实验一常用实验仪器使用 实验目的 学习示波器和信号发生器的使用方法。 、实验说明 1、示波器是一种综合性的电信号特性测试仪,用它可以直接显示电信号的波形, 测量其幅值、频率以及同频率两信号的相位差等。电路实验中,这种基本电子 测量仪器会多次用到。通过本实验,要求能够大致了解示波器的原理,熟悉示 波器的面板开关和旋扭的作用,初步学会示波器的一般使用方法。 2、信号发生器是产生各种时变信号电源的设备总称,常用的有正弦信号发生器、 方波信号发生器、脉冲信号发生器等。输出信号的频率(周期)和输出幅值· 般可以通过开关和旋钮加以调节。 3、示波器的结构较为复杂,面板上的开关和旋钮较多,信号发生器又是初次接触, 因此,为使实验顺利进行,要在课前预习“示波器原理及基本测量方法简介 和“信号发生器简介”(均附在本实验之后)的基础上,仔细听取教师针对具体 仪器进行的讲解和演示,然后再动手操作 实验内容 1、熟悉示波器和信号发生器的各主要开关和旋钮的作用。 (1)接通电源并经预热以后,在示波器的荧光屏上调出一条水平扫描亮线来。 分别旋动[聚焦]、[辅助聚焦]、[亮度]、[标尺亮度]、[垂直移位]、[水平移 位]等旋钮,体会这些旋钮的作用和对水平扫描线的影响 (2)把信号发生器输出调到零值并接至示波器的输入端,然后合上信号发生器 电源开关,预热再调节输出电压,在示波器的荧光屏上调出被测信号的波 形来,分别转动[Vm]、[tm]等旋扭,体会其作用 (3)分别改变信号的幅值和频率,重复调节 2、用示波器测量给定信号的幅值和频率。把测出的频率与信号发生器的标称频率 相比较,记下测量步骤和方法。 3、按图1—1接线,正弦信号发生器输出一个给定信号,用示波器观察电容器的端 电压L和流过电容器的电流l的波形。其中R为电流取样电阻,v的波形即表 示i的波形。然后用示波器测量l和i的相位差角。改变信号发生器输出信号 频率,重复测量 四、注意事项 1、在大致了解示波器和信号发生器的使用方法和各旋钮、开关的作用之后,再动 手操作。使用这些仪器时,各旋钮和开关不要用力过猛。 2、用示波器观察信号发生器的波形时,两台仪器的公共地线要接在一起,以免引 进干扰信号
1 实验一 常用实验仪器使用 一、实验目的 学习示波器和信号发生器的使用方法。 二、实验说明 1、 示波器是一种综合性的电信号特性测试仪，用它可以直接显示电信号的波形， 测量其幅值、频率以及同频率两信号的相位差等。电路实验中，这种基本电子 测量仪器会多次用到。通过本实验，要求能够大致了解示波器的原理，熟悉示 波器的面板开关和旋扭的作用，初步学会示波器的一般使用方法。 2、 信号发生器是产生各种时变信号电源的设备总称，常用的有正弦信号发生器、 方波信号发生器、脉冲信号发生器等。输出信号的频率（周期）和输出幅值一 般可以通过开关和旋钮加以调节。 3、 示波器的结构较为复杂，面板上的开关和旋钮较多，信号发生器又是初次接触， 因此，为使实验顺利进行，要在课前预习“示波器原理及基本测量方法简介” 和“信号发生器简介”（均附在本实验之后）的基础上，仔细听取教师针对具体 仪器进行的讲解和演示，然后再动手操作。 三、实验内容 1、熟悉示波器和信号发生器的各主要开关和旋钮的作用。 （1） 接通电源并经预热以后，在示波器的荧光屏上调出一条水平扫描亮线来。 分别旋动[聚焦]、[辅助聚焦]、[亮度]、[标尺亮度]、[垂直移位]、[水平移 位]等旋钮，体会这些旋钮的作用和对水平扫描线的影响。 （2） 把信号发生器输出调到零值并接至示波器的输入端，然后合上信号发生器 电源开关，预热再调节输出电压，在示波器的荧光屏上调出被测信号的波 形来，分别转动[V/cm]、[t/cm]等旋扭，体会其作用。 （3） 分别改变信号的幅值和频率，重复调节。 2、用示波器测量给定信号的幅值和频率。把测出的频率与信号发生器的标称频率 相比较，记下测量步骤和方法。 3、按图 1—1 接线，正弦信号发生器输出一个给定信号，用示波器观察电容器的端 电压 uc和流过电容器的电流 ic的波形。其中 R 为电流取样电阻，uR的波形即表 示 ic的波形。然后用示波器测量 uc和 ic的相位差角。改变信号发生器输出信号 频率，重复测量。 四、注意事项 1、 在大致了解示波器和信号发生器的使用方法和各旋钮、开关的作用之后，再动 手操作。使用这些仪器时，各旋钮和开关不要用力过猛。 2、 用示波器观察信号发生器的波形时，两台仪器的公共地线要接在一起，以免引 进干扰信号
3、仪器的使用注意事项参见后附。 ○x 正弦信号 示波器 发生器 R 图 五、实验报告要求 1、记录测得的波形,标明被测信号的幅度和周期 2、记录l和g的波形和它们之间的相位差 3、总结用示波器测量信号电压和两同频率信号相位差的步骤和方法。 4、回答思考题1。 六、仪器设备 示波器一台;信号发生器一台;实验箱一个 七、思考题 1、用一台工作正常的示波器测量正弦信号时,观察到下列现象(图1-2),试指 出应该首先旋动那些旋钮,才有可能得到清晰和稳定的图形。 a、无任何图形 b、一条水平线 一条垂直线 d、垂直竖线 图1-2 2、在实验内容2中,如果Vm]开关指在0.5伏的位置,荧光屏上正弦波的波峰 和波谷相距四个方格(一方格为一个边长为1厘米的正方形),问信号幅值是多 少?如果在水平线上每个周期的波形占四个方格,[tcm开关(及微调旋钮)指 在0.5ms的位置上,问信号的频率是多少?
2 3、 仪器的使用注意事项参见后附。 五、实验报告要求 1、 记录测得的波形，标明被测信号的幅度和周期。 2、 记录 uc和 uR的波形和它们之间的相位差。 3、 总结用示波器测量信号电压和两同频率信号相位差的步骤和方法。 4、 回答思考题 1。 六、仪器设备 示波器一台；信号发生器一台；实验箱一个。 七、思考题 1、 用一台工作正常的示波器测量正弦信号时，观察到下列现象（图 1—2），试指 出应该首先旋动那些旋钮，才有可能得到清晰和稳定的图形。 2、 在实验内容 2 中，如果[V/cm]开关指在 0.5 伏的位置，荧光屏上正弦波的波峰 和波谷相距四个方格（一方格为一个边长为 1 厘米的正方形），问信号幅值是多 少？如果在水平线上每个周期的波形占四个方格，[t/cm]开关（及微调旋钮）指 在 0.5ms 的位置上，问信号的频率是多少? a、无任何图形 b、一条水平线 c、一条垂直线 d、垂直竖线 图 1—2 正弦信号 发生器 示波器 － UR ＋ R 100Ω C X Y 图 1—1 1μF
附:示波器与信号发生器简介 示波器概述 示波器(又称阴极射线示波器)可以用来观察和测量随时间变化的电信号图形它是 进行电信号特性测试的常用电子仪器。由于示波器能够直接显示被测信号的波形,测量 功能全面,加之具有灵敏度高、输入阻抗大和过载能力强等一系列特点,所以在近代科 学领域中得到了极其广泛的应用。 示波器的种类很多,电路实验中常用的有普通示波器、双踪示波器、长余辉示波器 等,它们的基本工作原理是相似的。 二、示波器的结构 普通示波器主要由示波管、垂直(Y轴)放大器、扫描(锯齿波)信号发生器、水 平(X轴)放大器以及电源等部分组成,其结构方框图如图1-3所示 、示波管是示波器的核心部件,它主要包括电子枪、偏转板和荧光显示几个部分 如图1-4所示 示波管的阴极被灯丝加热时发射出大量电子,电子穿过控制栅后,被第一阳极和 第二阳极加速和聚焦,即电子枪的作用是产生一束极细的高速电子射线。由于两极平行 的偏转板上加有随时间变化的电压,高速电子射线经过偏转板时就会在电场力的作用下 发生偏移,偏移距离与偏转板上所加的电压成正比。最后电子射线高速撞在涂有荧光剂 的屏面上,发出可见的光点(图形)。 2、垂直放大器把被测信号电压放大到足够的幅度,然后加在示波器的垂直偏转板 上。这部分还带有衰减器以调节垂直幅度,确保显现图形的垂直幅度适当或进行定量测 量,这部分称为Y通道 3、扫描信号发生器产生一个与时间成线性增加的周期性锯齿波电压(又称扫描电 压),经过水平放大器放大以后,再加到示波管水平偏转板上,水平放大器还带有衰减 器。这部分称为X通道扫描时基部分 4、电源部分向示波管和其它元件提供所需的各组高低压电源,以保证示波器各部 分的正常工作。 、示波器面板上各旋钮或开关的作用 示波器种类不同,总体上可把旋钮开关分为主机、y通道、扫描部分和x通道四部 分。现以TD4652双踪示波器为例。 1、主机部分 (1)[电源/亮度]开关:接通电源(拉出)时,指示灯亮。调节该旋钮可以 控制荧光屏上显示波形的亮度 (2)[聚焦]旋钮:调节荧光屏上亮点的大小即图形的清晰度 (3)[辅助聚焦]旋钮:作用与聚焦旋钮相同,通常二者配合调节。 (4)[标尺亮度]旋钮:调节荧光屏坐标照明的亮度
3 附： 示波器与信号发生器简介 一、示波器概述 示波器(又称阴极射线示波器)可以用来观察和测量随时间变化的电信号图形,它是 进行电信号特性测试的常用电子仪器。由于示波器能够直接显示被测信号的波形，测量 功能全面，加之具有灵敏度高、输入阻抗大和过载能力强等一系列特点，所以在近代科 学领域中得到了极其广泛的应用。 示波器的种类很多，电路实验中常用的有普通示波器、双踪示波器、长余辉示波器 等，它们的基本工作原理是相似的。 二、示波器的结构 普通示波器主要由示波管、垂直（Y 轴）放大器、扫描（锯齿波）信号发生器、水 平（X 轴）放大器以及电源等部分组成，其结构方框图如图 1—3 所示。 1、示波管是示波器的核心部件，它主要包括电子枪、偏转板和荧光显示几个部分， 如图 1—4 所示。 示波管的阴极被灯丝加热时发射出大量电子，电子穿过控制栅后，被第一阳极和 第二阳极加速和聚焦，即电子枪的作用是产生一束极细的高速电子射线。由于两极平行 的偏转板上加有随时间变化的电压，高速电子射线经过偏转板时就会在电场力的作用下 发生偏移，偏移距离与偏转板上所加的电压成正比。最后电子射线高速撞在涂有荧光剂 的屏面上，发出可见的光点（图形）。 2、垂直放大器把被测信号电压放大到足够的幅度，然后加在示波器的垂直偏转板 上。这部分还带有衰减器以调节垂直幅度，确保显现图形的垂直幅度适当或进行定量测 量，这部分称为 Y 通道。 3、扫描信号发生器产生一个与时间成线性增加的周期性锯齿波电压（又称扫描电 压），经过水平放大器放大以后，再加到示波管水平偏转板上，水平放大器还带有衰减 器。这部分称为 X 通道扫描时基部分。 4、电源部分向示波管和其它元件提供所需的各组高低压电源，以保证示波器各部 分的正常工作。 三、示波器面板上各旋钮或开关的作用 示波器种类不同，总体上可把旋钮开关分为主机、y 通道、扫描部分和 x 通道四部 分。现以 TD4652 双踪示波器为例。 1、 主机部分 （1）[电源 / 亮度] 开关：接通电源（拉出）时，指示灯亮。调节该旋钮可以 控制荧光屏上显示波形的亮度。 （2）[聚焦] 旋钮：调节荧光屏上亮点的大小即图形的清晰度。 （3）[辅助聚焦] 旋钮：作用与聚焦旋钮相同，通常二者配合调节。 （4）[标尺亮度] 旋钮：调节荧光屏坐标照明的亮度
Y轴输入 Y轴 显像管 放大器 同步输入 占内同步 外同步 锯齿波扫描 X轴 发生器 水平放大器 X轴输入 图1-3 显示 部分 电子枪 偏转部分 阳控 丝极制 直 光 阳阳 极极 转 水平偏转板 图
4 Y 轴 放大器 锯齿波 发生器 X 轴 放大器 Y 轴输入 同步输入 X 轴输入 外同步 内同步 扫描 水平 显像管 图 1—3 电子枪 偏转部分 显示 部分 灯 丝 阳 极 控 制 栅 第 一 阳 极 第 二 阳 极 垂 直 偏 转 板 水 平 偏 转 板 荧 光 屏 图 1—4
Y通道 (1)[Y轴位移]旋钮:控制荧光屏上图形的垂直方向位置 (2)[灵敏度Vcm]开关:可步级调节Y轴幅度,以便定量计算幅值。 (3)ACDC开关:选择Y轴放大器的交流或直流工作状态 3、扫描部分 (1)[扫描范围]开关:步级调节(粗调)扫描频率,即[tcm]开关,以便定量 计算周期。 (2)[扫描微调]旋钮:微调各扫描档的扫描频率。 (3)[触发选择]开关:锯齿波发生器触发信号的来源可选自Y轴内部、X外 接输入信号。 (4)触发及选择]开关:触发点选择在信号的上升斜率段或下降斜率段,即“ 极性 (5)[触发电平]旋钮:和触发极性选择开关一起决定了屏幕上图形的起始点。 四、示波器的基本测量方法 1、幅度一电压、电流的测定方法 (1)读取电压幅值时,只需将被测信号所占坐标的格数(cm)乘以Vcm开关 所指的刻度再乘以探头的衰减倍数即可。例如,荧光屏上波形如图1-5 所示,正弦电压峰-峰值占有5个格子,[Vcm]开关指向0.5V,探头衰减 倍数为10,则: Up-p=5.0cmx0.J/cm×10=25 H=5.0cm 图1-5 (2)测量电流一般用电阻取样法将电流信号转换为电压信号后,再进行测量。 如图1—6所示,若要测量Z支路电流,先串接一个取样电阻R
5 2、 Y 通道 （1）[ Y 轴位移] 旋钮：控制荧光屏上图形的垂直方向位置。 （2）[ 灵敏度 V/cm ] 开关：可步级调节 Y 轴幅度，以便定量计算幅值。 （3）AC—DC 开关：选择 Y 轴放大器的交流或直流工作状态。 3、 扫描部分 （1）[扫描范围] 开关：步级调节（粗调）扫描频率，即[t/cm]开关，以便定量 计算周期。 （2）[扫描微调] 旋钮：微调各扫描档的扫描频率。 （3）[触发选择] 开关：锯齿波发生器触发信号的来源可选自 Y 轴内部、X 外 接输入信号。 （4）[触发及选择] 开关：触发点选择在信号的上升斜率段或下降斜率段，即“＋” “－”极性。 （5）[触发电平] 旋钮：和触发极性选择开关一起决定了屏幕上图形的起始点。 四、示波器的基本测量方法 1、 幅度—电压、电流的测定方法 （1）读取电压幅值时，只需将被测信号所占坐标的格数（cm）乘以[V/cm]开关 所指的刻度再乘以探头的衰减倍数即可。例如，荧光屏上波形如图 1—5 所示，正弦电压峰--峰值占有 5 个格子，[V/cm]开关指向 0.5V，探头衰减 倍数为 10，则： UP−P = 5.0cm0.5V / cm10 = 25V （2） 测量电流一般用电阻取样法将电流信号转换为电压信号后，再进行测量。 如图 1—6 所示，若要测量 Z 支路电流，先串接一个取样电阻 R。 H=5.0cm 图 1—5