文档介绍：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 A 1、第二阳极 A 2 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 A 1 和第二阳极 A 2 所产生的电场加速后会聚于荧光屏上一点, 称为聚焦。 A 1与 K 之间的电压通常为几百伏特, 可用电位器 W 2 调节, A 1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 A 1 称为聚焦阳极。 W 2 即为示波器面板上的聚焦旋钮。 A 2与 K 之间的电压为 1 千多伏以上,可通过电位器 W 3 调节, A 2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 A 1 大得多,故称 A 2 为加速阳极。在有的示波器面板上设有 W 3 ,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 U K﹥ U G, 调节电位器 W 1 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 W 1 可调节光点的亮度。 W 1 在示波器面板上为“辉度”旋钮。偏转板: 水平(X轴) 偏转板由 D 1、 D 2 组成, 垂直(Y轴) 偏转板由 D 3 、、 D 4 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: 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~ 1 mm/ 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。(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 所示, Y 轴不加电压时, X 轴加一由本机产生的锯齿波电压 u x, u x =0 时电子在 E 的作用下偏至 a 点,随着 u x 线性增大,电子向 b 偏转,经一周期时间 T X, u x 达到最大值 u xm, 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 u y, 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 u y, X 轴加上锯齿波电压 u x,且 f x =f y,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 u y 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 f y 必须与扫描信号频率 f x 相等或是其整数倍,即 f y =n