实验--示波器的使用

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1、实验示波器的使用实验目的：1.了解示波器的大致结构；2.学习示波器的使用方法，特别是扫描和整步的使用。3.学会用示波器测交流信号的电压、周期和频率。实验仪器用具：示波器、低频信号发生器、函数波发生器，晶体管毫伏表等。实验原理：电子示波器能直接观察电压信号的波形，并能测定电压的大小，是目前生产、科研屮经常用到的电子仪器。它由卜列四部分组成：电子示波管；扫描、整步装置；放大部分，包括X轴、Y轴两部分；电源部分。如图(5-1)所示图(7-1)1.示波管：它是示波器中最主要的部件，其结构如图(5-2)所示，阴极K受灯丝F加热而发射电子，这些电子受带正高压电的加速阳极A,

2、加速，并经由A,.A2组成的聚焦系统，形成一束很细的高速电子流到达荧光屏，荧光屏上涂有荧光粉，它在高能电子的激发下出现亮点，亮点的大小决定于AhA2组成的电子透镜的聚焦，改变A2相对八,的电压，可以改变电子透镜的焦距，使苏正好聚焦在荧光屏上，成为一个很小的亮点，因此，调节人2的电位，称为聚焦调节。示波管内装有W对互相垂直的平行板，如在垂直方向平行板Y上加周期性变化的电压，电子束通过时受到电场力的作用而上下偏转，在荧光屏上就可看到一条垂直的亮线；同理，在水平方向平行板X上加周期性变化的电压，也可看到一条水平亮线。因而这两对平行板加上变化的电压能对运动的电子束产生偏

3、转作用，称为偏转板。在一定的范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。控制栅极M,加上相对于阴极为负的电压，调节其高低就能控制通过栅极电子流的程度，使荧光屏上光迹的亮度（辉度）发生变化。因此，调节栅极的电位称为辉度调节。高压直流电源+图（5-2）1.扫描与整步的作用：如果在水平偏转板（或横偏板）上加波形为锯齿形的电压，如图（5-3）a所示，鋸齿电压的特点是：电压从-Vini幵始随时间成正比地增加到Vim，然后突然返回-Vini，再从头开始与时间成正比地增加，重复前述过程，这时电子束在荧光屏上的亮点就会作相应的运动：亮点由左匀速地向右运动，到右端后马上冋到左端；

4、然后再从左端匀速地向右运动，不断地重复前述过程。亮点只在横方向运动，我们在荧光屏上看到的便是一条水平线，如图（5-3）b。上述锯齿电压也称为扫描电压。Vimab图(5-3)如果在垂直偏转板Y(或纵偏板)上加正弦电压，如图(5-4)a,而横偏板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动，我们看到的将是一条垂直的亮线，如图(5-4)b所示。如果在纵偏上加正弦电压，又在横偏上加扫描电压，则荧光屏上的亮点将冋时进行方向互相垂直的两种位移。我们看见的将是亮点的合成位移，即正弦图形。其合成原理如图(5-5)所示，对于正弦电压的a点，锯齿形电压是负值

5、a',亮点在荧光屏上a"处，对应于b是K,亮点在b"处，，故亮点由a"经b〃，c〃，d"到e",描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期相同，则正弦波电压到e时鋸齿波电压也刚好到了e'从而亮点描完整个正弦曲线。由于鋸齿形电压这时马上变负，故亮点回到左边，重复前过程，亮点第二次在同一位置描出同一根曲线，。这时我们将看见这根曲线稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍稍错开，在荧光屏上将看见不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。由上可知：①要想看见纵偏电压的图形，必需加上横偏电压，把纵偏电压产生的

6、垂直亮线“展开”來。这个展开过程称为“妇描”。如果扫描电压与时间成正比变化(锅齿形波扫描)，则称为线性扫描。线性扫描能把纵偏电压波形如实地描绘出来。如果横偏加非锯齿形波，则为非线性扫描，描出来的图形将不是原来的波形。②只有纵偏电压与横偏电压振动周期严格地相同，或后者是前者的整数倍，图形才会简单而稳定。换言之，构成简单而稳定的示波图形的条件是纵偏电压频率与横偏电压频率的比值是整数。也可表为公式：—=nn=1，2，3(5—1)f,U值为示波器显示出的波形数。即/2=1显示一个完整的波形，〃显示二个完整的波形。实际上，由于产生纵偏电压和产生横偏电压的振荡源是互相独立的

7、振荡源,它们之间的频率比不会自然满足简单整数比，所以示波器中的鋸齿扫描电压的频率必需可调，细心调节它的频率，就可以大体上满足(5-1)式。但要准确地满足(5-1)式，光靠人工调节还是不够的，特别是待测电压的频率越高，问题就越加突出。为了解决这一问题，在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为‘整步’。在人工调节到接近满足(5-1)式的条件下，再加入‘整步’的作用，扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。③如果纵偏加正弦电压，横纵也加正弦扫描电压，那么得出的图形将是李萨如图形。如图（5-6）。李萨如图形可用来测量未知频率，令人、人分别

8、代表纵偏和横偏电压的频率