试验14示波器的使用.DOC

实验十四 示波器的使用 实验内容 1．学习示波器的调节，观察信号的波形。 2．利用李萨如图形测量频率。 教学要求 1.了解示波器的主要构成部分以及示波器显示波形的原理。 2.学习用示波器观察信号波形和利用示波器测量信号频率方法 实验器材 SS-5702A型示波器，TD1017A型信号发生器 示波器是利用电子束的电偏转来观察电压波形的一种常用电子仪器，主要用于观察和测量电信号。一般的电学量（如电流、电功率、阻抗等）和可转化为电学量的非电学量（如温度、位移、速度、压力、光强、磁场、频率）以及它们随时间变化的规律都可以用示波器来观测。由于电子的惯性很小，电子射线示波器一般可在很高的频率范围内工作。采用高增益放大器的示波器可以观察微弱的信号；具有多通道的示波器，则可以同时观察几个信号，并比较它们之间的相应关系。 实验原理 一、示波器显示波形的原理 示波器虽然具有多种类型或型号，它们在结构上都包含几个基本的部分：示波管、水平放大器、竖直放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源等。 示波管是示波器的关键部件，当电子枪被加热发出电子束后，经电场加速打在荧光屏上就形成一个亮点，电子束在到达荧光屏之前要经过两对相互垂直的电偏转板，如果没有偏转电场的作用，电子束将打在荧光屏的中央；如果施加了偏转电场，电子束（亮点）的位置就会发生偏移。 如果只在竖直（Y轴）偏转板上加一交变的正弦电压Uy=U0sinωt，则电子束的亮点将随电压的变化在竖直方向来回运动。由于Ux=0，所以光点在X轴方向无位移，在荧光屏上将显示一条竖直亮线。如果只在水平（X轴）偏转板上加上一个与时间成正比的锯齿波扫描电压Ux=KT（它可由示波器内的扫描发生器产生的），电子束将在水平方向作周期性地从一边匀速移动到另一边，如果锯齿波的周期较长，在荧光屏上可以看到电子束的移动过程，如果锯齿波的周期足够短，荧光屏上将只显示一条水平亮线。 如果在水平偏转板加上一个锯齿波电压的同时，在竖直偏转板加上一个周期性变化的电信号，电子束在水平匀速移动的同时还在竖直方向随周期性电信号的变化而移动，荧光屏上将显示出加在竖直偏转板上的电信号的变化规律——波形。当竖直方向电信号的周期与水平方向锯齿波电压的周期相同或为其整数倍，荧光屏上的图形将通过一次次的扫描得到同步再现，从而显示出竖直方向电信号稳定的波形。荧光屏上的a″点对应于Y轴上所加电压的a点和X轴上所加电压的a′点，依此类推，荧光屏上的光点正好描绘出Y轴上的电压随时间的变化规律。 如果Y轴上所加电压的周期与扫描电压的周期不相等或不成整数倍，就不能形成稳定的图形，如图14-3所示。为了在荧光屏上得到稳定的信号波形。一般的示波器内都有“整步电路”，用待测信号控制扫描发生器的频率，称为触发扫描。即让锯齿波扫描电压的扫描起点自动跟着被测信号，将被测信号显示出来，这是“内整步”；或者从外部另行接入一整步电压，加到锯齿波发生器上，强迫锯齿波与待测信号频率保持整数倍的关系，这叫“外整步”。 二、李萨如图形 如果在示波器的X轴和Y轴上都输入正弦波电压，且使它们的频率相等或成整数比，屏幕上将呈现光点特殊形状的轨迹图形，称为李萨如图形。如图14-1给出了几种李萨如图形。 李 萨 如 图 形 Nx 1 1 1 1 2 3 Ny 1 1/2 2 3 3/2 2 Ny: Ny 1：1 2 ：1 1：2 1：3 4：3 3：3 图14-1 几种李萨如图形 从图中可以总结出如下规律：如果作一个包围李萨如图形的方框，李萨如图形与方框相切时，横边上的切点数Nx与竖边上的切点数Ny之比等于Y轴和X轴输入信号的频率之比，即fy:fx=Nx:Ny。若李萨如图形不闭合，图形的端点与边框相切时，应把一个端点计为1/2个切点。这样，利用李萨如图形就能方便地比较两信号的频率。在已知其中一个信号频率的情况下，通过李萨如图形就可以算出另一待测信号的频率。这是一种测量振动频率的重要方法。 操作步骤 1.利用仪器说明材料，对照仪器，熟悉SS-5702A型示波器各旋钮的作用和调节方法。 2. 取扫描频率为50Hz，信号发生器的频率为100Hz，观察记录波形；分别改变扫描频率与信号频率，观察波形及变化。 3.从CH1（或CH2）输入正弦波，调节有关旋钮，使荧光屏上出现稳定的波形。 4.观察描绘李萨如图形并测量频率 (1)将已知频率的正弦波连接到示波器通道1输入端，并将显示方式控制钮置于X-Y档； (2)将被测信号与通道2连接； (3)调节通道1和通道2取得适当的幅度； (4)记下已知信号的频率，并保持不变，调节有关旋钮和待测信号的频率，使荧光屏上出现各种不同形状的稳定的李