示波器的使用

示波器的使用第一頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗?zāi)康?、了解示波器的基本結(jié)構(gòu)，熟悉示波器的調(diào)節(jié)和使用；2、學(xué)習(xí)用示波器觀測不同頻率的正弦波；3、通過觀察李薩如圖形，學(xué)會一種測量正弦振動頻率的方法，并加深對于互相垂直振動合成理論的理解。4、學(xué)習(xí)利用比較法測量電信號。實驗儀器示波器、函數(shù)信號發(fā)生器\計數(shù)器。第二頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗原理示波器是電子測量中一種最常用的儀器，它能夠直接觀測和顯示被測信號。例如可以直接觀測一個脈沖信號的前沿、脈寬、上沖、下沖等參數(shù)，這是其它測量儀器很難做到的。第三頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗原理示波器由下列四部分組成：1.電子示波管；2.掃描、同步裝置；3.放大部分（X軸放大和Y軸放大）；4.電源部分第四頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗原理1.電子示波管示波管左端為一電子槍，加熱后連續(xù)發(fā)射電子束。電子束經(jīng)高壓電場加速后打在右端的熒光屏上，屏上的熒光物質(zhì)發(fā)光形成一亮點。在電子槍和熒光屏間裝有兩對相互垂直的平行板，稱為偏轉(zhuǎn)板。如果板上加有電壓，則電子束通過偏轉(zhuǎn)板時受正電極吸引，受負(fù)電極排斥，從而使電子束在熒光屏上的亮點位置也跟著改變。所以偏轉(zhuǎn)板是用來控制亮點位置的。第五頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗原理2.掃描與同步在橫偏板上加上波形為鋸齒形的電壓（如圖3(a)），鋸齒電壓是周期電壓，其特點是：電壓從負(fù)開始（t=t0）隨時間成正比地增加到正（t0<t<t1），然后又突然返回負(fù)（t=t1），然后又開始重復(fù)前述過程。第六頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗原理在縱偏板上加上波形如圖4(a)的正弦電壓而橫偏不加任何電壓，則電子束的亮點在縱方向隨時間作正弦式振蕩而在橫向不動，我們看到的將是一條垂直的亮線，如圖4(b)。如果在縱偏板上加正弦電壓，又在橫偏板上加鋸齒電壓，則熒光屏上的亮點將同時進行方向互相垂直的兩種位移，我們看到的將是亮點的合成位移，即正弦圖形。第七頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗原理(1)要想看見縱偏電壓的圖形，必須加上橫偏電壓，把縱偏電壓產(chǎn)生的垂直亮線展開來。這個展開過程稱為掃描。如果掃描電壓與時間成正比且呈周期性變化（鋸齒波掃描），則稱為線性掃描。線性掃描能把縱偏電壓波形如實描繪出來；如果橫偏加非鋸齒波電壓，則為非線性掃描，描出來的波形將不是被測信號原本的波形。(2)只有縱偏被測電壓與橫偏鋸齒電壓的振動周期嚴(yán)格相同，或后者是前者的整數(shù)倍。圖形才會簡單而穩(wěn)定。換而言之，構(gòu)成簡單而穩(wěn)定的示波圖形的條件是縱偏被測電壓的頻率與橫偏鋸齒電壓的頻率的比值是整數(shù)。即：第八頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗原理實際上，由于縱偏被測電壓和橫偏鋸齒電壓發(fā)生器是互相獨立的，它們之間的頻率比很難滿足以上條件。克服的方法是把放大后的Y軸輸入信號也接到示波器內(nèi)部的鋸齒波電壓發(fā)生器，用它來控制鋸齒波的頻率，迫使掃描周期準(zhǔn)確地等于Y軸輸入信號周期的整數(shù)倍，在熒光屏上得到穩(wěn)定的波形。這種方法稱為示波器的整步或同步，是早期的示波器上常見的方法?，F(xiàn)在生產(chǎn)的雙蹤示波器上一般不設(shè)置整步功能，而以觸發(fā)來代替。第九頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗原理3.雙蹤示波器雙蹤示波器，就是可以同時顯示兩個輸入信號波形的示波器。它有兩路相同的Y軸信號處理電路（放大、衰減和觸發(fā)），分別稱為CH1（Y1）、CH2（Y2）。第十頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗原理4.如果縱偏加正弦電壓，橫偏也加正弦電壓，當(dāng)兩列正弦波信號的頻率成簡單整數(shù)比時，合成的圖形將是一條如圖6所示的閉合曲線，稱為李薩如圖形。第十一頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗內(nèi)容1.觀察正弦信號的波形。將一臺函數(shù)信號發(fā)生器的輸出接到示波器的Y輸入CH1（或CH2），示波器的垂直工作方式選擇（MODE）與Y輸入對應(yīng)選CH1（或CH2），觸發(fā)方式選擇CH1（或CH2）內(nèi)觸發(fā)（INT）。打開電源，調(diào)好示波器的亮度、聚焦、水平位置、垂直位置等各種旋鈕（為保護示波器的熒光屏，亮度不可調(diào)得太亮，而且要避免熒光屏上出現(xiàn)一個長時間不移動的光點）。令信號發(fā)生器輸出正弦波。適當(dāng)調(diào)節(jié)時基（TIME/DIV）、Y軸靈敏度（VOLTS/DIV）和觸發(fā)電平（LEVEL），使熒光屏上出現(xiàn)穩(wěn)定的，大小適當(dāng)?shù)恼也ㄐ?。第十二頁，共十六頁?022年，8月28日實驗內(nèi)容第十三頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗內(nèi)容2.用示波器測量電壓信號的幅值用示波器測量電壓和時間之前必須對示波器進行校準(zhǔn)，即把示波器的Y軸靈敏度和時基的微調(diào)旋鈕（VARIABLE）順時針旋到頭，到達CAL位置，此時Y軸靈敏度和時基選擇開關(guān)所指示的讀數(shù)才是準(zhǔn)確的。用垂直位置旋鈕把波形調(diào)到在熒光屏上垂直居中，縱向共占據(jù)約6大格。令信號發(fā)生器輸出一定幅值的電壓，在示波器上測出該電壓的幅值，與發(fā)生器讀出的幅值對比。第十四頁，共十六頁，2022年，8月28日實驗內(nèi)容3.觀察李薩如圖形。將時基檔逆時針旋至“X-Y”檔，這時示波器工作于“X-Y模式”，而且CH1插孔同時改變成為X輸入插孔。將一臺信號發(fā)生器的輸出信號接CH1作為X輸入信號，另一臺信號發(fā)生器的輸出信號接CH2作為Y輸入信號。令兩臺信號發(fā)生器都輸出正弦信號，設(shè)定其中一路的頻率，調(diào)節(jié)另一路的頻率，觀察不同fy:fx的李薩如圖形。第十五頁，共十六