YB4328示波器的使用.ppt

2020 2 20 1 实验示波器的使用和调节 1 实验目的 3 实验原理 4 实验内容及步骤 6 实验注意事项 5 实验数据记录与处理 7 思考题 2 实验仪器 2020 2 20 2 实验目的 返回 1 了解示波器的简单工作原理 熟悉面板控制件各开关旋钮的功能和调节使用方法 2 学会用示波器观测电信号的波形及电压 频率 周期等参数 3 学会用示波器观测二相关量的函数图形 2020 2 20 3 频率粗调 频率微调 波形选择 信号输出端口 实验仪器 2020 2 20 4 示波器面板旋钮图 2020 2 20 5 YB4328二踪示波器操作面板各旋钮及其功能1 电源和光屏显示旋钮1 电源开关 按键 2 辉度 旋钮 3 聚焦 旋钮 4 光迹旋转 5 标准信号 接口 是一个标准方波 其峰 峰值为2 0V 用于自校准 2 垂直工作方式选择 按键由于YB4328型示波器是双踪显示 垂直工作方式选择 按键 中间有一条细线将其分成两部分CH1 1 和CH2 2 而且是对称的 其功能相同 必须通过 12 垂直工作方式选择 按键选择信号通道和显示方式 12 有四个按键 按下CH1 弹起CH2 则信号从 7 CH1 1 中输入 7 是接探头的接口位置 按下CH2 弹起CH1 则信号从 14 CH2 2 中输入 由 反相 和 常态 按键决定其显示方式 2020 2 20 6 为双踪显示 断续 和 交替 按键决定选择其显示方式 按下CH1 弹起CH2 信号从7CH1 1 中输入 6 7 8 9 10 各旋钮才起作用 其中 6 按下 信号接地 弹起 信号接通 AC DC为交流 直流耦合 8 9 旋钮是 垂直方向偏转灵敏度 的粗调和微调旋钮 若要其准确指示 须微调旋钮以逆时针方向调到底 10 是 垂直方向偏转灵敏度 扩展倍数按键 11是 垂直方向 Y方向 位移 旋钮 13 14 15 16 17 18 仅用于通道信号的调节 功能和中的各旋钮相同 3 CH1和CH2公用旋钮 19 水平方向 X方向 位移 旋钮 用以调节信号在水平方向的位置 20 极性 按键用以选择被测信号在上升沿或下降沿触发扫描 21 电平 旋钮用以调节被测信号在变化至某一电平时触发扫描 还有 扫描 旋钮 由于其功能较为特殊 我们将它单列出来 2020 2 20 7 4 扫描 旋钮 22 扫描方式 选择产生扫描的方式 自动 当无触发信号输入时 屏幕上显示扫描光迹 一旦有触发信号输入 电路自动转换微触发扫描状态 调节电平可使波形稳定的显示在屏幕上 此方式适合观察频率在50HZ以上的信号 常态 无信号输入时 屏幕上无光迹显示 有信号输入时 且触发电平旋钮在合适位置上 电路被触发扫描 当被测信号频率低于50HZ时 必须选择该方式 锁定 仪器工作在锁定状态后 无需调节电平即可使波形稳定的显示在屏幕上 单次 用于产生单次扫描 进入单次状态后 按动复位键 电路工作在单次扫描方式 扫描电路处于等待状态 当触发信号输入时 扫描只产生一次 下次扫描需再次按动复位键 2020 2 20 8 24 扫描因数 时基扫描或称扫描速率SEC DIV 粗调 旋钮 根据被测信号的频率高低 选择合适的档次 当 25 扫描因数微调 置校准位置时 即按逆时针方向旋到底 可根据度盘的位置和波形在水平轴的距离读出被测信号的时间参数 当 扫描因数粗调 按逆时针调到底工作方式变为X Y方式 26 扫描扩展开关 5 2020 2 20 9 5 其它旋钮 28 触发源 按键 用于选择不同的触发源 CH1 在双踪显示时 触发信号来自CH1通道 单踪显示时 触发信号来自被显示的通道 CH2的功能同CH1 交替 在双踪交替显示时 触发信号交替来自于两个通道 此方式用于同时观察两路不相关的信号 电源 触发信号来自视电 外接 触发信号来自于触发输入端口 29 机壳是接地端 30 AC DC 外触发信号的触发方式 当选择外触发源 且信号频率很低时 应将开关置于DC位置 31 常态 TV 一般测量此开关置常态位置 当需观察电视信号时 应将此开关置TV位置 32 外触发输入 当选择外触发方式时 触发信号由此端口输入 2020 2 20 10 实验原理 返回 这里仅以用单枪示波管典型的通用示波器和用电子交换器 或称电子开关 控制的示波器为例说明其一般的结构和工作原理 一般示波器由示波管 扫描和整步电路 x轴和Y轴放大器及电源四大主要部分组成 一 示波管的构造和工作原理示波管是用静电偏转的大型电子束线真空管 如图所示 它是由电子枪 偏转系统及荧光屏组成 2020 2 20 11 其中电子枪包括 用于发射电子的阴极和加热用的灯丝 能控制到达荧光屏上电子数目 以及调节光点亮度的控制极 栅极 用于调节聚焦的第一阳极和加速用的第二阳极 一般还有前置加速极 所以电子枪是发射电子形成电子束部分 偏转系统包括Y垂直偏转板和x水平偏转板 其上加电压后用 就会产生按垂直方向和水平方向所加电压变化规律的偏转 荧光屏内壁涂有Zn2SiO4 Mn 等荧光粉 当它受到具有足够能量的电子轰击时 会发出可见光 当受到由偏转板上所加电信号控制的电子束的轰击时 会显示出各自相应的图形 对电子束的聚焦采用电聚焦和磁聚焦的原理 使得电子束聚于一点 对电子束的偏转采用电偏转和磁偏转原理 2020 2 20 12 二 扫描和整步作用若在y轴 垂直 偏转板上加一个将要被观察的正弦电压信号 那么电子束就会在y轴方向作一定幅的度往复运动 它表现在荧光屏上的已经不再是一个亮点而是一条竖直的亮线 为了看到在y轴偏转板加在电压随时间变化的图形 必须使电子束在y方向的往复运动沿x轴作时间展开 从而荧光屏上亮点在x方向上能表现出在不同的时刻所对应的不同偏离 以显示y轴偏转板的电压波形图 为此 电子束又参与x轴方向运动 从而观察到光亮点按时间在x轴上展开 显示出电压波形 2020 2 20 13 另外 为使亮点在屏上的扫描轨迹沿x轴的展开不断重复进行 x轴 水平 偏转板上应加上一个锯齿波电压 通称扫描电压Us 如图所示 这个电压波形的特点是 每一锯齿的电压都是与时间成正比而且周期性地重复出现 锯齿波电压是将信号波形作时间开展常用的扫描电压波形 锯齿波扫描电压 2020 2 20 14 应该指出 只有在扫描锯齿波信号周期T 是y轴信号周期T的整数倍时 才能看到完整而稳定的波形 如图 如果扫描信号与观察信号的周期不是整数倍而有微小的差别时 那么这些往返展开有图形不能很好严格重合 在荧光屏上看到的将是不稳定或者移动的图形 甚至是很紊乱的图形 2020 2 20 15 三 偏转放大示波器是采用静电偏转的方式工作的 从电偏转的规律可知 荧光屏上光点的位移方向和大小正比于加在偏转板上的电压 若在垂直偏转板 以下简称y轴 上加一个正弦变化的电压信号 则电子束随信号在垂直方向上往返运动 当变化频率大于15Hz时 在荧光屏上可看到一条竖亮线 同理 加在x轴上亦然 如图 a b 所示 这条线的两端点 相当于信号的峰 峰值 当把两个信号分别加在x y轴上 则电子束在这个信号电压的共同作用下 合运动形成一个相关二量的函数图形 如果二量变化频率相同 或成简单整数化 位相差恒定 则会得到稳定的图形 这正是示波器显示任何二量的函数曲线的原理 2020 2 20 16 实验内容及步骤 1 交流峰峰值测量 a 预置控制件以获得扫描基线 b 被测信号馈入CHl或CH2通道输入端 置垂直工作方式于被使用的通道CHl或CH2 当用CHl时 控制旋钮如下 垂直工作方式 MODE 通道1 CHl 触发方式 TRIGMODE 自动 AUTO 触发信号源 TRIGSOURCE 内 1NT 内触发 1NTTRIG 通道2 CH2 电压微调旋钮置校准位置 c 垂直偏转因数开关置于适当位置 d 调节电平旋钮以获得稳定显示 2020 2 20 17 返回 e 将扫描时间因数置于适当位置 使屏幕显示几个周期的波形 f 将波形水平位移 使其中一个负峰与中心刻度线重合 见图A点 8 将波形水平位移 使其中一个正峰与中心刻度线重合 见图B点 h 从峰到峰测量垂直偏转度数 见图中A点 B点 如果幅度测量要求很高 或者光迹较粗 采用从峰的上线到上线或下线到下线的测量方法 能获得较高的精度 i 用下列公式计算峰到峰电压 峰值电压 P P 垂直偏转幅度 DIV x垂直偏转因数 V DIV x探极衰减倍率 2020 2 20 18 2 周期和频率测量 测量被测量信号的频率有二种方法 方法一 根据周期测量方法 测出信号的周期 则信号的频率可由下式计算 a 扫描微调置于 校正 位置或将微调按逆时针方向旋到底 其他步骤同交流峰峰值测量步骤b c d e b 调节水平位移旋钮 使信号波形置于标尺上适当位置 准确地读测一个周期的水平距离D 见图 c 计算出信号周期 T D 扫描时间因数 T DIV d 计算信号频率 2020 2 20 19 方法二 使用X Y工作方式测量被测信号的频率 李萨如图形 首先将已知频率的正弦信号送到CH 通道被测信号的频率送至CH2通道 Y2 选择X Y方式 调水平位移旋钮和垂直位移旋钮 使波形全部显示在荧光屏上 然后调整已知或未知信号的频率 如图所示 使李萨如图形稳定地显示在荧光屏上 则被测信号的频率为 2020 2 20 20 用示波器显示李萨如图形的原理由振动理论知 当正交的二正弦振动满足周期相同李萨如图形 如图a所示 把待测正弦信号与标准频率正弦信号分别输入x Y轴 调节标准信号频率 使其满足下述周期 相位条件 即可得到相应的李萨如图形 从图b中看出 李萨如图形决定于二振动的频率和初相差 因此 示波法中常用标准信号与待测信号合成李萨如图形来测定频率和位相 2020 2 20 21 图 a 图 b 2020 2 20 22 数据记录与处理 交流峰 峰值测量 单个周期信号的周期和频率的测量 2020 2 20 23 李萨如图形的观测 2020 2 20 24 实验注意事项 返回 1 不可用探极拖曳仪器 2 不可将亮点和扫描线调得过亮 否则不仅会使眼睛疲劳 而且如果长时间会使示波管的荧光屏变黑 更不可将光迹聚于一点时间过长 3 没有特殊要求情况下 严禁将各旋钮拉出 4 调节各旋钮不可用力过大 以免损伤旋钮 2020 2 20 25 思考题 1 如果单个波形不稳定 应如何调节 2 如何用示波器观察三角波的波形 3 在示波器荧光屏上得到一稳定的李萨如图形 Y轴和X轴与图形交点数之比为 已知 100Hz求 4 做李萨如图形实验时能否用 同步 功能把图形稳定下来 为什么