示波器的使用

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1、示波器的使用【实验目的】1.了解示波器的结构和示波器的示波原理；2.掌握示波器的使用方法，学会用示波器观察各种信号的波形；3.学会用示波器测量直流、正弦交流信号电压；4.观察利萨如图，学会测量正弦信号频率的方法。【实验仪器】YB4320/20A/40双踪示波器，函数信号发生器，电池。图1实验仪器实物图【实验原理】示波器是一种能观察各种电信号波形并可测量其电压、频率等的电子测量仪器。示波器还能对一些能转化成电信号的非电量进行观测，因而它还是一种应用非常广泛的、通用的电子显示器。1．示波器的基本结构示波器的型号很多，但其基本结构类似。示波器主要是由示波管、X轴与Y轴

2、衰减器和放大器、锯齿波发生器、整步电路、和电源等几步分组成。其框图如图2所示。图2示波器原理框图(1)示波管示波管由电子枪、偏转板、显示屏组成。电子枪：由灯丝H、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2组成。灯丝通电发热，使阴极受热后发射大量电子并经栅极孔出射。这束发散的电子经圆筒状的第一阳极A1和第二阳极A2所产生的电场加速后会聚于荧光屏上一点，称为聚焦。A1与K之间的电压通常为几百伏特，可用电位器W2调节，A1与K之间的电压除有加速电子的作用外，主要是达到聚焦电子的目的，所以A1称为聚焦阳极。W2即为示波器面板上的聚焦旋钮。A2与K之间的电压为1千多伏

3、以上，可通过电位器W3调节，A2与K之间的电压除了有聚焦电子的作用外，主要是达到加速电子的作用，因其对电子的加速作用比A1大得多，故称A2为加速阳极。在有的示波器面板上设有W3，并称其为辅助聚焦旋钮。在栅极G与阳极K之间加了一负电压即UK﹥UG，调节电位器W1可改变它们之间的电势差。如果G、K间的负电压的绝对值越小，通过G的电子就越多，电子束打到荧光屏上的光点就越亮，调节W1可调节光点的亮度。W1在示波器面板上为“辉度”旋钮。偏转板：水平(X轴)偏转板由D1、D2组成，垂直(Y轴)偏转板由D3、、D4组成。偏转板加上电压后可改变电子束的运动方向，从而可改变电子束

4、在荧光屏上产生的亮点的位置。电子束偏转的距离与偏转板两极板间的电势差成正比。显示屏：显示屏是在示波器底部玻璃内涂上一层荧光物质，高速电子打在上面就会发荧光，单位时间打在上面的电子越多，电子的速度越大光点的辉度就越大。荧光屏上的发光能持续一段时间称为余辉时间。按余辉的长短，示波器分为长、中、短余辉三种。(2)X轴与Y轴衰减器和放大器示波管偏转板的灵敏度较低(约为0.1～1mm/V)当输入信号电压不大时，荧光屏上的光点偏移很小而无法观测。因而要对信号电压放大后再加到偏转板上，为此在示波器中设置了X轴与Y轴放大器。当输入信号电压很大时，放大器无法正常工作，使输入信号发

5、生畸变，甚至使仪器损坏，因此在放大器前级设置有衰减器。X轴与Y轴衰减器和放大器配合使用，以满足对各种信号观测的要求。(3)锯齿波发生器锯齿波发生器能在示波器本机内产生一种随时间变化类似于锯齿状、频率调节范围很宽的电压波形，称为锯齿波，作为X轴偏转板的扫描电压。锯齿波频率的调节可由示波器面板上的旋钮控制。锯齿波电压较低，必须经X轴放大器放大后，再加到X轴偏转板上，使电子束产生水平扫描，即使显示屏上的水平坐标变成时间坐标，来展开Y轴输入的待测信号。2．示波器的示波原理示波器能使一个随时间变化的电压波形显示在荧光屏上，是靠两对偏转板对电子束的控制作用来实现的。如图3a

6、所示，Y轴不加电压时，X轴加一由本机产生的锯齿波电压ux，ux=0时电子在E的作用下偏至a点，随着ux线性增大，电子向b偏转，经一周期时间TX，ux达到最大值uxm，电子偏至b点。下一周期，电子将重复上述扫描，就会在荧光屏上形成一水平扫描线ab。图3偏转板加电压时电子的偏转情况如图3b所示，Y轴加一正弦信号uy，X轴不加锯齿波信号，则电子束产生的光点只作上下方向上的振动，电压频率较高时则形成一条竖直的亮线cd。如图4所示，Y轴加一正弦电压uy，X轴加上锯齿波电压ux，且fx=fy，这时光点的运动轨迹是X轴和Y轴运动的合成。最终在荧光屏上显示出一完整周期的uy波形

7、。⒊整步从上述分析中可知，要在荧光屏上呈现稳定的电压波形，待测信号的频率fy必须与扫描信号频率fx相等或是其整数倍，即fy=nfX(或TX=nTy)，只有满足这样的条件时，扫描轨迹才是重合的，故形成稳定的波形。通过改变示波器上的扫描频率旋钮，可以改变扫描频率fX，使fy=nfX条件满足。但由于fX的频率受到电路噪声的干扰而不稳定，fy=nfX的关系常被破坏，这就要用整步(或称同步)的办法来解决。即从外面引入一频率稳定的信号(外整步)或者把待测信号(内整步)加到锯齿波发生器上，使其受到自动控制来保持fy=nfX的关系，从而使荧光屏上获得稳定的待测信号波形。图4示波

8、器的示波原理图解【实验仪