项目5 使用示波器-电子测量技术与仪器辅导与练习(第二版)

2024-08-27
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项目五  使用示波器 学习目标 (1)了解示波器的功能及种类; (2)理解示波器的组成及基本工作原理; (3)掌握示波器各功能旋钮的作用; (4)掌握示波器的基本使用方法。 (5)掌握使用示波器正确测量电信号,能计算、读取信号参数。 知识要点 1.示波器简介 (1)示波器的主要功能及用途 示波器就是一种能把随时间变化的、抽象的电信号用图像来显示的综合性电信号测 量仪器。 示波器的主要测量内容包括:完成对电信号的电压幅度、周期、频率、相位等电量的检 测;与传感器配合,还能完成对温度、速度、压力、振动等非电量的检测;还可以间接观测电 路的有关参数及各种元器件的伏安特性。 示波器是观察电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪 器,在电工、电子和电气测量领域具有广泛应用。 (2)示波器的分类 示波器按用途可分为:简易示波器、双踪(多踪)示波器、取样示波器、存储示波器、专 用示波器等。 示波器按对信号的处理方式分为:模拟示波器、数字示波器。 数字示波器也可以分为 数字存储示波器(DSO)、数字荧光示波器(DPO)和采样示波器。 (3)示波器的特点 ①能将电信号变化具体的波形图,使之便于观察、测量和分析。 ②波形显示速度快,工作频率范围宽,灵敏度高,输入阻抗高。 ③利用电路存储功能,可以观察瞬变的信号。 ④配合传感器后,可以观察非电量的变化过程。 57 ⑤一般来说,示波器体积较大,不便于携带。 2.模拟示波器的结构及原理 (1)面板的组成 YB4320 示波器属于模拟示波器,其面板分为电源控制部分、电子束控制部分、垂直 (信号)控制部分、水平(时基)控制部分、触发控制部分及其他部分。 各个组成部分的功能,详见教材中的介绍。 (2)模拟示波器的结构 单踪模拟示波器的基本组成框图如下图所示,包括显示电路、垂直(y)放大及衰减电 路、水平(x)放大及衰减电路、扫描与同步电路、电源电路。 显示电路用于将电信号转换为光信号。 其核心是示波管,它由电子枪、偏转系统(静 电偏转)、荧光屏构成。 x / y 轴衰减器和放大器配合使用,可以满足对各种信号观测的要求。 扫描电路用于产生锯齿波电压。 同步电路是为了保证波形能稳定地显示在荧光屏 上,要求锯齿波电压信号的频率和被测信号的频率保持同步。 电源电路用于向各部分电路的提供工作电源。 (3)模拟示波器的工作原理 模拟示波器的基本原理是利用电子束轰击阴极射线管(CRT),并使其发光。 如果仅 在 y 偏转板上加信号电压,将得到一条垂直亮线;如果仅在 x 偏转板上加锯齿波电压,将 得到一条水平亮线;如果同时在 y 偏转板和 x 偏转板上分别加上信号电压和锯齿波电压, 将到信号电压的图像。 为了保证波形的稳定(同步),要求信号电压的频率与扫描电压的 频率成整数倍。 (4)双踪模拟示波器的原理 双踪模拟示波器在单踪示波器的基础上加上了一个专用电子开关,将两个通道的信 号周期性地交替显示在荧光屏上,利用人眼的视觉惰性和荧光屏的余辉特性,来实现两种 波形的同时显示,其基本原理如下图所示。 当 x 扫描周期大于 40 ms 时,为避免波形闪 烁,应让示波器处于断续扫描模式;当扫描周期小于 40 ms 时,应让示波器处于交替扫描 模式。 67 3.模拟示波器的使用 通电前,要检查电网电压是否与示波器要求的电源电压一致。 通电后,需预热几分 钟,再调整各旋钮。 各旋钮应先大致旋在中间位置,以便找到被测信号波形。 模拟示波器的基本使用方法是:先获得扫描基线, 再进行校准,然后进行电信号的 测量。 (1)示波器获取基线的步骤及方法(以 CH1 通道为例) ①开机:打开电源主开关,电源指示灯亮,表示电源接通。 ②设置通道的工作和输入耦合方式:将垂直通道的工作方式设为 CH1,且将 CH1 的 输入耦合方式设为接地(GND)。 ③调节辉度:将辉度旋钮顺时针调节,直到看见有亮光为此。 ④选择触发方式:将触发方式设为自动,此时应该出现扫描基线。 若此时还未出现基 线,可以尝试下一步操作。 ⑤调节垂直位移:找出扫描基线且调节旋钮使基线与水平轴重合。 ⑥调节聚焦:旋转聚焦使水平基线最清晰(最细小)。 经过以上操作,能在屏幕上得到一条最清晰的水平扫描基线。 示波器使用的第一步 完成。 (2)示波器校准的步骤及方法 ①探头的一端接示波器:将探头插入端口,且顺时针旋转,拧紧。 ②接校准信号:将探头的另一端接在示波器的校准信号输出端。 ③调节“电压 /格”和“时间 /格”:将“电压 /格”和“时间 /格”分别调置到适当的位置, 然后分别关闭 CH1 的电压微调和时间微调(将微调旋钮顺时针调到底)。 ④调探头的补偿:用螺丝刀调节探头上的补偿调节,使其补偿适中。 具体操作方法如下:将探头接入 CH1 输入插孔,并与示波器的校准信号相连,并将探 头的衰减开关置于×1,将电压格调到 0.5 V / div,时间调到 0.5 ms / div,此时波形应在垂直 方向占 4 格,水平方向上 2 格;若垂直方向不刚好是 4 格,则要调节电压微调让其波形刚 好为 4 格,若水平方向不刚好是 2 格,则要调节时间微调让其波形刚好为 2 格(一般情况 下只需要将电压和时间微调顺时针调到底即可)。 此时,观察信号是否为标准的方波信 号,若在波形的突变部分不是 90°直角,则要调节探头补偿。 77     (3)示波器测量电信号的方法 将探头的鳄鱼夹与被测电路的地相连,将探头的拉钩与被测点相连,将输入耦合方式 选为 AC 方式(若被测信号为低频信号或直流信号时应选择 DC 方式),调节触发源与触发 电平让波形稳定,调节“电压 /格”与“时间 /格”让波形在垂直方向占 4 格左右,在水平上 显示 2~5 个周期的信号。 •单个正弦波信号的测试 ①调节信号发生器,使之输出正弦波信号,并将信号发生器与示波器 CH1 进行连接。 ②设置“电压 /格”和“时间 /格”,调节信号发生器的输出频率和电压及波形。 ③调节示波器 CH1 通道的同步电平,使其显示稳定的正弦波图形。 ④波形参数的计算方法。 信号幅度(电压): UP⁃P = 垂直格数 × 电压 / 格 × 探头衰减开关的值 信号周期:T = 一个周期的水平格数 × 时间 / 格 频率: f = 1 / T 例如:如下图所示某信号电压的波形图,假设“ V / div ”置于 2 V / div,“ TIME / div ”的 置于 0.5 ms / div,则 电压:UP⁃P = 2 V / div × 4 V / div = 8 V 周期:T = 6 div × 0.5 ms / div = 3 ms 频率: f = 1 T = 333 Hz •双踪示波器测量两个同频正弦波的相位差 将一个待测信号输入示波器的 CH2 通道,另一个待测信号输入示波器的 CH2 通道, 则两个待测信号间的相位差就转化为 CH2 与 CH2 间相位差 Ф,如下图所示。 87 读出显示的长度值(格数),代入以下公式就可以计算出相位差 ΔФ: ΔФ = AB AC × 360° (4)注意事项 模拟示波器测试过程中,应注意以下问题: ①辉度。 使用示波器时,亮点辉度要适中,不宜过亮,且光点不应长时间停留在同一 点上,以免损坏荧光屏。 ②聚焦。 应使用光点聚焦,不要用扫描线聚焦。 如果用扫描线聚焦,很可能只在垂直 方式上聚焦,而在水平方向上并未聚焦。 如下图所示显示方波时可能会出现这样的现象。 ③测量。 应在示波管屏幕的有效面积内进行测量,最好将波形的关键部位移至屏幕 中心区域观测,这样可以避免因示波管的边缘弯曲而产生测量误差。 ④探头。 探头要专用,且使用前要校正。 将示波器内部校正信号(方波信号)经探头 接入通道,观察波形形状,不能出现欠补偿或者过补偿。 4.数字示波器 (1)数字示波器的特点 测量精度高,能够捕捉单次、瞬变的信号,测量低频信号无闪烁感,有多种方式触发方 式和显示方式供选择,能自动完成参数的测量,能方便地与计算机进行连接等。 (2)数字示波器的组成 数字示波器主要由采样存储、读出显示、系统控制三大部分组成,其组成框图如下图 所示。 系统控制部分由键盘、只读存储器(ROM )、 CPU、时钟振荡等电路组成。 取样存储部分主要由输入耦合电路、前置放大衰减电路、取样电路、A / D 转换及取样 时钟电路构成。 读出显示部分由 D / A 转换器、Y 放大器、时基电路、X 放大器及显示屏构成。 (3)数字示波器的功能、校准及测量 YB54060 数字示波器各控制旋钮的功能和菜单功能,详见教材中的介绍。 97 数字示波器的校准:执行内部程序进行自动校准。 数字示波器测量信号的方法与模拟示波器测量信号的方法相同。 参数读取可通相应 的自动测量功能来完成。 (4)数字示波器的电压信号参数说明 ①峰峰值(Vpp):波形最高点波峰至最低点的电压值。 ②最大值(Vmax):波形最高点至 GND(地)的电压值。 ③最小值(Vmin):波形最低点至 GND(地)的电压值。 ④幅值(Vamp):波形顶端至底端的电压值。 ⑤顶端值(Vtop):波形平顶至 GND(地)的电压值。 ⑥底端值(Vbase):波形平底至 GND(地)的电压值。 ⑦过冲(Overshoot):波形最大值与顶端值之差与幅值的比值。 ⑧预冲(Preshoot):波形最小值与底端值之差与幅值的比值。 ⑨平均值(Average):单位时间内信号的平均幅值。 ⑩有效值:依据交流信号在单位时间内所换算产生的能量,对应于产生等值能量的直 流电压,即均方根值。 (5)数字示波器的时间参数说明 ①上升时间(Rise Time):波形幅度从 10%上升至 90%所经历的时间。 08 ②下降时间(Fall Time):波形幅度从 90%下降至 10%所经历的时间。 ③正脉宽(+Width):正脉冲在 50%幅度时的脉冲宽度。 ④负脉宽(-Width):负脉冲在 50%幅度时的脉冲宽度。 ⑤延迟 1  2(Delay1  2):通道 1、正道 2 相对于上升沿的延时。 ⑥延迟 1  2(Delay1  2):通道 1、正道 2 相对于下降沿的延时。 ⑦正占空比(+Duty):正脉宽与周期的比值。 ⑧负占空比(-Duty):负脉宽与周期的比值。 5.示波器使用方法指导 ①通用示波器通过调节亮度和聚焦旋钮使光点直径最小以使波形清晰,减小测试 误差。 ②示波器为非平衡式仪表,探头的黑夹子应接地,并且接线时先接黑夹子后接探头, 拆线时相反。 ③在只使用一个通道情况下,触发源(Source)的选择应与所用通道一致。 ④在使用两个通道观察两路波形时,首先根据所观察信号的频率选择显示方式为 ALT 或 CHOP,然后根据两路信号的关系选择触发源 Source。 具体方法是如果两路信号有 一定的关系,比如要同时观察电路的输入输出信号,则必须选择两个信号之一。 一般选择 周期较大或幅度较大的一个作为触发源,这样才能观察到两路信号的相位关系。 如果两 路信号无关系,例如一路是示波器的校准信号,另一路是信号源的输出,则触发源要选 VERT 才容易观察到两路稳定的波形,但此时示波器的显示不能体现两路信号的相位 关系。 ⑤观察两路信号的相位关系时要确认任何一通道都没有选择“反相”(INV)功能。 ⑥为保证波形稳定显示,在正确选择了触发源的前提下,还应注意调节触发电平旋 钮(LEVEL)。 ⑦示波器的触发方式应选自动(AUTO)。 ⑧示波器输入耦合方式一般选择 DC 方式,并注意使用 GND 确定各通道“基线”即零 电平的位置。 ⑨示波器显示波形时,水平方向一般应调到 2 ~ 3 个周期,垂直方向则应调到波形的 高度占到满屏的 2 / 3 或一半以上。 ⑩在定量测量时,读取电压幅值时应检查 VOLTS / DIV 开关上的微调旋钮是否选校准 位置(CAL),读取周期时应检查 SWEEP TIME / DIV 开关上的微调旋钮是否选校准位置 (CAL),否则读数是错误的。 􀃊􀁉􀁓读取电压幅值时应检查探头是否是 10 ∶ 1 衰减探头,若是 10 ∶ 1 衰减探头,所测真 实值应为读数×10。 􀃊􀁉􀁔不要使示波器长时间停留于 X⁃Y 方式,这样光点停留在一点不动,会使电子束长 时间轰击屏幕一点,在荧光屏上形成暗斑,损坏荧光屏。 由于各个学校配置的示波器型号不尽相同,同学们应根据具体示波器的型号灵活 运用。 18 解题示例 1.解题方法指导 ①要正确完成“示波器使用”的习题,必须熟悉示波器各旋钮开关及按键的名称、作 用,且会亲自动手使用示波器。 ②关于“示波器使用”的习题,主要题型有各旋钮开关、按键的作用及使用方法,电信 号测试步骤及操作方法,波形图的识读分析与计算,示波器的组成,在测试过程中可能出 现的异常故障的处理等。 这些习题,同学们只要认真审题与分析,结合书本知识及实训练 习,是可以轻松完成的。 2.典型例题 例 1  在右图中,若时间 /格为 1 ms / div,电压 /格为 2 V / div,探头未衰减,水平方向未 扩展,请计算该信号的频率和有效值。 分析:模拟示波器不能直接测量出信号的频 率,只能通过测量周期 f = 1 / T计算出信号的频率。 也不能直接测量信号的有效值,只能测量峰峰值 在计算出有效值。 解:(1)读图可知,一个周期信号所占格数(水 平格数)为 4.7 div,则 T = 4.7 div×1 ms / div = 4.7 ms f = 1 / T = 212.8 Hz (2)读图可知,电压信号的幅度(垂直格数)为 3.4 div,则 U P⁃P = 3.4 div×2 V / div = 6.8 V U = U P⁃P×0.5×0.707= 2.4 V 例 2  用示波器测量一放大电路的输入( CH2)、输 出(CH1)信号如右图所示,计算:①输入输出信号有效 值及电路的电压放大倍数;②计算信号的周期、频率及相 位差。 解:①输入信号峰峰值: U ipp = 3. 2 div × 0. 5 V / div = 1.6 V 有效值: U i = 1.6 V÷2×0.707= 0.56 V 输出信号峰峰值: U opp = 6.8 div×1 V / div = 6.8 V 有效值: U i = 6.8 V÷2×0.707= 2.4 V 电路的电压放大倍数: A u = U opp / U ipp = 6.8 / 1.6 = 4.25 ②信号的周期: T = 4×5 ms / div = 20 ms 周期: f = 1 / T = 1 / 20 ms= 50 Hz 计算相位差:一个周期信号占 4 div,则每格代表 90°,两个信号相位相差 2 div,所以这 28 两个信号的相位差 ΔΦ = 2 div×90°div = 180° ③被测放大电路的电压放大倍数为 4.25 倍,放大信号的频率为 50 Hz,输入输出信号 相位相反。 例 3  示波器的屏上显示的是一亮度很低,线条较粗且模糊不清的波形。 ①若要增大显示波形的亮度,应调节          。 ②若要屏上波形线条变细且边缘清晰,应调节          。 ③若要将波形曲线调至屏中央,应调节          与          旋钮。 分析:本题中的几个问题是我们在实际操作时最容易遇到的,主要考查学生对示波器 常用旋钮的作用是否掌握。 辉度旋钮用于调节亮度,聚焦旋钮用来调节清晰度,若要图像 平移可调节竖直位移(上下移动)和水平位移(左右移动)。 答:①辉度。 ②聚焦。 ③竖直位移、水平位移。 例 4  示波器使用结束时应注意及时关机,关机的下列操作顺序正确的是(    )。 A.先断开电源开关,再将“辉度调节”旋钮逆时针转到底 B.先断开电源开关,再将 “辉度调节”旋钮顺时针转到底 C.先将“辉度调节”旋钮逆时针转到底,再断开电源开关 D.先将“辉度调节”旋钮顺时针转到底,再断开电源开关 分析:关机时应先将辉度旋钮旋到亮度最小处,即逆时针转到底。 答:C 例 5  若将变压器输出的交流信号按下图甲所示与示波器连接,对示波器调节后,在 荧光屏上出现的波形应为下图乙所示 4 种波形中的哪一种? 分析:交流电经过变压器后,仍为同频率的交变电流,图甲是一个二极管半波整流电 路,根据电子技术基础与技能所学知识,二极管具有单向导电性,一个周期内只有半个周 38 期的电压通过,因此,示波器显示的波形应为半个正弦波。 答:根据二极管半波整流电路的特性,图乙中的 C 是荧光屏上应该出现的波形。 课堂练习题 一、填空题 1.示波器按对信号的处理方式可以分为          和          。 2.示波器测量的信号是          域信号,都是时间的函数。 X 轴代表          。 3.模拟单踪示波器的组成部分有                    、          、扫描与同步、 电源电路。 4.          是模拟示波器的核心,属于一种特殊的          。 5.调节聚焦按钮可以控制波形的            度。 6.用模拟双踪示波器的双踪功能观测同频率度的正弦信号,(正弦信号的频率约为 20 Hz)应采用的扫描方式是          。 7.模拟示波器信号输入耦合方式有          、          、          3 种,用双踪 示波器观测频率为 10 Hz 的正弦信号,应采用的输入耦合方式是          。 8.在示波器的水平偏转板加上锯齿波电压在荧光屏上将得到一条          亮线, 仅在垂直偏转板上加信号电压在荧光屏上将得到一条          亮线。 9.扫描电路产生的是          波电压,其作用是在水平方向上形成          。 10.为使荧光屏上的图像稳定,被测信号电压的频率与锯齿波电压的频率保持              的关系,即 Tx = nTy 。 11.模拟双踪示波器的工作方式有          、          、          和叠加。 12.调节辉度旋钮可以控制波形的          。 13.双踪示波器有          和          两种双踪显示方式,测量频率较低信号时 应使用其中的          方式。 14.模拟双踪示波器要实现 CH1 与 CH2 的信号相减,垂直工作模式应选为          , 还要将 CH2 通道中的          键按下。 15.示波器测量一个波形时,当水平扫描时间系数调节越小时,此时波形将在水平方 向上被          。 当垂直衰减旋钮调得越大时,此时波形将垂直方向上被          。 16.当被测信号从 CH1 端输入时,触发源应选为          。 17.在没有信号输入时,示波器上都能看到一条水平亮线,则说明触发方式是                方式,当没有信号输入或波形不同步时,屏幕无任何显示,则说明触发方式是           方式。 18.若发现示波器上的波形不同步时,首先应检查          ,其次应调节          旋钮。 19.用万用表测得变压器输出电压为 10 V,若用示波器测量,当垂直衰减旋钮处于 5 V / div时,波形的峰峰值在屏幕上所占的格数为          (探头衰减开关置于×1)格。 48 20.被测信号的一个周期在水平方向上占 4 格,水平扫描时间为 50 μs,求出其周期为               ms,频率 f 为            Hz,若其高电平占 2.4 格,则其高电平时间为           μs,低电平时间为          μs,占空比为          。 21.交替触发适用于,同时观察两个          的信号。 若观察的两个信号          时,此键不能按下。 22.示波器在测量信号时,探头的鳄鱼夹应与被测电路的          相连,拉钩应与 被测          相连,一般情况下,将探头的衰减开关置于          位置,此时示波器 的阻抗为 1 MΩ。 23.一测量波形如下图所示,当水平扫描旋钮处于 1 ms 时,该信号的周期为          ms,信号的频率为           Hz。 当垂直衰减旋钮处于 1 V 时,该信号的峰值为           V,信号的峰峰值为          V,若将探头衰减开关打到×10,此时信号的峰 值应在垂直方向上占          格。 24.如右图所示波形,此时 X⁃Y 键是处于          状 态,此功能称为            图,主要用于比较两个信号的           和          。 25.在测量直流稳压电源的输出电压时,应将输入耦合 方式置于          方式,在读数时,应先记住          的位置。 26.数字示波器由          、          和系统控制 3 部分组成。 27.在我们国家使用数字示波器时,应将电源选择开关置于          V 挡,若此开 关选错了,极易造成仪器烧坏。 28.在用数字示波器测量正弦信号的有效值时,应选择测量菜单中的           选项。 29.数字示波器测量菜单中的“平均值”是指信号的          ,正弦波信号的平均值 为          。 30.矩形波信号的占空比是指   。 31.DS1072E⁃EDU 型数字示波器的面板主要由显示屏、菜单操作键           、           、          、          、          、          、          、          校准信号等部分组成。 32.DS1072E⁃EDU 型数字示波器具有          种自动测量功能。 33.模拟示波器由显示电路、电源电路、水平放大及衰减电路、扫描与同步电路和          组成。 (2015 年高考真题) 34.为了实现双踪测量,人们在单踪示波器的基础上增设了一个          开关。 58 35.在进行水平扫描时间校准时,应将扫描时间校准旋钮          时针旋到底。 36.示波器屏上显示的是一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形,若要增大显示波 形的亮度应调节          。 二、选择题 1.已知被测信号是频率为 10 Hz 的方波信号,请你选择合适的输入耦合方式。 (     )                                                      A.DC 方式 B.AC 方式 C.GND 方式 D.叠加 2.测得一信号在垂直方向上超出屏幕的两端,下列做法正确的是(    )。 A.调节垂直位移旋钮 B.调节水平扫描时间旋钮 C.调节垂直微调旋钮 D.调节垂直衰减旋钮 3.若读出右图中波形的峰峰为 20 V,则说明垂直衰减旋处于(    )。 A.2 V / div B.5 V / div C.1 V / div D.0.5 V / div 4.聚焦旋钮的作用是(    )。 A.调节波形的亮度 B.调节波形的倾斜度 C.调节波形的清晰度 D.调节信号的灵敏度 5.为比较分压式偏置电路的输入输出信号的幅度及相位时,应将垂直方式选为 (     ) 。 A.CH1 B.CH2 C.双踪 D.叠加 6.若仅在垂直偏转板上加直流电压,则示波器上得到的是(    )。 A.水平亮线 B.垂直亮线 C.发生垂直位移的一个光点 D.发生水平位移的一个光点 7.当屏幕上出现如右图所示的波形时,以下说 法正确是(    )。 A.波形不同步,应首先调节垂直衰减旋钮 B.波形正常 C.波形不同步,应首先调节同步电平旋钮 D.波形不同步,应首先调节触发源 68 8.下列不属于模拟示波器的显示电路的是(     ) 。 A.电子枪 B.荧光屏 C.偏转系统 D.扫描与同步电路 9.下列不属于模拟示波器的电子束控制部分的旋钮的是(    )。 A.时间微调 B.辉度 C.聚焦 D.光迹旋转 10.如上图所示波形图的周期与峰峰值为 (    )。 A. T = 10 μs  U P⁃P = 500 mV B. T = 24 μs  U P⁃P = 1.15 V C. T = 24 μs  U P⁃P = 2.3 V D. T = 12 μs  U P⁃P = 2.3 V 11.模拟示波器面板上用于调节被测波形亮度的旋钮是(    )。 (2015 年高考真题) A.辉度 B.聚焦 C.光迹旋转 D.电平 12.示波器本身产生的校准信号为(    )。 (2016 年高考真题) A.正弦波 B.方波 C.锯齿波 D.三角波 13.下图中,YB4320 示波器正确的校准信号波形图是(    )。 (2017 年高考真题) 14.要使示波器显示波形向上移动,应调节的是(    )。 (2018 年高考真题) A.垂直衰减调节旋钮 B.水平位移旋钮 C.垂直位移旋钮 D.触发电平调节旋钮 15.要使 YB4320 示波器荧光屏显示的波形周期个数改变,应调节的是 (     )。 (2019 年高考真题) A.水平扫描时间系数调节旋钮 B.垂直衰减调节旋钮 C.垂直位移旋钮 D.水平位移旋钮 16.使用模拟示波器测量某一信号时,发现信号波形从左向右缓慢移动,最有可能造 成这种现象的原因是(    )。 A.垂直衰减调节(V / div)挡位选择过大 B.水平扫描时间系数调节(T / div)挡位选择过小 C.聚焦旋钮没有调好 D.触发电平没有调好或者触发源选择不对 17.使用模拟示波器测量时,触发方式分别选择为什么时,屏幕显示一条亮线或屏幕 不显示亮线(    )。 A.自动(AUTO)、常态(NORM) B.自动(AUTO)、TV⁃V 78 C.常态(NORM)、TV⁃H D.常态(NORM)、自动(AUTO) 18.当示波器触发源选择为 EXT 时,触发信号来自(    )。 A.水平系统 B.垂直系统 C.电源 D.外接输入 19.小王用示波器观察三角波信号,发现波形缓缓地从右向左移,已知示波器良好,调 节(    )旋钮可以解决问题。 A.垂直偏转灵敏度粗调(V / div) B.扫描速率粗调(S / div) C.聚焦、亮度 D.触发电平、触发源选择 20.模拟示波器中按下“×5”键表示(    )。 A.每格的扫描时间是水平扫描时间旋钮显示值的 1 / 5 B.每格的扫描时间是水平扫描时间旋钮显示值的 5 倍 C.每格的幅度是垂直衰减旋钮显示值的 1 / 5 D.每格的幅度是垂直衰减旋钮显示值的 5 倍 三、判断题 1.水平位移旋钮可以调节波形在垂直方向的位移。 (    ) 2.调节垂直位移旋钮可以让波形发生倾斜。 (    ) 3.当输入方式耦合 AC / DC 键处于按下时,表示此时只能输入直流信号,不能输入交 流信号。 (    ) 4.当数字示波器的“运行 /停止”键按下一次时,屏幕上显示的波形为实时输入波形。 (    ) 5.模拟示波器的偏转系统采用的是静电偏转系统。 (    ) 6.当显示屏上的波形缓慢左移时,说明扫描电压的周期 Tx 大于信号电压周期 Ty 。 (    ) 7.当探头开关打到× 10 时,读出的电压幅度将要乘以 10,此时示波器的阻抗为 10 MΩ。 (     ) 8.模拟双踪示波器 YB4320 的“断续”按键是属于 CH2 通道的按键。 (    ) 9.在右图中,此时示波器处于停止采样状态, 屏幕上显示的是存储的波形。 (    ) 10.将数字示波器的带宽限制(BW = 20 M)打 开,此时示波器将无法测量高于 20 MHz 的信号。 (    ) 11.为了保证波形同步,模拟示波器触发源选 择必须与输入通道一致。 (2015 年高考真题) (    ) 12.用示波器测量正弦信号时,应将输入耦合方式选择为“AC”。 (2016 年高考真题) (    ) 13.模拟示波器的辉度旋钮是用来调节波形明暗度的。 (2017 年高考真题) (    ) 14.要用模拟示波器准确地测量信号周期,在测量前必须将扫描微调旋钮置于“校准” 88 位置。 (2018 年高考真题) (    ) 15.为了避免示波器的测量误差,测量前需对其探头进行校准。 (2019 年高考真题) (    ) 16.示波器的外壳与被测量信号电压应有公共的接地点。 同时,为了防止引入干扰, 尽量使用探头进行测量。 (    ) 17.在双踪显示时,若被测信号频率较高,将“交替 /断续”键压下,可避免波形的闪烁。 (    ) 18.所有示波器中都设有同步装置,只要按照需要来选择适当的触发信号,便可使被 测信号与锯齿波扫描保持同步,实现波形的稳定。 (    ) 19.在示波器测量中,若显示波形不在荧光屏有效面积内,可通过 X 位移旋钮对被测 波形幅度进行调节。 (    ) 20.在模拟示波器中,DC 直流耦合方式适用高频信号的测量。 (    ) 21.用示波器测量交直流电的混合电压时,应把输入耦合开关置于 DC 位置。 (    ) 22.电子示波器既可以用来显示被测信号波形,也可以用来测量被测信号的电压和 电流。 (    ) 四、作图题 1.请作出模拟双踪示波器的组成框图。 2.一同学将示波器的工作方式设为 X⁃Y,在 CH1 和 CH2 输入的波形如右图所示,请你作出此时示波器上的波形。 98     3.试画出数字示波器的组成框图。 4.某同学使用数字示波器测量某电信号的波形如下图所示,这名同学使用的是           通道,水平扫描时间挡是           ,垂直衰减挡位是           信号的波 形是          ,峰峰值是          、周期是          、占空比是          。 五、简答题 1.简述示波器基线调节的方法。 2.用模拟双踪示波器比较两个信号,什么情况应选交替方式? 什么情况下选用断续 方式? 3.与模拟示波器相比,数字示波器有什么优点? 4.试说明数字示波器在测量低频信号时为什么不会出现闪烁感? 09     5.简述波形不同步的原因。 在实际使用中怎么能使波形同步? 6.已知被测信号是一个正弦波信号,但实际测量出来却出现如下图所示的波形,请你 找出正确的解决方法,以便能显示正常的正弦信号。 六、计算题 1.测得两个信号的波形如下图所示,已知 CH1 的电压衰减为 1 V / div,CH2 的电压衰 减系数为 0.5 V / div,扫描时间为 1 ms / div,求:(1)信号的频率;(2)两个信号的峰峰值和 有效值;(3)两个信号的相位差。 19 2.测得一信号波形如下图所示,计算出信号的峰峰值、周期、频率、高电平时间、低电 平时间及占空比。 3.用模拟双踪示波器 YB4320 测量出两个信号的波形如下图所示,水平扫描系数为 1 ms / div,CH1 通道的垂直衰减系数为 1 V / div,CH2 通道的垂直衰减系数为 0.5 V / div。 问:(1)两个信号的周期、频率各为多少? (2)两个通道信号的峰峰值? (3)CH1 通道的有 效值是多少? CH2 通道的负占空比是多少? (4)在测量这两个波形时,交替触发按键处 于什么状态? 29     4.下图为示波器测出信号的波形,探头衰减开关拨到×1,设置的垂直衰减为 0.5 V / div, 设置的水平扫描时间系数为 2 ms / div。 计算波形的参数:电压峰峰值 UP⁃P、电压有效值 U、 周期 T 和频率 f。 (2014 年高考真题) 单元检测题 一、填空题 1.模拟双踪示波器的面板由          、          、          、电源控制部分和 其他控制部分组成。 2.能控制示波器波形左右移动的旋钮是          。 3.当示波器的触发信号由外部电路向示波器输入时,触发源应选择为          。 4.当需要将一个波形展宽时,应将水平扫描系数旋钮往          调节,此时扫描的 周期将          。 5.已知信号的峰峰值为 60 V 时,若要在示波器上显示出完整的波形,则示波器的衰 减开关应处于          位置。 39 6.示波器可以用来测量电信号的          、          、          和相位。 7.示波器是一种能把随          变化的、          的电信号用图像来显示的综 合性电信号测量仪器。 8.要让模拟示波器显示出图像信号,必须在示波器的 X 偏 转板上加          电压,在 Y 偏转板上加          电压,为 了保证波形的稳定,还要求二者的扫描周期成          倍。 9.模拟示波器在进行信号校准时,出现如右图所示波形,说 明探头的补偿为          。 10.数字示波器的垂直衰减旋钮有          个。 11.数字示波器的计算功能,可以实现 A+B、A⁃B、          和          。 12.1072E 型数字示波器可以自动测量的电压参数包括           、          、           、          、          、          。 13.按下        键,数字示波器运行和停止波形采样。 14.RIGOL⁃DS1072E 型数字存储示波器通过按          键可选择输入耦合方式为           、          和          3 种。 15.RIGOL⁃DS1072E 型数字存储示波器测量某电信号特性参量时,当信号出现后,先 按下        键,示波器显示屏自动显示出波形,再按下        键,接着按          键,示波器屏幕上出现信号所有参数,可以直接读出测量信号所有参量。 二、选择题 1.下列关于示波器的输入耦合方式的说法,错误的是(    )。                                                      A.DC 方式下示波即能显示直流信号,又能显示交流信号 B.DC 方式下,示波器的带宽下限频率达到 0 Hz C.AC 方式下,示波器不能显示信号中的直流成分 D.AC 方式下,示波器不能显示信号中的交流成分 2.下列不属于示波器的触发源的是(    )。 A.CH1 B.CH2 C.电源 D.GND 3.如右图所示的波形,当垂直衰减旋钮处于 5 V / div 时,计 算出信号的有效值为(    )。 A.30 V B.15 V C.10.6 V D.21.2 V 4.在测量 9 V 电池的波形时,将探头的拉钩接到电池的负板,鳄鱼夹接到电源的正 极,这时分产生的现象是(    )。 A.波形在 x 轴的上方 B.波形在 x 轴的下方 C.波形在 y 轴的左侧 D.示波器将烧坏 49 5.示波器在测量桥式整流电路的输出电压时(输入为工频) ,下列操作错误的是 (     ) 。 A.水平扫描旋钮应置于 5 ms / div B.输入耦合方式应置于 AC 方式 C.触发方式可以设为自动 D.可以调节聚焦旋钮让波形更清晰 6.在使用数字示波器的自动测量功能时,为保证测量准确,若探头的衰减开关打 到×10 处,则在 CH1(CH2)菜单中的“探极”应选择为(     ) 。 A.×1 B.×10 C.×100 D.×1 000 7.在使用模拟示波器测量一个 200 Hz 三角波信号,发现波形不同步,经检测后发现, 触发源选择正确,调节触发电平无效,此时我们可以将触发耦合方式选为(     )方 式,再进行调试。 A.AC B.高频抑制 C.TV D.电源 8.下列操作不会影响波形稳定的是(    )。 A.改变触发耦合方式 B.调节触发电平 C.调节触发源 D.改变水平位移 9.测得一正弦信号的电压波形如右图所示,应调节(    )才能让波形显示正常。 A.调节光迹旋转 B.调节水平扫描时间 C.调节垂直衰减 D.调节同步电平 10.模拟示波器的水平扫描系数为 1 ms / div,被测信号的 频率为 500 Hz,屏幕上能得到(    )个周期的波形。 A.3 B.4 C.5 D.6 三、判断题 1.模拟双踪示波器,辉度旋钮不变,当水平扫描系数越小时,波形的亮度将越高。 (    ) 2.模拟双踪示波器长时间开机但没有输入信号时,应将扫描线的亮度调低或将触发 方式置于常态方式,以保护荧光屏不被灼伤。 (    ) 3.测量放大电路的输入输出信号时,为保证这两个信号均能同步,应将触发控制部分 的“交替”按键按下。 (    ) 4.测量 9 V 电池的波形时,应将示波器的输入耦合方式置为 AC 方式。 (    ) 5.数字示波器的垂直衰减旋钮可以实现步进和微调两种方式。 (    ) 6.若显示波形的幅度超过屏幕的上下两端,数字示波器将无法对电压信号进行 自动测量。 (     ) 7.当水平扩展开关“×5”处于按下状态时,说明此时水平方面上的每一大格所代表的 59 周期为水平扫描时间旋钮的指示值×5。 (    ) 8.模拟示波器的功能比数字示波器更多。 (    ) 9.为了测量信号的方便,可以将模拟示波器置于强烈的磁场中。 (    ) 10.为节约成本,可以用普通探头测量高压信号的波形。 (    ) 四、简答题 1.示波管是模拟示波器显示电路的核心,通常由哪些部分组成? 其各部分作用是 什么? 2.简述示波器扫描电路的作用。 3.在使用模拟示波器测量信号前,应对示波器进行哪些方面的校正? 请说明校正的 方法。 五、作图题 1.试作模拟双踪示波器内部结构简图。 69     2.示波器设定的时间因素、偏转灵敏度分别为 0.5 ms / div 和 10 mV / div,试分别在下 图中绘制下列被测试信号的波形。 (1)方波,频率为 500 Hz,峰峰值为 20 mV; (2)正弦波,频率为 1 000 Hz,峰峰值为 40 mV。 3.当垂直衰减旋钮置于 5 mV / div 时,图(a)信号的幅值为          ;当垂直衰减旋 钮置于 0.2V / div 时,图(a)信号的有效值为          。 当水平扫描时间旋钮置于 0.04 ms / div 时,图(b)信号的周期为          ,频率为           。 79 六、计算题 1.用示波器测量幅度为 500 mV,频率为 2 kHz 的正弦波信号,请调节出合适的挡位, 完成波形的正确显示。 要求:水平方向显示 1~3 个周期,垂直方向显示大于 4 格。 (1)垂直衰减旋钮的位置是多少? 此时波形峰峰值在垂直方向上占几格? (2)水平扫描时间旋钮的位置是多少? 一个周期在水平方向上占几格? 2.已知示波器的水平扫描时间系数为 10 ms / div,垂直衰减为 2 V / div,扫描扩展为×10, 探头的衰减系数为×10。 (1)如果荧光屏水平方向上 2 个周期正弦波形的距离为 4 格,则其周期是多少? 频率 是多少? (2)如果正弦波的峰峰间的距离为 5 格,则其电压的峰峰值是多少? 有效值是多少? 89 六、应用题 解:计算电压放大倍数 Ui=0.65V Uo=26V Au=Uo/Ui=40 计算锯齿波 Ui=0.9×1.15×0.65=0.67V Uo=0.9×1.15×26=26.91V 项目五 使用示波器 课堂练习题 一、填空题 1. 模拟示波器、数字示波器 2. 时 时间 3. 显示电路、垂直(Y)放大及衰减电路、水 平(X)放大及衰减电路 4. 示波管 电子管 5.清晰 6. 断续 7. 直流 交流 接地 直流 8. 水平 垂直 9. 锯齿 时间基线 10. 同步 11. CH1 CH2 双踪 12. 亮度 13. 断续 交替 断续 14. 叠加 反相 15. 展宽 压缩 16. CH1 17. 自 动 常态 18. 触发源 触发电平 19. 2.8 20. 0.2 5000 120 80 60% 21. 无关联 有关联 22. 公共端(地) 点 ×1 23. 4.7 212.76 23.5 2 4 0.2 24. 按下 李沙育图 频率 相位 25. DC 水平基线 26. 采样存储 读出 显示 27、220 28、均方根值 29、单位时间内信号的平均幅值 0 30、高电平时 间与周期之比 31、多功能旋钮 功能按钮 控制按钮 触发控制 水平控制 垂直控制 输入通道 外部触发 32、20 33、垂直放大及衰减电路 34、电子 35、顺 36、辉度 二、选择题 1~5:ADBCC 6~10:CDDAC 11~15:ABCBA 16~21:DADDA 三、判断题 1~5:××××√ 6~10:√√×√√ 11~15:√√√√√ 16~22:√×√×√√× 四、作图题 略 五、 简答题 略 六、 计算题 1、f=370Hz CH1 的 Upp=4.8V CH2 的 Upp=0.85V 相位差=66.7 2、Upp=5.2V T=750μS f=1.33k TH=250μS TL=500μS 占空比=33.3% 3、CH1:T=4mS f=250Hz Upp=5.2V U 有效值=1.84V CH2:T=5mS f=200Hz Upp=1.8V 负 占空比为 50% 交替触发处于按下状态 4、Upp=2V U 有效值=0.7V T=5.6mS f=178.5Hz 单元检测题 一、填空题 1、电子束控制部分 水平控制部分 垂直控制部分 触发控制部分 2、水平位移 3、外 接 4、顺时针 减小 5、×10 6、电压幅度 频率 周期 7、时间 抽象 8、锯齿 波 被测信号 整数 9、欠补偿 10、1 11、A×B A÷B 12、峰峰值、有效值、 最大值、最小值 、幅值、平均值 、顶端值、低端值。 13、RUN/STOP 14、CH1/CH2 AC 、DC GND 15、AUTO Measure 全部 二、选择题 1.D 2.D 3.C 4.B 5.B 6.B 7.B 8.D 9.C 10.C 三、判断题 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.√(本题请将题干更正为:若显示波形的幅 度超过屏幕的上下两端,数字示波器将无法对电压信号进行自动测量) 7.× 8. × 9.× 10.× 四、作图题 略 五、简答题 略 六、计算题 1、(1)100mV/div 5 格 (2)0.1mS 5 格 2、(1)T=2mS f=500Hz (2)Upp=100V U 有效值=35.35V 项目六 使用信号发生器 课堂练习题 一、填空题 1、本机 外接 4 2、主振级 调制级 内调制振荡器 3、调频 调幅 调相 调频 调幅 4、高 中 低 5、频率 频率 低频段:10H-100MHz 高频段:100MHz-1.3GHz 6、在一定时间内,频率准确度的变化 7、信号源 频率 幅度 8、正弦 脉冲 函数 9、低频 20Hz-1MHz 10、正弦波 文氏电桥振荡 11、实际频率值与其标准频率值的相

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