电子示波器工作原理与使用(实验用)

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1、电子示波器的原理和使用    示波器是一种用途广泛的电子测量仪器，用它能直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差。凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。借助示波器我们可以直观地“看到”电路各点的状态。示波器的扫描方式是一个可以看到波形的“电压表”；Ｘ－Ｙ方式可以观察两个电子信号的垂直方向的合成，因此示波器是电子工作者的重要工具。一.实验目的    1.了解示波器的原理。    2.学会使用示波器的扫描应用和Ｘ－Ｙ方式应用。   二.实验仪器    

2、示波器、信号源、甲电池等   三.实验原理电子示波器（简称示波器）是一种能将随时间变化的电压信号直观的显示在荧光屏上的仪器。示波器由示波管、Y轴系统、X轴系统等组成。图3-23-1是示波器的原理框图。图3-23-1示波器的原理框图    (１)示波器的聚焦和偏转原理图3-23-2示波管结构示意图    示波器中用于显示波形的真空玻璃管叫阴极射线管，简称示波管。如图3-23-2所示。示波管的正面是一个涂有荧光物质的园形屏，当管中的高速运动电子打上去时，就会发出荧光。一般的示波器都是热阴极：阴极由灯丝通电后加热后，阴极上的电子由于热运动而脱离出阴

3、极，称为热激发。由于示波器中的第二阳极电压比阴极高上千伏特。因此，电子被加速后轰击到荧光屏上，使该处的荧光物质发光。1.辉度设电子由阴极热激发时的速度为V0,电子到达第二阴极的速度为V2,阴极和阳极之间的电压为U2,则有：式中m是电子的质量，且V0<

4、的电位，就能够改变荧光屏上光斑的亮度，这就是面板上“辉度”旋钮的作用。2.电聚焦在两个第二阳极A2之间设有一个特殊形状的第一阳极，给第一阳极加上比第二阳极低的电位（例如第二阳极1200V，第一阳极255V），由于第一阳极和第二阳极之间有电位差，其特殊形状的电极构成电子透镜，如光学透镜能会聚光一样，电子透镜能会聚射向荧光屏的电子束。电子透镜聚焦条件由第二阳极A2上的电位U2和第一阳极A1上的电位U1之比决定，调节聚焦U1和辅助聚焦U2就是调节两电位之比，这就是示波器的电聚焦原理。3、电偏转由阴极热激发的电子经第二阴极加速后，在到达荧光屏之前，还

5、要经过由水平偏转极板和垂直偏转极板所围成的空间。在偏转极板上加上几十伏特的偏转电压。当电子穿过偏转极中间时，由于受电场力的作用而使电子束偏离直线。偏转电压越大，电场力越大，荧光屏上的亮点偏离荧光屏中心越远，这就是电偏转原理。(2)示波器的扫描原理如果只在竖偏转板（Y轴）上加一正弦波电压，则电子束将随电压的变化只在竖直方向上往复运动，由荧光屏上看到的是一条竖直亮线。如图3-23-3所示。要能显示波形，必须同时在水平偏转板加一扫描电压，使电子束的亮点沿水平方向拉开。这种扫描电压的特点应是：电压随时间成线性关系增加到最大值，然后突然回到最小，此后再

6、重复变化。这种扫描电压随时间变化的关系曲线形同“锯齿”，故称为“锯齿波电压”，如图3-23-4所示。如果只在水平转板（X轴）加上这样的锯齿波电压，则电子束随电压的变化只在水平方向上往复运动，由荧光屏上看到的是一条水平亮线。如图3-23-4所示为只在水平转板上加一锯齿波电压的情形。如果在竖直偏转板上（Y轴）加正弦波电压，同时在水平偏转板上（X轴）加锯齿波电压，电子束同时受竖直和水平两个方向电场力的作用，电子的运动是两互相垂直运动的合成。当锯齿波电压比正弦电压变化周期相等时，在荧光屏上能显示完整周期的正弦波电压的波形图，如图3-23-5所示为示波

7、器显示正弦波形的原理图。图3-23-4锯齿波波形图１.连续扫描如果正弦波和锯齿波电压的周期稍有不同，屏上出现的是移动着的不稳定图形。这种情况可以用图3-23-6说明：设X轴加的锯齿波电压的周期TX比Y偏转板上的正弦波电压周期TY稍小。比如TX/TY=7/8，在第一扫描周期(第一个锯齿波)内，屏上显示正弦信号0-4点之间的曲线段；在第二周期（第二个锯齿波）内，显示4-8点之间的曲线段；在第三周期（第三个锯齿波）内，显示8-11点之间的曲线断段。其中第一个曲线段的结束和第二个曲线段的起点对应相同的Y偏转电压。第二曲线断的尾部和第三曲线段的起点对应

8、相同的Y偏转板电压。这样，在屏上显示的波形不重迭，好象波形在向右移动。如果TX和TY差别稍大一些，一个一个的波形由于荧光屏的余辉和人眼的视觉暂留，看到的是多个波形在