篇一：模拟示波器的使用 实验报告
模拟示波器的使用
·实验目的
1. 了解示波器的基本原理及基本使用方法；
2. 掌握用示波器观察一路不同型电压信号的方法；
3. 掌握观察利萨如图形的方法，了解利萨如图形测量未知正弦信号的频率的方法.
·实验原理
1. 示波器显示波形原理
若在示波器CH1或CH2端加上正弦波，在示波器的X偏转板加上锯齿波，当锯齿波电压的变化周期与正弦波电压成整数倍时时，可以显示完整的周期的正弦波形；
若在示波器CH1和CH2同时加上正弦波，在示波器的X偏转板上加上示波器的锯齿波，则在荧光屏上将的到两个正弦波，即为双踪显示.
同理可得双踪显示的方波.
2. 利用利萨如图测正弦电压的频率基本原理
将被测正弦信号1加到y偏转板，将参考正弦信号2加到x偏转板，当两者的频率之比是整数时，在荧光屏上将出现利萨如图.
对稳定不动的图形分别做水平直线和竖直直线与图形相切，设水平线上及竖直线上的切点数之比可得两信号的频率之比
·实验内容及步骤
1. 连接实验仪器电路，设置好函数信号发生器、示波器.
2. 用示波器观察一路电压信号
(1) 在示波器CH1和YCH2分别加上500Hz和500Hz的正弦波，调节示波器至波形稳定，记录在坐标纸上.
(2) 在示波器CH1和YCH2分别加上500Hz和500Hz的方波，调节示波器至波形稳定，记录在坐标纸上.
(3) 分别计算两者的相对误差
3. 用示波器观察李萨如图形
若在示波器CH1和CH2同时加上正弦波，开至X-Y档，调节两输入端的频率比值分别为1:3，1:2，2:3，1:1，3:2，2:1，微调输入信号的频率至图象稳定，记录在坐标纸上.
·实验记录
（见坐标纸）
·误差分析
观察电压信号时
正弦波1： 频率相对误差?f?fA?f’A测
fA
A?V’A测
VA
fB?f’B测
fB
B?V’B测
VB?100%?4999.98?4950?100%?1.0% 4999.981.010?1.000?100%?1.0% 1.010电压相对误差?V?正弦波2： 频率相对误差?f??100%??100%?500?499?100%?0.2% 5001.024?1.000?100%?2.3% 1.024 电压相对误差?V??100%?
方波1： 频率相对误差?f?fA?f’A测
fA
A?V’A测
VA?100%?4999.94?4940?100%?1.2% 4999.9420.25?20?100%?1.2% 20.25
40.1?40?100%?0.25% 40电压相对误差?V??100%?占空比相对误差?D?
正弦波2： 频率相对误差?f?DA?D’A测DA?100%?fB?f’B测
fB
B?V’B测
VB?100%?500?489?100%?2.2% 5001.035?1.000?100%?3.4% 1.035
30.1?30?100%?0.33% 30 电压相对误差?V??100%? 占空比相对误差?D?DB?D’B测
DB?100%?
相关分析：（出现误差的可能原因）
1.两个输入端口输入的信号相互影响，无法达到完全协调；
2.示波器的图象上显示的荧光线较粗，读数时会有误差；
3.示波器内部系统存在系统误差.
·课后习题
1．实验时调不出待观测的正弦波形可能的原因是什么?
(1)触发源没有调节好；
(2)水平扫描电压大小不合适；
(3)电路发生故障或接触不良.
2．为什么实验观察的李萨如图形不是特别稳定，需要什么方法才能做到稳定？
固定一个输入端的频率，调节另一个输入端的输入频率即可.(不能使用同步按钮，也不能调节触发)
3．用示波器观测周期为 0.2ms 的正弦电压，若在荧光屏上呈现了 3 个完整而稳定的正弦波形，扫描电压的周期等于多少毫秒？为什么？
扫描波T=0.2ms*3=0.6ms
呈现了3个完整而稳定的正弦波形，相当于锯齿扫描波行进了1个周期的时间内观测的正弦电压行进了3个周期，故扫描波的周期为观测的正弦波的3倍.
篇二：大学物理实验示波器实验报告
示波器的使用
【实验简介】
示波器是用来显示被观测信号的波形的电子测量仪器，与其他测量仪器相比，示波器具有以下优点：能够显示出被测信号的波形；对被测系统的影响小；具有较高的灵敏度；动态范围大，过载能力强；容易组成综合测试仪器，从而扩大使用范围；可以描绘出任何两个周期量的函数关系曲线。从而把原来非常抽象的、看不见的电变化过程转换成在屏幕上看得见的真实图像。在电子测量与测试仪器中，示波器的使用范围非常广泛，它可以表征的所有参数，如电压、电流、时间、频率和相位差等。若配以适当的传感器，还可以对温度、压力、密度、距离、声、光、冲击等非电量进行测量。正确使用示波器是进行电子测量的前提。
第一台示波器由一只示波管，一个电源和一个简单的扫描电路组成。发展到今天已经由通用示波器到取样示波器、记忆示波器、数字示波器、逻辑示波器、智能化示波器等近十大系列，示波器广泛应用在工业、科研、国防等很多领域中。
Karl Ferdinand Braun生平简介
1909年的诺贝尔物理奖得主Karl Ferdinand Braun于1897年发明世界上第一
台阴极射线管示波器，至今许多德国人仍称CRT为布朗管(Braun Tube)。
【实验目的】
图8-1 Karl Ferdinand Braun
1、 了解示波器的结构和工作原理，熟悉示波器和信号发生器的基本使用方法。 2、 学习用示波器观察电信号的波形和测量电压、周期及频率值。 3、 通过观察李沙如图形，学会一种测量正弦波信号频率的方法。
【实验仪器】
VD4322B型双踪示波器、EM1643型信号发生器、连接线及小喇叭等
10
5
9
6
图8-2 VD4322型双踪示波器板面图
1、电源开关 2、电源指示灯3、聚焦旋钮4、亮度调节旋钮5、Y1(X)信号输入口6、Y2信号输入口7、8、入耦合开关（AC-GND-DC）9、10、垂直偏转因数选择开关（V/格）11、Y1位移旋钮12、Y2位移旋钮13、工作方式选择开关（Y1、Y2、交替、断续）14、扫描速度（时间/格）选择开关15、扫描微调控制旋钮16、水平位移旋钮17、电平调节旋钮
【实验原理】
一、示波器的结构及简单工作原理
示波器一般由5个部分组成，如图8-3所示：（1）示波管；(2)信号放大器和衰减器（3）扫描发生器；（4）触发同步电路；（5）电源。下面分别加以简单说明。
1、 示波管
示波管主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分，全都密封在玻璃外壳内，里面抽成高真空。如图8-4所示，下面分别说明各部分的作用。
（1）荧光屏：它是示
波器的显示部分，当加速聚焦后的电子打到荧光上时，屏上所涂的荧光物质就会发光，从而显示出电子束的位置。当电子停止作用后，荧光剂的发光需经一定时间才会停止，称为余辉效应。
（2）电子枪：由灯丝H、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“亮度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极、第二阳极之间的电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚焦作用，所以第一阳极也称聚焦阳极。第二阳极电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚焦”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚焦”，实际是调节第二阳极电位。
（3）偏转系统：它由两对相互垂直的偏转板组成，一对垂直偏转板Y，一对水平偏转板X。在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上的光斑位置也发生改变。容易证明，光点在荧光屏上偏移的距离与偏转板上所加的电
压成正比，因而可将电压的测量转化为屏上光点偏移距离的测量，这就是示波器测量电压的原理。
2、信号放大器和衰减器
示波管本身相当于一个多量程电压表，这一作用是靠信号放大器和衰减器实现的。由于示波管本身的X及Y轴偏转板的灵敏度不高（约0.1—1mm/V），当加在偏转板的信号过小时，要预先将小的信号电压加以放大后再加到偏转板上。为此设置X轴及Y轴电压放大器。衰减器的作用是使过大的输入信号电压变小以适应放大器的要求，否则放大器不能正常工作，使输入信号发生畸变，甚至使仪器受损。对一般示波器来说，X轴和Y轴都设置有衰减器，以满足各种测量的需要。
3、扫描系统（扫描发生器）
扫描系统也称时基电路，用来产生一个随时间作线性变化的扫描电压，这种扫描电压随时间变化的关系如同锯齿，故称锯齿波电压，如图8-5所示，这个电压经X轴放大器放大后加到示波管的水平偏转板上，使电子束产生水平扫描。这样，屏上的水平坐标变成时间坐标，Y轴输入的被测信号波形就可以在时间轴上展开。扫描系统是示波器显示被测电压波形必需的重要组成部分。 一、
示波器显示波形的原理
如果只在竖直偏转板上加一交变的正弦电压，则电子束的亮点将随电压的变化在竖直方向来回运动，如果电压频率较高，则看到的是一条竖直亮线，如图8-6所示。要能显示波形，必须同时在水平偏转板上加一扫描电压，使电子束的亮点沿水平方向拉开。这种扫描电压的特点是电压随时间成线性关系增加到最大值，最后突然回到最小，此后再重复地变化。这种扫描电压即前面所说的“锯齿波电压”，如图8-5所示。当只有锯齿波电压加在水平偏转板上时，如果频率足够高，则荧光屏上只显示一条水平亮线。
如果在竖直偏转板上（简称Y轴）加正弦电压，同时在水平偏转板上（简称X轴）加锯齿波电压，电子受竖直、水平两个方向的力的
作用，电子的运动就是两相互垂直的运动的合成。当锯齿波电压比正弦电压变化周期稍大时，在荧光屏上将能显示出完整周期的所加正弦电压的波形图。
三、触发同步的概念
如果正弦波和锯齿波电压的周期稍微不同，屏上出现的是一移动着的不稳定图形。这种情形可用图8-7说明。设锯齿波电压的周期Tx比正弦波电压周期Ty稍小，比方说Tx/Ty=7/8。在第一扫描周期内，屏上显示正弦信号0—4点之间的曲线段；在第二周期内，显示4—8点之间的曲线段，起点在4处；第三周期内，显示8—11点之间的曲线段，起点在8处。这样，屏上显示的波形每次都不重叠，好
象波形在向右移动。同理，如果Tx比Ty稍大，则好象在向左移动。以上描述的情况在示波器使用过程中经常会出现。其原因是扫描电压的周期与被测信号的周期不相等或不成整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的起点均不一样所造成的。为了使屏上的图形稳定，必须使Tx/Ty=n（n＝1，2，3，?），n是屏上显示完整波形的个数。
为了获得一定数量的波形，示波器上设有“扫描时间”（或“扫描范围”）、“扫描微调”旋钮，用来调节锯齿波电压的周期Tx（或频率fx），使之与被测信号的周期Ty（或频率fy）成合适的关系，从而在示波器屏上得到所需数目的完整的被测波形。输入Y轴的被测信号与示波器内部的锯齿波电压是互相独立的。由于环境或其它因素的影响，它们的周期（或频率）可能发生微小的改变。这时，虽然可通过调节扫描旋钮将周期调到整数倍的关系，但过一会儿又变了，波形又移动起来。在观察高频信号时这种问题尤为突出。为此示波器内装有扫描同步装置，让锯齿波电压的扫描起点自动跟着被测信号改变，这就称为整步（或同步）。有的示波器中，需要让扫描电压与外部某一信号同步，因此设有“触发选择”键，可选择外触发工作状态，相应设有“外触发”信号输入端。 四、 示波器的应用
1、示波器观察电信号波形。
将待观察信号从Y1或Y2端接入加到Y偏转板，X偏转板加上扫描电压信号，调节辉度旋钮、聚集旋钮、x、y位移旋钮,调节电压偏转因数旋钮和扫描时间旋钮，再调节同步触发电平旋钮，即看到待观察信号波形。
2、测量电压
利用示波器可以方便测出电压值，实际上示波器所做的任何测量都归结为电压的测量。其原理基于被测量的电压使电子束产生与之成正比的偏转。
计算公式为 U(t)?yky （8-1）
式中，y为电子束沿y轴方向的偏转量，用格数（DIV）表示；ky为示波器y轴的电压偏转因数（V/DIV）即（伏/格）。
3、测量频率
（1）周期换算法
周期换算法所依据的原理是频率与周期成倒数关系：
f?
1
(8-2） T
信号的周期可以用扫描速度值乘以被测信号波形的又一个周期在荧光屏上的水平偏转距离而求得T?t?x（T=扫描速度×一个周期水平距离），故信号的频率便可以算出。
（2）李萨如图形法 设将未知频率fy的电压Uy和已知频率fx的电压Ux（均为正弦电压），分别送到示波器的Y轴和X轴，则由于两个电压的频率、振幅和相位的不同，在荧光屏上将显示各种不同波形，一般得不到稳定的图形，但当两电压的频率成简单整数比时，将出现稳定的封闭曲线，称为李萨如图形。根据这个图形可以确定两电压的频率比，从而确定待测频率的大小。
图8列出各种不同的频率比在不同相位差时的李萨如图形，不难 得出：
所以未知频率
fy?
Nx
fx（8-3） Ny
图8-8 李莎如图
加在Y轴电压的频率fy加在X
轴电压的频率fx
?
水平直线与图形相交的点数Nx垂直直线与图形相交的点数Ny
【实验内容及要求】
1、示波器：辉度、聚焦、水平和竖直位移通道选择、触发、电平、幅度因子、扫描因子； 2、信号源：频率、信号幅度、波形选择。
3、连接信号源与示波器：信号源输出正弦波信号、调节示波器，出现稳定的正弦波，根据波形和幅度因子算出电压有效值，波形和扫描因子算出信号频率。 4、将示波器置非扫描档，外接两个信号源合成利萨如图。
篇三：实验补充讲义_模拟示波器的使用(功能介绍)
示波器的基本操作练习 Ⅳ
实验中使用的GOS-6021型双踪示波器的面板控制旋钮、按Ⅴ钮如图4-6-19所示。图中所标出的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区为示波器
的常用功能区，分别为：Ⅰ区：显示屏控制；Ⅱ区：垂直控制；
Ⅲ区：水平控制；Ⅳ区：波形测量；Ⅴ区：波形走动。
Ⅲ
AB Ⅱ 图4-6-19GOS-6021型模拟示波器控制面板图
1. 显示屏控制图4-6-19中，Ⅰ区为显示屏控制区，各个控制键详细功能如下：
标签1_POWER
电源开关，接通示波器的电源
标签2_TRACE ROTATION
光迹旋转螺丝，调节波形的水平度
标签3_INTEN（intensity）
辉度旋扭，调节波形的亮度，注意此时不能将波形调得过亮，以免造成视觉
疲劳以及波形太粗引起的测量误差较大
标签4_FOCUS
聚焦旋扭，调节波形的清晰度
标签5_CAL
校准信号输出端，此端子输出一个峰峰值为0.5V、频率为1kHz的方波信号，
可以给探头使用，用于校准探头 12345 图4-6-20 显示屏控制
2. 垂直控制图4-6-19中，Ⅱ区为垂直控制区，其中单词VERTICAL意为“垂直”，其下方的按钮及旋钮用于控制示波器在垂直方向上的参数，具体细节参看图4-6-21，各个控制键详细功能如下：
2
1
4
3
5
图4-6-21垂直控制 图4-6-22波形范例
标签1_CH1 / CH2
信号通道开关，可关闭其中任意一个通道，关闭后该指示灯灭，且对应的波形消失
标签2_POSITION
垂直波形定位，可调节波形在垂直方向的位置
标签3_AC/DC
通道1和通道2的交流（“~”符号）或直流（“=”符号）输入耦合键，若示波器用于测量交流信号，请选择“~”，若示波器用于测量直流信号，则要选择“=”；可从显示器下方的读出装置上看出示波器处于何种耦合状态，如图4-6-22
标签4_VOLTS/DIV
伏/格，表示显示器上垂直方向每一格代表的电压值，具体值可从显示器下方的读出装置上读出，通过数出波形从波峰到波谷所占用的格数，即可得出该波形的峰峰值；可用于调节波形幅值的放大倍数，以便使波形以合适的比例显示于荧光屏上。如图4-6-22，由读出装置可得垂直方向一格为0.5V，而正弦波的波峰波谷占用了四格，因而其峰峰值为2V
标签5_ GND（ground）、P10
⑴ 短按该按钮，接地，使用此功能后，交流/直流耦合的符号“~”/“=”将会变成“”，示波器上的波形变成一条直线，即直流地电位的波形；再短按此按钮，直线恢复成原来的波形
⑵ 长按该按钮，将垂直方向每一格代表的电压值乘以10，若使用此功能前，读出装置上显示“.5V~”，那么在使用此功能后，读出装置上将显示“P10 5V~”，此功能须配合探头使用；在探头上有一个滑动键，分为“×1”档和“×10”档，如图4-6-23所示，选择“×10”档时，才可使用P10功能；此时，探头将所测信号的幅值衰减10倍，而P10功能将所测信号的幅值放大10倍，这样计算出来的波形幅值才是正确的；此功能适用于幅值较大的容易超过显示屏范围的波形。
图4-6-23示波器探头及其滑动键 3. 水平控制图4-6-19中，Ⅲ区为水平控制区，其中单词HORIZONTAL意为“水平”，其下方的按钮及旋钮用于控制示波器在水平方向上的参数，具体细节参看图4-6-24，各个控制键详细功能如下：
标签1_POSITION
水平波形定位，可调节波形在水平方向的位置
标签2_TIME/DIV
秒/格，表示显示器上水平方向每一格代表的时间，具体值可从显示器下方的读
出装置上读出，通过数出每个周期占用的格数，即可得出该波形的周期；可用于调节
显示器上显示波形周期的个数，一般调出1~2个周期即可。如图4-6-22，由读出装置
可得水平方向一格为20?s，而正弦波的一个周期占用了五格，因而其周期为0.1ms，
频率为10kHz 12 图4-6-24 水平控制
4. 波形测量图4-6-19中，Ⅳ区为波形测量区，具体细节参看图4-6-25，各个控制键详细功能如下：
标签1_△V-△T-1/△T-OFF
选择测量功能，使用此按钮可开启或关闭测量功能，可测量的参数有
波形的峰峰值，周期以及频率；该按钮为循环功能按钮，可反复按它来选321择需要的功能
标签2_C1-C2-TRK
选择光标，水平光标的左侧或竖直光标的上方有三角形符号，该符号图4-6-25 波形测量
所在的光标即选中，该按钮是循环功能按钮，可反复按它来选择其中任意一个光标或两个同时被选中 标签3_VARIABLE
移动光标，旋转它可改变光标在屏幕上的位置，该旋钮同时也是按钮，按一下再旋转即可在微调和粗调（FINE/COARSE）间切换
测量原理：
示波器自动计算两个水平光标间的电压差或两个竖直光标间的时间差
测量方法：
将两个水平光标分别与波形的波峰波谷相切，可得到波形的峰峰值，从显示器左上方读出
将两个竖直光标夹住一个周期的波形（即相邻的两个波峰或波谷），可测量其周期或频率，从显示器左上方读出
5. 波形走动若示波器上的波形不稳定，即“走动”时，可调节示
波器面板右上角的“LEVEL”旋钮，如图4-6-26所示：
图4-6-26 “LEVEL”旋钮
观察与测量电路板信号输出端的波形
1. 连接线路从信号源引出的红、黑鳄鱼夹分别夹住一根红、黑香蕉头连接线的一端，另一端插入电路板左边标有“+”（红）、“—”（黑）的插孔；示波器探头的鳄鱼夹夹住另一根黑色香蕉头连接线的一端，另一端插入电路板下方标有接地符号的插孔。（注意：这几根线连接好之后，整个实验过程中不必断开，实验中只需改变示波器探头钩针的位置，探头使用“×1”档）
2. 设置信号源和示波器先打开示波器开关，关闭CH2，保留CH1，调节垂直控制中CH1的“POSITION”旋钮，使得显示屏上的水平亮线位于屏幕正中央，与横坐标重合；调节垂直控制中CH1的“VOLTS/DIV” 旋钮和“AC/DC”按钮，以及水平控制中的“TIME/DIV”旋钮，使得显示屏下方的读出装置上显示“.5V~”、“50μs”。再打开信号源开关，默认输出正弦波形，保持其频率为10kHz不变，将峰峰值由2V增大至5V。
3. 观察与测量输入信号的波形用示波器探头的钩针钩住电路板上的“TP4”探针，观察波形，用示波器的测量功能测出其频率和峰峰值，并将波形和测量值填入表格中相应位置，取下探头。
4. 观察与测量半波整流的波形调节垂直控制中CH1的“AC/DC”按钮，将交流耦合改为直流耦合，屏幕下方显示“=”；用示波器探头的钩针钩住电路板上的“TP1”探针，观察波形，用示波器的测量功能测出其频率和峰峰值，并将波形和测量值填入表格中相应位置，取下探头。
5. 观察与测量桥式整流的波形用示波器探头的钩针钩住电路板上的“TP2”探针，调节水平控制中的“TIME/DIV”旋钮，使得显示屏下方的读出装置上显示“20μs”，其余设置与上一步骤相同，观察波形，用示波器的测量功能测出其频率和峰峰值，并将波形和测量值填入表格中相应位置。
6. 观察与测量电容滤波后的波形保持示波器的设置与探头的钩针位置与上一步骤相同，按住“TP2”探针右下方的开关按钮（此开关按钮不能自锁），观察波形，用示波器的测量功能测出其幅值（利用直流地电位），并将波形和测量值填入表格中相应位置，取下探头。
7. 观察与测量稳压后的波形调节垂直控制中CH1的“VOLTS/DIV” 旋钮，使得显示屏下方的读出装置上显示“.2V=”，其余设置与上一步骤相同，用示波器探头的钩针钩住电路板上的“TP3”探针，观察波形，用示波器的测量功能测出其幅值（利用直流地电位），并将波形和测量值填入表格中相应位置。
8. 收拾仪器以上步骤完成后，关闭信号源和示波器，将示波器探头钩针从电路板上取下，拔出插在电路板上的三个香蕉头，断开三个鳄鱼夹与香蕉头的连接，将三根香蕉头连接线捆好即可。
《模拟示波器基础实验》
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