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实验3 示波器和万用电表的使用.doc

实验3 示波器和万用电表的使用

马君琦
2019-02-21 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《实验3 示波器和万用电表的使用doc》,可适用于高等教育领域

实验 示波器和万用电表的使用【实验目的】.了解示波器显示波形的原理(电偏转、扫描、同步、整步).了解双踪示波器和万用电表的使用方法.学习用示波器测交流信号电压、频率和相位差。【仪器用具】SS双踪示波器、YB型功率函数信号发生器、MY万用电表。【原理概述】电子示波器是用来直接显示、观察和测量电压波形及其参数的电子仪器。一切可转化为电压的电学量(如电流、电阻等)和非电学量(如温度、压力、磁场、光强等)以及它们的动态过程均可由示波器来观察和测量。现代示波器的频率响应可从直流至Hz它可观察连续信号也可捕捉到单个的快速脉冲信号并将它贮存起来定格在屏幕上供仔细分析研究它还能在屏幕上测量电压、时间、频率等各种参数。示波器是用途极为广泛的一种通用现代测量工具。(一)示波器的结构电子示波器主要由四大部分组成:阴极射线示波器系统扫描、触发系统放大系统电源系统。下面主要介绍与示波器显示波形原理相关的几个部分。示波管内部结构示波管内部结构如图所示。阴极被加热发射出大量电子聚焦、加速后高速轰击荧光屏发生荧光。在靠近阴极处设置控制栅极调节其电位(相对阴极为负电位)来控制电子束流的强度使荧光“辉度”改变。     图 在电子束路径两旁设置两对平行板电极改变加在其上的电压可控制电子束的运动。                      电偏转在示波管内有两对平行板电极垂直方向的一对平行板电极称为水平(或)偏转板简称为横偏板。水平方向的一对平行板电极称为垂直(或)偏转板简称为纵偏板。在偏转板上加电压时其电场致使飞速运动的电子束(及其在屏上的光点)沿水平、垂直方向发生偏移这种现象称为电偏移。若幅度为(V)的电压使电子束沿纵向(或横向)偏转(cm)则定义为偏转电压灵敏度简称为灵敏度记作即(Vcm读作:伏每厘米)       ()偏转电压灵敏度(也称‘伏格’值)表示:使电子束沿纵向(或横向)偏转cm(即一格)的电压幅度。显然偏转电压灵敏度为(Vcm)时使电子束偏转(cm)的电压幅度为:()                 ()用()式从电子束的偏转厘米数可测出被测电压值。扫描若仅在横偏板上加周期性变化的电压则电子束(或光点)沿水平方向作周而复始的往返运动其位移随电压增大而增大(电压达到最大值时它也达到最大)随电压减小而减小。而当电压恢复到起始值时电子束(或光点)便回到起始位置。电子束(或光点)的这种周而复始的往返运动称为扫描。此时称为扫描电压。当扫描较快(频率较高)时荧光屏上仅显示一条水平亮线成为扫描线。若是如图中所示的周期为的线性锯齿波电压则电子束的水平位移即位移与时间成线性关系。若在横偏板上加的扫描电压使电子束在(S:秒)内沿水平方向位移(cm)则为每厘米扫描时间简称为厘米扫描时间。记作即(Scm读作:秒每厘米)          ()厘米扫描时间(也称‘时间格’值)表示:电子束沿水平方向扫描cm(即格)的时间。显然。厘米扫描时间为(Scm)时电子束沿水平方向扫描(cm)所用的时间为:(S)                   ()用()式从电子束横向扫描距离可测定时间间隔。示波器显示波形原理在纵偏板上加周期为的被观测的信号(如正弦波)而在横偏板上加周期为的线性锯齿波扫描电压时后者使方向振动沿方向展开呈现二维平面图形。当……(如图所示)时每次锯齿波的扫描起始点会准确落到被观测信号的同相位点上于是周而复始扫出完全相同的波形从而稳定地显示即扫描电压和被观测的信号达到同步成为扫描同步。但若(如图所示)时则每次扫描起始点会落在非图                   图同相位点上于是每次扫出的波形不重复其结果屏上波形在不断地在移动(或向右、或向左)无法观测到稳定的波形即扫描不同步。由此可见扫描显示稳定波形的条件(即扫描同步条件)是:扫描电压周期为被观测信号周期的整数倍即或……           ()实际中由于被观测信号和锯齿波的周期很难严格地满足()式的要求所以仅通过用手调节示波器的“扫描时间”(即调整锯齿波周期)旋钮的方法是无法实现扫描同步的。整步示波器实现扫描同步的过程称为整步。常用示波器实现扫描同步可有两种方式:触发扫描和连续扫描这里只介绍触发扫描。SS示波器通过其触发系统实施触发扫描来实现扫描同步。触发扫描同步原理:由输入的被观测信号提供触发信号送至触发电路当其电平达到某一选择的触发电平(如图中的A点电平)时触发电路便输出触发脉冲用它去启动扫描电路进行扫描(即光点启动由A点自左至右移动直至A′点)。当扫描电压由最大值迅速恢复到启动电压值时光点从A′点迅速返回到A点。其中锯齿波在该周期内的扫描期间扫描电路不再受期间到来的触发脉冲(如图中虚线所示脉冲)的任何影响直至本次扫描结束。之后等到下一个触发脉冲到来时它又重新启动扫描电路进行下一次扫描。因每一个触发脉冲产生于同触发电平所对应的触发信号的同相位()点故每次扫描的起始点会准确地落在同相位点上于是每次扫出的波形完全重复而稳定地显示被观测信号的波形。这就是触发扫描实现同步的原理。图 为了在各种不同情况下确保获得触发扫描来实现同步在示波器面板上设置:“触发信号源”(SOURCE)、“触发耦合方式”(COUPL)、“扫描模式”(SWEEPMODE)、“触发电平触发极性”(TRIGLEVELSLOPE)等开关和旋钮供观测者选择与调控。     ()“触发信号源”(SOURCE)按键:当它选择“CH”或“CH”时为内触发这时系统从经过前置放大后的通道、通道信号中取出部分信号作为触发信号当它选择“LINE”时是以电源频率作为触发信号适合观察以电源频率触发的信号当它选择        “EXT”时是以从外接接口输入的外信号作为触发信号源当它选择“VERT”时是以叠加的一小部分信号作为触发信号。()“触发耦合方式”(COUPL)按键:用来选择触发信号与触发电路间耦合方式。当它选择“AC”时对内触发为交流耦合隔离触发信号中的直流成分当它选择“DC”时通过触发信号的所有成分当它选择“HFREJ”时将触发信号中KHz以上的成分衰减掉当它选择“LFREJ”时将触发信号中Hz以下的成分衰减掉。()“扫描方式”(SWEEPMODE)按键:设有“自动”(AUTO)、“常态”(NORM)、“单次扫描”(SGLRST)三种方式。这三种方式都可以在一定范围内的触发电平(其范围依触发信号幅度而不同)作用下获得触发扫描。其中“常态”方式:只有在触发信号(可以是直流或各种频率信号)作用且触发电平在合适范围内才能获得触发扫描。但若无触发信号或触发电平不合适时就得不到触发而停止扫描(此时屏上无光迹)。另一种“自动”方式:当系统不能实施触发的情况(即①无触发信号输入②虽有Hz以上的触发信号输入但触发电平不在合适范围内)时就自动转换为自激扫描状态输出连续不断的锯齿波去扫描因此荧光屏上仍能出现扫迹(或水平亮线或不稳定波形)。第三种“单次扫描”方式:等待触发信号到来时才进行一次扫描再次按下此按键再等待进行下一次扫描。()“触发电平”(TRIGLEVEL)旋钮和“触发极性”(SLOPE)按键它们是用来调节触发电平和转换触发极性。调节触发电平是用来确定扫描起始点所对应的触发电平。当“触发电平”旋钮由→时扫描从触发信号的正半周开始当旋钮从→时扫描从触发信号的负半周开始。当“触发极性”按键按下时触发点位于触发信号的上升沿称为正极性(或正向斜率)触发当该按键弹出时触发点位于触发信号的下降沿称为负极性(或负向斜率触发)。所以用这两个旋钮和按键调节触发电平并改换其“触发极性”状态不仅能获得触发扫描同步而观测到稳定的波形还可任意选择(或移位)扫描起始点使它处在一个信号周期中的任何相位点上。为了观测到稳定的波形(即为实现扫描同步)在SS示波器的使用操作时要求:①“触发信号源”的选择必须保证由被观测信号提供触发信号以确保获得触发扫描同步(在“双踪”显示时内触发源应选择频率较低的通道而在双踪显示法测相位差时内触发源应选择相位超前的通道)。②必须调节“触发电平”旋钮使触发电平选在合适的范围内否则无法获得触发扫描也就无法实现扫描同步(至于“触发极性”的“推拉”状态可按观测之需要来选择)。③在用内触发观测低于Hz信号时“扫描”方式应选择“常态”。在观测缓慢变化(<Hz)的信号或非周期信号波形时“触发信号源”应选“DC”“扫描方式”应选“常态”。本实验着重学习用内触发观测周期信号。(二)SS示波器使用介绍SS是比较高级的双踪示波器本段内容着重介绍SS示波器面板图(图)中个主要部分作用功能及使用步骤其他型号的示波器可以通过类比理解使用。SS示波器面板图主要部分介绍()电源及屏幕调整部分图POWER  (电源开关):按下此按钮仪器接通V市电。INTEN   (亮度) :旋转此旋钮屏幕扫迹亮度发生改变。READOUT (文字显示):旋转此旋钮调整屏幕上显示的文字亮度。FOCUS   (聚焦) :旋转此旋钮调整扫迹及文字的清晰程度。TRACEROTATETION(扫迹旋转):当扫迹不水平时可用改锥旋转使扫迹水平。()校准电压及接地端CAL  (校准信号接口):输出KHz、V方波校准信号。(地线接口) :信器接地点。()垂直轴部分CHCH (输入接口):YY输入接口接输入信号。POSITION (位  置):用此旋钮调整信号波形垂直位置。CHCH (通道):单独按下或同时按下任一按键相应通道工作屏幕下一行显示该通道数:或:(参看图屏幕显示的数字意义说明)。继续阅读

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