实验四 示波器、信号发生器的使用
一、实验目的
1．认识示波器面板旋钮的作用，练习使用示波器。
2．学习用示波器观察信号波形，测量正弦电压的频率和峰值。
3．熟悉信号发生器的使用。
二、实验原理与方法
1．示波器与信号发生器的连接
示波器与信号发生器按图1连接线路，将它们的接地点连接在一起可以有效防止干扰，提高测量的精度。
图1 示波器与信号发生器的连接
2．测量正弦波的频率和峰值
（1）正弦波信号峰值测量
将选定的输入信号通道（例如Y1通道）的输入信号耦合开关“DC-⊥-AC-跟踪”置于“AC”位置（若输入信号频率很低，可放在“DC”位置）。其它旋钮置于相应的位置（可参见本实验“内容与步骤”中表1所示）。
被测信号经输入信号通道（例如Y1通道）输入，调节扫描时间“t/div”电平旋钮，使波形稳定在屏幕上。为便于观测，将其调整到屏幕的中心位置。
根据纵坐标刻度读出被测信号波形在Y轴上所占格数（设为N），读出灵敏度开关“V/div”挡级，按下式计算正弦波信号的峰-峰值。
Up-p=N×V/div
若输入信号经过10∶1的衰减探头，则
Up-p=10N×V/div
输入信号的峰值是其峰-峰值的1/2，则
Up=Up-p=×10N×V/div
例如：示波器的“V/div”开关置于“0.05V/div”挡，波形所占Y轴高度为6 div（6大格），使用10∶1衰减探头，此时实测正弦波信号峰值为
Up=×10×6 div ×0.05V/div=1.5V
（2）正弦波信号频率测量
频率测量时，应注意一定要将扫描时间“t/div”开关的微调顺时针旋至“校准”位置。
在屏幕上按横坐标读出被测正弦波信号波形的一个周期所占x轴格数（设为N），乘以“t/div”所指示的值，即可得该正弦波电压一个周期的时间值
T= N×t/div
频率为
f =
例如，示波器的“t/div”开关置于2ms/div，一个完整的波形占x轴长度为2div（2大格），此时该电压的周期和频率分别为
T= 2div×2ms /div = 4ms
f == 0.25 kHz = 250Hz
三、仪表与设备
1．示波器 1台
2．信号发生器 1台
3．定值电阻 2只
4．电容器 1只
5．电感 1只
四、内容与步骤
测量正弦电压频率和峰值电路如图1所示。
调节信号发生器幅度旋钮，将其逆时针旋到底；“输出衰减”置于“0”位置；调节频率旋钮，使其输出某一频率（例如f =1kHz）的信号。
接通示波器电源，按表1设置各旋钮位置调出扫描线并置于荧光屏中央。调节辉度旋钮和聚焦旋钮，使扫描线亮度适中，细而清晰。
表1 初步调节时示波器旋钮位置
电源（POWER）
按下
辉度（INTEN）
反时针旋到底
聚焦（FOCUS）
居中
AC-GND-DC
GND
↑↓位移（POSITION）
居中（旋钮按进）
垂直工作方式（V.MODE）
Y1
触发（TRIG）
自动
触发源（TRIG SOURCE）
内
内触发（INT TRIG）
Y1
扫描时间选择（TIME/DIV）
0. 5ms/div
→ 移位(POSITION)
居中
调节信号发生器，使其在输出某一频率（例如f =1kHz）基础上，输出大小为一定值（例如0.8V）的电压。用示波器YB通道观察正弦电压信号，与本次观察有关的旋钮位置按表2中所述确定。
表2 观察正弦电压时控制旋钮设置
控制旋钮
设置位置
垂直工作方式（V.MODE）
通道1(Y1)
触发方式(TRIG MODE)
自动(AUTO)
触发信号源(TRIG SOURCE)
内(INT)
内触发(INT TRIG)
通道1(Y1)
输入耦合开关(AC-GND-DC)
AC
伏/度选择开关(VOLTS/DIV)
0.5V
扫描时间选择(TIME/DIV)
0.2ms
触发电平控制旋钮（TRIG LEVEL）
按进（+极性）
调节触发电平旋钮，使正弦电压波形稳定。若观察低频信号（频率低于25Hz）时，触发方式（TRIG MODE）的开关位置设置在常态（NORM）。
读出一个周期正弦电压波形在荧光屏水平方向上所占的格数，将测量结果填入表3中。注意扫描微调控制（SWP VAR）应处于校正位置（该开关顺时针旋到底是校正位置）。
读出待测波形在荧光屏垂直方向上所占格数，将测量结果填入表4中。
表3
输出信号频率
TIME/DIV位置
一个周期所占格数
被测信号周期
表4
输入信号电压值
V/DIV位置
波形所占垂直格数
被测信号峰值
六、注意事项
1．信号发生器与示波器的连接要正确，接地不能搞错。
2．在可能情况下，连接线短一些，以免引入干扰。
3．示波器的光点和扫描线不要调得太亮，以避免观察者的眼睛过度疲劳以及示波管荧光层表面的灼伤。
4．如果没有双踪示波器，则可将二路待测信号先通过电子开关后再接到单踪示波器，也可以看到波形。其连接线路如图2所示（以电阻电路为例）。
图2 使用电子开关观察两路波形连接电路
六、实验报告
1．根据实验数据，计算正弦电压频率和峰值。
2．回答下列思考题：
（1）示波器是怎样测量电流波形的？
（2）示波器与信号发生器接地端连接在一起的目的是什么？
