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1、CS-4125示波器的使用说明 示波器是一种显示各种电压波形的仪器。它利用被测信号产生的电场对示波管中电子运动的影响来反映被测信号电压的瞬变过程。由于电子惯性小，荷质比大，因此示波器具有较宽的频率响应，用以观察变化极快的电压瞬变过程。一切能转换为电压信号的电学量（如电流、电功率、阻抗等）和非电学量（如温度、位移、速度、压力、光强、磁场、频率等）其随时间的瞬变过程都可以用示波器进行观察和测量分析。本实验利用示波器观察和测量交流正弦信号的电压、周期、频率和相位等，目的在于掌握示波器的调节和使用。一、示波器的结构和简单工作原理图1 示波器原理图示波器一般由5个部分组成，如图1所示：（1）示波管；（2
2、）扫描发生器；（3）同步电路；（4）水平轴和垂直轴放大器；（5）电源。下面分别加以简单说明。1示波管：示波管是示波器中的显示部件，由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，并封装在一高真空玻璃管内，其中电子枪是示波管的核心。偏转系统包括Y偏转板和X偏转板。Y偏转板是水平放置的两块电极，X偏转板是竖直放置的两块电极。加在两对偏转板上的电压分别控制电子束在X、Y方向的偏转，可使光点在荧光屏X、Y平面内处于任一位置。2扫描发生器：如果仅在Y偏转板上加上一个随时间作正弦变化的信号电压Vy = VymSint，则在荧光屏上仅能看到一条铅直的亮线。为了看到电压波形，必须同时在X偏转板上加上一个与时间成正比的锯
3、齿形电压Vx=Vxmt-V0，如图2所示。图2 锯齿形电压锯齿形电压的作用是让光点由荧光屏的左边扫至右边，然后迅速返回左边，接着又由左边扫至右边，光点的这种运动称为扫描，故锯齿形电压又称为扫描电压，它由扫描发生器产生。在X轴方向加上锯齿形电压之后，我们会在屏幕上看到正弦曲线，这实际上是水平、竖直两个方向上运动的合成轨迹。如果锯齿形电压的周期是正弦波电压周期的整数倍，在荧光屏上将看到一条稳定的正弦曲线；如果锯齿形电压的周期不是正弦波电压周期的整数倍，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置不相重合，从而在荧光屏上显示的图形是不稳定的，或者图形较为复杂。如果锯齿形电压的周期是正弦波电压周期的n倍，
4、荧光屏上将显示n个完整的正弦波。3同步调节：实际使用时，待测电压信号的周期和扫描电压的周期都会因种种原因(如工作电源电压起伏、电路元件热扰动等)而有所改变。因而即使经过仔细调节得到一个稳定的波形，不久又将失去稳定。为此，在示波器中都设有同步电路，从Y轴电压放大器中取出部分待测信号去控制锯齿形电压发生器(即扫描发生器)，使扫描周期准确等于信号周期的整数倍。电路的这个控制作用叫做“同步”(或整步)。4电压放大器和衰减器：由于示波器本身的X及Y偏转板的灵敏度不够高，当加于偏转板的信号较小时，电子束不能发生足够的偏转，以至荧光屏上光点的位移太小，不便观测。为此，设置X轴及Y轴电压放大器，预先把小的信号
5、电压加以放大，再加到偏转板上。当输入信号电压过大时，放大器不能正常工作，甚至受损。因此，在输入端和放大器之间设有衰减器(分压器)，将过大的输入电压衰减，以适应放大器的要求。5电源：用以供给示波管及各部分电路所需的各种交直流电源。二、信号电压、频率、相位的测量，利萨如图形的观察1测量电压和频率：把待测信号输入到示波器的y轴输入端，调节示波器板上各开关旋钮到适当的位置，示波屏上显示一稳定波形，如图3。可根据示波屏上的坐标刻度读出显示波形的电压值和频率值：信号的峰峰值电压: 信号周期: 信号频率: 图32利萨如图形的基本原理如果示波器的x轴和y轴分别输入频率相同或呈简单整数比的两个正弦电压，则示波屏
6、上的光点将呈现特殊形状的轨迹，这种轨迹图称为利萨如图形。图4 几种利萨如图形如果做一假想方框框住该图并且相切，如图4，那么横边上的切点数nx与竖边上的切点数ny之比恰好等于y轴和x轴输入的两正弦信号的频率之比，即：fy：fx=nx：ny，但若出现图（b）或图（f）所示的图形，有端点与假想边框相接时，应把一个端点计为1/2个切点。所以利用利萨如图形能方便地比较出两个正弦信号的频率。若已知其中一个信号的频率，数出图上的切点数nx和ny，便可算出另一待测信号的频率。三、CS-4125双踪示波器简介（面板图如图5）图5 示波器面板图(1) CRT显示范围为垂直轴8div(80mm)，水平轴10div(
7、100mm)。为使显示信号刻度间不会产生视差，采用了标示于荧屏内侧的刻度。此外在刻度的左端标示有测定响应时间的%记号。(2) POWER=ON/OFF将此开关电源压下即为开启电源，再压一次即为关闭电源。(3) 电源指示灯当电源打开时指示灯点亮。(4) CAL端子为校正用电压端子，使用于调整探针时，可得到1Vp/p正极性，约1KHz之方波信号输出。(5) INTENSITY调整显示亮线之亮度。(6) FOCUS为焦点调整钮，可调整之以得到清晰的显示信号。由于本机具Auto Focus功能，可随INTENSITY变化而调整，但若有微小差距时仍可以手动调整。(7) TRACEROTA可调整水平亮线倾
8、角。当水平亮线倾角受地磁作用影响时，可用调整起子将水平线调整至与中央的水平轴平行。(8) GND端子为接地的端子，与其它仪器间取得相同的接地时用。(9) POSITION可用以调整荧光屏上CH1波形之垂直位置，在XY动作时可为Y轴位置调整用。(10) VOLTS/DIV可用以设定垂直轴感度之CH1垂直轴衰减钮。此钮可在125级数间切换。将VARIABLE旋钮至CAL位置时，可得到校正之垂直轴感度。在XY状态参数时则成为Y轴之衰减器。(11) VARIABLE为CH1垂直轴之衰减微调整钮。在范围内可对VOLTS/DIV作连续调整。向右旋至CAL位置时可得到已较正之值。在XY动作时则为Y轴的衰减微
9、调整钮。(12) ACGNDDC可用以选择CH1垂直轴输入信号之组合方式。AC：输入信号为交流电，其直流成分则被除去。GND：将垂直增幅器的输入端接地，则可用以确认其接地电位。DC：输入信号包括直流成分，故可同进观测其直流成分。在XY动作时，则成为Y轴的输入切换钮。(13) CH1 INPUT为CH1垂直轴之端子。在XY动作时则成为Y轴的输入端子。(14) POSITION可用以调整荧光屏上之CH2波形垂直位置。(15) VOLTS/DIV为CH2垂直轴衰减钮，其作用如同CH1的VOLTS/DIV调整钮，在XY动作时则成为X轴之衰减器。(16) VARIABLE为CH2垂直轴之衰减微调整钮，在
10、XY动作时则成为X轴之衰减微调钮。(17) ACGNDDC可用以选择CH2垂直轴输入信号之组合方式。其作用如同CH1之ACGNDDC钮，在XY动作时则成为X轴之切换器。(18) CH2 INPUT为CH2垂直轴输入端子，在XY动用时则成为X轴之输入端子。(19) VERTICAMODE可用以选择垂直轴作用方式如下：CH1：显示CH1之输入信号CH2：显示CH2之输入信号ALT：每次扫描交替显示CH1及CH2之输入信号。CHOP：与CH1及CH2输入信号频率无关，而以150KHz在两通道间切换显示。ADD：与CH1及CH2输入信号之合成波形(CH1+CH2)。但在CH2设定于INV状态时，则显示
11、CH1与CH2输入信号之差。(20) CH2 INV当压此钮时，CH2输入信号极性被反相。 (21) XY当压下此钮时，则VERTICAL MODE之设定变为无效，而将CH1变为Y轴，CH2变为X轴。(22) TRIGGERING MODE可用以选择TRIGGER之方式如下：AUTO：由TRIGGER信号启动扫描，但与AUTO不同的是，若无正确的TRIGGER信号则不会显示亮线。FIX：将同步Level加以固定。此时之同步与(25)LEVEL无关。TVFRAME：将复合映象信号的水平同步信号分离出来与TRIGGER电路结合。(23) SOURCE用以选择TRIGGER信号之来源。VERT MO
12、DE：TRIGGER信号源由VERTICAL MODE加以选择。其方式如下表所示：CH1：TRIGGER信号源为CH1之输入信号。CH2：TRIGGER信号源为CH2之输入信号。LINE：TRIGGER信号源为电源之电压波形。EXT：TRIGGER信号源为EXT.TRIG端子之输入信号。VERTICAL MODETRIGERCH1CH1CH2CH2ALT电CH1及CH2交替作用CHOPCH1ADDCH1、CH2之合成信号(24) SLOPE用以选择触发扫描之信号SLOPE极性，未按下此钮时，于TRIGGER信号上升时被触发，按下此钮时，于TRIGGER信号下降时被触发。(25) LEVEL为调
13、整TRIGGER LEVEL之用。可用以设定在TRIGGER信号波形SLOPE的那一点上被触发而开始扫描。(26) EXT.TRIG为外部TRIGGER信号之输入端子。将SOURCE钮设定于EXT时，此端子即成为TRIGGER信号之输入端子。(27) POSITION可用以调整所显示波形之水平位置。在XY动作时则成为X轴之位置调整钮。(28) SWEEP TIME/DIV为扫描时间的切换器。可在0.2s/div0.5s/div之间以125级数调整，共有20种变化。当VARIABLE向右旋至CAL位置时则成为校正之指示值。(29) VARIABLE为扫描时间的微调器。可在SWEEP TIME/D
14、IV之各段间作连续变化，向右旋至CAL位置时，则得到已校正之值。(30) 10MAG压下此钮，则显示波形由屏幕中央向左右扩大10倍。四、简单操作介绍1光点的调节及波形的观察（1）先将下列各调整钮预设如下：MODEAUTOSOURCEVERT MODEVERTICAL MODECH1 (INV 为OFF)SLOPE+（出）LEVEL中央CH1 or Y及CH2 orXPOSITION中央VOLTS/DIV5V/DIVAC-GND-DCGNDHORIZONTALPOSITION中央VARIABLECALSWEEP TIME/DIV0.2ms/DIV10MAGOFF（2）打开电源，荧光屏上出现一条扫
15、描线，调整INTENSITY及FOCUS使线条的亮度及粗细合适，调整TRACE ROTATATION使亮线保持水平：（3）将低频信号发生器的正弦信号输入至“CH1 INPUT”，将“AC-GND-DC”拨至“AC”，示波屏上出现正弦波；（4）依次观察100HZ、1KHZ、10KHZ的信号波形，调整“VOLTS/DIV”及探针的衰减比使波形上下幅度合适，调整“SWEEP TIME/DIV”使屏上出现4-5个稳定的波形，并记下“SWEEP TIME/DIV”的标度值。100Hz1KHz10KHzSWEEPTIME/DIV(ms/cm)2测定未知信号的电压有效值、周期、频率：（1）先将3个“VARIABLE”旋钮依顺时针至“CAL”位置，将待测信号源的正弦信号输至“CH1 INPUT”，调整“VOLIS
