实验53数字示波器的原理与使用示波器是用手显示信号波形的仪器示波器除了可以直接观测电压随时间变化的波形外，还可以测量频率和相位差等参数，也可以定性观察信号的动态过程，它不仅能测量电学量，还可以通过不同的传感器将各种非电量，如速度、压力、应力、振动、浓度、声、磁、光、热等，变换成电学量来间接地进行观察和测量，数字示波器由于具有模拟示波器所不具备的屏幕截图、数据显示、数学运算、数据及波形存储等功能，并可外接网络、优盘、打印机、计算机，目前已取代模拟示波器在科研及教学中成为主流在本实验中，重点学习DS2072A型数字示波器的使用，着重在理解示波器工作原理的基础上，学习正确使用示波器的方法.【实验目的】(1）了解示波器的工作原理.（2）学习用示波器观察各种信号波形(3）用示波器测量信号的电压、频率和相位差【实验原理】1．数字示波器的工作原理数字示波器的原理如图53-1所示，输入数字示波器的待测信号先经过一个电压放大与衰减电路，将待测信号放大（或衰减）到后续电路可以处理的范围内，接着由采样电路按一定的采样频率对连续变化的模拟波形进行采样，然后由模数转换器A/D将采样得到的模拟量转换成数字量，并将这些数字量存放在存储器中．这样，可以随时通过CPU和逻辑控制电路把存放在存储器中的数字波形显示在显示屏上供使用者观察和测量为了能够实时稳定的显示待测输入信号的波形，要做到示波器自身的扫描信号与输入信号同步，让每次显示的扫描波形的起始点都在示波器屏幕的同一位置，示波器内部有一个触发电路，如果选择经过放大与衰减后的待测输入信号作为触发源，则触发电路在检测到待测输入信号达到设定的触发条件（一定的电平和极性）后，会产生一个触发信号，其后的逻辑控制电路接收到这输入采样与放大与衰减显示存储器个触发信号将启动一次数据A/D转换采集、转换和存储器写入过?控制程显示波形时，数字示波器逻辑控+触发电路CPU外触发地址制电路在CPU和逻辑控制电路的参++与下将数据从存储器中读出输入/输出接口并稳定的显示在显示屏上，由于已将模拟信号转换图53-1数字示波器的原理框图
实验 53 数字示波器的原理与使用 示波器是用于显示信号波形的仪器．示波器除了可以直接观测电压随时间变化的波形 外，还可以测量频率和相位差等参数，也可以定性观察信号的动态过程．它不仅能测量电 学量，还可以通过不同的传感器将各种非电量，如速度、压力、应力、振动、浓度、声、 磁、光、热等，变换成电学量来间接地进行观察和测量． 数字示波器由于具有模拟示波器所不具备的屏幕截图、数据显示、数学运算、数据及 波形存储等功能，并可外接网络、优盘、打印机、计算机，目前已取代模拟示波器在科研 及教学中成为主流． 在本实验中，重点学习 DS2072A 型数字示波器的使用，着重在理解示波器工作原理的 基础上，学习正确使用示波器的方法． 【实验目的】 ⑴ 了解示波器的工作原理． ⑵ 学习用示波器观察各种信号波形． ⑶ 用示波器测量信号的电压、频率和相位差． 【实验原理】 1. 数字示波器的工作原理 数字示波器的原理如图 53-1 所示，输入数字示波器的待测信号先经过一个电压放大 与衰减电路，将待测信号放大（或衰减）到后续电路可以处理的范围内，接着由采样电路 按一定的采样频率对连续变化的模拟波形进行采样，然后由模数转换器 A/D 将采样得到 的模拟量转换成数字量，并将这些数字量存放在存储器中．这样，可以随时通过 CPU 和 逻辑控制电路把存放在存储器中的数字波形显示在显示屏上供使用者观察和测量． 为了能够实时稳定的显示待测输入信号的波形，要做到示波器自身的扫描信号与输入 信号同步，让每次显示的扫描波形的起始点都在示波器屏幕的同一位置．示波器内部有一 个触发电路，如果选择经过放大与衰减后的待测输入信号作为触发源，则触发电路在检测 到待测输入信号达到设定的触发条件（一定的电平和极性）后，会产生一个触发信号，其 后的逻辑控制电路接收到这 个触发信号将启动一次数据 采集、转换和存储器写入过 程．显示波形时，数字示波器 在 CPU 和逻辑控制电路的参 与下将数据从存储器中读出 并稳定的显示在显示屏上． 由于已将模拟信号转换 图 53-1 数字示波器的原理框图 外触发 输入 放大与衰减 采样与 A/D 转换 逻辑控 制电路 触发电路 输入/输出接口 CPU 存储器 显示 控制 地址
成数字量存放在存储器中，利用数字示波器可对其进行各种数学运算（如两个信号相加、相减、相乘、快速傅里叶变换）以及自动测量等操作，也可以通过输入/输出接口与计算机或其他外设进行数据通信2.李萨如图形示波器默认显示的波形为“Y-T模式”，如图53-2（a）所示，即以同等时间间距将待测信号的电压值采样，并经一系列过程后在屏幕上依次显示，也就是说，所显示波形的横轴是个时间量，可是在很多场合下需要对两个波形的信号进行比较，如观察一个特定信号在经过某电路前后波形及相位的变化或观察一个正弦波经不同倍频电路后波形及相位的变化，用“Y-T模式”读数就很不方便，通常用示波器的“X-Y模式”，在此模式下，实验所用示波器默认将从CHI通道输入的信号作为X轴，将从CH2通道输入的信号作为Y轴进行叠加我们将互相垂直方向上的两个频率成简单整数比的简谐振动所合成的规则的、稳定的闭合曲线，称为李萨如图形，不同的初始相位及不同的频率比均可形成不同形状的李萨如图形：如图53-2所示：UyJU.Uxl1(b)Unl和U,合成的李萨如图形77UUa4nx= 1n.=2Un(c)Uk2和Uy合成的李萨如图形（a）不同频率及相位的X轴及Y轴信号图53-2不同初始相位相同频率比的李萨如图形
成数字量存放在存储器中，利用数字示波器可对其进行各种数学运算（如两个信号相加、 相减、相乘、快速傅里叶变换）以及自动测量等操作，也可以通过输入/输出接口与计算 机或其他外设进行数据通信． 2. 李萨如图形 示波器默认显示的波形为“Y-T 模式”， 如图 53-2（a）所示，即以同等时间间距将 待测信号的电压值采样，并经一系列过程后在屏幕上依次显示．也就是说，所显示波形的 横轴是个时间量． 可是在很多场合下需要对两个波形的信号进行比较，如观察一个特定信号在经过某电 路前后波形及相位的变化或观察一个正弦波经不同倍频电路后波形及相位的变化，用“Y-T 模式”读数就很不方便，通常用示波器的“X-Y 模式”．在此模式下，实验所用示波器默认 将从 CH1 通道输入的信号作为 X 轴，将从 CH2 通道输入的信号作为 Y 轴进行叠加． 我们将互相垂直方向上的两个频率成简单整数比的简谐振动所合成的规则的、稳定的 闭合曲线，称为李萨如图形．不同的初始相位及不同的频率比均可形成不同形状的李萨如 图形．如图 53-2 所示： 图 53-2 不同初始相位相同频率比的李萨如图形 t Ux1 a b t a b d e h i c d e f g h i t a b c d e f h i Uy g Uy Ux1 a b c d e f g h i nx = 2 ny = 4 (b) Ux1 和 Uy合成的李萨如图形 (a) t Ux1 g t a b cd e f h i Uy （a）不同频率及相位的 X 轴及 Y 轴信号 t Ux2 t (c) Ux2 和 Uy 合成的李萨如图形 Ux2 i a t b d e h i b c d e f g h t t a b c d e f h i Uy g Uy a Ux2 c b d e g f h inx = 1 ny = 2
图53-2（b）、（c）所示为分别以图53-2（a）中波形Ul、Uz为X轴，U为Y轴得到的李萨如图形，由于Ux和Ux信号的频率相同，相位不同，所成李萨如图形的形状也不同，但是与曲线交点数最多的水平线和与曲线交点数最多的垂直线所得到的交点数之比相同，均为1:2，即存在：(53-1)n:n,=f,f图53-3所示为几种不同频率比的李萨如图形.hJyT(d)(f)(e):fJr图53-3几种频率比的李萨如图形【实验仪器】1.DS2072A型数字示波器图53-4为DS2072A型数字示波器操作面板示意图，待测信号可通过CHI和CH2两个输入通道输入示波器进行观察．表53-1为该示波器的功能简表．在使用过程中如想了解某个按键的详细功能，可以先按“Help”键，再按想了解其功能的按键，示波器屏幕上将显示该键功能的详细介绍.快速测量按键屏幕菜单选择按键多功能旋钮功能控制区运行控制区CLEAR CUTOCSINGLE-4帮助/打印CePintAoSt参数设置钮国O水平控制区波形录制区OH触发控制区探头补偿端O电源开关USB接口信号输入通道垂直控制区外部触发输入通道图53-4DS2072A型数字示波器操作面板示意图
图 53-2（b）、（c）所示为分别以图 53-2（a）中波形 Ux1、Ux2为 X 轴，Uy 为 Y 轴得到 的李萨如图形，由于 Ux1 和 Ux2信号的频率相同，相位不同，所成李萨如图形的形状也不同， 但是与曲线交点数最多的水平线和与曲线交点数最多的垂直线所得到的交点数之比相同， 均为 1 : 2，即存在： x y y x n : n f : f （53-1） 图 53-3 所示为几种不同频率比的李萨如图形． 1 1 x y f f (a) 1 2 x y f f (b) 2 1 x y f f (c) 1 3 x y f f (d) 2 3 x y f f (e) 3 4 x y f f (f) 图 53-3 几种频率比的李萨如图形 【实验仪器】 1. DS2072A 型数字示波器 图 53-4 为 DS2072A 型数字示波器操作面板示意图，待测信号可通过 CH1 和 CH2 两 个输入通道输入示波器进行观察．表 53-1 为该示波器的功能简表．在使用过程中如想了 解某个按键的详细功能，可以先按“Help”键，再按想了解其功能的按键，示波器屏幕上 将显示该键功能的详细介绍． 帮助/打印 参数设置钮 探头补偿端 图 53-4 DS2072A 型数字示波器操作面板示意图 快速测量按键 屏幕菜单选择按键 多功能旋钮 功能控制区 运行控制区 电源开关 USB 接口 信号输入通道 垂直控制区 外部触发输入通道 水平控制区 波形录制区 触发控制区 CLEAR AUTO STOP RUN SINGLE Measure Acquire Storage Cursor Display Utility Help Print MENU SCALE POSITION CH 1 CH 2 MATH REF Decode1 Decode2 MODE MENU FORCE POSITION SCALE CH1 CH2
表53-1DS2072A型数字示波器功能简表区域名称功能自动检测有信号输入的通道，自动选择合适量程，自动选择合适周期，自动触AUTO键发，将输入信号以Y-T模式显示出来，运行RUN/STOP键显示即时采样的波形/显示在按停止键之前采样的波形.（即屏幕截图）控制区域SINGLE键单次触发键，示波器在符合触发条件下触发一次信号，并显示该信号CLEAR键在单次触发的情况下，清除屏幕波形，Help键帮助该键调用帮助系统，先按动该键再按其它按键，可显示各链功能打印按键Print键将屏幕数据存到优盘或打印CH1键显示/（停止显示）CH1通道的信号及操作菜单CH2键显示/（停止显示)CH2通道的信号及操作菜单，可根据屏幕菜单选择操作键选择的结果显示CH1、CH2通道输入波形分别相加、MATH键垂直相减、相乘以及FFT（快速傅立叶变换）运算的结果控制显示参考信号波形.该参考信号可以临时输入，也可以是过去以REF格式存储的区域REF键波形.POSITION旋将目前正在显示参数的通道的信号波形在屏幕上垂直上下位移。如按动该旋钮，纽可使选中通道的位移变动归零.改变屏幕显示信号的垂直分辨率，使波形高矮发生变化，如按动该旋钮，可进SCALE旋钮行粗调和微调的切换显示水平控制系统的操作菜单：其中“延迟扫描”可将某一部分波形水平扩张，MENU键“时基”可将显示模式在“Y-T”和“X-Y”（将CH1的信号作X，CH2的信号作Y)间选择。如选择“X-Y”模式，则由水平区“SCALE”旋钮控制轨迹延迟时间.水平POSITION旋控制调整波形的水平位置如按动该旋钮，触发水平位置回到屏幕中心，钮区域调整扫描波形的时基（屏幕上横向每大格对应的时间，即s/div），如按动该旋SCALE旋钮钮，可在“扫描”和“延迟扫描”间切换，在“X-Y”模式下，控制轨迹延迟时间及采样点的多少，从而调节李萨如图形的完整程度。显示“数据”菜单。可用“多功能旋钮”配合“功能菜单设置键”对波形的全Measure键部参数进行测量，并在屏幕上直接显示结果，Acquire键显示“采样”菜单。可选择不同的采样方式、采样次数以获得不同波形效果，显示“存储”菜单。可存储波形、设置、位图、CSV文件以及参数等信息，在该功能Storage键菜单中可以将示波器恢复为默认设置，控制区域显示“光标”菜单，可选择自动、手动、跟踪等模式，屏幕上能自动显示光标Cursor键所在位置对应的数据，可通过“多功能旋钮”改变菜单高亮光标的位置，显示“显示”菜单，可对显示类型、菜单保持时间、屏幕网格、亮度等进行设Display键置.Utlity键显示“辅助”菜单。可对语言、接口、录制波形、打印等参数进行设置。LEVEL旋钮改变触发电平，如按动该旋钮，触发电平复位。MENU键在屏幕设置触发菜单，可对触发信号源、触发模式、触发方式等进行改变，触发控制区域MODE键将触发方式在自动、普通、单次间切换，FORCE键强制产生一个触发信号.主要用于触发方式中的“普通”和“单次”模式。辅助“功能菜单设置键”，对屏幕菜单及波形设置进行操作，如按动该旋钮，多功能旋钮则对当前设置进行确认：单独使用可调节屏幕明暗
表 53-1 DS2072A 型数字示波器功能简表 区域 名称 功能 运行 控制 区域 AUTO键 自动检测有信号输入的通道，自动选择合适量程，自动选择合适周期，自动触 发，将输入信号以Y-T模式显示出来． RUN/STOP键 显示即时采样的波形/显示在按停止键之前采样的波形．（即屏幕截图） SINGLE键 单次触发键，示波器在符合触发条件下触发一次信号，并显示该信号． CLEAR键 在单次触发的情况下，清除屏幕波形． 帮助 打印 按键 Help键 该键调用帮助系统，先按动该键再按其它按键，可显示各键功能． Print键 将屏幕数据存到优盘或打印 垂直 控制 区域 CH1键 显示/(停止显示)CH1通道的信号及操作菜单． CH2键 显示/(停止显示)CH2通道的信号及操作菜单． MATH键 可根据屏幕菜单选择操作键选择的结果显示CH1、CH2通道输入波形分别相加、 相减、相乘以及FFT（快速傅立叶变换）运算的结果． REF键 显示参考信号波形．该参考信号可以临时输入，也可以是过去以REF格式存储的 波形． POSITION旋 钮 将目前正在显示参数的通道的信号波形在屏幕上垂直上下位移．如按动该旋钮， 可使选中通道的位移变动归零． SCALE旋钮 改变屏幕显示信号的垂直分辨率，使波形高矮发生变化．如按动该旋钮，可进 行粗调和微调的切换． 水平 控制 区域 MENU键 显示水平控制系统的操作菜单．其中“延迟扫描”可将某一部分波形水平扩张， “时基”可将显示模式在“Y-T”和“X-Y”(将CH1的信号作X，CH2的信号作Y) 间选择．如选择“X-Y”模式，则由水平区“SCALE”旋钮控制轨迹延迟时间． POSITION旋 钮 调整波形的水平位置．如按动该旋钮，触发水平位置回到屏幕中心． SCALE旋钮 调整扫描波形的时基（屏幕上横向每大格对应的时间，即s/div）．如按动该旋 钮，可在“扫描”和“延迟扫描”间切换．在“X-Y”模式下，控制轨迹延迟时 间及采样点的多少，从而调节李萨如图形的完整程度． 功能 控制 区域 Measure键 显示“数据”菜单．可用“多功能旋钮”配合“功能菜单设置键”对波形的全 部参数进行测量，并在屏幕上直接显示结果． Acquire键 显示“采样”菜单．可选择不同的采样方式、采样次数以获得不同波形效果． Storage键 显示“存储”菜单．可存储波形、设置、位图、CSV文件以及参数等信息．在该 菜单中可以将示波器恢复为默认设置． Cursor键 显示“光标”菜单．可选择自动、手动、跟踪等模式，屏幕上能自动显示光标 所在位置对应的数据，可通过“多功能旋钮”改变菜单高亮光标的位置． Display键 显示“显示”菜单．可对显示类型、菜单保持时间、屏幕网格、亮度等进行设 置． Utlity键 显示“辅助”菜单．可对语言、接口、录制波形、打印等参数进行设置． 触发 控制 区域 LEVEL旋钮 改变触发电平．如按动该旋钮，触发电平复位． MENU键 在屏幕设置触发菜单．可对触发信号源、触发模式、触发方式等进行改变． MODE键 将触发方式在自动、普通、单次间切换． FORCE键 强制产生一个触发信号．主要用于触发方式中的“普通”和“单次”模式． 多功能旋钮 辅助“功能菜单设置键”，对屏幕菜单及波形设置进行操作．如按动该旋钮， 则对当前设置进行确认．单独使用可调节屏幕明暗．
屏幕菜单选择键配合其它按键，显示屏幕菜单并测量相关参数.快速测量按键显示待测波形的水平及垂直测量菜单的相关参数.提供大约3.0V、1.0kHz的方波信号，配合输入通道上端的CH1/CH2按键及探头补探头补偿端口偿调节棒，对输入信号的衰减探头进行调节，并对屏幕菜单选项中的“探头比”进行选择，如使用非衰减探头，则屏幕菜单的“探头比”选项必须选择1X。波形录制区可以录制及回放波形.参数设置旋钮配合多功能旋钮对较大范围变动的参数进行调节，2.DG1000Z型函数/任意波形发生器图53-5是DG1000Z函数/任意波形发生器的面板示意图，它可以产生包括基础波形在内的各种自定义波形，可以由“屏幕数据输出键”或“屏幕数据调节旋钮”改变输出信号的频率、幅值、相位等参数，也可以在屏幕上观测外部信号的参数及波形，下面介绍实验中常用按键和旋钮的功能屏幕菜单选择键区基本波形选择键区屏幕数Sine]Squa RamPuise Noise Arb据调节Mod]Uilty1O0旋钮及0OSweaStore对应数Bursil[HelpAOO据位数CHIACTD(Qutputi)Qutpu2CounterAoume选择键D。00-功能控制区屏幕数据输出键图53-5DG1000Z函数/任意波形发生器面板示意图表53-2DG1000Z型函数信号发生器常用功能简表功能区域/按键Output1键CH1通道信号输出开关，按下该键，CH1通道才输出信号，Output2键CH2通道信号输出开关，按下该键，CH2通道才输出信号CH1/CH2键交替调节屏幕上的CH1/CH2通道信号.Counter键按下该键CH2通道不输出信号，屏幕显示从Counter通道输入的信号屏幕菜单选择键按下相应按键，屏幕上该按键对应数据高亮显示，处于可调节状态屏幕数据输出键输入数据，屏幕上高亮显示数据随之变化，屏幕数据调节旋钮及转动该旋钮，屏幕上高亮显示数据随之变化，可以和数据位数选择键配合使用，对应数据位数选择键选择常见输出波形.（正弦波“Sine”、、方波“Square”、锯齿波“Ramp”、脉基本波形选择键冲波“Pulse”、噪声“Noise”、自定义波形“Arb”.）可进行复杂波形输出（调制波“Mod”、扫频波“Sweep”、脉冲串“Burst”），功能控制区恢复默认设置“Utility”、存储“Store”、查看各按键功能“Help
屏幕菜单选择键 配合其它按键，显示屏幕菜单并测量相关参数． 快速测量按键 显示待测波形的水平及垂直测量菜单的相关参数． 探头补偿端口 提供大约3.0V、1.0kHz的方波信号，配合输入通道上端的CH1/CH2按键及探头补 偿调节棒，对输入信号的衰减探头进行调节，并对屏幕菜单选项中的“探头比” 进行选择．如使用非衰减探头，则屏幕菜单的“探头比”选项必须选择1X． 波形录制区 可以录制及回放波形． 参数设置旋钮 配合多功能旋钮对较大范围变动的参数进行调节． 2. DG1000Z 型函数/任意波形发生器 图 53-5 是 DG1000Z 函数/任意波形发生器的面板示意图，它可以产生包括基础波形在 内的各种自定义波形，可以由“屏幕数据输出键”或“屏幕数据调节旋钮”改变输出信号 的频率、幅值、相位等参数，也可以在屏幕上观测外部信号的参数及波形．下面介绍实验 中常用按键和旋钮的功能． 表 53-2 DG1000Z 型函数信号发生器常用功能简表 区域/按键 功能 Output1键 CH1通道信号输出开关，按下该键，CH1通道才输出信号． Output2键 CH2通道信号输出开关，按下该键，CH2通道才输出信号． CH1/CH2键 交替调节屏幕上的CH1/CH2通道信号． Counter键 按下该键CH2通道不输出信号，屏幕显示从Counter通道输入的信号． 屏幕菜单选择键 按下相应按键，屏幕上该按键对应数据高亮显示，处于可调节状态． 屏幕数据输出键 输入数据，屏幕上高亮显示数据随之变化． 屏幕数据调节旋钮及 对应数据位数选择键 转动该旋钮，屏幕上高亮显示数据随之变化，可以和数据位数选择键配合使用． 基本波形选择键 选择常见输出波形．（正弦波“Sine”、 方波“Square”、 锯齿波“Ramp”、 脉 冲波“Pulse”、 噪声“Noise”、 自定义波形“Arb”．） 功能控制区 可进行复杂波形输出（调制波“Mod”、 扫频波“Sweep”、 脉冲串“Burst”）， 恢复默认设置“Utility”、存储“Store”、查看各按键功能“Help”． Sine Squa Ram Pulse Noise Arb Mod Swee Burst Utility Store Help Output1 CH1/CH2 Output2 1 4 7 2 5 8 3 6 9 0 • Count +/- Output1 CH1/CH2 Output2 CH1 CH2 Counter Counter 屏幕菜单选择键区 基本波形选择键区 功能控制区 屏幕数据输出键 屏幕数 据调节 旋钮及 对应数 据位数 选择键 图 53-5 DG1000Z 函数/任意波形发生器面板示意图
【实验内容与步骤】1.恢复示波器的默认设置按动示波器功能控制区中的存储按键“Storage”，如图53-4所示.在屏幕上出现选项菜单之后再按动“默认设置”选项所对应的功能菜单设置键，从而将示波器恢复到默认设置状态，2.示波器测量信号的电压及频率将实验室提供的待测信号经探头输入示波?器通道CH2/CH1，调节信号输入通道上端垂直A控制区域的波段旋钮“SCALE”以及水平控制区UP:域的旋钮“SCALE”使屏幕上的波形大小、长短合适.（如果波形不稳定，可以尝试调节触发控制区域的“LEVEL”旋钮或按动自动键“AUTO")+K如图53-6所示，屏幕所显示波形的峰峰值I (div)b(ms/div)电压等于波形高度乘以屏幕上单位高度的波形图53-6示波器测量信号电压和频率对应的电压值，即：Up-p=hxa(53-2)公式53-2中Up-p定义为峰峰值电压，即波形在一个周期内最高点（波峰）至最低点（波谷）间对应的电压值h为波形高度，单位为大格div）：α为垂直偏转因数，其数值从屏幕左下角读出，单位V/div.同理，波形的周期等于波形在屏幕上一周期对应宽度乘以屏幕显示波形时水平方向单位长度对应的时间．即：T=lxb(53-3)公式53-3中的单位依旧为div，b的单位为s/div，其数值从屏幕左上角的白色框内读取.频率为：1f =(53-4)T提示：数字示波器在测量较为周期快速测量按水平选项记录屏幕Meast统计显示数据规范的信号时提供了对部分数领率据的直接读取功能，实验中可腰峰峰值观察光标Cursor自动以将其作为参考．方法、步骤键幅度值数据对应项见图53-7图53-7数字示波器的数据查询
【实验内容与步骤】 1．恢复示波器的默认设置 按动示波器功能控制区中的存储按键“Storage”，如图 53-4 所示．在屏幕上出现选项 菜单之后再按动“默认设置”选项所对应的功能菜单设置键，从而将示波器恢复到默认设 置状态． 2．示波器测量信号的电压及频率 将实验室提供的待测信号经探头输入示波 器通道 CH2/CH1，调节信号输入通道上端垂直 控制区域的波段旋钮“SCALE”以及水平控制区 域的旋钮“SCALE”使屏幕上的波形大小、长短 合适．（如果波形不稳定，可以尝试调节触发控 制 区 域 的 “ LEVEL ” 旋 钮 或 按 动 自 动 键 “AUTO”．） 如图 53-6 所示，屏幕所显示波形的峰峰值 电压等于波形高度乘以屏幕上单位高度的波形 对应的电压值．即： U h a p p （53-2） 公式 53-2 中Up p 定义为峰峰值电压，即波形在一个周期内最高点（波峰）至最低点 （波谷）间对应的电压值． h 为波形高度，单位为大格(div) ． a 为垂直偏转因数，其数值 从屏幕左下角读出，单位 V/div． 同理，波形的周期等于波形在屏幕上一周期对应宽度乘以屏幕显示波形时水平方向单 位长度对应的时间．即： T l b （53-3） 公式 53-3 中l 的单位依旧为 div，b 的单位为 s/div，其数值从屏幕左上角的白色框内 读取．频率为： T f 1 （53-4） 提示：数字示波器在测量较为 规范的信号时提供了对部分数 据的直接读取功能，实验中可 以将其作为参考．方法、步骤 见图 53-7 图 53-6 示波器测量信号电压和频率 b(ms/div) l (div) h (div) (V/div) 图 53-7 数字示波器的数据查询 水 平 选 项 垂 直 选 项 周期 频率 峰峰值 Measure Cursor 统计 自动 幅度值 快 速 测 量 按 键 记录屏幕 显示数据 观察光标 数据对应
3.用示波器直接观测半波整流波形（1）将实验室提供的未知信号接到图53-8中的之AOAB端，将CD端经探头输入与探头匹配调整合适的通道CH2/CH1.(2）调节信号输入通道上端垂直控制区分辨率ODBO波段旋钮“SCALE”以及水平控制区的分辨率旋钮图53-8半波整流电路“SCALE”使屏幕上的波形大小、长短合适，（如波形不稳定，调触发控制区域的“LEVEL”旋钮或按动自动键“AUTO”.）（3）观察未知信号经整流电路后波形发生的变化，记录相关数据提示：数字示波器在测量半波整流信号波形时，可以使用光标键“Cursor”的追踪模式进行测量。4.李萨如图形测量信号的频率（1）按动水平控制区域的菜单按键“MENU”调出选项菜单，按动时基选项所对应的菜单设置键，通过“多功能调节旋钮”将时基选项中默认的“Y-T”模式改为“X-Y”模式，(2）转动垂直控制区域中CH1（水平方向）和CH2（垂直方向）通道对应的位移旋钮“POSITION”，使起始光点位于屏幕中心(3）将实验室提供的待测信号输入示波器通道CH2/CH1，将函数信号发生器的函数信号输出端接示波器的另一个通道CH1/CH2，如发现波形某一方向的大小不合适则调整示波器垂直控制区域中相应方向的分辨率旋扭“SCALE”（4）调整函数信号发生器输出信号的频率，使李萨如图形尽量稳定，选择4个不同频率比的李萨如图形，记录图形和相应数据，分别计算实验室提供的待测信号的频率，5.选择示波器系列实验声速和光速测量实验，进一步熟练掌握示波器的使用，【数据记录与处理】（1）自拟表格，记录待测信号和信号经过半波整流电路后的周期、频率及电压峰峰值，(2）将所测量的正弦信号及半波整流信号绘在坐标纸上.（3）将待测信号与函数信号发生器信号分别接入示波器CH2/CH1通道，改变函数信号发生器信号的频率，选择不同的李萨如图形，分别找出对应的“交点数”比，根据函数信号发生器信号的频率，计算待测信号频率【思考题】(1）在观测李萨如图形时，如发现波形不停旋转，这是什么原因？应该如何解决？(2）频率比为1:1李萨如图形何时为椭圆，何时为圆？【参考文献】1．余虹.大学物理实验，北京：科学出版社，2015
3．用示波器直接观测半波整流波形 (1) 将实验室提供的未知信号接到图 53-8 中的 AB 端，将 CD 端经探头输入与探头匹配调整合适的 通道 CH2/CH1． (2) 调节信号输入通道上端垂直控制区分辨率 波段旋钮“SCALE”以及水平控制区的分辨率旋钮 “SCALE”使屏幕上的波形大小、长短合适．（如波 形不稳定，调触发控制区域的“LEVEL”旋钮或按动自动键“AUTO”．） (3) 观察未知信号经整流电路后波形发生的变化，记录相关数据． 提示：数字示波器在测量半波整流信号波形时，可以使用光标键“Cursor”的追踪模式 进行测量。 4．李萨如图形测量信号的频率 (1) 按动水平控制区域的菜单按键“MENU”调出选项菜单，按动时基选项所对应的菜 单设置键，通过“多功能调节旋钮”将时基选项中默认的“Y-T”模式改为“X-Y”模式． (2) 转动垂直控制区域中 CH1（水平方向）和 CH2（垂直方向）通道对应的位移旋钮 “POSITION”，使起始光点位于屏幕中心． (3) 将实验室提供的待测信号输入示波器通道 CH2/CH1，将函数信号发生器的函数信 号输出端接示波器的另一个通道 CH1/CH2，如发现波形某一方向的大小不合适则调整示波 器垂直控制区域中相应方向的分辨率旋扭“SCALE”． (4) 调整函数信号发生器输出信号的频率，使李萨如图形尽量稳定，选择 4 个不同频率 比的李萨如图形，记录图形和相应数据，分别计算实验室提供的待测信号的频率． 5．选择示波器系列实验声速和光速测量实验，进一步熟练掌握示波器的使用． 【数据记录与处理】 (1) 自拟表格，记录待测信号和信号经过半波整流电路后的周期、频率及电压峰峰值． (2) 将所测量的正弦信号及半波整流信号绘在坐标纸上． (3) 将待测信号与函数信号发生器信号分别接入示波器 CH2/CH1 通道，改变函数信号 发生器信号的频率，选择不同的李萨如图形，分别找出对应的“交点数”比，根据函数信 号发生器信号的频率，计算待测信号频率． 【思考题】 (1) 在观测李萨如图形时，如发现波形不停旋转，这是什么原因？应该如何解决？ (2) 频率比为 1:1 李萨如图形何时为椭圆，何时为圆？ 【参考文献】 1. 余虹. 大学物理实验. 北京：科学出版社, 2015 图 53-8 半波整流电路 A B C D + -
2．王植恒．大学物理实验、北京：高等教育出版社，20083．吴平.大学物理实验教程．北京：机械工业出版社，20154.王素红.大学物理实验，北京：国防工业出版社，2011
2. 王植恒. 大学物理实验. 北京：高等教育出版社, 2008 3. 吴平. 大学物理实验教程. 北京：机械工业出版社, 2015 4. 王素红. 大学物理实验. 北京：国防工业出版社, 2011