实验一 电子示波器的使用.doc

实验一电子示波器的使用
一、实验目的
了解示波器的结构和波形显示原理。
了解示波器的扫描、触发系统。
学****并掌握双踪示波器和低频信号发生器的使用方法。
学****电物理量的示波器测量方法。
二、实验原理
示波器工作原理简介
示波器是一种广泛应用于科研、生产实践和实验教学的综合性电子图示测量仪器。它既可以定性观察电压、电流的波形和元件的特性曲线,还可以定量测量信号的振幅、周期、频率、相位等。如果与传感器配合,也可用于非电量的测量。示波器具有频响范围宽和输入阻抗高的特点。本实验将简单介绍示波器的基本工作原理以示波器的使用方法。
示波器一般由以下几部分构成:示波管,Y轴放大和X轴放大系统,扫描、触发系统,电源等。
示波管的结构如图3-1所示。
图 3-1 示波管结构图
示波管中的阴极被灯丝加热后发射出电子,经过聚焦和加速电子射线穿过加有电压uY和uX的垂直偏转板和水平偏转板,(因为偏转板上施加了电压uY和uX,所以偏转板之间就建立了电场)向电位高的极板方向偏转,打到荧光屏上偏离中心的某一位置,致使荧光物质发光形成光点。光点在荧光屏上Y轴方向的位移与uY 成正比,X轴方向的位移与uX 成正比,有关比例系数被称为Y轴灵敏度和X轴灵敏度,分别用V/DIV DIV为Division的缩写,意为“屏幕上所划分的网格”
和s/DIV来表示。因此,亮点的运动轨迹就描绘出被观察信号的波形。
当X和Y两对偏转板上都不加电压时,电子束将垂直射到荧光屏中心,在荧光屏正中心形成亮点。
Y轴放大系统把被测信号放大后送至示波管的垂直偏转板上,用它可调节波形显示的大小。X轴放大器和触发器一起用来产生扫描信号,以便能够观察到以时间为横坐标的波形。
为了在示波器上观察到稳定不动的信号波形,用被测信号或其它信号来控制扫描电压的产生时刻,称为扫描触发。该系统的主要作用是用来产生锯齿波信号,并保证被测信号波形与扫描信号波形之间有确定的相位关系。扫描系统所需的触发信号可选用内触发信号,也可选用外触发信号,一般多选用内触发信号进行扫描显示,仅在同步困难时才选用外触发的方式。当被测信号达到某一选择的电平时,触发电路就输出一个脉冲信号去启动扫描电路使光点开始水平扫描,如图
3-2所示。
图3-2触发扫描原理
触发系统包括触发信号源、触发方式、触发电平和触发极性。合理选择触发信号源,对正确观察被测信号之间的相位关系是十分重要的。选择触发信号源时,应注意与示波器的垂直工作方式相对应。
当示波器的垂直工作方式选自双踪显示ALT时,通道1和通道2(记为CH1通道和CH2通道)可同时显示各自的被测信号,但两个通道都取其自身信号作为触发信号来产生扫描所需的锯齿波,无共同的相位起点,因此无法对CH1通道和CH2通道的输入信号进行相位比较。为了对它们进行时间和相位的比较,彼此就必须有共同起点。因此,当垂直工作方式选择ALT时,必须选用CH1通道或CH2通道的信号作为触发信号。
利用示波器对脉冲波进行观测时,示波器触发方式的选择是十分重要的,如果选择不当,将无法对被测波形进行观察和测量,或者得到错误的测量结果。一般的通用示波器都有两种不同的触发方式可供选择。
若将触发方式选择开关置于自动“AUTO”的位置,示波器便能够自动地、连续不断地产生扫描波形,从而使示波屏上始终有扫描迹线存在。