示波器的使用(1).doc

4.2 示波器的使用
实验简介
示波器是一种显示各种电压波形的仪器，它利用被测信号产生的电场对示波管中电子运动的影响来反映被测信号电压的瞬变过程。由于电子惯性小，荷质比大，因此示波器具有较宽的频率响应，用以观察变化极快的电压瞬变过程，因而它具有较广的应用范围。
实验目的
1．了解示波器的基本工作原理和结构。
2．学习示波器的基本使用方法。
3．学习使用示波器观察李萨如图形。
实验原理
一．示波器的结构及工作原理
示波器一般由5个部分组成，如图4.2-1所示：(1)示波管；(2)扫描发生器；(3)同步电路；(4)水平轴和垂直轴放大器；(5)电源。

4.2-1示波器原理图

1．示波管
　　示波管是示波器中的显示部件。阴极受灯丝加热而发射电子，在控制栅极G上加相对于阴极为负的电压，调节其高低就能控制通过栅极的电子流强度，使荧光屏上光迹的亮度(也称辉度)发生变化。因此，调节栅极的电位称为“辉度”调节。从栅极出来的这些电子受带正高压的加速阳极的加速，并经由、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，它在这些高速电子的激发下发光。改变相对的电位，可以改变电子透镜的焦距，使其正好聚焦在荧光屏上，成为一个很小的亮点。因此，调节的电位，称为“聚焦”调节；示波管内装有两对互相垂直的平行板，若将正弦变化的信号只加在、偏转板上，荧光屏上将显示一条垂直亮线，而看不到正弦变化。如同时在、偏转板上加一与时间成正比增加的线性电压，电子束在作上下运动的同时，还必须作自左向右的匀速运动，这样，便在荧光屏上描出正弦曲线，如图2所示。

图4.2-3 图4.2-4
2．扫描于同步的作用
如果光点沿X轴正向匀速移动到右端后，又迅速回跳到左边原来的起始点，再重复X轴正向匀速移动，则在荧光屏上的光迹必与第一次重合，就能在荧光屏上看到稳定的波形，此过程称为“扫描”。获得扫描的方法是在、偏转板加上周期性变化的电压——锯齿波电压。要使荧光屏上显示出完整而稳定的波形，其条件是扫描电压的周期必须是加在、偏转板上信号电压周期的整数倍，稍有差异，波形就不稳定。为此，在示波器上专门设置一种电路，控制扫描电压的频率，使随着被观测信号的频率变化，即用Y轴信号频率去控制扫描发生器的频率，使之始终满足整数倍的关系，此作用称为“同步”。
3．水平与垂直轴放大器
加在水平与垂直偏转板上的信号电压必须足够大，才能使电子束偏转一定角度。因此，必须将输入的弱信号经放大器放大，并用水平及垂直增幅旋钮来调节放大量。如输入信号过强，则需用分压电路进行衰减。
4．电源
用以供给示波管及各部分电路所需的各种交直流电源。
二．李萨如图形。
如果在示波器的y轴与x轴上输入的都是正弦电压时，这时在荧光屏上看到的将是两个相互垂直的正弦运动的合成，我们称之为李萨如图形。
如果我们在某一李萨如图形的边缘上各作一条水平切线和一条垂直切线，并分别读出它们与图形相切的切点数，则加在y轴上的信号频率与加在x轴上的信号频率之比，等于水平切线的切点数与垂直切线的切点数之比。即
(4.2-1)
实验内容
一．认识示波器板面各有关控制件，并置于表4.2-1所列作用位置。接通电源，电源指示灯亮。分别调节亮度和聚焦旋钮；使光迹的亮度适中、清晰。调节电平旋钮使波形稳定。
表4.2-1
项 目
代 号
位 置 设 置
电 源
3
断开位置
辉 度
4
中间位置
聚 焦
6
中间位置C
Y方式
14
Y1
位移
7、19
中间位置

10、15

微 调
11‚16
校准(顺时针旋到底)
AC——DC
8、18
上
内触发
14
Y1
触发源
22
内
耦 合
23
AC
极 性
25
十
电 平
20
居中
扫描方式
24
自动

26

微 调
27
校准(顺时针旋到底)
位移
28
中间位置
二．用XD—2信号发生器作为信号源，取其频率为50Hz、60Hz、500Hz、6 000Hz、70000Hz，电压为lV的正弦信号通过连接电缆输至示波器的“通道输入信号插座”端子。此时，适当选择“扫描时间因数选择开关”，调节“扫描时间因数微调”和“电平”，调出一个周期的稳定正弦波形。记录以上三个旋钮的位置。
三．在示波器的横偏和纵偏上分别加上正弦电压，观察的李萨如图形。x轴的正弦信号用示波器本身的“50Hz 1试验信号”，通过调节信号频率使图形较为稳定，记下此时的数值并画出相应的图形。
四．一般测量。测量位置信号的峰值电压和周期
思考题
1．如果示波器是良好的，但由于各个旋钮位置并未调好，荧光屏上看不见亮点。问哪几个旋钮不合适就可能造成这种情况?应该怎样操作才能找到亮点?
答: 可能是由上下Position,左右 Position,inten,focus四个旋钮调节不当造成的这种情况。使各个旋钮居中，采用居中调节的方式可以找到亮点。
2．做李萨如图形时能否用同步（即电平）把图形稳定下来?为什么?
答：不能。因为“整步”是调节锯齿波的频率，这时锯齿波已被断开，所以做李萨如图形时不能用同步（即电平）把图形稳定下来。

实验注意事项
1．示波器使用不当容易损坏或影响使用寿命。每次开机前，要把辉度调节旋钮逆时针转到底后，再闭合电源开关。然后缓慢转动增大光点或扫描线的亮度，一般只要看得清楚即可。注意不宜让经过聚焦的小亮点停在屏上不动，防止屏上荧光物质被电子束烧坏而形成暗斑。
2．在观察过程中，应避免经常启闭电源。示波器暂时不用时不必断开电源，只需调节辉度旋钮使亮点消失，到下次使用时再调节亮。因为每次电源接通时，示波管的灯丝尚处于冷态，电阻很小，通过的电流很大，会缩短示波管寿命。