大学物理实验示波器 27页

示波器的原理及使用大学物理实验主讲人程庆华\n一、实验目的1、了解通用双通道示波器的结构和工作原理，熟悉示波器面板控制件的作用和使用方法2、掌握用示波器观察波形、测量电压和频率的方法3、掌握观察李萨如图形的方法，并能测量未知信号的频率；能用示波器观察“拍”现象难点：双通道示波器的结构和工作原理重点：示波器面板控制件的作用和使用方法、测量原理\n二、实验仪器通用双通道示波器（DF432020MHz）同轴电缆函数信号发生器(EE1641D型)\n三、实验原理1、示波器基本结构示波器原理框图示波管（CRT）、电子放大系统、扫描触发系统、电源\n示波管（CRT）结构简介A1：第一阳极G：控制栅极K：阴极F：灯丝G：对应亮度旋钮A2：第二阳极KGA1A2共同完成聚焦X：水平偏转板Y：竖直偏转板荧光屏电子枪、偏转系统、荧光屏\n电子放大系统竖直放大器、水平放大器扫描触发系统扫描发生器、触发电路作用：在偏转板上加足够的电压，使电子束获得明显偏移；对较弱的被测信号进行放大扫描发生器作用：产生一个与时间成正比的电压作为扫描信号触发电路作用：形成触发信号。示波器工作在自动（AUTO)方式时，扫描发生器始终有扫描信号输出；当示波器处于AC/DC触发方式工作时，扫描发生器必须有触发信号的激励才能产生扫描信号。一般对应：内触发方式时，触发信号由被测信号产生，满足同步要求外触发方式时，触发信号由外部输入信号产生电源（略）\n波形显示原理只在竖直偏转板上加正弦电压的情形只在水平偏转板上加一锯齿波电压的情形示波器显示正弦波原理图\n波形显示原理演示\n2、示波器面板控制件的作用简介亮度：轨迹亮度调节电源开关电源指示灯聚焦：轨迹清晰度调节荧光屏校准信号\nCH1或CH2：被测信号输入端口注意双通道被测信号耦合方式AC：交流输入DC：直流输入GND：输入零信号垂直位移水平位移被测信号输入\nALT：两个通道交替显示通道工作方式选择CH1或CH2：1或2单独显示CHOP：两个通道断续显示ADD：显示两个通道信号幅度的代数和或差通道2极性转换\n电压衰减及扫描速率VOLTS/DIV：调节垂直偏转灵敏度，指示垂直方向每格的偏转电压值VIRIABLE：连续调节垂直偏转灵敏度SEC/DIV：调节扫描速率，指示水平方向每格的扫描时间X-Y工作方式：CH1输入x轴信号VIRIABLEPLEE×5：连续调节扫描速率\n扫描方式选择自动（AUTO)：扫描发生器自动工作常态（NORM)单次（SINGLE)被触发或准备指示灯电平（LEVEL）：调节被测信号在某一电平触发扫描\n触发方式选择选择触发源信号内：CH1CH2外：LINEEXT触发极性选择：选择上升或下降沿触发扫描接地外触发输入CH1或CH2选择：“交替”或“断续”工作方式时，选择频率低的通道触发单踪显示时，任选其一，触发信号均来自于被显示通道选择触发信号耦合方式：AC/DCTV\n30：CH1输出31：电源插座32：电源设置33：保险丝座\n3、函数信号发生器简介本实验所用函数信号发生器可以输出频率在0.2Hz-2MHz的正弦波、三角波、方波信号。面板主要控制件的作用：电源开关频率显示幅度显示波形选择频率范围选择频率微调幅度衰减幅度微调函数信号输出\nAC常态触发耦合方式（COUPLING）顺时针旋足微调（VIRIABLE）CH1触发源（TRIGGERSOURCE）0.1V(X)电压衰减（VOLTS/DIV）0.5ms扫描速率（SEC/DIV）CH1垂直方式（MODE）触发极性（SLOPE）居中位移（三只）（POSITION）自动扫描方式（SWEEPMODE）居中聚焦（FOCUS）DC输入耦合居中亮度（INTENSITV）作用位置控制件名称作用位置控制件名称4、测量前示波器面板控件的位置注意：测量时对控件进行适当的调节\n三、实验内容1、观察波形打开信号发生器电源开关，将其输出接CH1。调节信号发生器的输出频率和电压，调节示波器CH1通道偏转因数、扫描速率、电平等，使示波器显示稳定的波形。观察并画出示波器上的波形。\n2、测量正弦信号电压与周期调好信号发生器的输出信号，选择示波器CH1通道合适的偏转因数、选择合适的扫描速率值，使屏上刻度范围内出现完整波形，将实验数据记录入下表信号发生器示波器频率（Hz）电压示数（V）偏转因数(V/格)Y(格)扫描速率（s/格）X(格)例:幅度测量读数偏转因数：1V/格；测量原理偏转因数时基因数周期测量读数扫描时因数：1ms；峰峰值垂直距离：4.02格一个波长的水平距离：5.10/3＝1.70格\n\n将信号分别输入CH1和CH2通道，扫描速率旋钮置X-Y（逆时针到底），调节信号幅度或改变通道偏转因数，使图形不超出荧光屏视场，观察李萨如图3、测量信号的频率观察李萨如图形两个相互垂直的谐振动合成时，若其频率fx与fy成简单的整数比，合成的轨迹是封闭的稳定几何图形，称为李萨如图测量原理测量信号频率调出=1:1、1:2、2:3、3:4的李萨如图形，在下表中描下李萨如图形并记下相应CH2通道信号的频率fy\nnx＝2，ny＝3\nnx＝3，ny＝4\nnx：ny1:11:22:33:4李萨如图形nxnyfy(Hz)fx(Hz)（待测）\n4、观察“拍”现象两个同方向的谐振动合成时，若其频率f1与f2的差值远小于f1、f2，合成振动的振幅随时间缓慢的呈周期性变化，这种现象称为“拍”“拍”频：垂直方式选ADD，通道2极性选NORM，扫描速率调到合适值，调可调标准信号源信号频率，使屏上出现稳定的“拍”波形，观察“拍”现象。四、注意事项测信号电压和周期时，一定要将电压衰减旋纽的微调和扫描速率旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）。\n\n五、思考题1、如果打开示波器电源后，看不到扫描线也看不到光点，可能有那些原因？2、当Y轴输入端有信号，但屏上只有一条水平线时，是什么原因？应如何调节才能使波形沿Y轴展开？3、如何用示波器测量两正弦信号的相位差？(选做)