本文格式为Word版，下载可任意编辑工程学院电路测验讲义 测验一 常用测验仪器 的 使用 【测验目的】 学习示波器和信号发生器的使用方法 【仪器设备】 示波器一台，信号发生器一台，RXDI-1A 电路原理测验箱一台 【测验原理】 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测验中，这种根本电子测量仪器会屡屡用到通过本测验，要求能够大致了解示波器的原理，熟谙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理 3. 示波器的布局较为繁杂，面板上的开关和旋钮较多，信号发生器又是初次接触，因此，为使测验顺遂举行，要在课前预习"示波器原理及根本测量方法简介'和"信号发生器简介'（均附在本测验之后）的根基上，留心听取教师针对概括仪器举行的讲解和演示，然后再动手操作 【测验内容】 1. 熟谙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]、[辅佐聚焦]、[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，预热再调理输出电压，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）分别变更信号的幅值和频率，重复调理 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对比，记录测量步骤和方法 3. 按图 1-1 接线，正弦信号发生器输出一个给定信号，用示波器查看电容器的端电压 u c 和流过电容器的电流 i c 的波形其中 R 为电流取样电阻，u R 的波形即表示 i c 的波形然后用示波器测量 u c 和 i c 的相位差角变更信号发生器输出信号频率，重复测量 【留神事项】 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. 用示波器查看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. 仪器的使用留神事项参见后附 【测验报告】 1. 记录测得的波形，标明被测信号的幅度和周期 2. 记录 u c 和 u R 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. 回复斟酌题 1 【斟酌题】 1. 用一台工作正常的示波器测量正弦信号时，查看到以下现象（图 12），试指出理应首先旋动那些旋钮，才有可能得到明显和稳定的图形 2. 在测验内容 2 中，假设[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？假设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 图 1-2 正弦信号 发生器 示波器 － U R ＋ R 100 C X Y 图 图 1-1 1F 【 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)可以用来查看和测量随时间变化的电信号图形,它是举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、输入阻抗大和过载才能强等一系列特点，所以在近代科学领域中得到了极其广泛的应用 示波器的种类好多，电路测验中常用的有普遍示波器、双踪示波器、长余辉示波器等，它们的根本工作原理是好像的 二、示波器的布局 普遍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）放大器以及电源等片面组成，其布局方框图如图 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片面，如图 1-4所示 示波管的阴极被灯丝加热时放射出大量电子，电子穿过操纵栅后，被第一阳极和其次阳极加速和聚焦，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结果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片面还带有衰减器以调理垂直幅度，确保显现图形的垂直幅度适当或举行定量测量，这片面称为 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片面称为 X 通道扫描时基片面 4. 电源片面向示波管和其它元件供给所需的各组上下压电源，以保证示波器各片面的正常工作 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、扫描片面和 x 通道四片面现以TD4632 双踪示波器为例 1. 主机片面 （1）[电源 / 亮度] 开关：接通电源（拉出）时，指示灯亮调理该旋钮可以操纵荧光屏上 显示波形的亮度 （2）[聚焦] 旋钮：调理荧光屏上亮点的大小即图形的明显度 （3）[辅佐聚焦] 旋钮：作用与聚焦旋钮一致，通常二者合作调理 （4）[标尺亮度] 旋钮：调理荧光屏坐标照明的亮度 2. Y 通道 （1）[ Y 轴位移] 旋钮：操纵荧光屏上图形的垂直方向位置 （2）[ 灵敏度 V/cm ] 开关：可步级调理 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. 扫描片面 （1）[扫描范围] 开关：步级调理（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抉择了屏幕上图形的起始点 四、示波器的根本测量方法 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 15 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，那么： V cm V cm UP P25 10 / 5 . 0 0 . 5 = = ´ ´ ´ ´ = =- - 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 图 1-3 （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，再举行测量。
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 电子枪 偏转片面 显示 片面 灯丝 阳极 操纵栅 第一阳极 其次阳极 垂直偏转板 水平偏转板 荧光屏 图 图 1-4 H=5.0cm 图 图 1-5 i Z R ＋ － － U R ＋ 图 图 1-6 RUi Ri URR= = , 通常取 Rlt;lt;Z 2. 频率（周期）的测量方法 用示波器测量频率（周期）的方法根本上可分为两大类，一类是利用扫描工作方式，另一类是用示波器的 XY 工作方式 （1）用示波器的扫描工作方式测量信号的频率（周期），实质上是确定锯齿波的周期（时间）坐标后（称为定时标），再与被测信号的周期举行对比测量 将被测信号 X 轴的一个周期所占的格子数（cm）乘以[ t / c m ]开关所指示的刻度即可测出周期仍以图 15 为例，正弦信号一个周期在水平方向占 8.2 个格子，[ t / c m ]开关指向 5ms，那么 ms cm ms cm T 41 / 5 2 . 8 = ´ = 所以正弦信号的周期为 41ms，即频率为 24.4Hz。
（2）利用示波器的 XＹ工作方式此时，锯齿波信号被切断，Ｘ轴输入已知频率的信号，经放大后加水平偏转板，Ｙ轴输入待测频率的信号，经放大后加至垂直偏转板，荧光屏上显现的是 u x 和 u y 的合成图形，即李沙育图形从李沙育图形的外形可以判定被测信号 u y 的频率，当李沙育图形稳定后，设荧光屏水平方向与图形的切线交点为 N x ，垂直方向与图形的切线交点为 N y ，那么已知频率 f x 与待测频率 f y 有如下关系： yxxyNNff= ， xyxyfNNf = 图 1-7 表示了几种常见的李沙育图形及对应的频率比 频率比 f Y ：f X 1 ：2 1 ：3 3 ：1 李沙育图形 图 1-7 3. 同频率两信号相位差角的测量方法 采用双踪示波器，Y 1 、Y 2 两通道输入待测相位差的同频率两信号，若测得信号周期所占格数为 A，信号的相位差所占的格数为 B（如图 1-8 所示），那么相位差角： j = AB360 O 4. 示波器水平工作方式（又称 XY 工作方式），除了可用来显示李沙育图形外，还可以用 来显示元件的特性曲线以及状态轨迹等。
五、使用留神事项 1. 示波器接通电源后需预热数分钟后再开头使用 2. 使用过程中应制止频繁开关电源，以免损坏示波器 3. 荧光屏上所显示的亮点或波形的亮度要适当，光点不要长时间停留在一点上 4. 示波器的地端应与被测信号的地端接在一起 5. 示波器的 X 轴输入与 Y 轴输入的地端是连通的，若同时使用 X、Y 两路输入时，留神共地 六、信号发生器简介 1. 信号发生器是产生各种波形的信号电源按信号波形分类，有正弦信号发生器、方波信号发生器、脉冲信号发生器、函数信号发生器（多信号发生器）等 信号发生器的核心片面是振荡器产生的信号放大后作为电压或功率输出通常输出电压可连续调理（细调），有电压衰减开关（粗调），输出频率也可通过粗调开关和细调旋钮举行调理对于有功率输出的信号发生器，为了获得最大功率输出，应使信号源的输出阻抗与负载阻抗匹配，当作电压源使用而不需阻抗匹配时，电源输出阻抗应小于负载阻抗 2. 。