实验2 示波器的使用.doc

实验2 示波器的使用 示波器是用来观测电压的仪器，它的设计原理是利用电子束在电场中的偏转规律。 一、基本教学要求 1. 了解模拟示波器的主要结构及其工作原理； 2. 熟悉模拟示波器控制面板上各旋钮与按键的功能和操作方法； 3. 掌握用模拟示波器测量电压信号的幅度、周期、频率的方法； 4. 掌握用模拟示波器观察电压信号的波形和李萨如图形的方法。 二、实验原理 1．电偏转 电子束偏转电压值： 2. 扫描与校准 在X偏转板上加周期性变化的时间信号，若是线性锯齿波电压，其周期为 或频率 ，则扫描位移，即扫描位移与时间成线性关系。当扫描电压的周期是信号电压周期的倍时，即或，屏上将显示出个周期的波形。 3. 同步 由于信号电压和扫描电压来自两个独立的信号源，它们的频率难以调节成准确的整数倍关系，屏上的波形发生横向移动，造成观测困难。克服的办法是，用Y轴的信号频率去控制扫描发生器的频率，使扫描频率与信号频率准确相等或成整数倍关系。电路的这种控制作用称为“同步”，通常由放大后的Y轴电压控制扫描电压的产生时刻，这一过程称为触发扫描。 “触发源”键钮，通常置于“CH1”或“CH2”为内触发，分别从Y1、Y2两个通道放大后的信号中取出部分信号作为触发信号。当置于“EXT”时为外触发。 “扫描方式”键钮，通常置于“常态”，表明只有在触发信号作用且触发电平在合适范围时，才能产生触发扫描，否则无触发而停止扫描。若置于“自动”，表明系统不能实施正常触发时就自动转换为自激扫描状态，此时示波器将显示出不稳定的扫迹。 “触发电平∕触发极性”键钮，用来调节触发电平在合适的范围，且能转换触发极性。当“触发极性”按下时为正极性触发，表明触发点位于触发信号的上升沿，即扫描从触发信号的正半周开始，反之为负极性触发。 4. 放大器 一般示波器垂直和水平偏转板的灵敏度不高，当加在偏转板上的电压较小时，电子束不能发生足够的偏转，光点位移很小。为了便于观测，需要预先把小的输入电压经放大后再送到偏转板上，为此设置垂直和水平放大器。 水平放大器将扫描电压放大后送到X偏转板，以保证扫描线有足够的宽度。此外，水平放大器亦可直接放大外来信号，这时示波器可作X-Y显示用。p-p 电压振幅Um 有效值 U 万用表测量值 2. 周期频率的测量：测量两个不同的频率值 n个周期的格数Dx 扫描速率 time/div n个周期的时间nT 周期 T 频率 f 信号源显示频率 3.位相差的测量：测量同周期正弦信号间的相位差 两点间的格数 一个周期的格数 位相差 3.观察同方向、通频率的振动合成。 4.观察拍的合成。 5.观察李萨茹图形。 五、训练的基本方法与技能 用示波器观测电压波形。 六、教学重点及难点 重点：调整波形同步，测量电压、频率、相位差。 难点：同步调整；垂直增益与扫描速率的校准。 七、思考题及参考答案 1.荧光屏上无光点出现，有几种可能的原因？怎样调节才能使光点出现？ 提示：（1）垂直位置太靠上或靠下，偏离出荧光屏之外。可以调节垂直位置旋钮。（2）光点太暗，调整亮度。（3）增益太大，减小增益。 2.有人使用示波器测量电压，测量值与电压表真值相差很大，试分析原因是什么？ 提示：垂直增益微调旋钮没顺时针旋到底。 3.你所用的示波器，能直接测量的最大电压峰－峰值是多大？ 提示：垂直增益最大5V/格，共8格，所以能直接测量的最大电压峰－峰值是40V。 4.试说明如何用示波器来测量直流电压。 提示：先记下扫描基线位置，再记下测量直流电压时扫描线的位置，两次测量的垂直距离乘以垂直增益值即是直流电压值。 5. 能观测到稳定李萨如图形的条件是什么？ 提示：两信号的频率准确成整数倍。 6． 聊城大学基础物理实验室 Uy t 0 1 2 3 4 1 3 0 2 4 0 1 2 3 4 Ux t 0 1 2 3 4 图1-6-2 示波器的扫描原理 Ty Tx 0 t Uy 1 6 9 3 4 2 5 7 8 10 11 12 t Ux Tx 0 1 2 3 4,11 5 4 8 6 9 7 10 8 图1-6-3扫描不同步显示的波形