示波器的使用实验报告

示波器使用实验报告怎么写？那么，下面是边肖整理收集的示波器使用实验报告的内容，供大家参考。

在数字电路实验中，需要使用多种仪器仪表来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起来比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中还没有广泛使用。示波器是一种应用广泛且相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍示波器的原理和使用方法。

1示波器的工作原理

示波器是一种电子测量仪器，它利用电子示波管的特性，将人眼不能直接观察到的交流电信号转换成图像，显示在屏幕上进行测量。它是观察数字电路实验现象、分析实验问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管、电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统和标准信号源组成。

1.1示波管

阴极射线管是示波器的核心。它将电信号转换成光信号。如图1所示，电子枪、偏转系统和荧光屏密封在一个真实的空玻璃外壳中，形成一个完整的示波管。

1.荧光屏

目前示波管的屏幕通常为矩形平面，内表面沉积一层磷光材料，形成荧光膜。荧光膜上常加一层蒸镀铝膜。高速电子穿过铝膜，撞击荧光粉发光形成亮点。铝膜具有内反射功能，有利于提高亮点亮度。铝膜还有散热等其他功能。

当电子停止轰击时，亮点不能立即消失，而应保持一段时间。亮点亮度下降到初始值10%的时间称为“余辉时间”。余辉时间短于10μs为极短余辉，10μ s-1ms为短余辉，1ms—0.1s为中余辉，0.1s-1s为长余辉，1s以上为极长余辉。一般示波器都配有中余辉示波管，高频示波器使用短余辉，低频示波器使用长余辉。

由于使用了不同的磷光材料，在荧光屏上可以发出不同颜色的光。示波器一般用发绿光的示波管来保护人的眼睛。

2.电子枪和聚焦

电子枪由灯丝(f)、阴极(k)、栅极(G1)、前加速电极(G2)(或第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子，形成精细的高速电子束。灯丝通电加热阴极，阴极被加热发射电子。栅极是顶部有小孔的金属圆柱体，套在阴极外面。因为栅极的电位低于阴极的电位，所以控制阴极发射的电子。一般只有少量初速度高的电子能在阳极电压的作用下穿过栅极的小孔冲到屏幕上。初速度低的电子仍然返回阴极。如果栅极电位太低，所有的电子都回到阴极，也就是管被切断。调节电路中的W1电位器可以改变栅极电位，控制发射到荧光屏上的电子流密度，从而调节亮点的亮度。第一阳极、第二阳极和前加速电极都是与阴极同轴的三个金属圆柱体。前加速极G2与A2相连，施加的电位高于A1。G2的正电位加速阴极电子向荧光屏移动。

在从阴极运行到屏幕的过程中，电子束要经过两次聚焦过程。第一次聚焦是由k、G1和G2完成的，它们被称为示波管的第一电子透镜。第二次聚焦发生在G2、A1和A2区域。调节第二阳极A2的电位可以使电子束会聚在屏幕上的一点，这就是第二次聚焦。A1上的电压称为聚焦电压，A1也称为聚焦电极。有时调整A1的电压仍然不能满足良好聚焦的要求，所以需要微调第二阳极A2的电压，第二阳极A2也称为辅助聚焦电极。

3.偏转系统

偏转系统控制电子束的方向，使荧光屏上的光点能随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。在图8.1中，Y1、Y2、x1和X2，两对相互垂直的偏转板，构成一个偏转系统。Y轴偏转板在前，X轴偏转板在后，所以Y轴灵敏度高(测量的信号经过处理后加到Y轴上)。对两对偏转板分别施加电压，使两对偏转板之间分别形成电场，分别控制电子束在垂直方向和水平方向的偏转。

4.示波管电源

为了使示波管正常工作，对电源有一定的要求。规定第二阳极与偏转板之间的电位相近，偏转板的平均电位为零或接近零。阴极必须在负电位下工作。栅极G1相对于阴极为负电位(-30V ~-100V)，可以调节实现亮度调节。第一个阳极为正电位(约+100V~+600V)，为了调焦也应该是可调的。第二阳极与前加速电极相连，阴极加正高压(约+1000V)，相对地电位可调范围为50V V，由于示波管各电极电流很小，所以可以通过电阻分压器由公共高压供电。

1.2示波器的基本组件

从上一节可以看出，只要控制X轴偏转板和Y轴偏转板上的电压，就可以控制示波管显示的图形形状。我们知道，电子信号是时间f(t)的函数，它随时间而变化。因此，只要在示波管的X轴偏转板上加上一个与时间变量成正比的电压，将被测信号加到Y轴上(放大或缩小)，示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。在电信号中，与一段时间内的时间变量成正比的信号就是锯齿波。

示波器的基本框图如图2所示。它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源组成。

被测信号①接“Y”输入，经Y轴衰减器适当衰减后，送Y1放大器(前置放大)推挽输出信号②、③。通过延迟级到Y2放大器延迟г 1次。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。为了在屏幕上显示完整稳定的波形，将Y轴的测量信号③引入X轴系统的触发电路，在引入信号的正(或负)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⑥。由于从触发到开始扫描有一个时间延迟г 2，为了保证X轴在Y轴信号到达屏幕之前开始扫描，Y轴的延迟时间г 1应该比X轴的延迟时间г 2稍长。扫描电压⑦由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的正范围，使之变成正的矩形波，送到示波管的栅极。这使得在正向扫描路径中显示的波形具有一定的固定亮度，而在反向扫描路径中被擦除。

以上是示波器的基本工作原理。双踪显示是用电子开关将Y轴输入的两个不同的测量信号分别显示在屏幕上。由于人类视觉的持续性，当开关频率足够高时，我们可以看到两个稳定清晰的信号波形。

示波器通常有一个精确稳定的方波信号发生器来校准示波器。

2示波器的使用

本节介绍示波器的使用。示波器有多种类型和型号，具有不同的功能。数字电路实验中广泛使用20MHz或40MHz双踪示波器。这些示波器的使用方式大致相同。本节并不针对某一类型的示波器，而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。屏幕上有几条水平和垂直方向的刻度线，表示信号波形的电压和时间的关系。水平方向表示时间，垂直方向表示电压。水平方向分为10个方块，垂直方向分为8个方块，每个方块又分为5个部分。垂直方向标有0%、10%、90%、100%，水平方向标有10%、90%，用于测量DC电平、交流信号幅度、延迟时间等参数。根据被测信号在屏幕上所占的单元数，乘以适当的比例常数(V/DIV，TIME/DIV)即可得到电压值和时间值。

2.2示波管和电源系统

1.电源(电源)

主示波器电源开关。按下此开关时，电源指示灯亮起，表示电源已接通。

2.亮度(强度)

旋转此旋钮可以改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可以小一点，观察高频信号时可以大一点。

一般不要太亮，保护荧光屏。

3.焦点

聚焦旋钮调节电子束的横截面尺寸，以将扫描线聚焦到最清晰的状态。

4.标尺亮度(照度)

这个旋钮调节屏幕后面照明灯的亮度。正常室内光线下，调暗灯光比较好。在室内光线不足的环境下，可以适当开灯。

2.3垂直偏转系数和水平偏转系数

1.垂直偏转系数选择(伏特/格)和微调

在单位输入信号的作用下，光点在屏幕上移动的距离称为移动灵敏度，这个定义对X轴和Y轴都适用。灵敏度的倒数叫做偏转系数。垂直灵敏度的单位是cm/V，cm/mV或DIV/mV，DIV/V，垂直偏转系数的单位是V/cm，mV/cm或V/DIV，mV/DIV。事实上，由于习惯用法和测量电压读数的方便，有时偏转系数被视为灵敏度。

示波器中的每个通道都有一个垂直偏转系数选择波段开关。一般分为1、2、5种方式从5mV/DIV到5V/DIV共10个等级。波段开关指示的值代表屏幕垂直方向上一个网格的电压值。例如，当波段开关设置为1V/DIV时，如果屏幕上的信号光斑移动一格，就意味着输入信号电压变化1V。

每个波段开关上通常有一个小旋钮，用于微调每个档位的垂直偏转系数。将它一直顺时针旋转到“校准”位置。此时，垂直偏转系数的值与波段开关指示的值一致。逆时针旋转该旋钮，微调垂直偏转系数。微调垂直偏转系数后，会与波段开关指示值不一致，需要注意。很多示波器都有垂直扩展的功能。拉出微调旋钮，垂直灵敏度扩大几倍(偏转系数减小几倍)。例如，如果波段开关指示的偏转系数为1V/DIV，则采用×5扩展状态时，垂直偏转系数为0.2V/DIV。

在做数字电路实验时，经常用被测信号垂直移动距离与屏幕上+5V信号垂直移动距离的比值来判断被测信号的电压值。

2.时基选择(时间/分度)和微调

时基选择和微调类似于垂直偏转因子选择和微调。时基的选择也是通过一个波段开关来实现的，时基按照1、2、5模式分为若干档。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一格的时间值。例如，在1μS/DIV的文件中，光点在屏幕上移动一个网格来表示1μS的时间值。

微调旋钮用于时基校准和微调。当顺时针旋转到校准位置时，屏幕上显示的时基值与波段开关显示的标称值一致。逆时针转动旋钮微调时基。拉出旋钮时，处于扫描扩展状态。通常是×10扩展，即水平灵敏度扩展10倍，时基缩小到1/10。例如，在2μS/DIV文件中，扫描扩展状态下屏幕上水平网格表示的时间值等于2 μ s× (1/10) = 0.2 μ s。

CAL是示波器的标准信号源，专门用于校准示波器的时基和垂直偏转因子。比如COS5041示波器的标准信号源，提供的是VP-P = 2 V，F = 1 kHz的方波信号。

示波器前面板上的位置旋钮调节信号波形在屏幕上的位置。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的选择

1.输入通道选择

输入通道至少有三个选项:通道1(CH1)、通道2(CH2)和双通道。当选择通道1时，示波器仅显示通道1的信号。当选择通道2时，示波器仅显示通道2的信号。当选择两个通道时，示波器显示通道1信号和通道2信号。测试信号时，首先将示波器的地与被测电路的地相连。根据输入通道的选择，将示波器探头插入相应通道的插座，示波器探头上的地与被测电路的地相连，示波器探头接触被测点。示波器探头上有一个双位开关。当该开关设置在“×1”位置时，被测信号无衰减地送到示波器，从屏幕上读出的电压值就是信号的实际电压值。当该开关设置在“10”位置时，测量的信号衰减到1/10，然后发送到示波器。从屏幕上读取的电压值乘以10就是信号的实际电压值。

2.输入耦合模式

输入耦合有三种选择:交流电(AC)、地(GND)和直流电(DC)。当选择“接地”时，扫描线在屏幕上显示“示波器接地”的位置。DC耦合用于测量信号的绝对DC值，观察极低频信号。交流耦合用于观察带有DC分量的交流和交流信号。在数字电路实验中，一般选择DC模式来观察信号的绝对电压。

2.5触发器

第一节指出被测信号从Y轴输入后，一部分送至示波管的Y轴偏转板，驱动光斑在屏幕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并加到示波管的X偏转板上，使光斑沿水平方向移动，两者合成一体，光斑在屏幕上描绘的图案就是被测信号的图案。因此，正确的触发方式直接影响示波器的有效工作。为了在屏幕上得到稳定清晰的信号波形，掌握基本的触发功能及其操作方法是非常重要的。

1.触发源选择

为了在屏幕上显示稳定的波形，需要在触发电路中加入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。触发源选择决定了触发信号的供应位置。通常有三种触发源:内部触发(INT)和电源触发的内部触发。将测得的信号作为触发信号，这是一种常用的触发方法。因为触发信号本身是测量信号的一部分，所以可以在屏幕上显示非常稳定的波形。可以选择双踪示波器中的通道1或通道2作为触发信号。

电源的触发使用交流电源的频率信号作为触发信号。这种方法在测量与交流电源频率相关的信号时是有效的。尤其是在测量音频电路和晶闸管的低电平交流噪声时更有效。

外部触发器使用外部信号作为触发信号，并且外部信号从外部触发器输入端输入。外部触发信号和测量信号之间应该存在周期性关系。由于测量信号不作为触发信号，所以何时开始扫描与测量信号无关。

选择合适的触发信号与波形显示的稳定性和清晰度有很大的关系。比如在数字电路的测量中，对于一个简单的周期信号，可能选择内部触发更好，而对于一个周期复杂的信号，以及与之有周期关系的信号，可能选择外部触发更好。

2.触发耦合模式选择

有许多方法将触发信号耦合到触发电路，目的在于触发信号的稳定性和可靠性。下面是一些常用的。

交流耦合也称为容性耦合。它只允许由触发信号的交流分量触发，而触发信号的DC分量被切断。这种耦合方法通常在DC分量被认为不能形成稳定触发时使用。但是，如果触发信号的频率小于10Hz，将很难触发。

DC耦合(DC)不会阻挡触发信号的DC分量。当触发信号频率较低或触发信号与空的比值较大时，最好使用DC耦合。

当LFR被触发时，触发信号通过高通滤波器被施加到触发电路，并且触发信号的低频分量被抑制。当高频抑制(HFR)被触发时，触发信号通过低通滤波器被施加到触发电路，并且触发信号的高频分量被抑制。此外，还有电视同步(TV)触发器，用于电视维护。这几种触发耦合方式都有各自的适用范围，需要在使用中实现。

3.触发电平和触发极性。

触发电平调整也叫同步调整，使扫描和被测信号同步。电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。一旦触发信号超过旋钮设置的触发水平，扫描即被触发。顺时针转动旋钮，触发液位上升；逆时针转动旋钮触发液位下降。当电平旋钮调节到电平锁定位置时，触发电平自动保持在触发信号的幅度内，无需调节电平即可产生稳定的触发。当信号波形复杂且无法通过电平旋钮稳定触发时，可以使用保持旋钮来调整波形的保持时间(扫描暂停时间)，以便扫描可以与波形稳定同步。

极性开关用于选择触发信号的极性。当设置“+”位置时，当触发信号在信号增加方向超过触发电平时，将产生触发。当设置“-”位置时，当触发信号在信号减小的方向超过触发电平时，将产生触发。触发极性和触发电平共同决定了触发信号的触发点。

2.6扫描模式(扫描模式)

有三种扫描模式:自动、标准和单一。

自动:当没有触发信号输入或触发信号频率低于50Hz时，扫描模式为自激。

正常状态:没有触发信号输入时，扫描处于就绪状态，没有扫描线。当触发信号到达时，触发扫描。

一次性:一次性按钮类似于复位开关。在单次扫描模式下，按下单次按钮时扫描电路复位，此时就绪灯亮。触发信号到达后产生扫描。扫描一次后，准备关灯。单扫描用于观察非周期信号或单个瞬态信号，经常需要拍摄波形图。

上面简单介绍了示波器的基本功能和操作。示波器还有一些更复杂的功能，如延时扫描、触发延时、X-Y工作模式等。，这里就不介绍了。示波器的基本操作很容易，真正的熟练要在应用中掌握。值得指出的是，虽然示波器的功能很多，但很多情况下还是用其他仪器仪表比较好。比如在数字电路实验中，用逻辑笔判断一个窄脉宽的单脉冲是否出现就简单多了。测量单脉冲的脉宽时，最好使用逻辑分析仪。

示波器的使用

预习考试问题

1.示波器的作用是什么？2.如何理解扫描同步？3.Lisatu是什么？

1.电子示波器是用来直接显示、观察和测量电压波形的机器参数的电子仪器。

2.每一个触发脉冲都是在对应于相同触发电压的触发信号的相同相位点产生的，所以每次扫描的起始点都会精确地落在相同的相位点，所以每次扫描的起始点都会精确地落在相同的相位点，所以每次扫描的波形都是完全重复的，被测波形显示稳定。就是触发扫描实现同步的原理。

3.当示波器在Y轴和X轴上同时输入正弦信号电压，并且它们的频率类型是简单的整数比时，屏幕上会出现各种图形，称为“李沙育图”

实验数据记录

实验仪器:

YB4320F双跟踪示波器和SG1642函数信号发生器的实验步骤:

1.用示波器观察信号波形。

(1)调节扫描旋钮，使示波器的扫描线亮度稳定，长度合适。

(2)将信号发生器连接到ch1或ch2的输入端，选择数百或数千赫兹模式开关和位置与信号输入通道一致的触发源开关，产生稳定的波形。

(3)改变输入信号电压的波形，如正弦波、三角波、方波，调整扫描微调得到两个(4)调整其他扫描的同时可以熟悉示波器。2.用李沙育图测频率。

(1)当示波器同时输入Y轴和X轴上的正弦信号电压，且其频率类型为简单整数比时，屏幕上出现各种图形，称为“李沙育图”

(2)当fg:fx=1:1时，输入fg=50hz.fx=50hz，画一个李沙育图；(3)当fg:fx=1:2时，输入fg=300hz.fx=200hz，画一个李萨如图。

数据处理如上

思考问题

1.示波器开机前有哪些注意事项？

2.波形不稳定应该调节哪个旋钮？

3.为了观察Lisa的照片，应该如何设置按钮？

4.要关闭示波器，应该先将哪个旋钮转到最小？

1,1。确定它是否接地2。探针3是否正确连接。检查所有端子额定值4。是在使用一个通道的情况下触发源选择的一般协议。

2.调整水平微调使其稳定，然后调整CH通道。

3.首先示波器要在XY轴输入正弦电压，fg和fx的频率是整数比。

4.断开示波器探头与测量电路的连接，将输入选择器开关转到接地位置，然后关闭机器。如果是模拟示波器，调低聚焦旋钮和亮度旋钮，然后关闭电源。