1、物理实验教学中心物理实验教学中心开篇设问开篇设问背景介绍背景介绍实验原理实验原理实验仪器实验仪器实验内容实验内容设计案例设计案例最新进展最新进展相关文献相关文献示波器是利用示波管内电子束在电场示波器是利用示波管内电子束在电场( (或磁场或磁场) )中中的偏转的偏转, ,显示随时间变化的电信号的一种观测仪显示随时间变化的电信号的一种观测仪器器. .它不仅可以定性观察电路它不仅可以定性观察电路( (或元件或元件) )的动态过的动态过程程, ,而且可以定量地测量各种电学量而且可以定量地测量各种电学量, ,如电压、电如电压、电流、周期、波形的宽度及上升时间（或下降时间）流、周期、波形的宽度及上升时间（
2、或下降时间）等。还可以用来作其它显示设备，如晶体管特性等。还可以用来作其它显示设备，如晶体管特性曲线、雷达信号等，配上各种传感器，还可以用曲线、雷达信号等，配上各种传感器，还可以用于测量各种非电量测量，如压力、声光信号、生于测量各种非电量测量，如压力、声光信号、生物体的物理量（心电、脑电、血压等）。物体的物理量（心电、脑电、血压等）。1.1.示波器有哪些部分构成示波器有哪些部分构成? ? 2.2.示波器各部分的作用是什么示波器各部分的作用是什么? ? 3.3.示波器是如何实现波形显示的示波器是如何实现波形显示的? ? 4.4.通常采取哪些措施实现波形的稳定通常采取哪些措施实现波形的稳定? ?
3、5.5.如何用示波器测量信号的周期或频率如何用示波器测量信号的周期或频率? ? 6.6.如何用示波器测量两正弦信号的相位差如何用示波器测量两正弦信号的相位差? ?开开篇篇设设问问开开篇篇设设问问1.1. 测量直流电压与交流电压时测量直流电压与交流电压时, ,其操作有何不同其操作有何不同? ? 2.2.示波器的荧光屏上没有扫描线是什么原因示波器的荧光屏上没有扫描线是什么原因? ?3.3.测量信号的电压和频率时测量信号的电压和频率时, ,相应的微调旋钮如何设定相应的微调旋钮如何设定? ? 4.4.如何实现由波形测量转换成李萨如图形测量如何实现由波形测量转换成李萨如图形测量? ? 5.5.比较两个不
4、同的信号时比较两个不同的信号时, ,方式开关和触发源开关应分方式开关和触发源开关应分别置于什么位置别置于什么位置? ? 6. 6. 信号源面板上的信号源面板上的SYSSYS和和OFFSETOFFSET旋钮的作用是什么旋钮的作用是什么? ?开开篇篇设设问问1.1.如果信号波形不稳定如果信号波形不稳定, ,总是向左或向右移动总是向左或向右移动, ,该如何操该如何操作作? ? 2.2.测量低频信号时测量低频信号时, ,波形出现闪动是什么原因波形出现闪动是什么原因? ? 3.3.用李萨如图形法测量频率时用李萨如图形法测量频率时, ,图形不稳定是什么原因图形不稳定是什么原因? ? 4.4.如何测量或校准
5、扫描信号的频率或周期如何测量或校准扫描信号的频率或周期? ? 5.5.信号波形不断地向右移动信号波形不断地向右移动, ,试问这时扫描信号的频率偏试问这时扫描信号的频率偏高还是偏低高还是偏低? ?为什么为什么? ?请图示说明请图示说明. . 6. 6. 设计用示波器测量电路中电流信号的方案设计用示波器测量电路中电流信号的方案. .拓展问题拓展问题背背景景介介绍绍示波器的发展历史与现状示波器的发展历史与现状(1)示波器的发展历史与现状示波器的发展历史与现状(2)背背景景介介绍绍背背景景介介绍绍背背景景介介绍绍背背景景介介绍绍DyU 实实验验原原理理实实验验原原理理KtUx:扫描信号)sin(:0t
6、UUy正弦信号yxnTT :波形稳定条件u当扫描信号的周期与被当扫描信号的周期与被测信号的周期成整数倍测信号的周期成整数倍关系时关系时, ,显示的波形是显示的波形是稳定的稳定的, ,否则波形在水否则波形在水平方向上跑动平方向上跑动. .u触发扫描是使用被测信触发扫描是使用被测信号来控制扫描电压的产号来控制扫描电压的产生时刻生时刻, ,通过调节触发通过调节触发电平的高低电平的高低, ,使被测信使被测信号达到一定相位时号达到一定相位时, ,扫扫描电路才开始工作描电路才开始工作, ,产产生一个锯齿波生一个锯齿波, ,将被测将被测信号显示出来信号显示出来. .实实验验原原理理实实验验原原理理NxNx和
7、和NyNy分别为李萨如分别为李萨如图形与水平轴和垂直图形与水平轴和垂直轴的切点数轴的切点数. .yxxyyxTTffNN实实验验仪仪器器外触发外触发输入输入实实验验仪仪器器示波管示波管Y放大放大Y1前置放大前置放大电子开关电子开关X放大放大内触发放大内触发放大触发电路触发电路扫描电路扫描电路Y1前置放大前置放大X-Y 开关开关Y2前置放大前置放大CH2(y)输入输入CH1(x)输入输入实实验验仪仪器器实实验验仪仪器器实实验验仪仪器器实实验验仪仪器器实实验验仪仪器器实实验验仪仪器器DS5102MAE数字示波器UM2102触控式数字存储示波器YB4320B双踪模拟示波器 可编程式数字示波器S240
8、5220 PC卡式虚拟示波器CA2458模拟示波器 光线示波器 TLS216型16通道示波器VS5000系列虚拟示波器 实实验验仪仪器器实实验验内内容容VcmcmVyDUpp4 . 04/1 . 0偏转微调关闭偏转微调关闭. .调节垂直偏转旋调节垂直偏转旋钮使波形高度适中钮使波形高度适中. .调节时基旋钮显调节时基旋钮显示示1-21-2个完整波形个完整波形. .使波形稳定使波形稳定. .读出波形峰读出波形峰- -峰高峰高度度y.y.若偏转系数若偏转系数D为为0.1V/cm若时基系数若时基系数S为为0.1ms/cmmscmcmmsxST8 . 04/2 . 0关闭扫描非校准关闭扫描非校准. .调
9、节垂直偏转旋调节垂直偏转旋钮使波形高度适中钮使波形高度适中. .调节时基旋钮显调节时基旋钮显示示1-21-2个完整波形个完整波形. .使波形稳定使波形稳定. .读出相邻波峰或读出相邻波峰或波谷的距离波谷的距离x.x.实实验验内内容容0360babaarcsin实实验验内内容容Tf/1（1）周期转换法）周期转换法 （2）李萨如图形法李萨如图形法即可求出交流电信号的即可求出交流电信号的频率。频率。首先测量出交流电信首先测量出交流电信号的周期，再根据公号的周期，再根据公式式调节标准信号源的频率，调节标准信号源的频率，使李萨如图形稳定下来，使李萨如图形稳定下来，数出图形的切点数数出图形的切点数NxNx
10、和切和切点数点数NyNy, ,若若fyfy为未知频率，为未知频率，fxfx为已知频率，根据公式为已知频率，根据公式 xyyxffNN即可求出交流电信号的即可求出交流电信号的频率。频率。实实验验内内容容观察交流电经观察交流电经半导体二极管半导体二极管半波整流和全半波整流和全波整流后的波波整流后的波形变化形变化.如果在如果在负载电阻上并负载电阻上并联一适当的电联一适当的电容容,再观察输出再观察输出波形又有什么波形又有什么变化变化.实实验验内内容容设设计计案案例例半导体二极管是一种常半导体二极管是一种常用的电子元件用的电子元件, ,其电学特其电学特性就是具有单向导电性性就是具有单向导电性, ,也就是
11、说其正向电阻小也就是说其正向电阻小, ,反向电阻大反向电阻大. .但所通过的但所通过的电流与两端所加电压不电流与两端所加电压不成正比关系成正比关系, ,也就是说其也就是说其伏安特性是非线性的伏安特性是非线性的. .我我们可以用伏安法测量其们可以用伏安法测量其伏安特性曲线伏安特性曲线. .那么那么能否能否用示波器测量其伏安特用示波器测量其伏安特性曲线呢性曲线呢? ?回答是可以回答是可以. .设设计计案案例例滞现象滞现象. .测量磁感应强度随测量磁感应强度随所加磁场强度的变所加磁场强度的变化关系可得到反映化关系可得到反映其磁性的其磁性的滞回线滞回线, ,过去常用的测量方过去常用的测量方法是冲击法法
12、是冲击法, ,仪器复仪器复杂杂, ,测量繁烦测量繁烦. .最最新新进进展展模拟模拟 数字数字 虚拟虚拟最最新新进进展展数字荧光示波器数字荧光示波器DPO(DigitalphosphorOscilloscopesDPO(DigitalphosphorOscilloscopes) )与示波器与示波器技术的发展技术的发展 : :http:/ : http:/ 目前推动整个示波器技术发展的市场动力主要来自于计算、目前推动整个示波器技术发展的市场动力主要来自于计算、通信以及消费电子产业。随着设备传输速率的飞速提高以及某些通信以及消费电子产业。随着设备传输速率的飞速提高以及某些新数据标准的不断涌现新数据标准的不断涌现( (例如基于第二代串行数据标准的产品设计，例如基于第二代串行数据标准的产品设计，其中包括第二代其中包括第二代PCI-ExpressPCI-Express、SATAIIISATAIII以及双倍速以及双倍速XAUIXAUI等等) )，众多，众多客户开始要求产品具有最优性能，从而满足产品应用开发工作中客户开始要求产品具有最优性能，从而满足产品应用开发工作中最为苛刻的要求。最为苛刻的要求。 相相关关文文献献2008年年5月月10日日http:/
