示波器利用电场对电子运动轨迹的影响来反映电压的瞬变过程。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，可用以观察变化极快的电压瞬变过程。用它可以直接测定电信号的电压、相位、周期和频率等参数。 实验目的
(1)了解示波器的工作原理
(2)掌握示波器的基本调整方法和工作模式。
(3)掌握用示波器观测信号的方法。
实验仪器
双踪示波器1台，函数信号发生器1台及同轴电缆。
示波器原理
示波器是利用电场改变电子运动轨迹来反映电压的瞬变过程，是显示二维图像的仪器。二维图像在数学
上要两个坐标Y和X来描述。示波器上的二维图像要两个电场即Y电场(Y偏转)和X电场(X偏转)共同影响电子轨迹来形成。
对于一个电压信号V=F(t)的二维函数，需要两个坐标即V和t来描述。数学上的绘图是简单的，示波器显示二维图形是把电压V=F(t)“加在”Y偏转上形成Y电场，影响电子Y向上的运动轨迹或位移。这就反映出V值。(如果V=F(t)是非常缓慢地变化，Y向上电子的运动轨迹如何?)。但是这没有描绘出V=F(t)的二维图形，t没有表达出来，如何表达t呢？时间是不能“加在”X偏转上的，只能把时间概念“转到”电压概念上才行。若V=Kt线性关系成立，就把时间“转到”电压了，但随t的增加电压会很大，同时会超出显示屏幕，不可实现。最后选择锯齿波来兼顾而实现。当把V=Kt“加在”X偏转上形成X电场，与Y电场共同影响电子轨迹(正交迭加)来描述V=F(t)。
V=F(t)和V=Kt实际上是两个完全不相干电压信号，它们的时间t也是不相干的，为了建立联系，示波器为此设置了辅助功能触发同步系统。 总之，围绕二维图形的建立，示波器面板设置了垂直Y向调整功能，水平X向(扫描)调整功能，辅助功能触发同步系统三大区域。按三大功能区域熟悉各按钮功能，就显得简单易懂易记。 1示波器的结构
示波器它由示波管、衰减放大输入系统、扫描信号发生器、触发同步系统和电源供给系统组成。
X偏转板的作用是使光点水平运行，而Y偏转板的作用是使光点垂直运动。因此在X偏转板上不加电压，而只有一个正弦信号加到Y偏转板上时，在屏幕上我们只能看到一条竖直的亮线，当信号的频率足够小时，我们就能清晰地看到光点的运动过程——正弦振动。
当X偏转板上的扫描信号完成m个周期时，Y偏转板上的正弦信号也刚好完成n个周期，那么接下去屏幕上的光点就会重复以前的轨迹运动，我们就能看到稳定的图形。
3同步和触发扫描
示波器可采用“触发扫描”的办法使波形稳定。它是使用被测信号来控制扫描电压的产生时刻。调节触发电平的高低，使被测信号达到一定位相时，扫描电路才开始工作，产生一个锯齿波，将被测信号显示出来。由于每次都是当被测信号达到一定位相时，扫描电路才工作，所以每次扫描显示的波形相同，这样，在荧光屏上看到的波形就稳定不动了。
4李萨如图形
当X轴输入扫描锯齿波电压信号时，锯齿波电压信号“模拟”了时间这个概念，示波器显示Y轴输入信号的瞬变过程。当X轴输入正弦信号时，Y轴输入另一正弦信号，两者信号频率成简单整数倍时，观察到
的是电子束受两个互相垂直的谐振运动的合成图形，这种图形称李萨如图形。
便携式示波器实验内容
1示波器的调整
按示波器面板设置，垂直Y向调整功能，水平X向(扫描)调整功能，辅助功能三大区域，熟悉各区按钮功能，设置好各开关或旋钮的状态。
2调节、观察测量待测信号
信号源的两个输出分别接到CH1和CH2。两个通道的AC⊥DC按钮开关都处于AC。
(1)观察CH1的波形，(2)观察CH2的波形，(3)观察CH1和CH2的同时显示(双踪显示)，(4)观察CH1和CH2的相加波形，(5)测量信号的电压，周期(频率)，用示波器测量信号的电压过程可分为两部：①定标②测量。
3观察李萨如图，测量待测信号的频率
两个相互垂直、频率比为整数比的简谐振动的合成图形称为李萨如图，图形的形状与两个振动的频率及其相位差有关。
使用方法
示波器虽然分成好几类，各类又有许多种型号，但是一般的示波器除频带宽度、输入灵敏度等不完全相同外，在使用方法的基本方面都是相同的。本章以SR-8型双踪示波器为例介绍。（一）面板装置
SR-8型双踪示波器的面板图如图5-12所示。其面板装置按其位置和功能通常可划分为3大部分：显示、垂直（Y轴）、水平（X轴）。现分别介绍这3个部分控制装置的作用。1．显示部分主要控制件为：（1）
电源开关。（2）电源指示灯。（3）辉度调整光点亮度。（4）聚焦调整光点或波形清晰度。（5）辅助聚焦配合“聚焦”旋钮调节清晰度。（6）标尺亮度调节坐标片上刻度线亮度。（7）寻迹当按键向下按时，使偏离荧光屏的光点回到显示区域，而寻到光点位置。（8）标准信号输出1kHz、1V方波校准信号由此引出。加到Y轴输入端，用以校准Y轴输入灵敏度和X轴扫描速度。2．Y轴插件部分（1）显示方式选择开关用以转换两个Y轴前置放大器Y A与YB 工作状态的控制件，具有五种不同作用的显示方式：“交替”：当显示方式开关置于“交替”时，电子开关受扫描信号控制转换，每次扫描都轮流接通Y A或YB 信号。当被测信号的频率越高，扫描信号频率也越高。电子开关转换速率也越快，不会有闪烁现象。这种工作状态适用于观察两个工作频率较高的信号。“断续”：当显示方式开关置于“断续”时，电子开关不受扫描信号控制，产生频率固定为200kHz方波信号，使电子开关快速交替接通Y A和YB。由
于开关动作频率高于被测信号频率，因此屏幕上显示的两个通道信号波形是断续的。当被测信号频率较高时，断续现象十分明显，甚至无法观测；当被测信号频率较低时，断续现象被掩盖。因此，这种工作状态适合于观察两个工作频率较低的信号。“Y A”、“YB ”：显示方式开关置于“Y A”或者“YB ”时，表示示波器处于单通道工作，此时示波器的工作方式相当于单踪示波器，即只能单独显示“Y A”或“YB ”通道的信号波形。“Y A + YB”：显示方式开关置于“Y A + YB ”时，电子开关不工作，Y A与YB 两路信号均通过放大器和门电路，示波器将显示出两路信号叠加的波形。（2）“DC-⊥-AC” Y轴输入选择开关，用以选择被测信号接至输入端的耦合方式。置于“DC”是直接耦合，能输入含有直流分量的交流信号；置于“AC”位置，实现交流耦合，只能输入交流分量；置于“⊥”位置时，Y轴输入端接地，这时显示的时基线一般用来作为测试直流电压零电平的参考基准线。（3）“微调V/div” 灵敏度选择开关及微调装置。灵敏度选择开关系套轴结构，黑旋钮是Y轴灵敏度粗调装置，自10mv/div～20v/div分11档。红旋钮为细调装置，顺时针方向增加到满度时为校准位置，可按粗调旋钮所指示的数值，读取被测信号的幅度。当此旋钮反时针转到满度时，其变化范围应大于2.5倍，连续调节“微调”电位器，可实现各档级之间的灵敏度覆盖，在作定量测量时，此旋钮应置于顺时针满度的“校准”位置。（4）“平衡” 当Y轴放大器输入电路出现不平衡时，显示的光点或波形就会随“V/div”开关的“微调”旋转而出现Y轴方向的位移，调节“平衡”电位器能将这种位移减至最小。（5）“↑↓ ” Y轴位移电位器，用以调节波形的垂直位置。（6）“极性、拉Y A ” Y A通道的极性转换按拉式开关。拉出时Y A通道信号倒相显示，即显示方式（Y A+ YB ）时，显示图像为YB - Y A。（7）“内触发、拉YB ” 触发源选择开关。在按的位置上（
常态) 扫描触发信号分别取自Y A及YB 通道的输入信号，适应于单踪或双踪显示，但不能够对双踪波形作时间比较。当把开关拉出时，扫描的触发信号只取自于YB 通道的输入信号，因而它适合于双踪显示时对比两个波形的时间和相位差。（8）Y轴输入插座采用BNC型插座，被测信号由此直接或经探头输入。3．X轴插件部分（1）“t/div” 扫描速度选择开关及微调旋钮。X轴的光点移动速度由其决定，从0.2μs～1s共分21档级。当该开关“微调”电位器顺时针方向旋转到底并接上开关后，即为“校准”位置，此时“t/div”的指示值，即为扫描速度的实际值。（2）“扩展、拉×10” 扫描速度扩展装置。是按拉式开关，在按的状态作正常使用，拉的位置扫描速度增加10倍。“t/div”的指示值，也应相应计取。采用“扩展拉×10”适于观察波形细节。（3）“→← ” X轴位置调节旋钮。系X轴光迹的水平位置调节电位器，是套轴结构。外圈旋钮为粗调装置，顺时针方向旋转基线右移，反时针方向旋转则基线左移。置于套轴上的小旋钮为细调装置，适用于经扩展后信号的调节。（4）“外触发、X外接”插座采用BNC型插座。在使用外触发时，作为连接外触发信号的插座。也可以作为X轴放大器外接时信号输入插座。其输入阻抗约为1MΩ。外接使用时，输入信号的峰值应小于12V。（5）“触发电平”旋钮触发电平调节电位器旋钮。用于选择输入信号波形的触发点。具体地说，就是调节开始扫描的时间，决定扫描在触发信号波形的哪一点上被触发。顺时针方向旋动时，触发点趋向信号波形的正向部分，逆时针方向旋动时，触发点趋向信号波形的负向部分。（6）“稳定性” 触发稳定性微调旋钮。用以改变扫描电路的工作状态，一般应处于待触发状态。调整方法是将Y轴输入耦合方式选择（AC-地-DC）开关置于地档，将V/div开关置于最高灵敏度的档级，在电平旋钮调离自激状态的情况下，用小螺丝刀将稳定度电位器顺时针方
向旋到底，则扫描电路产生自激扫描，此时屏幕上出现扫描线；然后逆时针方向慢慢旋动，使扫描线刚消失。此时扫描电路即处于待触发状态。在这种状态下，用示波器进行测量时，只要调节电平旋钮，即能在屏幕上获得稳定的波形，并能随意调节选择屏幕上波形的起始点位置。少数示波器，当稳定度电位器逆时针方向旋到底时，屏幕上出现扫描线；然后顺时针方向慢慢旋动，使屏幕上扫描线刚消失，此时扫描电路即处于待触发状态。（7）“内、外” 触发源选择开关。置于“内”位置时，扫描触发信号取自Y轴通道的被测信号；置于“外”位置时，触发信号取自“外触发X 外接”输入端引入的外触发信号。（8）“AC”“AC（H）”“DC” 触发耦合方式开关。“DC”档，是直流藕合状态，适合于变化缓慢或频率甚低（如低于100Hz）的触发信号。“AC”档，是交流藕合状态，由于隔断了触发中
的直流分量，因此触发性能不受直流分量影响。“AC（H）”档，是低频抑制的交流耦合状态，在观察包含低频分量的高频复合波时，触发信号通过高通滤波器进行耦合，抑制了低频噪声和低频触发信号（2MHz以下的低频分量），免除因误触发而造成的波形幌动。（9）“高频、常态、自动” 触发方式开关。用以选择不同的触发方式，以适应不同的被测信号与测试目的。“高频”档，频率甚高时（如高于5MHz），且无足够的幅度使触发稳定时，选该档。此时扫描处于高频触发状态，由示波器自身产生的高频信号（200kHz信号），对被测信号进行同步。不必经常调整电平旋钮，屏幕上即能显示稳定的波形，操作方便，有利于观察高频信号波形。“常态”档，采用来自Y轴或外接触发源的输入信号进行触发扫描，是常用的触发扫描方式。“自动”挡，扫描处于自动状态（与高频触发方式相仿），但不必调整电
平旋钮，也能观察到稳定的波形，操作方便，有利于观察较低频率的信号。（10）“＋、－” 触发极性开关。在“＋”位置时选用触发信号的上升部分，在“－”位置时选用触发信号的下降部分对扫描电路进行触发。（二）使用前的检查、调整和校准示波器初次使用前或久藏复用时，有必要进行一次能否工作的简单检查和进行扫描电路稳定度、垂直放大电路直流平衡的调整。示波器在进行电压和时间的定量测试时，还必须进行垂直放大电路增益和水平扫描速度的校准。示波器能否正常工作的检查方法、垂直放大电路增益和水平扫描速度的校准方法，由于各种型号示波器的校准信号的幅度、频率等参数不一样，因而检查、校准方法略有差异。（三）使用步骤用示波器能观察各种不同电信号幅度随时间变化的波形曲线，在这个基础上示波器可以应用于测量电压、时间、频率、相位差和调幅度等电参数。下面介绍用示波器观察电信号波形的使用步骤。1．选择Y轴耦合方式根据被测信号频率的高低，将Y轴输入耦合方式选择“AC-地-DC”开关置于AC或DC。2．选择Y轴灵敏度根据被测信号的大约峰-峰值（如果采用衰减探头，应除以衰减倍数；在耦合方式取DC档时，还要考虑叠加的直流电压值），将Y轴灵敏度选择V/div 开关（或Y轴衰减开关）置于适当档级。实际使用中如不需读测电压值，则可适当调节Y轴灵敏度微调（或Y 轴增益）旋钮，使屏幕上显现所需要高度的波形。3．选择触发（或同步）信号来源与极性通常将触发（或同步）信号极性开关置于“+”或“-”档。4．选择扫描速度根据被测信号周期（或频率）的大约值，将X轴扫描速度t/div（或扫描范围）开关置于适当档级。实际使用中如不需读测时间值，则可适当调节扫速t/div微调（或扫描微调）旋钮，使屏幕上显示测试所需周期数的波形。如果需要观察的是信号的边沿部分，则扫速t/div开关应置于最快扫速档。5．输入被测信号被测信
号由探头衰减后（或由同轴电缆不衰减直接输入，但此时的输入阻抗降低、输入电容增大），通过Y轴输入端输入示波器。
编辑本段常见现象
没有光点或波形
电源未接通。辉度旋钮未调节好。X，Y轴移位旋钮位置调偏。Y轴平衡电位器调整不当，造成直流放大电路严重失衡。
水平方向展不开
触发源选择开关置于外档，且无外触发信号输入，则无锯齿波产生。电平旋钮调节不当。稳定度电位器没有调整在使扫描电路处于待触发的临界状态。X轴选择误置于X外接位置，且外接插座上又无信号输入。两踪示波器如果只使用A通道（B通道无输入信号），而内触发开关置于拉YB位置，则无锯齿波产生。
垂直方向无展示
输入耦合方式DC-接地-AC开关误置于接地位置。输入端的高、低电位端与被测电路的高、低电位端接反。输入信号较小，而V/div误置于低灵敏度档。
波形不稳定
稳定度电位器顺时针旋转过度，致使扫描电路处于自激扫描状态（未处于待触发的临界状态）。触发耦合方式AC、AC（H）、DC开关未能按照不同触发信号频率正确选择相应档级。选择高频触发状态时，触发源选择开关误置于外档（应置于内档。）部分示波器扫描处于自动档（连续扫描）时，波形不稳定。
垂直线条密集或呈现一矩形
t/div开关选择不当，致使f扫描＜＜f信号。
水平线条密集或呈一条倾斜水平线
t/div关选择不当，致使f扫描＞＞f信号。
垂直方向的电压读数不准
未进行垂直方向的偏转灵敏度（v/div）校准。进行v/div校准时，v/div微调旋钮未置于校正位置（即顺时针方向未旋足）。进行测试时，v/div微调旋钮调离了校正位置（即调离了顺时针方向旋足的位置）。使用l0 ：1衰减探头，计算电压时未乘以10倍。被测信号频率超过示波器的最高使用频率，示波器读数比实际值偏小。测得的是峰-峰值，正弦有效值需换算求得。
水平方向的读数不准
未进行水平方向的偏转灵敏度（t/div）校准。进行t/div校准时，t/div微调旋钮未置于校准位置（即顺时针方向未旋足）。进行测试时，t/div微调旋钮调离了校正位置（即调离了顺时针方向旋足的位置）。扫速扩展开关置于拉（×10）位置时，测试未按t/div开关指示值提高灵敏度10倍计算。
交直流叠加信号的直流电压值分辨不清
Y轴输入耦合选择DC-接地-AC开关误置于AC档（应置于DC档）。测试前未将DC-接地-AC开关置于接地档进行直流电平参考点校正。Y轴平衡电位器未调整好。
测不出两个信号间的相位差
测不出两个信号间的相位差（波形显示法）双踪示波器误把内触发（拉YB）开关置于按（常态）位置应把该开关置于拉YB位置。双踪示波器没有正确选择显示方式开关的交替和断续档。单线示波器触发选择开关误置于内档。单线示波器触发选择开关虽置于外档，但两次外触发未采用同一信号。
调幅波形失常
t/div开关选择不当，扫描频率误按调幅波载波频率选择（应按音频调幅信号频率选择）。
波形调不到要求的起始时间和部位
稳定度电位器未调整在待触发的临界触发点上。触发极性（+、-）与触发电平（+、-）配合不当。触发方式开关误置于自动档（应置于常态档）。
触发或同步扫描
缓缓调节触发电平（或同步）旋钮，屏幕上显现稳定的波形，根据观察需要，适当调节电平旋钮，以显示相应起始位置的波形。如果用双踪示波器观察波形，作单踪显示时，显示方式开关置于Y A或YB。被测信号通过Y A或YB输入端输入示波器。Y轴的触发源选择“内触发一拉YB”开关置于按（常态）位置。若示波器作两踪显示时，显示方式开关置于交替档（适用于观察频率不太低的信号），或断续档（适用于观察频率不太高的信号），此时Y轴的触发源选择“内触发-拉YB”开关置“拉YB”档。
使用不当造成的异常现象
示波器在使用过程中，往往由于操作者对于示波原理不甚理解和对示波器面板控制装置的作用不熟悉，会出现由于调节不当而造成异常现象。现把示波器使用过程中，常见的由于使用不当而造成的异常现象及其原因罗列于表5-1中，供示波器使用者参考。
编辑本段测试应用
电压的测量
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