示波器的原理和应用

1．调整双踪示波器；

2．观察信号波形和李萨如图形，测量电压。

  示波形、信号发生器、信号线

(一)示波器的组成

示波器的规格和型号很多，但无论什么示波器都包括 以下几个基本组成部分：示波管电压放大器、同步扫描系统和直流电源等。

1. 示波管

示波管是示波器的核心，其结构如图4-14-1所示，共分为三个部分：电子、偏转系统和荧光屏。

(1)、电子

电子由灯丝F、阴极K、栅极G、加速电极FA、第一阳极Al(又称聚焦电极)和第二阳极 A2(又称辅助聚焦电极)组成。

(2)、偏转系统

 (3)、荧光屏 

2.电压放大器

3．扫描、同步系统

4．电源

电源为示波器各部分提供能量。

（二）示波器波形显示原理

（三）示波器的控制电路

垂直放大电路：由于示波管本身的X及Y偏转的灵敏度不高，当加于偏转板的信号电压较小时，电子束不能发生足够的偏转，以致屏上光点位移过小，不便观测。这就需要先把小的信号电压加以放大后再加到偏转板上。

Y输入端与垂直放大电路之间有一个衰减器，其作用是使过大的输入信号电压减小，以适应放大器的要求。否则，放大器不能正常工作。

水平放大电路将锯齿波信号放大，输送到X偏转板，以保证扫描基线有足够的宽度。另外，水平放大电路也可直接放大外来信号，这样，示波器可作X-Y显示用。

扫描发生器：扫描发生器产生线性良好、频率连续可调的锯齿波信号，作为波形显示的时间基线。

同步电路：输入Y轴的被测信号与示波器内部的锯齿波电压是互相的，由于环境或其它因素的影响，它们的周期可能发生微小的变化。这时，虽然可通过调节扫描时间旋钮将周期调到整数倍数。但过一会又变了。波形又移动起来。为此，示波器内装有扫描同步装置，即从垂直放大电路中(被测信号)取出部分待测信号，输入到扫描发生器，使锯齿波电压的扫描起点自动跟着被测信号改变，这称为“内同步”；如果同步信号从仪器外部输入，则称“外同步”，如果同步信号从电源变压器获得，则称为“电源同步”。为了有效地稳定显示波形，多数示波器都采用触发扫描电路来达到同步的目的，设有“SOURCE”(触发源选择)，可选择不同的触发工作状态。而使用“电平"(LEVEL)旋钮，来改变触发电平大小，当待测信号电压上升到触发电平时，扫描发生器便开始工作。扫描时间的长短，由扫描速度选择开关控制。由于每次波形的扫描起点都在荧光屏上的同一位置，所以，显示的波形极为稳定。

（四）用示波器观察李萨如图形与测量频率

示波管内电子束受X偏转板上正弦电压的作用时，屏上亮点作水平方向的谐振动；受Y偏转板上正弦电压的作用时，屏上亮点作垂直方向的谐振动；当X与Y同时加上正弦电压时，亮点运动是两个相互垂直振动的合成。当X方向的振动频率与Y方向振动频率相同时，亮点合成运动的轨迹一般是一个椭圆。一般地，如果频率比值为整数比，合成运动的轨迹是一个封闭的图形，称为李萨如图形。

李萨如图形与振动频率之间有如下的简单关系：

如果式中为已知(即标准频率)，则可由李萨如图形的切点数来计算求出未知频率。表4-14-l中列举了比值等于不同整数比时的李萨如图形及有关数字。

一、熟悉示波器面板上各旋钮的功能（本实验采用双踪示波器，其面板示意图及其说明详见第3章仪器介绍。）

l、观察CH1通道的正弦输入信号

(1)、按下垂直方式工作开关（14）中的CHl，把“内触发”开关（45）拨向 CH1，调节(9)和(32)使图形上、下、左、右位置适中，调节(4)(6)使图形清晰。

(2)、调节衰减开关(12)和（13），使波形大小合适：调节扫锚开关(30)，使屏幕上出现2～3在个周期完整的波形，测出“峰一谷”间垂直距离Y(格数)，记下此时的“衰减"旋钮上的读数。

2、观察CH2通道的正弦输入信号

(1)、按下垂直方式工作开关（14）中的CH2，把“内触发（30）”开关拨向CH2，调节（9）和(32)使图形上、下、左、右位置适中，调节(4)、(6)使图形清晰。

(2)、改变信号发生器的波形选择开关，观察示波器上输出的不同波形。

二、观察绘制李萨如图形

三、用示波器测电压

(1)、测方波信号的峰-峰值。

(2)、测正弦波信号的有效值。

1、熟悉各旋钮的使用功能。

2、描绘出信号发生器输出的波形，测量信号的峰峰电压值，测量信号的周期。

表4-14-1  CH1  、CH2信号观察

观察信号

CH1  

CH2

李莎如图形

1:1

1:2

2:1

1:3

2:3

签名：                      年   月   日