[工学]模 拟 电 路 实 验Microsoft Word 文档.doc

第二部分 模 拟 电 路 实 验 实验2.1 示波器的使用 [要点提示]一、实验目的二、实验预习要求三、实验原理 四、实验仪器设备五、练习内容及方法六、实验报告 七、思考题 [内容简介]一、 实验目的 学习示波器的使用方法。二、实验预习要求 1.熟悉有关示波器原理和波的合成原理。 2.阅读6、4有关示波器的使用说明。 3.写出实验预习报告。三、实验原理 示波器是一种用途很广的电子测量仪器。利用它可以测出电信号的一系列参数，如信号电压（或电流）的幅度、周期（或频率）、相位等。 通用示波器的结构包括垂直放大、水平放大、扫描、触发、示波管及电源等六个部分，方框图如图2.1.1所示。 图2.1.1示波器结构方框图 现将各部分的主要作用简述如下: 1. 电子示波管 如图2.1.2所示,它主要由电子枪、偏转系统、荧光屏三部分组成。电子枪包括灯丝、阴极、栅极和阳极。偏转系统包括Y轴偏转板和X轴偏转板两部分，它们能将电子枪发射出来的电子束，按照加于偏转板上的电压信号作出相应的偏移。荧光屏是位于示波管顶端涂有荧光物质的透明玻璃屏，当电子枪发射出来的电子束轰击到屏时，荧光屏被击中的点上会发光。 2. 水平(X)、垂直（Y）放大器 电子示波管的灵敏度比较低，假如偏转板上没有足够的控制电压，就不能明显地观察到光点的移位。为了保证有足够的偏转电压，必须设置放大器将被观察的电信号加以放大。 3. 扫描发生器 它的作用是形成一线性电压模拟时间轴,以展示被观察的电信号随时间而变化的情况。 图2.1.2电子示波管结构图 4. 波形的形成 在正常情况下, 荧光屏光点的相对移位是和输入到示波器X轴或Y轴上的电压成正比的。例如,一正弦信号电压Uy = sinωt,如图2.1.3(a) 所示。图中Y轴表示电压的大小，X轴表示时间，现把Uy 送至示波器的Y轴偏转板上，荧光屏上看到的是一根竖着的直线。这可以从图2.1.3中来理解：当to时，Y轴偏转板上的电压Uy 为零，光点无偏移地停在荧光屏O点处。当t1时，Uy 正向增大， 光点偏移至A点。t2时，Uy 达到正向最大值，光点偏移至B点。t3时,Uy 下降，但仍然是正电压，光点回到A点。t4时，电压为零，光点回到原点。可见，光点移动距离与所加电压成正比，故可用来测量电压幅值。 图2.1.3 正弦波 同理，在负半周，t5、t6、t7、t8各时刻光点相继经过C、D、C、O各点。 上述正弦波电压持续加在垂直偏转板上，光点不断地上下来回移动，只要移动速度足够快，利用视觉暂留效应，在荧光屏上看到的将是一根竖着的直线，如图2.1.3(b) 所示。为了显示正弦波形，在示波器的水平偏转板上需要加线性变化的锯齿波信号电压。如果Y轴偏转板上无信号，单独在X轴偏转板上加锯齿波电压，则荧光屏上也观测到一条直线，只是成水平直线，其形成过程如下： 在 时， 是负电压，光点在荧光屏上的A点，此后，电压直线上升。当 时，光点移到 B点。 时，电压上升到零值，光点在中心C点处。当 时，光点移到 D点。 时，电压上升到最大值，光点达到E点。然后电压迅速退回到负值，光点也就由E点迅速回到A点，如此不断反复，荧光屏上可以观察到一条水平直线，如图2.1.4 所示。 图2.1.4 锯齿电压波 如果将被观察的正弦波电压Uy 加在Y轴偏转板上,同时又将扫描电压Ux加在X轴偏转板上,使正弦波的频率与扫描电压波的重复频率相等,那么在荧光屏上就能观察到一个完整的正弦波, 如图2.1.5 所示。其合成过程如下: 在t0时，Uy ＝0，Y轴方向无偏移，而Ux为负值，光点沿X轴向右偏移，位于荧光屏上的A点。在t1时，Uy上升，光点向上移，同时Ux也上升，光点又要向右移，合成结果使光点移至荧光屏上的B点。以后，在t2 、t3 、t4 各时刻，光点相继沿C、D、E各点移动。t4 以后，由于 迅速返回至原始状态，光点将从E点迅速返回A点。接着正弦波重新开始第二个周期，扫描电压开始第二次扫描，荧光屏上呈现与第一次相重叠的正弦波形。如此不断重复，荧光屏上可观察到一个稳定的正弦波。 上述两者是在频率相同情况下，荧光屏显示出一个周期的正弦波。如果正弦波频率 是扫描波重复频率 的二倍时，即 fy=2fx ，则在荧光屏上看到的将是2个周期的正弦波，从而可知，当 = n 时，在荧光屏上将呈现出n个周期的正弦波。 可以设想，如果fy 与fx 不是成整数倍的关系（n不是整教），波形就不能完全重叠。为了解决这个问题, 通常是把输入Y轴的信号电压作用在扫描发生器上，使扫描频率fy 跟随信号频率f