的示波器，Y轴的坐标比例可以通过选

5、择确定，故只需将被测信号所占坐标的格数（div）乘以Y轴灵敏度开关所指的值（V/div）即可测出其幅值。例荧光屏上波形如右图所示，正弦电压峰-峰值占有7个格子，Y轴灵敏度开关指向0.5V/div。7div所以：Up-p=7div*0.5V/div=3.5V2）X-Y水平工作方式把工作方式选择开关置于水平方式，切断锯齿波信号，电子束的偏转只受垂直电场力的作用，光点在荧光屏上形成与Y轴重合的垂直线。Up-p=7div*0.5V/div=3.5V如图所示，正弦电压峰-峰值占有7个格子，Y轴灵敏度开关指向0.5V/div。7div3）取样电阻r的设置测量电流一般是用电阻取

6、样方法将电流信号转换为电压信号以后，再进行测量。例如，在下图中，为要测量Z支路的电流i，先串接一个取样电阻r，则ur=ri，i=ur/rZrur(a)Zrur(b)在这里有几个问题要注意：①为减小取样电阻r对原电路的影响，通常取r＜＜

7、Z

8、。②取样电阻应为无感电阻，同时阻值误差要尽量小。③取样电阻r应靠近地端。如果电源采用信号发生器，那么，信号发生器和示波器的地线一般要联接在一起，这时，取样电阻的地线取法常用上图（a）所示。图(b)的接法是错误的。2.频率（周期）的测量1）y-t扫描工作方式对于X通道部分有“扫描速度”开关的示波器，X轴的时间坐标已经确定，因此，只

9、须将被测信号的一个周期所占用的格数乘以“扫描速度”开关所示的值（s/div），即可测出周期。如图所示，正弦信号一个周期在水平方向占有8格(div)，“扫描速度”开关指向5ms/div。8divT=8div510-3s/div=4010-3s=40msf=1/T=25Hz相角差实际上仍然是一种时间量，只不过是同时输入两个信号。例如，若测得信号周期所占的格子数为A，两信号的相角差所占的格子数为B，则相角差为:Φ=（B/A）360O3.同频率两信号之间相位差的测量1）y-t扫描工作方式BA图中，u1=bsint，u2=U2msin(t-)，李萨如图形为一斜

10、椭圆。2）