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1、示波器的原理及使用,大学物理实验,主讲人 程庆华,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,二、实验仪器,通用双通道示波器（DF4320 20MHz）,同轴电缆,函数信号发生器 (EE1641D型),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,示波管（CRT）结构简介,A
2、1：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,K G A1 A2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,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
3、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）,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,波形显示原理演示,2、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,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,ALT：两个通道交替显示,通道工作方式选择,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,电压衰减及扫描速率,VOLTS/DI
4、V：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,VIRIABLE PLEE5：连续调节扫描速率,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,触发方式选择,选择触发源信号内：CH1 CH2外：LINE EXT,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
5、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/DC TV,30：CH1输出31：电源插座32：电源设置33：保险丝座,3、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,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,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
6、波器显示稳定的波形。观察并画出示波器上的波形。,2、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,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：5.10/31.70格,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
7、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,nx2，ny3,nx3，ny4,4、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）。,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),
