实验六、示波器的调整和使用.doc

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1、.实验六、示波器的调整和使用示波器是一种用来检测观察信号的常用仪器，其规格和型号很多，但主要组成部分基本相同。可将信号衰减或放大，可观测信号的波形，测量电压和频率等。预习要点1、示波器的主要结构和显示波形的基本原理2、示波器的校准和测量3、什么是李萨如图形？一、实验目的1．了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理。2．学会使用信号发生器。3．学会正确使用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率。二、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，

2、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1所示。(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

3、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。..图1在栅极G与阴极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

4、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（荧光屏）：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的时间称为余辉时间。按余辉的长短，示波器分为长、中、短余辉三种。(2)

5、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，即是示波器面板上的灵敏度调节旋钮。(3)锯齿波发生器图2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

6、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扫描时间选择旋钮控制。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．示波器的示波原理图30..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2a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ux

7、m，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。如图2b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3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。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

8、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