厦门大学电子技术实验报告实验三

电子技术实验报告

一、实验原理

1. 数字示波器显示波形原理

示波器是将入的周期性电信号以图像形式展现在显示器上，以便对电信号进行观察和测量的仪器。

示波器显示器是一种电压控制器件，根据电压有无控制屏幕亮灭，并根据电压大小控制光电在屏幕上的位置。

示波器显示屏必须加有幅度随时间线性增长的周期性锯齿波电压，才能让显示屏的光点反复自左端移向右端，屏幕上就出现一条水平光线，成为扫描线或时间基线。为使在显示屏上观察到稳定的波形。必须使锯齿波的周期Tx和被测信号的周期Ty相等或成整数倍关系。即Tx=nTy（n为正整数）。否则，所显示波形将不能同步。

2. 数字存储示波器的原理

数字存储示波器主要由信号调理部分、采集存储部分、触发部分、软件处理部分和其他组成。

3. 双通道数字存储示波器结构框图

4. 示波器的主要技术特性

（1）模拟带宽：由前置放大器的带宽决定；

（2）采样速率：由模数转换电路决定；

（3）存储深度：由存储器决定；

（4）触发部分：由触发电路类型决定。

5. 示波器的使用方法

（1）打开电源开关（Power）30s后，屏幕上有光迹，否则检查有关控制旋钮的位置；

（2）将示波器探头接到被测信号，确定触发源选择（Trigger）在所接通道位置；（3）键入相应的通道开关，启动该通道工作；

（4）将垂直和水平灵敏度旋钮调到合适的位置，Vp-p/8≤选择Y轴灵敏度；T/10≤选择X轴灵敏度；

（5）屏幕上应有被测信号波形；

（6）若需要测量信号各点电平，耦合方式应选DC耦合，若只需观测信号幅度，则选AC耦合；

（7）调节Y和X位移旋钮将被波形调到便于测量的位置

二、实验步骤与实验数据

1、校验示波器的灵敏度

对于首次接触的示波器，必须对其灵敏度进行校验。方法为：在示波器正常显示状态下，将探头接示波器本身提供的校准方波信号源（demo2端子），采用自动或手动方法观察校准信号，如果测量得到的波形幅度频率与校准信号（f=1kHZ,VPP=2.5V）相同，说明示波器准确，若不同，应记下其误差。

经测量，f=1.0012kHz,V-P-P=2.56V

2、调整测量含有直流电平的信号

若要求信号发生器输出的方波信号（f=1KHz、占空比50%、Vp-p=4V、HV=3V、LV=-1V），则调整测量方法为

（1）令信号发生器输出方波，调整信号频率为1 kHz

（2）调整信号幅度为4V，偏移量为1V；或者通过设置高、低电平的方法设置HV=3V、LV=-1V。

（3）连接示波器和信号发生器，令两仪器“COM端”相接，并将示波器探头接信号发生器信号输出端。

（4）示波器设置直流耦合，手动或者自动观测信号发生器的输出信号。分别改变波形输出类型，此时示波器上分别显示下图所示波形。

3、正弦电压的测量信号发生器输出正弦信号（f=1kHz、占空比50%，VPP=4V、VH=3V、VL=-1V），用数字万用表和示波器按下表测量，然后计算相应的电压均方根值，并与数字表测量值相比较。

4、正弦信号周期和频率的测量

按表2改变上一步骤所用的信号发生器的频率，并保持其他参数不变，测量其周期，并换算成频率，并与信号发生器的频率显示值相比较

5、示波器的双踪显示

（1）按图6（a）搭接电路，图6（c）为参考连接图，测试装置按图6（b）连接。

（2）将上一步骤所用信号改为f=50kHz,示波器采用双通道工作，分别调节CH1和CH2的Y灵敏度和上下位移，使显示波形高度和位置适中，调节X灵敏度，使波形显示1～2个周期，用光标法测出tΦ。则V0滞后于Vi的相位差Φ=360°*tΦ/T.调整电位器，测出tΦ最大值，并计算出Φ值。

使用光标法测得，tΦ最大时

x1 = -35.4.000000μs

x2 = -30.900000μs

T = 20.002μs

∴tΦ= |x1-x2| = 4.5μs

Φ= 360°* tΦ / T

= 360°* 4.5us / 20.002μs

= 80.99°

6、示波器的外扫描工作模式在“外扫描”工作模式，则CH1的输入信号代替示波器内部的锯齿波作X轴扫描信号，此时水平轴变成CH1的电压轴，X轴上各点的电压值，用CH1的Y灵敏度来测量，垂直轴仍为CH2的电压轴，Y轴上各点的电压值，仍用CH2的Y灵敏度来测量。用X-Y功能，可以观察到关于Vi,V0波的李萨如图形。

三、结果分析

1、校验示波器时测得的波形幅度，频率与校准信号存在微小误差，说明示波器

较准确。

2、在第三步测量信号幅度时，数字表测量的均方根值与信号均方根的计算值差

值在误差允许范围内。

四、实验体会

1.示波器的功能很多很全面，这次的实验让我们对示波器的功能和使用方法有

了一定的了解，这是我们以后进行试验的基础，我们需要熟悉各个功能键的作用，才能更好地进行以后的实验。

2.在使用示波器时，要注意将波形调节稳定，可使用Trigger键和Trigger旋钮

进行调节。

3.测量数据时，出现了示波器显示周期为0的情况，原因是没有在屏幕上调出

一整个波形。实验时要注意使屏幕上显示大约两个周期的波形，波形的幅度要占整个屏幕的二分之一以上。

五、思考题

用示波器观察正弦信号时，若荧光屏上出现以下情况时，应如何调节

1、屏幕上什么都没有

检查电源是否接触良好，信号源是否工作，通道是否选择正确，若均无问题，调节辉度及水平竖直位置旋钮。

2、屏幕上只有一点

查看是否设置了X-Y模式，如果还不行就调节水平位置及竖直位置的旋钮。3、屏幕上只有一条水平直线

查看输入耦合是不是DC档。再看看是不是触发源选错，都确定无误时，可能是信号幅度太小，可以调节幅度旋钮。

4、屏幕上只有一条竖线

时间轴频率太低，调节time旋钮。

5、如何让波形同步

按Trigger键调出屏幕菜单，将菜单上源与显示调为一致，如仍不同步，调节Trigger 旋钮辅助调整。

6、观察已知信号频率时，应注意示波器时间量程是否与输入信号的周期同数量级

若两者量程不一致时，可调节时基旋钮，调整时间的灵敏度，数值显示在显示屏的上方中间。