电子示波器工作原理与使用(实验用)
电子示波器的原理和使用
示波器是一种用途广泛的电子测量仪器，用它能直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差。凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。借助示波器我们可以直观地“看到”电路各点的状态。示波器的扫描方式是一个可以看到波形的“电压表”；Ｘ－Ｙ方式可以观察两个电子信号的垂直方向的合成，因此示波器是电子工作者的重要工具。 一. 实验目的
1. 了解示波器的原理。
2. 学会使用示波器的扫描应用和Ｘ－Ｙ方式应用。 二. 实验仪器
示波器、信号源、甲电池等 三. 实验原理
电子示波器（简称示波器）是一种能将随时间变化的电压信号直观的显示在荧光屏上的仪器。示波器由示波管、Y 轴系统、X 轴系统等组成。图3-23-1是示波器的原理框图。
(１)
示波器的聚焦和偏转原理
图3-23-1示波器的原理框图
示波器中用于显示波形的真空玻璃管叫阴极射线管，简称示波管。如图3-23-2所示。示波管的正面是一个涂有荧光物质的园形屏，当管中的高速运动电子打上去时，就会发出荧光。一般的示波器都是热阴极：阴极由灯丝通电后加热后，阴极上的电子由于热运动而脱离出阴极，称为热激发。由于示波器中的第二阳极电压比阴极高上千伏特。因此，电子被加速后轰击到荧光屏上，使该处的荧光物质发光。
1. 辉度
设电子由阴极热激发时的速度为V 0 ,电子到达第二阴极的速度为V 2 ,阴极和阳极之间的电压为U 2 ,则有：
121
2202mV mV eU -=
式中m 是电子的质量，且V 0< V eU m 22 2= 为了控制电子束轰击荧光屏上的强度，也就是控制单位时间轰击荧光屏的电子数目，在阳极前面加一个零到几十伏特的调制极，其形状是一个开有小孔的金属罩，由于调制极电位比阴极要低，而且调制极的电位越低，穿过金属罩小孔的电子越少，亮度越弱。调节调制极的电位，就能够改变荧光屏上光斑的亮度，这就是面板上“辉度”旋钮的作用。 2. 电聚焦 在两个第二阳极A 2之间设有一个特殊形状的第一阳极，给第一阳极加上比第二阳极低的电位（例如第二阳极1200V ，第一阳极255V ），由于第一阳极和第二阳极之间有电位差， 其特殊形状的电极构成电子 图3-23-2示波管结构示意 图 透镜，如光学透镜能会聚光一样，电子透镜能会聚射向荧光屏的电子束。电子透镜聚焦条件由第二阳极A 2上的电位U 2和第一阳极A 1上的电位U 1之比决定，调节聚焦U 1和辅助聚焦U 2就是调节两电位之比，这就是示波器的电聚焦原理。 3、电偏转 由阴极热激发的电子经第二阴极加速后，在到达荧光屏之前，还要经过由水平偏转极板和垂直偏转极板所围成的空间。在偏转极板上加上几十伏特的偏转电压。当电子穿过偏转极中间时，由于受电场力的作用而使电子束偏离直线。偏转电压越大，电场力越大，荧光屏 上的亮点偏离荧光屏中心越远，这就是电偏转原理。 (2) 示波器的扫描原理 如果只在竖偏转板（Y 轴）上加一正弦波电压，则电子束将随电压的变化只在竖直方向上往复运动，由荧光屏上看到的是一条竖直亮线。如图3-23-3所示。 要能显示波形，必须同时在水平偏转板加一扫描电压，使电子束的亮点沿水平方向拉开。这种扫描电压的特点应是：电压随时间成线性关系增加到最大值，然后突然回到最小，此后再重复变化。这种扫描电压随时间变化的关系曲线形同“锯齿”，故称为“锯齿波电压”，如图3-23-4所示。如果只在水平转板（X 轴）加上这样的锯齿波电压，则电子束随电压的变化只在水平方向上往复运动，由荧光屏上看到的是一条水平亮线。如图3-23-4所示为只在水平转板上加一锯齿波电压的情形。 如果在竖直偏转板上（Y 轴）加正弦波电压，同时在水平偏转板上（X 轴）加锯齿波电压，电子束同时受竖直和水平两个方向电场力的作用，电子的运动是两互相垂直运动的合成。当锯齿波电压比正弦电压变化周期相等时，在荧光屏上能显示完整周期的正弦波电压的波形图，如图3-23-5所示为示波器显示正弦波形的原理图。 １. 连续扫描 如果正弦波和锯齿波电压的周期稍有不同，屏上出现的是移动着的不稳定图形。这种情况可以用图 3-23-6说明：设X 轴加的锯齿波 电压的周期T X比Y 偏转板上的 正弦波电压周期T Y稍小。比如 T X /T Y=7/8，在第一扫描周期(第 一个锯齿波)内，屏上显示正弦信 号0-4点之间的曲线段；在第二 周期（第二个锯齿波）内，显示 4-8点之间的曲线段；在第三周 期（第三个锯齿波）内，显示8-11 点之间的曲线断段。其中第一个 曲线段的结束和第二个曲线段的起点对应相同的Y 偏转电压。第二曲线断的尾部和第三曲线段的起点对应相同的Y 偏转板电压。这样，在屏上显示的波形不重迭，好象波形在向右移动。如果T X和T Y差别稍大一些，一个一个的波形由于荧光屏的余辉和人眼的视觉暂留，看到的是多个波形在屏上的迭加结果。其原因是扫描电压的周期T X与被测信号的周期T Y不相等或不成整数倍关系，以致于每次扫描的起点在Y轴上不相同。 为了获得稳定波形(单一波形)，每次扫描在Y 轴上应有相同的起点。在连续扫描中，锯齿波的周期称为扫描周期，扫描周期T X和Y 轴上被测信号周期T Y之间应满足 （n是整数） T nT X Y 在示波器上设有扫描范围和扫描微调以及整步调节，用来调节T X，使之满足nT X=nT Y。从而在示波器上得到完全重迭的波形，看到的是单一稳定的波形。称之为同步扫描。 上面所述的X轴锯齿波是一个紧接一个产生的,称为连续扫描方式。 2. 触发扫描方式 为了获得稳定波形(单一波形)， 每次扫描在Y 轴上应有相同的起 点。在示波器的扫描方式中，另一 种称为触发扫描方式：在触发扫描 方式中，X 轴所加的锯齿波 U X和Y 轴待测电压U Y之间的关系如图 3-23-7所示。在触发扫描中。锯齿 波的起点由被测信号的某一斜率和 电平点触发产生，一个锯齿波显示 一屏，一个锯齿波结束后，等候待测信号U Y相同的斜率和电平点再次触发产生下一个锯齿波。由于每屏波形起点对应待测信号U Y相同的斜率和电平（每屏有相同的起点），所以波形自然稳定(各屏重迭)。 (3)X-Y方式：李萨如图形 如果示波器的X轴和Y轴输入是频率相同或成整数比的两个正弦电压，则屏上将呈现特殊形状的光点的轨迹，这种轨迹称为李萨如图形。图3-23-8所示为 f X：f Y=2 ：1 的李萨如图形。频率比不同时，将形成不同的李萨如图形。图3-23-8所示的是频率比成简单整数比的几组李萨如图形。从图形 中可总结出如下规律：f X： f Y=n X:：n Y ，其中n X为水平线 与轨迹相切的切点数,n Y为 竖直线与轨迹相切的切点 数。利用李萨如图形能方便 准确地比较两交变信号的频 率。 (4)示波器的测量原理 示波器除了能直观地显 示之外，其测量内容可归结 为两类：电压和时间的测量， 而电压和间的测量最后都归 结为屏上波形长度的测量。 1. 电压的测量 示波器屏上光点Y轴偏转距离D Y正比于输入电压U Y，比例系数K Y称为电压偏转因数，有D Y=K Y U Y ,Y轴电压偏转因数K Y的单位为：V/DIV。 2. 时间的测量 在触发扫描方式的示波器中，每个锯齿波的长度是确定的（在连续扫描方式中锯齿波的长度不确定），也就是说，在触发扫描方式的示波器中，每一屏的时间是确定的。利用波形在X轴上的长度，可以测量屏上波形两点之间的时间间隔。在扫描方式时，示波器屏上光点X轴偏转距离D X正比于时间t，比例系数K S称为时基因数，有D X=K S t，时基因数K S的单位为：S/DIV。 在触发扫描方式的示波器中，一般在出厂时Y轴的电压偏转因数和X轴扫描的时基因数都已标定了。 四. 实验内容 1. 示波器的光点调节 调节亮度和聚焦。 2. Y轴系统调节 把待测信号接到Y轴，选择Y轴输入方式为交流耦合或直流耦合方式。调节Y轴电压偏转因数（或Y轴衰减），使信号在屏内大小适中。 3. 扫描方式的X轴系统调节 选择扫描方式为“内”方式。（如果是连续扫描示波器,选择合适的扫描范围,调节扫描微调或同步调节,应能显示出稳定波形。）选择触发斜率的正负，调节触发电平，即可显示出波形。 4. 观测李萨如图形 观测李萨如图形时，示波器应设在X-Y方式。 示波器原理及其应用 示波器介绍 示波器的作用 示波器属于通用的仪器，任一个硬件工程师都应该了解示波器的工作原理并能够熟练使用示波器，掌握示波器是对每个硬件工程师的基本要求。 示波器是用来显示波形的仪器，显示的是信号电压随时间的变化。因此，示波器可以用来测量信号的频率，周期，信号的上升沿/下降沿，信号的过冲，信号的噪声，信号间的时序关系等等。 在示波器显示屏上，横坐标（X）代表时间，纵坐标（Y）代表电压，（注，如果示波器有测量电流的功能，纵坐标还代表电流。）还有就是比较少被关注的-亮度（Z），在TEK的DPO示波器中，亮度还表示了出现概率（它用16阶灰度来表示出现概率）。 1．1．示波器的分类 示波器一般分为模拟示波器和数字示波器；在很多情况下，模拟示波器和数字示波器都可以用来测试，不过我们一般使用模拟示波器测试那些要求实时显示并且变化很快的信号，或者很复杂的信号。而使用数字示波器来显示周期性相对来说比较强的信号，另外由于是数字信号，数字示波器内置的CPU或者专门的数字信号处理器可以处理分析信号，并可以保存波形等，对分析处理有很大的方便。 1.2.1 模拟示波器 模拟示波器使用电子枪扫描示波器的屏幕，偏转电压使电子束从上到下均匀扫描，将波形显示到屏幕上，它的优点在于实时显示图像。 模拟示波器的原理框图如下： 见上图所示，被测试信号经过垂直系统处理（比如衰减或放大，即我们拧垂直按钮－volts/div），然后送到垂直偏转控制中去。而触发系统会根据触发设置情况，控制产生水平扫描电压（锯齿波），送到水平偏转控制中。 信号到达触发系统，开始或者触发“水平扫描”，水平扫描是一个是锯齿波，使亮点在水平方向扫描。触发水平系统产生一个水平时基，使亮点在一个精确的时间内从屏幕的左边扫描到右边。在快速扫描过程中，将会使亮点的运动看起来 示波器的使用实验报告 示波器的使用实验报告1 在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。 1 示波器工作原理 示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。 1.1 示波管 阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。正如图1所示，电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。 1.荧光屏 现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高 速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。 当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做余辉时间。余辉时间短于10s为极短余辉，10s1ms为短余辉，1ms0.1s 为中余辉，0.1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。 由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。 2.电子枪及聚焦 电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极，阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒，套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低，对阴极发射的电子起控制作用，一般只有运动初速度大的少量电子，在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔，奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管子截止。调节电路中的W1电位器，可以改变栅极电位，控制射向荧光屏的电子流密度，从而达到调节亮点的辉度。第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连，所加电位 实验一通用模拟与数字双踪示波器的使用及测量 一、实验目的和要求 1．根据已学的示波器理论知识学习正确使用通用双踪示波器，并利用示波器进行各种电信号的测量，熟练掌握模拟示波器的使用。 2．学习数字式通用示波器的使用，了解其在测量上的强大功能，并与模拟示波器进行比较，体会各自在测量上的特点。 3．认真按实验内容的要求进行实验，记录有关的数据和波形，回答实验内容中提出的有关问题，并按时提交实验报告。 二、实验原理 在时域信号测量中，电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。它可以精确复现作为时间函数的电压波形（横轴为时间轴，纵轴为幅度轴），不仅可以观察相对于时间的连续信号，也可以观察某一时刻的瞬间信号，这是电压表所做不到的。我们不仅可以从示波器上观察电压的波形，也可以读出电压信号的幅度、频率及相位等参数。 电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的，如果在示波管的X偏转板（水平偏转板）上加一随时间作线性变化的时基信号，在Y偏转板（垂直偏转板）加上要观测的电信号，示波器的荧光屏上便能显示出所要观测的电信号的时间波形。 若水平偏转板上无扫描信号，则从荧光屏上什么也看不见或只能看到一条垂直的直线。因此，只有当X偏转板加上锯齿电压后才有可能将波形展开，看到信号的时间波形。 一般说来，Y偏转板上所加的待观测信号的周期与X偏转板上所加的扫描锯齿电压的周期是不相同的，也不一定是整数倍，因而每次扫描的起点对待观测信号来说将不固定，则显示波形便会不断向左或向右移动，波形将一片模糊。这就有一个同步问题，即怎样使每次扫描都在待观测信号不同周期的相同相位点开始。近代电子示波器通常是采用等待触发扫描的工作方式来实现同步的。只要选择不同的触发电平和极性，扫描便可稳定在待观测信号的某一相应相位点开始，从而使显示波形稳定、清晰。 在现代电子示波器中，为了便于同时观测两个信号（如比较两个信号的相位关系），采用了双踪显示的办法，即在荧光屏上可以同时有两条光迹出现，这样，两个待测的信号便可同时显示在荧光屏上，双踪显示时，有交替、断续两种工作方式。交替、断续工作时，扫描电压均为一种，只是把显示时间进行了相应的划分而已。 由于双踪显示时两个通道都有信号输入，因此还可以工作于叠加方式，这时是将两个信号逐点相加起来后送到Y偏转板的。这种工作方式可模拟谐波叠加，波形失真等问题。同时，如果改变其中一个的极性，也可以实现相减的显示功能。这相当于两个函数的相加减。 示波器除了用于观测信号的时间波形外，还可将两个相同或不同的信号分别加于垂直和水平系统，以观测两信号在X－Y平面上正交叠加所组成的图形，如李沙育图形。它可用于观测两个信号之间的幅度、相位和频率关系。 三、实验仪器设备 1．模拟双踪示波器CS－4135A 一台 2．数字双踪示波器TDS－1002B 一台 3．DDS函数信号发生器DG1022 一台 模拟示波器的基本工作原理 1． 回顾中学的沙漏实验——随时间变化的信号如何在平面展示 物理学理论可以证明，一端通过细绳固定的重物在作摆动时，与中心垂线的距离满足正弦波规律。沙漏实验可以清晰地显示这个随时间变化的波形：用沙漏充当重物，并且在沙漏底下的桌面上平铺一张纸，当沙漏开始摆动时，让纸匀速移动。这样，沙漏中流出的细沙，就在纸上留下了一个正弦波痕迹，如图所示。利用这种设计思想，可以完成波形在平面上（对应于时间的流动）的展开。这种设计思想在波形记录、显示中被广泛采用，比如心电图机，就是用原地摆动的电热针，在匀速移动的记录纸带上描记出心电波形。 利用心电图机的结构，已经可以记录电压信号，但是，示波器在大量的应用中，并不需要通过消耗纸张来记录波形，而仅仅是观察波形。因此，可以重复使用的荧光屏，被应用到示波器的设计中。 在示波器上描绘一条曲线——电子枪和荧光屏 在一个封闭玻璃管显示屏的内壁涂上荧光粉，当荧光粉被大量电子形成的电子束轰击时，会发出荧光。可以发出电子束的设备称为电子枪，它可以连续地发出集束性很强的电子。这些电子束在飞行过程中，如果遇到电场的作用，会因电场形成的力而改变运行方向，导致最终电子束落到荧光屏上的位置发生改变，也就是光点改变。根据这个原理制造的示波管，其结构如图所示。图中电子枪发出的电子束，经过两个偏转板的作用，会在X 、Y 两个方向上发生偏转。 当在Y 偏转板上加入被测信号，而在X 偏转板上不加电压，可以在示波管的荧光屏上看到光点随着被测电压的变化而发生位置变化——电压越大，光点位置越靠上方。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上不加电压，可以看到光点从荧光屏左边出现，匀速移动到右边，然后又迅速在左边重复出现。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上加入一个正弦波，则可以看到，光点在匀速左移的同时，其Y 方向位置出现了正弦变化的规律，也就是说，光点的移动轨迹是一个正弦波。 怎样将周期性电压信号稳定地显示于荧光屏 图 沙漏摆动留下的正弦波 图 示波管的结构示意图 物理实验报告 一、【实验名称】 示波器的使用 二、【实验目的】 1.了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的调节和使用方法 2.掌握用示波器观察电信号波形的方法 3.学会使用双踪示波器观察李萨如图形和控制示波管工作的电路 三、【实验原理】 双踪示波器包括两部分，由示波管和控制示波管的控制电路构成 1.示波管示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两队相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏，高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点。Y偏转板是水平放置的两块电极。在Y偏转板上和X偏转板上分别加上电压，可以在荧光屏上得到相应的图形。 双踪示波器原理 2.双踪示波器的原理 双踪示波器控制电路主要包括：电子开关，垂直放大电路，水平放大电路，扫描发生器，同步电路，电源等； 其中，电子开关使两个待测电压信号Y CH1和Y CH2周期性的轮流作用在Y偏转板，这样在荧光屏上忽而显示Y CH1信号波形，忽而显示Y CH2信号波形，由于荧光屏荧光物质的余晖及人眼视觉滞留效应，荧光屏上看到的是两个波形。 如果正弦波与锯齿波电压的周期稍不同，屏上呈现的是一移动的不稳定图形，这是因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的 起点均不一样所造成的，为了获得一定数量的完整周期波形，示波器上设有“Time/div”调节旋钮，用来调节锯齿波电压的周期，使之与被测信号的周期呈合适的关系，从而显示出完整周期的正弦波性。（看到稳定波形的条件：只有一个信号同步） 当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍，屏上一般会显示出完整周期的正弦波形，但由于环境或其他因素的影响，波形会移动，为此示波器内装有扫描同步电路，同步电路从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”；反之则为“外同步”。操作时，使用“电平旋钮”，改变触发电势高度，当待测电压达到触发电平时，开始扫描，直到一个扫描周期结束。但如果触发电势超出所显示波形最高点或最低点的范围，则扫描电压消失，扫描停止。 3.示波器显示波形原理 如果在示波器的Y CH1或Y CH2端口加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期相等时，则在荧光屏上显示出完整的正弦波形。 4.李萨如图形的基本原理 如果在示波器的Y偏转板上加上正弦波，在X偏转板上加上另一正弦波，则当两正弦波信号的频率比为简单整数比时，在荧光屏上将得到李萨如图形。 四、【仪器用具】： 信号发生器、双踪示波头、探头 五、【实验内容】 几种李萨如图形 n x n y分别代表图形在水平或垂直方向的切点数量 nx/n y=1/2 n x/n y=1/3 n x/n y=2/3 n x/n y=3/4 1．观察正弦波形 a.打开示波器 b.开通CH1及相应信号发生器fx=100Hz c.得到大小合适稳定的正弦波 2.测正弦波电压，测正弦波的周期 a.调节波形上下移动键，使得fx=100Hz，改变一次v/div,再记录dy b.调整波形左右移动键，使得改变一次t/div,再记录dx dv（V）垂直格数Vpp(V) dx(us) 水平格数fy(Hz) 1 3. 2 3.2 100 3.8 2631 实际示数12.2 2686 示波器的原理和使用 示波器是一种用途广泛的基本电子测量仪器，用它能观察电信号的波形、幅度和频率等电参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。 【实验目的】 1．了解示波器的基本结构和工作原理，掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。2．学会使用示波器观测电信号波形和电压幅值以及频率。 3．学会使用示波器观察李萨如图并测频率。 图1-1 示波器结构图 【实验原理】 不论何种型号和规格的示波器都包括了如图1-1所示的几个基本组成部分：示波管（又称阴极射线管，cathode ray tube，简称CRT）、垂直放大电路（Y放大）、水平放大电路（X放大）、扫描信号发生电路（锯齿波发生器）、自检标准信号发生电路（自检信号）、触发同步电路、电源等。 1．示波管的基本结构 示波管的基本结构如图1-2所示。主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，全都密封在玻璃壳体内，里面抽成高真空。 (1)电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“辉度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极与第二阳极电位之间电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚集作用，所以， H-灯丝；K-阴极；G1，G2- 控制栅极；A1-第一阳极；A2-第二阳极；Y-竖直偏转板；X-水平偏转板 图1-2 示波管结构图 第一阳极也称聚集阳极。第二阳极电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚集”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚集”，实际是调节第二阳极电位。 (2)偏转系统：它由两对互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板，一对水平偏转板。在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置也发生改变。 (3)荧光屏：屏上涂有荧光粉，电子打上去它就发光，形成光斑。不同材料的荧光粉发光的颜色不同，发光过程的延续时间（一般称为余辉时间）也不同。荧光屏前有一块透明的、带刻度的坐标板，供测定光点的位置用。在性能较好的示波管中，将刻度线直接刻在荧光屏玻璃内表面上，使之与荧光粉紧贴在一起以消除视差，光点位置可测得更准。2．波形显示原理 示波器的使用 【实验简介】 示波器是用来显示被观测信号的波形的电子测量仪器，与其他测量仪器相比，示波器具有以下优点：能够显示出被测信号的波形；对被测系统的影响小；具有较高的灵敏度；动态范围大，过载能力强；容易组成综合测试仪器，从而扩大使用范围；可以描绘出任何两个周期量的函数关系曲线。从而把原来非常抽象的、看不见的电变化过程转换成在屏幕上看得见的真实图像。在电子测量与测试仪器中，示波器的使用范围非常广泛，它可以表征的所有参数，如电压、电流、时间、频率和相位差等。若配以适当的传感器，还可以对温度、压力、密度、距离、声、光、冲击等非电量进行测量。正确使用示波器是进行电子测量的前提。 第一台示波器由一只示波管，一个电源和一个简单的扫描电路组成。发展到今天已经由通用示波器到取样示波器、记忆示波器、数字示波器、逻辑示波器、智能化示波器等近十大系列，示波器广泛应用在工业、科研、国防等很多领域中。 Karl Ferdinand Braun 生平简介 1909年的诺贝尔物理奖得主Karl Ferdinand Braun 于1897年发明世界上 第一台阴极射线管示波器，至今许多德国人仍称CRT 为布朗管(Braun Tube)。 【实验目的】 1、 了解示波器的结构和工作原理，熟悉示波器和信号发生器的基本使用方法。 2、 学习用示波器观察电信号的波形和测量电压、周期及频率值。 3、 通过观察李沙如图形，学会一种测量正弦波信号频率的方法。 【实验仪器】 VD4322B 型双踪示波器、EM1643型信号发生器、连接线及小喇叭等 图8-1 Karl Ferdinand Braun 5 6 9 10 《示波器的使用》实验报告 物理实验报告示范文本： 包含数据处理李萨如图 【实验目的】 1．了解示波器显示波形的原理，了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合； 2．熟悉使用示波器的基本方法，学会用示波器测量波形的电压幅度和频率； 3．观察李萨如图形。 【实验仪器】 1、双踪示波器 GOS-6021型 1台 2、函数信号发生器 YB1602型 1台 3、连接线示波器专用 2根 示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。 [实验原理] 示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成， 1、示波管 如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。 示波管结构简图示波管内的偏转板 2、扫描与同步的作用 如果在X 轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图 图扫描的作用及其显示 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，而X 轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如图 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，又在X 轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。由此可见： （1）要想看到Y 轴偏转板电压的图形，必须加上X 轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。 （2）要使显示的波形稳定，Y 轴偏转板电压频率与X 轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即： n f f x y = n=1,2,3, 示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。为此，在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步”。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。 （1）如果Y 轴加正弦电压，X 轴也加正弦扫描电压，得出的图形将是李萨如图形，如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令f y 、f x 分别代表Y 轴和X 轴电压的频率，n x 代表X 方向的切线和图形相切的切点数，n y 代表Y 方向的切线和图形相切的切点数，则有 y x x y n n f f = 李萨如图形举例表 示波器的使用实验报告 一、实验目的 二、1. 了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的调节和使用方法； 三、2. 学会利用双踪示波器观测电信号波形； 四、3. 学会利用双踪示波器观察李萨如图形，并利用其测量正弦信号的频率。 五、二、实验仪器 六、EE1642B型函数信号发生器、GDS-2062型双踪示波器、导线。 七、三、实验原理 双踪示波器包括两部分：示波管和控制示波管工作的电路。 1. 示波管 如下图所示，示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两对相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏。高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点。Y偏转板是水平放置的两块电极。X偏转板是垂直放置的两块电极。在Y 偏转板和X偏转板上分别加电压，可以在荧光屏上得到相应的图形。 2. 双踪示波器的原理 双踪示波器控制电路主要包括：电子开关、垂直放大电路、水平放大电路、扫描发生器、同步电路、电源等。 电子开关将两个待测的电压信号Y CH1和Y CH2周期性的轮流作用在Y偏转板上。由于视觉滞留效应，能在荧光屏上看到两个波形。 由示波器的原理功能方框图可见，被测信号电压加到示波器的Y轴输入端，经垂直放大电路加于示波管的垂直偏转板。示波管的水平偏转电压，虽然多数情况都采用锯齿电压（用于观察波形时），但有时也采用其它的外加电压（用于测量频率、相位差等时），因此在水平放大电路输入端有一个水平信号选择开关，以便按照需要选用示波器内部的锯齿波电压，或选用外加在X轴输入端上的其它电压来作为水平偏转电压。 此外，为了使荧光屏上显示的图形保持稳定，要求锯齿波电压信号的频率和被测信号的频率保持同步。这样，不仅要求锯齿波电压的频率能连续调节，而且在产生锯齿波的电路上还要输入一个同步信号。这样，对于只能产生连续扫描（即产生周而复始、连续不断的锯齿波）一种状态的简易示波器（如国产SB10型等示波器）而言，需要在其扫描电路上输入一个与被观察信号频率相关的同步信号，以牵制锯齿波的振荡频率。对于具有等待扫描功能（即平时不产生锯齿波，当被测信号来到时才产生一个锯齿波，进行一次扫描）功能的示波器（如国产ST-16型示波器、SR-8型双踪示波器等而言，需要在其扫描电路上输入一个与被测信号相关的触发信号，使扫描过程与被测信号密切配合。为了适应各种需要，同步（或触发）信号可通过同步或触发信号选择开关来选择，通常来源有3个：①从垂直放大电路引来被测信号作为同步（或触发）信号，此信号称为“内同步”（或“内触发”）信号；②引入某种相关的外加信号为同步（或触发）信号，此信号称为“外同步”（或“外触发”） 示波器的原理和使用 实验目的 (1) 了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理； (2) 掌握模拟示波器和函数信号发生器的使用方法； (3) 观察正弦、矩形、三角波等信号发生器的使用方法； (4) 通过示波器观察李萨如图形，学会一种测量正弦振动频率的方法，并加深对互相垂直振动合成理论的理解。 实验方法原理 (1) 模拟示波器的基本构造 示波器主要由示波管、垂直放大器、水平放大器、扫描信号放大器、触发同步等几个基本部分组成。 (2) 示波器显示波形原理 如果只在垂直偏转板上加一交变正弦电压，则电子束的亮点随电压的变化在竖直方向上按正弦规律变化。要想显示波形，必须同时在水平偏转板上加一扫描电压，使电子束所产生的亮点沿水平方向拉开。 (3) 扫描同步 当扫描电压的周期T x 是被观察周期信号的整数倍时，扫描的后一个周期扫绘的波形与前一个周期完全一样，荧光屏上得到清晰而稳定的波形，这叫做信号与扫描电压同步。 (4) 多踪显示 根据开关信号的转换频率不同，有两种不同的时间分割方式，即“交替”和“断续”方式。 (5) 观察李萨如图形并测频率 x y y x f f N Y N X =数方向切线对图形的切点数方向切线对图形的切点 实验步骤 (1) 熟悉示波器各控制开关的作用，进行使用前的检查和校准。 (2) 将信号发生器的输出信号连接到示波器的CH1或CH2，观察信号波形。 (3) 用示波器测量信号的周期T 、频率f 、幅值U 、峰－峰值Up-p 、有效值Urms,频率和幅值任选。 (4) 观察李萨如图形和“拍”。 (5) 利用多波形显示法和李萨如图形判别法观测两信号的相位差 ① 多波形显示法观测相位差。 ② 李萨如图形判别法观测相位差。 数据处理 0p p u p p =-= --显显U U U E 000=-=T T T E T π 2 4 44 2 4 π2 0 频率相同位相不同时的李萨如图形 实验示波器的使用（4#206） 一、实验目的 1、了解示波器的原理与基本结构，能理解信号的走向； 2、掌握开机的调节步骤。 3、用示波器测量交流信号的电压、频率及位相差。 二、实验仪器：YB4325二踪示波器(见附录)、信号发生器、移相器 图移相器的电路及矢量图 三、实验内容及操作提示 1.了解示波器的原理与基本结构，掌握示波器主要旋钮的功能及开机步骤。掌握信号源的调节方法（正弦波U=5.00V、f =3000Hz）。 2.测量交流信号的电压Vpp并计算其电压有效值； 3.测量交流信号的频率，为减少测量误差每次可选择6-8个波长进行测量 4.用利萨如图形法和双踪法测量两相同频率信号的位相差。 操作提示： 1．示波器的调整 对照附录熟悉示波器面板上各旋钮的功能，按以下步骤开机： 1）按下示波器电源开关，预热20秒左右； 2）开大辉度； 3）面板水平部分“X-Y”按钮弹出，调扫描旋钮“TIME/DIV”至毫秒（μs）档； 4）面板垂直部分方式开关打到“CH1”或“CH2”，调节对应的“位移”旋钮，直至扫描时基线出现。 5）聚焦并适当调整位移使得在显示屏中央得到清晰、明亮的扫迹。 2、电压测量 被测量波形的峰-峰值电压可按下述方法进行： ①将波形移至示波管屏幕中心位置，并按座标刻度片的分度读取整个波形所占Y轴方向的格数（波峰到波谷）。 ②读取被测波形所占的度数时，“V/div”开关应将被测波形控制在屏幕有效工作面积的范围内，并将“微调”旋钮按顺时针转至满度的“校准”位置上（这样可以按“V/div”的指示值直接计算被测信号的电压数值）。 ③如果使用探头衰减（×10）测量时，那么，应把探头的衰减量计算在内。 例：如图4-14-5，示波器的Y轴灵敏度开关“V/div”位于“0.2”档级，其“微调”位于“校 模拟示波器的基本工作 原理 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】 模拟示波器的基本工作原理 1．回顾中学的沙漏实验——随时间变化的信号如何在平面展示 利用心电图机的结构，已经可以记录电压信号，但是，示波器在大量的应用中，并不需要通过消耗纸张来记录波形，而仅仅是观察波形。因此，可以重复使用的荧光屏，被应用到示波器的 设计中。 2．在示波器上描绘一条曲线——电子枪和荧光屏 当在Y 偏转板上加入被测信号，而在X 偏转板上不加电压，可以在示波管的荧光屏上看到光点随着被测电压的变化而发生位置变化——电压越大，光点位置越靠上方。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上不加电压，可以看到光点从荧光屏左边出现，匀速移动到右边，然后又迅速在左边重复出现。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上加入一个正弦波，则可以看到，光点在匀速左移的同时，其Y 方向位置出现了正弦变化的规律，也就是说，光点的移动轨迹是一个正弦波。 3．怎样将周期性电压信号稳定地显示于荧光屏？ 图1.1.3 沙漏摆动留下的正弦 ○1～○6时 刻，具有相 同的特征： 都是以上升的方式经过0V电压。示波器内部，用微分电路可以区分被测信号上升或者下降，用比较器配合外部的电压设置，可以判断被测信号是否经过这个比较电压（比如图中的0V）。这样，再经过一套逻辑电路，可以在被测信号具有相同初相角的时刻，控制X轴偏转板，发出一个锯齿波。这种利用被测信号的周期性，在相同初相角时刻，触发X轴锯齿波扫描信号，使得波形被重叠、稳定地显示于示波器荧光屏的技术，称为同步触发扫描。图中，锯齿波在○1～○6时刻满足触发条件，但仅在○1、○3、○5时刻被触发，是因为在○2、○4、○6时刻，此前的锯齿波尚未扫描结束。 因此，在 示波器外部 面板上，有 控制被测信号在电压多大时触发锯齿波产生的电平旋钮，英文标识为Level，这个电压称为触发电平。有控制被测信号是上升或者下降经过Level电压的选择开关，英文标识为Slope Y轴偏转 X轴偏 Y轴偏转 X 轴偏 Y轴偏转 X 轴偏 模拟示波器的基本工作原理 1．回顾中学的沙漏实验——随时间变化的信号如何在平面展示 利用心电图机的结构，已经可以记录电压信号，但是，示波器在大量的应用中，并不需要通过消耗纸张来记录波形，而仅仅是观察波形。因此，可以重复使 用的荧光屏，被应用到示波器的设计中。 2．在示波器上描绘一条曲线——电子枪 和 荧光屏 当在Y 偏转板上加入被测信号，而在X 偏转板上不加电压，可以在示波管的荧光屏上看到光点随着被 测电压的变化而发生位置变化——电压越大，光点位 置越靠上方。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上不加电压，可以看到光点从荧光屏左边出现，匀速移动到右边，然后又迅速在左边重复出现。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上加入一个正弦波，则可以看到，光点在匀速左移的同时，其Y 方向位置出现了正弦变化的规律，也就是说，光点的移动轨迹是一个正弦波。 3 ．怎样将周期性电压信号稳定地显示于荧光屏？ ○ 1～○6时刻，具有相同的特征：都是以上升的方式经过0V 电压。示波器内部，用微分电路可以区分被测信号上升或者下降，用比较器配合外部的电压设置，可以判断被测信号是否经过这个比较电压（比如图中的0V ）。这样，再经过一套逻辑电路，可以在被测信号具有相同初相角的时刻，控制X 轴偏转板，发 出一个锯齿 波。这种利用被测信号的周期性，在相 同 初相角时刻，触发X 轴锯齿波扫描信号，使得波形被重叠、稳定地显示于示波器荧光屏的技术，称为同步触发扫描。图中， 锯齿波在○ 1～○6时刻满足触发条件，但仅在○1、○3、○5时刻被触发，是因为在○2、○4、○6时刻，此前的锯齿波尚未扫描结束。 因此，在 示波器外部面板上，有控制被测信号在电压多大时触发锯 齿波产生的电 平旋钮，英文标识为Level ，这个电压称为触发电平。有控制被测信号是上升或者下降经过Level 电压的选择开关，英文标识为Slope 图1.1.3 沙漏摆动留下的正弦波 图1.1.4 示波管的结构示意图 Y 轴偏转板 被测信号 X 轴偏转板 锯齿波 Y 轴偏转板 被测信号 X 轴偏转板 锯齿波 实验二、示波器的调整与使用 【实验目的】 （1）了解示波器的结构和工作原理。 （2）熟悉示波器各旋钮功能。 （3）掌握示波器的基本调整方法。 （4）掌握用示波器观测信号的波形，学会用示波器测量电压、周期和频率。 【示波器的原理】（注意:有下划线的） 示波器显示随时间变化的电压，将它加在电极板上，极板间形成相应的变化电场，使进入这个变化电场的电子运动情况随时间作相应地变化，从而通过电子在荧光屏上运动的轨迹反映出随时间变化的电压。 1. 示波器的结构 示波器由示波管、衰减放大输入系统、扫描信号发生器、触发同步系统和电源供给系统五个基本部分组成。 （1）示波管。示波管主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成。示波管是一个全密封度真空的玻璃壳管，其结构如图3.9.1所示。（要作图） ① 电子枪。电子枪由灯丝F 、阴极K 、栅极G 、 第一阳极A 1和第二阳极A 2组成。 阴极K 是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被点 燃灯丝F 加热后向外发射电子，产生电子流。 栅极G 是一个顶端有一小孔的金属圆筒，套在阴 极外面，它的电位比阴极低，对阴极射来的电子起控 制作用，只有速度较大的电子才能穿过栅极小孔。因 此，通过调节栅极电位，可以改变通过栅极的电子数目，即控制电子到达荧光屏上的数目，而打在荧光屏的电子数目越多，则荧光屏上的光迹越亮。示波器面板上的“辉度”调节旋钮就是起这—作用的。 阳极A 1与A 2由开有小孔的圆筒组成。阳极电位比阴极电位高得多，电子流通过该区域可获得很高的速度，同时阳极区的不均匀电场还能将由栅极过来散开的电子流聚焦成一窄细的电子束，因此改变阳极电压可以调节电子束的聚焦程度。示波器面板上的“聚焦”旋钮起这一作用。 ② 偏转系统。偏转系统由两对相互垂直的可加电压的金属平板组成，即X 偏转板和Y 偏转板。 在两对偏转板上加上电压，当电子束通过偏转板时，在电场力的作用下发生偏转，即改变光点在荧光屏上的位置。 设计时保证了荧光屏上X 方向和Y 方向光点的位移正比于两对偏转板上所加的电压。 垂直偏转板电路有两条支路：一条用于输入机外电压信号，加在Y 偏转板上；另一条用于校准仪器或观察机内方波信号，机内方波信号直接输入“Y 放大器”，经放大后加到Y 偏转板上。 水平偏转板的电路同样有两条支路：一条用于输入外界电压信号或同步信号，加在X 偏转板上；另一条用来将机内扫描信号经放大后加在X 偏转板上。 ③ 荧光屏。荧光屏位于阴极射线管前端的玻璃屏内表面，涂有发光物质。当高速运动的电子打在上面，其动能被发光物质吸收而发光，在电子轰击停止后， 发光仍维持一段时间，称为余 示波管的结构 图3.9.1 F —灯丝；K —阴极；G —控制栅极；A 1—第一阳极； A 2—第二阳极；Y —竖直偏转板；X —水平偏转板 ×××××实验报告 实验名称：示波器的使用 姓名___________学号_______班级_________实验日期____________ 温度___________压力___________ 同组者___________ 一、实验预习部分 (一)实验目的要求： 1.了解示波器的工作原理 2.学习掌握示波器和低频信号发生器的使用方法 3.观察正弦波波形和李萨如图形 (二)实验理论原理： 一．示波器原理 在垂直偏转板上加一交变的正弦电压，中子束将垂直方向来回摆。当所加频率很高时，看到一条垂直的亮线，同时在水平方向加一锯齿波扫描电压，电子束即被水平展开，显示出正弦图形。 二．波形同步调节 当正弦波与锯齿波电压的周期稍有不同时，出现移动的不稳定图形，通过调节“扫描时间”和“扫描微调”使锯齿波电压周期Tx与正弦波周期Ty成合适的关系，出现同步稳定正弦波。 三．李萨如原理 当X轴Y轴均为正弦波时，频率之间存在一定比例关系，可观察到的李萨如图形。 (三)实验操作及测定内容 Ⅰ。正弦波的调节 ⑴调节观察正弦波形，绘出所调单个波形的草图，定量测量这一正弦信号的峰峰值Vp-p 和频率Fx，求出该电信号电压的有效值V=Vp-p / 2√2 ①打开电源，随即将“Y轴位移”“X轴位移”“辉度”“聚焦”旋钮调至中央；“自动/常规”开关置于AUTO；触发源开关置于“内触发”。 ②按下示波器面板上的电源开关，将会看到一条亮线或一个亮点，可通过调节时间旋钮得到一条亮线。 ③调节“Y轴位移”和“X轴位移”旋钮，使扫迹移至屏中央。 ④调节“辉度”和“聚焦”旋钮使扫迹亮度和粗细适中。 ⑤从SP1631A型功率函数信号发生器输出一正弦电压，电压值与频率值不要太大，并输出到一个通道上。 ⑥调节“幅度”和“时间”旋钮适中，不要太小，将屏幕上得到的完整的正弦波形。 ⑦调节“触发电平”调节旋钮，使波形稳定。 ⑵正弦波的测量 ①测正弦波形的幅度及周期。 大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 18 日，第13周，星期 二 第 5-6 节 实验名称 示波器的原理与使用 教师评语 实验目的与要求： （1） 了解示波器的工作原理 （2） 学习使用示波器观察各种信号波形 （3） 用示波器测量信号的电压、频率和相位差 主要仪器设备： YB4320G 双踪示波器， EE1641B 型函数信号发生器 实验原理和内容： 1. 示波器基本结构 示波器主要由示波管、放大和衰减系统、触发扫描系统和电源四部分组成， 其中示波管是核心部分。 示波管的基本结构如下图所示， 主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成， 由外部玻璃外壳密封在真空环境中。 成 绩 教师签字 电子枪的作用是释放并加速电子束。 其中第一阳极称为聚焦阳极， 第二阳极称为加速阳极。 通 过调节两者的共同作用， 可以使电子束打到荧光屏上产生明亮清晰的圆点。 偏转系统由X 、Y 两对偏转板组成， 通过在板上加电压来使电子束偏转， 从而对应地改变屏上亮点的位置。 荧光屏上涂有荧光粉， 电子打上去时能够发光形成光斑。 不同荧光粉的发光颜色与余辉时间都不同。 放大和衰减系统用于对不同大小的输入信号进行适当的缩放， 使其幅度适合于观测。 扫描系统的作用是产生锯齿波扫描电压(如左上图所示)， 使电子束在其作用下匀速地在荧光屏周期性地自左向右运动， 这一过程称为扫描。 扫描开始的时间由触发系统控制。 2. 示波器的显示波形的原理 如果只在竖直偏转板加上交变电压而X 偏转板上五点也是， 电子束在竖直方向上来回运动而形成一条亮线， 如左图所示： 如果在Y 偏转板和X 偏转板上同时分别加载正弦电压和锯齿波电压， 电子受水平竖直两个方向的合理作用下， 进行正弦震荡和水平扫描的合成运动， 在两电压周期相等时， 荧光屏上能够显示出完整周期的正弦电压波形， 显像原理如右图所示： 3. 扫描同步 为了完整地显示外界输入信号的周期波形， 需要调节扫描周期使其与外界信号周期相同或成合适的关系。 当某些因素改变致使周期发生变化时，使用扫描同步功能， 能够使扫描起点自动跟踪外界信号变化， 从而稳定地显示波形。 步骤与操作方法： 1. 示波器测量信号的电压和频率 对于一个稳定显示的正弦电压波形， 电压和频率可以由以下方法读出 h a U p p ?=-， 1)(-?=l b f 目录 第一章示波器基本原理 (2) 1、1 模拟示波器 (2) 1、1、1示波管 (2) 1、1、2模拟示波器方框图 (3) 1、2 数字存储示波器（DSO） (4) 第二章示波器的使用 (5) 2、1示波器的各个系统和控制 (5) 2、2示波器的正确使用 (7) 第三章模拟示波器的校准 (9) 第四章数字存储示波器的使用和校准 (13) 4、1 TDS220的结构 (13) 4、2 TDS220的常规检查 (14) 4、3 TDS220的校准过程 (16) 第一章 示波器基本原理 示波器是一种图形显示设备，它能够直接观测和真实显示被测信号，是观察电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器，它可分为模拟和数字类型。下面就分模拟和数字部分对示波器的基本原理进行简单介绍。 1、1 模拟示波器 模拟示波器是第一代示波器产品，拥有极佳的"波形更新率"（约每秒超过二十万次），它仅仅在扫描的回扫时间及闭锁（Hold off ）时间内不显示信号，因此又称为模拟实时示波器（Analog Real Time Oscilloscope ）。由于模拟示波器是数字示波器在的基础，我们先来看模拟示波器的工作原理。 1、1、1示波管 模拟示波器的心脏是阴极射线管（CRT ），示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏组成，它们被密封在真空的玻璃壳内，如图1-1所示。 电子枪向屏幕发射电子，发射的电子经聚焦形成电子束，并打在荧光屏上，荧光屏的内表面涂有荧光物质，这样电子束打中的点就发出光来。 电子在从电子枪到屏幕的途中要经过 偏转系统，在偏转系统上施加电压就可以使光点在屏幕上移动。偏转系统由水平（X ）偏转板和垂直（Y ）偏转板组成。这种偏转方式称为静电偏转。 将输入信号加到Y 轴偏转板上，而示波器自己使电子束沿X 轴方向扫描。这样就使得光点在屏幕上描绘出输入信号的波形。这样扫出的信号波形称为波形轨迹 1、1、2模拟示波器方框图 从上一小节可以看出，只要控制X 轴偏转板和Y 轴偏转板上的电压，就能控制示波管显示的图形形状。因此，只要在示波管的X 轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压，在y 轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小)，示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。电信号中，在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。因此，往往给X 轴加上锯齿波。 示波器的基本组成框图如图1-2所示，它主要由示波管、Y 轴系统、X 轴系统三部分组成。此外还包括电源电路，它产生电路中需要的多种电源。示波器中还往往有一个精确稳定的方波信号发生器，供校验示波器用。 被测信号通过探头到达示波器的垂直系统，经衰减器适当衰减后送至垂直放大器，放大后产生足够大的信号，加到示波管的Y 轴偏转板上，控制亮点在屏幕中的上下移动。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形，将Y 轴的被测信号引入X 轴系统的触发系统，启动或触 示波器利用电场对电子运动轨迹的影响来反映电压的瞬变过程。由于电子惯性小，荷质比大，因此示波器具有较宽的频率响应，可用以观察变化极快的电压瞬变过程。用它可以直接测定电信号的电压、相位、周期和频率等参数。 一、实验目的 (1) 了解示波器的工作原理 (2) 掌握示波器的基本调整方法和工作模式。 (3) 掌握用示波器观测信号和进行简单测量的方法。 二、实验仪器 双踪示波器1台，函数信号发生器2台及同轴电缆。 三、实验原理 示波器是利用电场改变电子运动轨迹来反映电压的瞬变过程，是显示二维图像的仪器。二维图像在数学上要两个坐标Y和X来描述。示波器上的二维图像要两个电场即Y电场(Y偏转)和X电场(X偏转)共同影响电子轨迹来形成。 1、示波器的结构 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1所示。 图1示波器结构方框图 2、示波器显示波形的原理 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 送至示波器的Y轴偏转板上，如果X轴不加电压，荧光屏上看到的是一根竖着的直线。当信号的频率足够小时，我们就能清晰地看到光点的运动过程——正弦振动。 若在示波器的水平偏转板上加线性变化的锯齿波信号电压。如果Y轴偏转板上无信号，则荧光屏上也只能观测到一条水平直线。 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所示。 3、李萨如图形 若把两个正弦信号分别加到垂直与水平偏转板，则荧光屏上光点示波器原理及其应用分析解析
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