电子测量实验三 波形测试及信号相位差测量.docVIP

黄淮学院电子科学与工程系 电子测量技术 课程验证性实验报告 实验名称 实验三波形测试及信号相位差测量 实验时间 年 月 日 学生姓名 实验地点 同组人员 专业班级 实验目的 1）巩固通用示波器的使用方法 2）掌握双踪示波器的使用方法 3）学会测量矩形波上升时间和下降时间的方法 4）了解示波器的X—Y法应用 5）掌握测量相位差的二种方法 6）了解示波器的校正方法 2、实验主要仪器设备和材料： 双踪示波器 函数信号发生器 50V-104、50V-103电容器 1KΩ、 10KΩ电阻各一只 3、实验内容和原理： 1．用示波器测量脉冲信号的上升时间和下降时间 图1 低通滤波电路 2．用双踪法测量两个信号的相位差 图2 阻容延迟网络 相位差φ： φ = 360°× ΔT/T 3．示波器的X—Y应用和椭圆法测量相位差 示波器的X—Y应用，是指两个信号分别从X通道和Y通道送入示波器，示波器内部X振荡器不用，靠外接被测量信号之一来驱动电子束作水平方向的扫描。所以此时光迹在水平方向的扫描反映了接在X通道的被测量信号的规律。而屏幕上显示的光迹图形和两个被测信号的参数都有关。示波器的X—Y法可用来测量未知信号的频率，其测量依据是李沙育图形（Lissajous Patterns）。示波器的X—Y法也可应用于相位差的测量，这就是椭圆法测量相位差。相位差φ计算公式：φ = sin- 1 h1/h2 4、实验方法、步骤： 1．用示波器测量脉冲信号的上升时间和下降时间 1）用函数信号发生器产生频率为20KHz的矩形波脉冲信号。 2）按图5-1 连接电阻和电容，组成一个低通网络。 3）调节示波器X轴的偏转因素选择开关，尽量使屏幕上突出显示脉冲的上升沿部分或下降沿部分。并配合使用X轴位移旋钮，使对应上升沿10% （或下降沿90%）高度处的测量点对齐X轴的某个刻度线，然后读出对应上升沿90% （或下降沿10%）高度处另一测量点到上一测量点的相对时间值。该相对时间值便是所测脉冲的上升时间（或下降时间）。读数等于刻度个数乘上X轴偏转因数。 2．用双踪法测量两个信号的相位差 1）先用信号发生器产生一个频率为20KHz的幅度为1V的正弦信号。 2）再按图5-2连接电阻和电容，组成一个阻容延迟网络。信号发生器输出信号一路直接作为信号1送入示波器CH1通道，另一路通过阻容延迟网络后作为信号2 送入示波器CH2通道。由于信号2 通过延迟网络，所以信号2比信号1在时间上要延迟，两个信号之间存在着相位差。 3）用示波器测量频率相同的两个信号之间的相位差 示波器置交替工作状态，调节X轴偏转因数选择开关（也称X轴扫描速度选择开关），对20KHz的信号频率，可置于10μS/Div档，调节触发电平（Trigger）旋钮，使显示的两个波形稳定。分别调节CH1和CH2两个Y轴位移旋钮，使两个波形的扫描时基线重合，在屏幕上可看到一前一后两个正弦波。测量信号周期T，并测量两个信号之间的时间延迟量ΔT。按下式计算两个信号的相位差φ。 φ = 360°× ΔT/T 4）把屏幕显示的波形和测量结果画成图。 3．示波器的X—Y应用和椭圆法测量相位差 1）示波器的X—Y应用，是指两个信号分别从X通道和Y通道送入示波器，示波器内部X振荡器不用，靠外接被测量信号之一来驱动电子束作水平方向的扫描。所以此时光迹在水平方向的扫描反映了接在X通道的被测量信号的规律。而屏幕上显示的光迹图形和两个被测信号的参数都有关。示波器的X—Y法可用来测量未知信号的频率，其测量依据是李沙育图形（Lissajous Patterns）。示波器的X—Y法也可应用于相位差的测量，这就是椭圆法测量相位差。 2）先把辉度旋钮调小，使得刚能看到光迹，然后把X偏转因数选择开关（X扫速开关）置于X-Y档。此时屏幕上只有一个亮点。注意此时不能把辉度开大，以免能量集中灼伤荧光屏。调节Y轴位移和X轴位移旋钮，使光点在屏幕中央刻度线原点。 3）按照上述步骤2产生同频率的两个信号，分别送到X输入插口和Y输入插口（选CH1或CH2都可）。示波器Y轴工作模式开关从交替工作模式改为相应的CH1或CH2。 3）分别调节Y轴增益旋钮（Variable）和X轴细调旋钮（Variable），使两个信号的幅度相同，此时屏幕上将显示一个斜椭圆。 4）测量椭圆交Y轴的交点高度h1和椭圆最高点的高度h2。两个信号的相位差φ按照下式计算：φ = sin- 1 h1/h2