用示波器测量常用电量

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
一、实验目的
1. 学习示波器和信号发生器的基本使用方法 2. 掌握用示波器测量电压、电流、频率及相位差等常用电量的使用方法。
二、实验原理
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变 换成看得见的图象,便于人们研究电信号的变化过程。利用示波器能观察各种不 同信号随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、 频率、相位差、幅度等等。
然后按“幅度”键,再依次按数字键“2”、“1”、“2”、“2”,再按“kHz/mV/ms” 键,完成幅度的输入。
最后按一下“正弦”按钮。 用示波器观察输出的波形,将波形参数记录在 P23 页数据表格一的波形 1 中。
2、 先按“频率”键,然后按数字键 “2”,再按“kHz/mV/ms”按钮,完成频 率的输入。
3、 先按“频率”键,然后依次按数字键 “3”,再按一下“kHz/mV/ms”按钮, 完成频率的输入。
然后按“幅度”键,按数字键“5”、“0”、“0”,按“kHz/mV/ms”键,即完 成幅度的输入。
最后按一下“方波”按钮。 用示波器观察输出的波形,将波形参数记录在 P23 页数据表格二的波形 3 中。
可能是水平的,也可能是垂直的。游标线的使用我们后面会讲到; 2) CH1 和 CH2 按钮控制屏幕上的 1、2 两条波形线的显示与否,它们是
从 CH1、CH2 端子输入的外部信号的形状;
3
3) MATH 按钮控制的是数学运算波形的显示与否,即对 CH1、CH2 两路 波形进行相加或者相减等数学运算之后的波形。
2、调整波形的上下位置 上下位置旋钮是用来调节波形的上下位置的,实际上调节的是波形的电压零
点的位置。调节 CH1 和 CH2 的上下位置调节旋钮,使两者的电压零点重合到刻
7
度的中间。
3、调整波形显ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ周期 调节示波器的 TIME/DIV 旋钮,使 T/DIV 值为 500μ s。可以看到,波形在水
平方向上被压缩了一半,如前所述,其测量出来的实际周期没有变,仍然都是 1ms,只是显示的波形周期被压缩了。另外可以看到,屏幕下文显示有信号的频 率,这是示波器自动计算出来的,但是并不一定准确,原因我们在后面讲述。
的设备。一般来说,信号发生器可以产生正弦波、矩形波、三角波等常见信号, 功能更高级的信号发生器还可以产生任意形状的信号。
本次实验使用的信号发生器只能输出正弦波和方波两种信号,其面板如上图 所示。
该信号发生器有两个输出端子,分别是“输出 A”和“输出 B”,我们只使 用“输出 A”,“输出 B”输出的波形是不对的。上面示波器的使用中已经将信号 发生器的 A 路输出与示波器的 CH2 通道相连了,现在改为将 A 路输出与示波器 的 CH1 通道相连,然后开启信号发生器的电源开关。信号发生器刚上电时,默 认的是从“输出 A”输出 1000Hz、1Vrms 的正弦信号,那么如何改变其输出频 率、输出幅度、以及波形形状呢?大家跟着下面的例子来操作,用示波器观察波 形变化,并记录波形参数。 1、 先按“频率”键,然后依次按数字键“1”、“0”、“0”、“0”,再按一下“Hz/V/s” 按钮,完成频率的输入。
4. 设置 CH1、CH2 通道菜单 按一下 CH1 按钮,屏幕出现 CH1 通道菜单,如下图所示:
操作这些按钮, 以控制菜单
CH1 通道设置 菜单,应该设置
成跟图中一样
操作菜单右边的按钮,使菜单的设置跟上图显示的一样。 各个菜单项的意义如下: 耦合:通道的输入耦合方式,有下面的三种设置:

:交流耦合,用于观察交流信号;
称的。
从上面可以看出,根据示波器上的参数和波形显示,可以测量输入信号的幅
度、周期等参数,还可以看出信号的整个电压分布。
波形的形状和位置调节 通过下面的旋钮,可以调节波形的形状和位置,以方便读数。
波形上下位置调节
波形左右位置调节
V/DIV 调节, 两个通道可以
各自调节
T/DIV 调节, 两个通道共用
1、调节波形显示幅度
占两大格,峰 峰值为 2V
小三角代表 CH1 通道 的电压零点所在位置
小三角代表 CH2 通道 的电压零点所在位置
V/DIV 值,即垂直方向 一大格所代表的电压
值,当前为 1V
T/DIV 值,水平方向一大格所 代表的时间值,当前为 250μ s
占四大格,周期为 250μ s*4=1ms
波形参数的读取 1、波形的形状
会是实际幅度的 10 倍或者 100 倍。 同样,按一下 CH2 按钮,调出 CH2 通道菜单,与 CH1 通道设置成一样。
5.观察示波器校准信号 操作上面的按钮,使 MATH 线、游标线都不显示,只显示 CH1、CH2 的两
条通道波形,如下图所示。
4
CH1 通道 波形
CH2 通道 波形
拿出如下左图的测试线,将其一端接示波器 CH1 端子,另一端红夹子接到 示波器的校准信号输出,如下右图所示。由于校准信号是示波器自己输出的,其 内部已经和示波器的测试通道共地了,因此测试线的黑夹子不用接。
然后按“幅度”键,按数字键“1”、“4”、“1”、“4”,再按“kHz/mV/ms” 键,完成幅度的输入。
最后按一下“正弦”按钮。 用示波器观察输出的波形,将波形参数记录在 P23 页数据表格一的波形 2 中。 思考:如何输出频率为 15KHz、峰值为 2.5V 的正弦波?用示波器来验证波 形是否正确,并将操作步骤回答在 P22 页课堂思考题的题 3 中。
图一 GDS-1022 示波器面板
大家按照下面的步骤来开始示波器的操作: 1. 先不要给示波器接任何测试线,将电源打开,等待一段时间,待屏幕上出现
波形。 2. 调整菜单语言
如果开机后发现菜单不是简体中文的,可以按一下面板上的“Utility”按钮, 如下:
此时屏幕上出现 Utility 菜单,按“Language”按钮旁边的按钮,直到菜单文 字变为简体中文,如下图所示。
Run/Stop 按钮,屏幕上方会显示
,此时波形被冻结,不会随着输入信号
变化而变化了。
此时,可以调节面板上的水平移动旋钮,将波形与刻度线对齐,以读取周期
值。
再次按一下 Run/Stop 按钮,可以继续进行测量。
8
(二) 信号发生器的基本使用 示波器是用来显示和观察信号波形的,而信号发生器则是用来产生特定信号
实验二 用示波器测量常用电量
冯涛
预习思考题
1.自己查找相关资料,列出两个目前国外最知名的示波器品牌,以及两个国内最 知名的示波器品牌,并回答国内品牌与国外品牌目前的差距在哪里。(1’) 2.正弦波的峰值、峰峰值、有效值有什么数量关系?(1’) 3.下面的电路中,电感 L=10mH,信号源 ui 是频率 f=15KHz、峰值电压 Up=2.5V 的正弦波,当 R 分别为 1KΩ 和 100Ω 时,求出下面的值: 1)电阻 R 上的电压 uR 的频率和峰值电压; 2)uR 与输入信号 ui 的相位差理论值。 写出详细计算过程。(1’)
2
按这个按钮, 直到菜单变成
简体中文
3. 开启和关闭输入通道、MATH 波形以及游标线 示波器电源开启后,屏幕上可能会显示多条波形,如下图所示,有黄色的、 红色的、蓝色的:
下面我们按动一些按钮,看这些波形曲线如何受到按钮的控制。 1)反复按下图中的 Cursor 按钮,观察屏幕发生什么变化。
2)反复按右图中的 CH1 钮,观察屏幕发生什么变化。 3)反复按右图中的 CH2 按钮,观察屏幕发生什么变化。 3)反复的按右图中的 MATH 按钮,观察屏幕发生什么变化。 结论: 1) Cursor 按钮控制的是屏幕上的游标线的显示与否,应该有两条游标线,
早期的示波器是模拟示波器,显示装置是电子管,将狭窄的高速电子流打在 涂有荧光物质的屏面上,产生细小的光点进行显示,而利用输入信号产生的电场 来改变电子束的偏转角度,从而显示出波形的形状。而现今,数字示波器的使用 越来越广泛。数字示波器的测量原理和模拟示波器完全不同,它的核心是高速微 处理器,利用前端高速 AD 转换器将输入信号转换为二进制数据,再在微处理器 的控制下显示在 LCD 显示屏上。数字示波器具有模拟示波器不可比拟的优点: 波形可存储、可以进行实时的波形测量和处理、可以和电脑相连组成功能更强大 的测控系统,使用过程中不存在元件老化造成的参数变化和性能下降问题,而且 价格也越来越便宜,因此已经逐渐取代了模拟示波器。这次实验中使用的是数字 存储型示波器。
如上所述,屏幕显示下方的
,代表的是通道 1 和通道 2 的 V/DIV 值,
这个值是可以通过面板上的 VOLTS/DIV 旋钮调节的。CH1 和 CH2 各有一个 VOLTS/DIV 旋钮,可以独立调节。
现在调节两个 VOLTS/DIV 旋钮,使两个 V/DIV 值均为 2V。 可以看到,和之前相比,波形在垂直方向上压缩了一半,而读出来的峰峰值 仍然是 2V 和 2.8V。这是因为信号的实际幅度是由信号发生装置来决定的,示波 器只是测量设备,它不会改变信号本身的属性,虽然看起来波形幅度压缩了,但 测量出来的峰峰值等参数不会改变。
从屏幕上还可以看出,通道 1 的方波,一个周期水平方向占了四大格,因此
其周期为 1ms,从而频率为 1KHz;而通道 2 的正弦波一个周期在水平方向上也
是占了四大格,其周期仍然为 1ms,频率也为 1KHz。
根据屏幕上两个通道电压零点的位置,我们可以看出,CH1 通道的方波信号
低电压为 0V、高电压为 2V,它不包含负电压;而 CH2 通道的正弦波是正负对
1
三、实验设备
设备名称 信号发生器 示波器 HE-15A 实验箱
用途 提供信号输出 观察信号,并测量信号参数
四、实验内容
(一)示波器的基本使用 实验中使用的便是台湾固纬公司生产的 GDS-1022 型数字存储示波器。其面
板如下图所示。
电源开关
校准信号 输出
CH1 通道 信号输入
CH2 通道 信号输入
参数,即是通道 1 和通道 2 的 V/DIV 值。T/DIV 代表屏
幕水平方向上一个大格所表示的时间值,两个通道共用一个 T/DIV 值,屏幕下
方的
,即是 T/DIV 值。
从屏幕上我们可以读出 CH1 的方波在垂直方向上占两大格,因此其峰峰值是
2V,而 CH2 的正弦波在垂直方向上大概占 2.8 格,因此其峰峰值是 2.8V。
波形发 生上下 移动
V/DIV 值由 1V 变为 2V, 波形垂直方向上压缩一半
T/DIV 值由 250μ s 变为 500μ s, 波形水平方向上压缩一半
4、波形左右位置的调整以及波形的冻结
在测量中可以发现,CH1 通道的方波显示得比较稳定,而 CH2 的正弦波总
是在缓慢的在水平方向上移动,这样不方便我们的读数。这时可以按一下
从上图的波形显示可以看出:CH1 输入的是一个方波,而 CH2 输入的是一 个正弦信号。 2、波形的幅度和周期的测量
示波器的调节中,有两个最主要的参数:V/DIV 和 T/DIV 值。V/DIV 代表屏 幕垂直方向一个大格所表示的电压值,两个通道有各自的 V/DIV,可以独立进行
6
调节,屏幕下方的
5
CH2 端子,重复上面的步骤,观察示波器 CH2 通道工作是否正常。
6. 观察信号发生器输出波形 将上面 CH1 的信号线与校准信号相连,然后拿出下图中的信号线,将信号
发生器的输出 A 与示波器的 CH2 通道相连,如下图所示:
一定要接 A 路, 接 B 路波形不对
开启信号发生器电源,按一下示波器的“Autoset”按钮,稍等片刻后,显示 波形如下:

:直流耦合,用于观察直流信号,本次实验使用该设置;

:接地,输入通道内部接地,用于调整波形零点位置;
本次实验中,耦合方式最好设为直流耦合,也可以设为交流耦合,但是 一定不能设为接地,否则输入通道在内部接地,无法测量外部信号; 反相:应该设为关,否则显示的波形与实际的波形是反相关系,测量出
来的相位不对; 探头:应该设为×1,如果设为×10 或者×100,则测量出来的波形幅度
按示波器右上角“Autoset”按钮,等待一段时间,观察出现的波形,如下 图所示。
说明: 当前情况测试的是示波器自带的校准信号。示波器都有一个内部的校准信号
输出,该信号一般是频率为 1KHz,峰峰值为 2V 的方波信号。用它可以判断示 波器自身工作是否正常,或者判断测试线有没有问题。大家可以将校准信号接到
相关文档
最新文档