实验人： 实验日期： 年 月 日
合作者： 指导教师：
一、 实验目的
1. 认识通用示波器的基本结构，熟悉其面板控制开关、旋钮的功能与调节方法。
2. 掌握使用示波器观察信号波形、测量信号电压、周期（频率）的基本方法。
3. 学习利用李萨如图形测量正弦信号频率的方法，理解示波器显示原理。
4. 观察信号通过一阶RC电路产生的相位变化，了解示波器在电路特性测试中的应用。
二、 实验仪器
双踪示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、电阻箱、电容箱、实验电路板（含RC电路）、连接导线。
三、 实验原理
1. 示波器显示波形原理： 示波器核心是阴极射线管，电子束在垂直（Y轴）和水平（X轴）偏转板电压共同作用下在荧光屏上描绘出图形。当X轴输入锯齿波扫描电压，Y轴输入待测信号时，扫描电压使光点水平匀速运动，信号电压使光点垂直运动，两者合成即显示信号随时间变化的波形。为使波形稳定，必须使扫描电压周期（Tx）与被测信号周期（Ty）成整数倍关系，即同步。
2. 电压与周期测量： 通过测量波形在垂直方向所占格数（div）与“V/div”档位乘积得电压值（峰峰值或振幅）。通过测量波形一个周期在水平方向所占格数与“t/div”扫描时基档位乘积得周期，其倒数为频率。
3. 李萨如图形测频： 在X轴与Y轴同时输入正弦信号，当两信号频率成简单整数比时，屏上显示稳定图形，称为李萨如图形。图形与水平、垂直切线的切点数之比等于两信号频率之比，即fy/fx = Nx/Ny，已知fx可求fy。
4. 相位差观测： 对于一阶RC电路，当输入正弦信号时，电容两端电压与输入电压之间存在相位差。使用双踪示波器同时观察输入与输出波形，通过测量两波形同相位点在水平方向的距离Δt及信号周期T，可计算相位差φ = (Δt / T) × 360°。
四、 实验内容与步骤
1. 准备工作与基线调节： 开机预热，适当调节辉度、聚焦，使扫描基线清晰居中。将输入耦合置于“GND”，触发方式置于“自动”。
2. 观察与测量信号发生器输出波形：
将信号发生器输出接至示波器Y通道，耦合方式置“AC”或“DC”。
调节信号发生器，使其输出频率约1kHz、峰峰值约2V的正弦波。调节示波器“V/div”、“t/div”及触发电平，获得2-3个稳定完整波形。
记录波形参数，计算电压峰峰值、有效值及周期、频率。
改变信号发生器输出波形为方波、三角波，观察并记录波形。
3. 用李萨如图形测量未知频率：
将信号发生器A（已知频率fx）输出接示波器X输入（或CH1，并置X-Y模式），信号发生器B（未知频率fy）输出接Y输入（CH2）。
固定fx为某一值（如50Hz），缓慢调节fy，使屏上依次出现比值为1:1、1:2、2:3等李萨如图形，记录稳定时的fy值及图形，验证fy/fx = Nx/Ny。
4. 观测RC电路的相位差：
按图连接RC串联电路（R=1kΩ，C=0.1μF），信号发生器提供1kHz正弦波作为输入Vi。
用双踪示波器CH1观测Vi，CH2观测电容两端电压Vc。注意两通道接地端共地。
调节示波器，使两路波形稳定显示，记录Vi与Vc波形，测量Δt与T，计算相位差φ。
改变信号频率（如2kHz，500Hz），重复观察相位差变化。
五、 实验数据记录与处理
1. 信号参数测量记录表： （表格略）包含信号类型、示波器档位、格数、计算值等。
2. 李萨如图形观测记录表： （表格略）包含fx、图形形状、Nx、Ny、fy实测值、fy计算值、相对误差等。
3. 相位差测量记录表： （表格略）包含频率f、周期T、水平距离Δt、相位差φ测量值、理论计算值、误差分析等。
示例计算：正弦波峰峰值Vpp = 垂直格数 × V/div档位。周期 T = 一个周期水平格数 × t/div档位。相位差 φ = (Δt / T) × 360°。
理论相位差公式：φ理论 = arctan(1/(2πfRC))（对于Vc滞后于Vi）。
六、 结果分析与讨论
1. 波形测量分析： 对比示波器测量值与信号发生器显示值、毫伏表测量值，分析误差主要来源（如读数视差、档位精度、探头衰减、信号源本身误差等）。
2. 李萨如图形应用： 总结利用李萨如图形测频率的优缺点（精度较高，但需反复调节至图形稳定，适用于低频测量）。
3. RC电路相位特性： 实验观测到的Vc滞后于Vi的现象与理论一致。频率升高时，相位差减小；频率降低时，相位差增大，符合一阶RC高通（对Vc实为低通）滤波器的相频特性。分析实验误差可能源于电阻电容标称值误差、读数Δt不精确、两通道间微小延迟差等。
4. 仪器操作体会： 讨论触发电平、扫描微调、耦合方式等关键旋钮对波形稳定的影响，总结快速调节出稳定波形的心得。
七、 结论
通过本次实验，成功掌握了通用示波器的基本操作，能够熟练使用其观测各类波形并定量测量电压、周期、频率参数。验证了利用李萨如图形测量信号频率的方法，并观测了一阶RC电路的相位延迟现象，结果与理论预测基本吻合。实验加深了对示波器工作原理和其在动态电信号测量中核心作用的理解，培养了规范操作仪器、分析实验误差的实践能力。
（附：原始数据记录页、波形绘制页）
报告人：
年 月 日