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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Company Logo,LOGO,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Company Logo,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,示波器的使用,班级：,学生：,学号：,论文内容,试验目的,仪器介绍,试验原理,试验步骤,数据记录,数据处理,问题争论,试验目的,把握数字存储示波器和函数信号发生器根本使用方法；,争论RC和RLC串联电路的暂态过程，加深对电阻、电容、电感特性的理解，理解阻尼振动的运动规律。,仪器介绍,函数信号发生器,ch1、ch2电压输出,数字储存示波器,Autoset 自动设置,Measure 数据测量,Cursor 探针,Display 显示格式,试验原理数字储存示波器原理,一个典型的数字存储示波器原理框图如下图，模拟输入信号先适当地放大或衰减，然后再进展数字化处理。数字化包括“取样”和“量化”两个过程，取样是获得模拟输入信号的离散值，而量化则是使每个取样的离散值经A/D转换成二进制数字，最终，数字化的信号在规律掌握电路的掌握下依次写入到RAM存储器中，CPU从存储器中依次把数字信号读出并在显示屏上显示相应的信号波形。GPIB为通用接口总线系统，通过它可以程控数字存储示波器的工作状态，并且使内部存储器和外部存储器交换数据成为可能。由此可见，数字示波器必需要完成波形的取样、存储和波形的显示，另外为了满足一般应用的需求，几乎全部微机化的数字示波器都供给了波形的测量与处理功能。,图,1,数字存储示波器的内部结构,试验原理信号波的根本概念,正弦波是波形的根本组成，任何非正弦波都可视成是基波和很多不同频率的谐波重量组成。例如：方波是由基波以及3，5，7，9次谐波重量迭加而成。,对于非正弦波，由最小值过渡到最大值的时间越短，所含的谐波重量也就越多，波形所含谐波的频率也越高。对于脉冲波占空比越小，波形所含谐波就越多，谐波频率重量也越高。在使用数字示波器过程中，测量不同波形会得到不同的波参数，波的根本参数定义如图 所示。,试验原理RC串联电路的暂态过程,函数信号发生器输出肯定频率的方波周期电压信号如图 所示，电阻、电容串联电路如图 所示。当方波前半个周期处于高电平E时，相当于电源开关K合向“1”，直流电源E对电容C充电；当方波后半个周期处于低电平0 时，相当于在电容C充电后，把开关K 从“1”合向“2”，电容C开头放电过程。,试验原理RC串联电路的暂态过程,由电路方程可解出，电容C两端的电压随时间变化规律为：,当电容在充放电过程中，其电压VC(t)均按指数规律变化。当电容器被充电时，电压渐渐增大，而放电时则渐渐减小。令,，其具有时间的量纲，,称为电路的时间常数，是表征,暂态过程进展快慢的一个重要,物理量。时间常数越大，充放,电过程越慢，反之亦然。图中显示了时间常数分别取不同值时的VC(t)t曲线。,试验原理RLC串联电路的暂态过程,由电阻R、电感L和电容C组成的直流串联电路如下图。,令,称为电路的阻尼系数，随着阻尼系数,的不同，其电路方程有三种不同的解。,当方波为高电寻常，可得到：,1阻尼较小 ，即 ，弱阻尼状态，电容两端电压为：,可见，电容电压呈现振荡特性，由于电阻R的作用，使振荡幅度呈指数衰减，衰减的快慢由时间常数打算。这种状况称为弱阻尼振荡状态。,时间常数 ，振荡角频率,试验原理RLC串联电路的暂态过程,2 ，即 ，临界阻尼状态，此时：,上式说明，当电阻值到达肯定临界值，使得 时，,此时电路中各物理量的变化过程不再具有周期性，这便是临界阻尼状态。,3 即 ，过阻尼状态,过阻尼状态下的电容电压变化如图 中的虚线所示，它以缓慢单调的变化方式渐渐趋于稳定状态。,试验步骤一信号参数测量,1将信号发生器的“ch1电压输入”与示波器输入通道1相连。,2调整信号发生器，波形为正弦，频率为500HZ，幅值5.00V。按下,Autoset，调整水平局部标度旋钮，使示波器上显示5个周期波形，按下,Measure，记录信号各数据。,3调整信号发生器波形为脉冲，占空比为40%，频率20HZ，幅值5.00V，,按下Autoset 调整水平局部标度旋钮，使示波器上显示5个周期波形，按下,Measure，记录信号各数据。,4选取Autoset中仅显示一个正频，记录正频宽为19.36ns19.51ns。,5选取Autoset中仅显示一个上升过程，记录上升时间19.50ns20.50ns。,试验步骤二观看李萨如图形,1将信号发生器的“ch1电压输出”与“ch2电压输出”分别连接到示波器1、,2输入通道。设置信号发生器输出的两信号均为正弦波，信号频率,为1HZ,幅值10.00V，相位0。,2调整Display中格式为XY，按下Autoset。,3固定一信号，依次转变另一信号的频率与相位，记录数据。,试验步骤三测量RC串联电路的暂态过程,1在电路板上选择R=1k的电阻串联，将其两端分别连,接至信号发生器的“ch1电压输出”及示波器。,2调整ch1输出电压，波形为方波，未能在示波器上观看,到期望中的波形，检查试验装置，初步推断为示波器1,号输入通道所连接电压不应为电路两端电压，而应是电,容两端电压。,3重新连接电路，调整方波频率为2kHZ，调整探针测量,电路半衰期，记录探针数据。,4将电阻换为10k，调整方波频率为200HZ，重复试,验，记录探针数据。,试验步骤四RLC串联电路的暂态过程,1将10电阻，330H电感线圈，0.047R电容串联,，电路两端与“ch1电压输出”相连，电压输出为1kHZ,方波,电容两端与输入通道1相连。,2示波器显示为临界阻尼振荡图像，检查试验装置，推断,为电压输出线中红黑接线柱接反，重新连接电路开头试,验。,3调整ch1输出电压频率为5kHZ，得到周期变换函数如,图中红线，使用探针记录阻尼振荡周期数据。,4电阻换为10k，电压频率为100HZ，得到虚线图像,数据记录试验1,以上数据均为平均值,数据记录试验2,数据记录试验3,R=1k,mv,s,R=10k,mv,s,数据记录试验4,数据5偏差过大，处理数据时舍去,数据处理试验3,当R=1k,半衰期平均值,t1=185.00/6=30.833,s,时间常数,1=t1/2=44.483s,当R=10k,半衰期平均值,t2=1980.0/6=330.00,s,时间常数,2=,t2/,2=476.09s,结论试验3,当R=1k,时间常数理论值,t1=RC=47s,相对误差=1-t1/t1=-5.36%,当R=10k,时间常数理论值,t2=RC=470s,相对误差=2-t2/t2=1.30%,数据处理试验4,振荡周期平均值,t=159.2/6=26.53,结论试验4,振荡周期理论值计算,T=2/w,T=24.8s,相对误差=t-T/T=6.98%,感谢！,
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