示波器的使用实验报告.docx

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1、示波器的使用实验报告示波器的使用实验报告一、实验目的及要求：(1)了解示波器的基本工作原理。(2)学习示波器、函数信号发生器的使用方法。(3)学习用示波器观察信号波形和利用示波器测量信号频率的方法。二、实验原理：1)示波器的基本组成部分：示波管、竖直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源等。2)示波管左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。3)示波器显示波形的原理：如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是

2、一条水平线，如果在Y轴偏转板上加正弦电压，而X轴偏转板不加任何电压，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，如果在Y轴偏转板上加正弦电压，又在X轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，两个方向的位移合成就描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期(频率)相同，这个正弦图形将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微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。要使显示的波形稳定，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波；Y轴偏转板电压频率与X

3、轴偏转板电压频率的比值必须是整数。示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但光靠人工调节还是不够准确，所以在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步”。在人工调节接近满足式频率整数倍时条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。4）李萨如图形的基本原理：如果同时从示波器的X轴和y轴输入频率相同或成简单整数比的两个正弦电压，则屏幕上将呈现出特殊形状的、稳定的光点轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形。李萨如图形的形成规律为：如果沿X,y分别作一条直线，水平方向的直线做多可得的交点数为N（x）,竖直方向最多可得的交点数为N（y）,则X和y方向输入的

4、两正弦波的频率之比为f（X）：f（y）=N（y）：N（x）o三、实验仪器：示波器、函数信号发生器。四、实验操作的主要步骤：（一）示波器的使用与调节1）将各控制旋钮置于相关位置。2）接通电源，按下面板左下角的“POWER”钮，指示灯亮，稍待片刻，仪器进入正常工作状态。3）经示波管灯丝预热后，屏上出现绿色亮点，调节INTEN、FOCUS、POSITION,使亮点清晰。4）将TIME/DIV逐渐旋到2ms或5ms,观察光点由慢变快移动，直至屏上显示一条稳定的水平扫描线，按使线清晰。（二）实验内容：1）观察正弦波波长：a）将ACGNDDC转换开关置于ACb）讲面板右上角的SOURCE置于CH2C）将函

5、数信号发生器的50Hz信号源直接输入CH2-Y输入端（红插头应接函数发生器输出的红接线柱）d）屏上显示出正弦波（调V/DIV调节大小，T1ME/DIV扫描开关使之出现正弦波，IEVE1使波形稳定）e）改变扫描电压的频率（T1ME/DIV）观察正弦波得变化，使屏上出现多个完整的波形图Q2）观察并描绘李萨如图形，测量正弦信号频率。利用利萨如图测正弦电压的频率基本原理通过观察荧光屏上利萨如图形进行频率对比的方法称之为利萨如图形法。此法于1855年由利萨如所证明。将被测正弦信号fx加到y偏转板,将参考正弦信号fx加到X偏转板，当两者的频率之比fy/fx是整数时，在荧光屏上将出现利萨如图。不同频率比的利

6、萨如图形。判断两个电压信号频率比的条件是屏上出现了利萨如图形稳定不动，方法是对稳定不动的图形分别做水平直线和竖直直线与图形相切，设水平线上的切点数最多为Nx,竖直线上的切点数最多为Ny,则fyfx=NxNy图1李萨如图与信号频率的关系图2fxfy=1:1时李萨如图与信号相位差的关系五、数据记录及处理：用李萨如图测量正弦信号频率六、实验注意事项：1 .信号发生器、示波器预热3分钟以后才能正常工作。2 .测信号电压时，一定要将电压衰减旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）；测信号周期时，一定要将扫描速率旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）；3 .不要频繁开关机，示波器上光点的亮度不可调得太强，也不能让亮点长

7、时间停在荧光屏的一点上，如果暂时不用，把辉度降到最低即可。4 .转动旋钮和按键时必须有的放矢，不要将开关和旋钮强行旋转、死拉硬拧，以免损坏按键、旋钮和示波器，示波器探头与插座的配合方式类似于挂口灯泡与灯座的锁扣配合方式，切忌生拉硬拽。七、趣味物理实验心得：一个学期就要过去了，在本学期里，老师又教了很多实验，我做了许多类型的实验，让我受益菲浅，我又学会了很多东西，其中很多知识在平时的学习中都是无法学习到的，其中很多实验都开阔了我们的视野，让我们获得了许多平时课堂上得不到的知识。通过高中以及大学两个学期的物理实验，我发现实验是物理学的基础，我们学到的许多理论都来源于实验，也学到了许多物理课上没有教

8、到的理论。很多实验都是需要花费许多心思去学习的，也是非常复杂的。经过这一年的大学物理实验课的学习，让我收获多多。想要做好物理实验容不得半点马虎，她培养了我们耐心、信心和恒心。当然，我也发现了我存在的很多不足。我的动手能力还不够强，当有些实验需要比较强的动手能力的时侯我还不能从容应对，实验就是为了让你动手做，去探索一些你未知的或是你尚不是深刻理解的东西。现在，大学生的动手能力越来越被人们重视，大学物理实验正好为我们提供了这一平台让我们去锻炼自己的动手能力。我的学习方式还有待改善，当面对一些复杂的实验时我还不能很快很好的完成。伟大的科学家之所以伟大就是他们利用实验证明了他们的伟大。唯有实验才是检验

9、理论正确与否的唯一方法。为了要使你的理论被人接受，你必须用事实来证明。示波器的使用实验报告在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等Q万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。1、示波器工作原理示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结

10、果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。1.1 示波管阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。正如图1所示，电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。1荧光屏现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜Q在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜,撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时

11、间叫做“余辉时间余辉时间短于1O&mu；s为极短余辉，10&mu；s1ms为短余辉，ImsO.Is为中余辉，0.Is-Is为长余辉，大于Is为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。2 .电子枪及聚焦电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极，阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒，套在阴极外面。由于栅极电位比

12、阴极低，对阴极发射的电子起控制作用，一般只有运动初速度大的少量电子，在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔，奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管子截止。调节电路中的W1电位器，可以改变栅极电位，控制射向荧光屏的电子流密度，从而达到调节亮点的辉度。第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连，所加电位比A1高。G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用。电子束从阴极奔向荧光屏的过程中，经过两次聚焦过程。第一次聚焦由K、GKG2完成，K、K、GhG2叫做示波管的第一电子透镜。第二次聚焦发生在G2、A1A2区域，调节

13、第二阳极A2的电位，能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点，这是第二次聚焦。A1上的电压叫做聚焦电压，A1又被叫做聚焦极Q有时调节A1电压仍不能满足良好聚焦，需微调第二阳极A2的电压，A2又叫做辅助聚焦极。3 .偏转系统偏转系统控制电子射线方向，使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。图8.1中，YhY2和XI、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统。Y轴偏转板在前，X轴偏转板在后，因此Y轴灵敏度高（被测信号经处理后加到Y轴）。两对偏转板分别加上电压，使两对偏转板间各自形成电场，分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。4 .示波管的电源为使示波管正常工作，对电源供给有一定要求。规定第二

14、阳极与偏转板之间电位相近，偏转板的平均电位为零或接近为零。阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位（30ViOOV）,而且可调，以实现辉度调节。第一阳极为正电位（约+100V+600V）,也应可调，用作聚焦调节。第二阳极与前加速极相连，对阴极为正高压（约+1000V）,相对于地电位的可调范围为&p1usmn；50V。由于示波管各电极电流很小，可以用公共高压经电阻分压器供电。5 .2示波器的基本组成从上一小节可以看出，只要控制X轴偏转板和Y轴偏转板上的电压，就能控制示波管显示的图形形状。我们知道，一个电子信号是时间的函数f（t）,它随时间的变化而变化。因此，只要在示波管的X轴偏转板上加一

15、个与时间变量成正比的电压，在y轴加上被测信号（经过比例放大或者缩小），示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。电信号中，在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。示波器的基本组成框图如图2所示。它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成。被测信号接到Y”输入端，经Y轴衰减器适当衰减后送至YI放大器（前置放大），推挽输出信号和。经延迟级延迟1时间，到Y2放大器。放大后产生足够大的信号和，加到示波管的Y轴偏转板上。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形，将Y轴的被测信号引入X轴系统的触发电路，在引入信号的正（或者负）极性的某一电平值产生触发脉冲，启动锯齿波扫描电路（时基发生器）

16、，产生扫描电压。由于从触发到启动扫描有一时间延迟2,为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始扫描，Y轴的延迟时间1应稍大于X轴的延迟时间2。扫描电压经X轴放大器放大，产生推挽输出和，加到示波管的X轴偏转板上。Z轴系统用于放大扫描电压正程，并且变成正向矩形波，送到示波管栅极。这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度，而在扫描回程进行抹迹。以上是示波器的基本工作原理。双踪显示则是利用电子开关将Y轴输入的两个不同的被测信号分别显示在荧光屏上。由于人眼的视觉暂留作用，当转换频率高到一定程度后，看到的是两个稳定的、清晰的信号波形。示波器中往往有一个精确稳定的方波信号发生器，供校验示波器用。2、示波器使用本节介绍示波器的使用方法。示波器种类、型号很多，功能也不同。数字电路实验中使用较多的是20MH