实验4示波器的使用

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1、示波器的使用示波器是一种显示各种电压波形的仪器。它利用被测信号产生的电场对示波管中电子运动的影响来反映被测信号电压的瞬变过程。由于电子束的惯性小，荷质比大，因此示波管具有较宽的频率响应，用以观察变化极快的电压瞬变过程，因此它具有较广的应用范围。一切能转换为电压信号的电学量（如电流、电功率、阻抗等）和非电学量（如温度、位移、速度、压力、光强、磁场、频率等），随时间的瞬变过程都可以用示波器进行观察和测量分析。本实验通过用示波器观察各种电信号的波形，测量直流电压；交流信号的电压、周期、频率和位项等参数。了解示波器的基本结构及工作原理，较熟练地掌握示波器的调节和使用。一.

2、实验目的1．了解示波器的基本结构和工作原理；2．学会用示波器观测交流电的电压波形及李萨如图形等。二.实验设备1、示波器的构造与功能示波器的构造如图5—1所示。它由示波管、扫描与触发扫描、电压放大器和电源组成。图1示波器方框图图5—1示波器方框图（1）示波管示波管是示波器的核心部分，它是一个长颈的大型真空玻璃管，其内部由电子枪、偏转板和荧光屏三部分构成，见图5—2所示。(a)电子枪：包括电子发射和聚焦系统。钨丝加热电极（灯丝）通6.3V交流电，用来加热阴极。由于阴极表面涂一层氧化物（如氧化钡等），受热后使阴极表面逸出大量电子，游离在空间。当第一阳极加几百伏电压时，使

3、得原来分散的电子形成一个会聚的电子束。因此第一阳极称聚焦电极。调节电位器R2可使屏上会聚成一个清晰的光点。第二加速阳极上加高压1000伏以上，使电子束加速。计算表明，当加速电压为1000伏时，电子速度可达5.9×107米/秒4图5—2示波管的基本结构控制栅极是一个围着阴极的圆柱，圆柱前面突的一边盖上一块膜片，片中央有一个圆孔。栅极加负电位，所以调节栅极电压的电位器R1就可以控制栅极的电子数从而改变荧光屏上的“辉度”。(b)偏转板：X1一X2及与Yl一Y2是互相垂直放置的两对偏转板。两对板上分别加直流电压，以控制电子束的位置。面板上“X轴位移”和“Y轴位移”旋钮是用

4、来调节偏转电压的，适当调节这两个旋钮，就可以把光点（或波形）移到荧光屏的中央。(c)荧光屏：屏的内表面涂有硅酸锌、钨酸钙等磷光物质。在高能电子的轰击下发光，多为照像时用。磷光图5—3正弦波形的合成的强度取决于电子的能量和数量，但在电子停止轰击时，磷光不马上消失，称为“余辉”，利用它可在荧光屏上观测电子束的连续轨迹。(2)扫描与触发扫描如果在垂直偏转板上加上交流电压，即Uy=Umsin2πft①在这个电压作用下，光点将沿Y轴作简谐振动，由于“余辉”，荧光屏上呈一直线。显然它并不能形象地反映出Uy的变化规律。为此在水平偏转板上必须加上“扫描电压”，即Ux=Kt②式中K

5、为常数，Ux是一个随时间正比增大的电压，产生扫描电压的装置叫锯齿波发生器。其波形如图5一3所示。UX从t=to开始随时间t成正比增加，当达到某个电压值时突然降至原电压值，接着从t1时刻开始上升，这样往复变化，便形成了锯齿波。若将扫描电压加到水平偏转板上，可看到一条水平亮线。如果将Uy与Ux分别加到Y轴输入和X轴输入，共同作用的结果就是正弦波型，如图5一3所示。如果正弦交流电压周期Ty与锯齿波电压周期TX相等，在荧光屏上将描绘出一个完整的正弦波形。为了在荧光屏上获得稳定不动的信号波形，以利于观察与测量，在示波器中是用被测信号来控制扫描电压的产生时刻，叫做触发扫描。调

6、节触发电平高低，使被测信号达到某一定值时，扫描电路才工作，产生锯齿波，而将被测信号显示出来。由于每次被测信号都达到这一定值时，扫描电路才工作，产生锯齿波，所以每次扫描显示的波形相同。这样，在荧光屏上看到的波形稳定不动，图5一4表示了触发扫描的原理。图5—4触发扫描原理4三．实验内容利用示波器可以观测各种电压信号的波形、幅值和频率。在进行测量之前，应首先熟悉所使用的示波器，并在示波器屏幕上调节出稳定的电压波形。1、示波器的调节与校准开机前，参照附录中表一1或表一2将示波器各控制部件进行预置。接通电源，顺时针旋转“辉度调节”钮，使辉度适当，再调节“聚焦控制”及“位移旋

7、钮”，此时示波器屏幕上显示一直线。将探头一端接于“通道1"(CH1)的输人端，另一端接于“校正信号输出端”。再将“输入耦合开关”(AC一GND一DC)置于AC档，“扫描微调控制”置于校准位置，此时如“垂直偏转因数”选择适当，在示波器上会显示2V,1KHz的校准信号方波，如图5-5所示。观察校准信号的幅值和频率，学会正确的读数方法。2、正弦交流电压的测量调节示波器的“位移”旋钮，使零电平线居中。调节信号发生器，使之输出一正弦交流信号，将此待测正弦信号输入到示波器的“通道1”，调节“垂直偏转因数”和“时基扫描因数”，并使正弦波形固定。此时通道1的“增益微调”和“时基微

8、调”旋钮应