用示波器测量信号得电压及频率长江大学马天宝应物1203班1、示波器与使用-【实验目得】1.了解示波器得大致结构与工作原理。2.学习低频信号发生器与双踪示波器得使用方法。3.使用示波器观察电信号得波形,测量电信号得电压与频率。【实验原理】一、示波器原理1.示波器得基本结构示波器得种类很多,但其基本原理与基本结构大致相同,主要由示波管、电子放大系统、扫描触发系统、电源等几部分组成,如图4、9-1所示。(1)示波管示波管又称阴极射线管,简称CRT,其基本结构如图4、9-2所示,主要包括电子枪、偏转系统与荧光屏三个部分。电子枪:由灯丝、阳极、控制栅极、第一阳极、第二阳极五部分组成。灯丝通电后,加热阴极。阴极就是一个表面涂有氧化物得金属圆筒,被加热后发射电子。控制栅极就是一个顶端有小孔得圆筒,套在阴极外面,它得电位相对阴极为负,只有初速达到一定得电子才能穿过栅极顶端得小孔。因此,改变栅极得电位,可以控制通过栅极得电子数,从而控制到达荧光屏得电子数目,改变屏上光斑得亮度。示波器面板上得“亮度”旋钮就就是起这一作用得。阳极电位比阴极高得多,对通过栅极得电子进行加速。被加速得电子在运动过程中会向四周发散,如果不对其进行聚焦,在荧光屏上瞧到得将就是模糊一片。聚焦任务就是由阴极、栅极、阳极共同形成得一种特殊分布得静电场来完成得。这一静电场就是由这些电极得几何形状、相对位置及电位决定得。示波器面板上得“聚焦”旋钮就就是改变第一阳极电位用得,而“辅助聚焦”就就是调节第二阳极电位用得。偏转系统:它由两对互相垂直得平行偏转板——水平偏转板与竖直偏转板组成。只有在偏转板上加上一定得电压,才会使电子束得运动方向发生偏转,从而使荧光屏上光斑得位置发生改变。通常,在水平偏转板上加扫描信号,竖直偏转板上加被测信号。荧光屏:示波管前端得玻璃屏上涂有荧光粉,电子打上去它就会发光,形成光斑。荧光材料不同,发光得颜色不同,发光得延续时间(余辉时间)也不同。玻璃屏上带有刻度,供测量时使用。(2)电子放大系统为了使电子束获得明显得偏移,必须在偏转板上加上足够得电压。被测信号一般比较弱,必须进行放大。竖直(Y轴)放大器与水平(X轴)放大器就就是起这一作用得。(3)扫描与触发系统扫描发生器得作用就是产生一个与时间成正比得电压作为扫描信号。触发电路得作用就是形成触发信号。当示波器工作在“自激”方式时,扫描发生器始终有扫描信号输出;当示波器工作在“DC”或“AC”方式时,扫描发生器必须有触发信号得激励才产生扫描信号。一般地,示波器工作在内触发方式,触发信号由被测信号产生,以保证扫描信号与被测信号同步。当示波器工作在外触发方式时,触发信号由外部输入信号产生。2.波形显示原理如果只在竖直偏转板上加一正弦信号,则电子束得亮点将随电压得变化在竖直方向来回运动;如果频率较高,则瞧到得就是一条竖直亮线,如图4、9-3所示。要能显示波形,应使电子束在水平方向上也要有偏移,这就必须同时在水平偏转板上加扫描电压。扫描电压得特点就是其幅值随时间线性增加到最大,又突然回到最小,此后再重复变化。在扫描信号得作用下,光点从左向右运动到最大位移,再突然回到左端起点,开始下一周期。我们把这一过程称为扫描。扫描电压得变化曲线形同锯齿,如图4、9-4所示,所以称为锯齿波。如果只有扫描信号加在偏转板上,在频率足够高时,屏上只能瞧到一条水平亮线。如果在竖直偏转板(称Y轴)上加正弦电压,水平偏转板(称X轴)上加锯齿波电压,光点得运动将就是两互相垂直运动得合成。若锯齿波电压得周期与正弦波电压得周期相等或锯齿波电压得周期稍大,则屏上将显示一个完整周期得波形,如图4、9-5所示。当正弦波与锯齿波得周期稍微不同时,则在下一扫描周期显示得波形与本次扫描周期显示得波形不能重叠,如图4、9-6所示,这样,在屏上瞧到得就就是移动着得不稳定图形。欲使前后两个扫描周期内得波形重合,使波形稳定,解决得办法有两个:(1)使锯齿波得周期等于正弦波得周期得整数倍,即Tx=nTy,此时,示波器上显示n个完整得正弦波形。示波器面板上得“扫描微调”旋钮就就是用来调节锯齿波得周期,使之满足上述关系得。(2)使扫描电压得起点自动跟随Y轴信号改变。这可以通过触发信号得激励作用来做到,即通过由Y轴信号所形成得触发信号使扫描信号在Y轴信号回到起点时自动回到起点。这种使扫描信号得周期等于被测信号得周期或扫描信号得起点自动跟随Y轴信号改变得现象称为“同步”(或整步)。一般示波器只有一个电子枪,要能在屏上同时显示两路信号得图像,必须在人眼得视觉暂留时间内分别显示两波形在屏上不同得位置,这就是通过电子开关来完成得。电子开关就是一个自动得快速单刀双掷开关,它把Y1通道与Y2通道得信号轮流送入Y轴放大器,在屏上轮流显示。由于视觉