示波器的实验报告.doc

示波器的实验报告一、名称：电子示波器的使用二、目的：1. 了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的 基本调节和使用方法2. 学会使用常用信号发生器；掌握用示波器观察电信 号波形的方法3.学会用示波器测量电信号电压、周期和 频率等电参量4.学会用示波器观察利萨如图形三、 器材：1、OS-5020型示波器2、EE1641B型函数信号发生器/计数器3、GFG-8015G 型函数信号发生器四、 原理：1、示波器的基本结构：Y输入外触发X输入2、示波管结构简介：3、电子放大系统：竖直放大器、水平放大器作用：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4、扫描触发系统：扫描发生器：产生一个与时间成正比的电压作为扫描 信号触发电路：形成触发信号示波器工作在自动材料学 院专业材料物理班级0705姓名童凌炜学号2007670 25实验 台号实验时间2008年11月18 0,第13周，星期二第5-6实验名称示波器的原理与使用教师评语实验目的与要求：了解示波器的工作原理学习使用示波器观察各种信号波形用示波器测量信号 的电压、频率和相位差 主要仪器设备：YB4320 G双踪示波器，EE1 641B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Up?p?a?h, f?(b?l)?l其中a为垂直偏转因数单位为V/div或mV/d iv； h为输入信号的峰-峰高度，单位 di v； b为扫描时间系数，从主扫描时间系数选择开关上可 以直接读岀，单位s/div、m s/div或us/div； 1为输入信 号的单个周期宽度，单位divo打开电源开关并切换到DC档，拨动垂直工作方式开 关，选择未知信号所在的通道通过调节“扫描时间系数 选择开关”和“垂直偏转系数开关”，以及它们对应的微调关，使未知信号图形的高度和波形个数便与测量同 时在开关上读出计算所需的a、b值调节“垂直位移”与“水平位移”旋钮，利用荧光屏 上的刻度读取1、h值，并记录2. 用示波器直接观察半波和全波整流波形将实验室提供的未知信号分别接到整流电路的AB端，CD端送入示波器的CH1或CH2端通过调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系 数开关”是信号显示在屏内，分别观察整流后的波形，并记录3. 李萨如图形测量信号的频率不使用机内的扫描电压，而使用两个外界输入的正弦 电压分别加载在X、Y偏转板上，当两个正弦电压的频率相同或呈简单的整数比,则屏上将显示特殊形状的轨迹，这种轨迹称为李萨如图形。

李萨如图形与X轴和Y轴的最大 交点数nx与ny之比正好等于Y、X端的输入电压频率之 比，即fy:fx?nx:ny 示波器和函数信号发生器的操作原理略数据记录与处理/结果与分析：1•正弦信号电压和频率 的测量：2. 正弦信号、半波整流信号、全波整流信号的图形3. 李萨如图形测量正弦信号的频率讨论、建议与质疑：在示波器显示扫描波形图和李萨如图形的原理中，不 同之处在与它们所使用的扫描电压不同显示扫描波形时, 水平方向加载的是锯齿波的扫描电压，它能够使电子束从 左向右地单方向扫描，当扫描频率和输入信号的频率相配 合时，就能够显示输入信号的波形；显示李萨如图形时，水平方向接 入的是未知的正弦信号，它使电子束在水平方向上做简谐 往复运动，与竖直方向的另一简谐运动相叠加后，在荧光 屏上形成李萨如图形形成椭圆的条件较为简单，当输入的两个同频正弦信 号相位差存在，且大小在+n~-n之间时，即可形成椭圆图形圆可以认为是一种特殊条件下形成的椭圆图形当输入的两个正弦信号频率相同，信号振幅相同，且 两者的相位差为"/2时，李萨如图形为圆形实验中Y轴信号为已知正弦信号，X轴为未知信号，经 过实验，发现当fy比fx大很多时，荧光屏上的线条之间不可分辨, 形成一个矩形块状图案；当f y比fx小很多时，荧光屏上 显示一条上下振荡的水平线段。

试解释全波整流图形存在水平片段的原因个人认为，由于示波器上没有精确地显示出波形所在 的相对位置，故对这一波形现象可以有以下两种理解方式: 第一种理解方式：如上图，左图为理论上的全波整流信号波形，右图为实际中由示波器观察到的整流波形，可见实际波形下端未 能达到0,即负载端电压值在外部加载电压换向时没有达到 最小原因可以认为，二极管的单向导通作用不是绝对的, 在电压反向加载时，仍有小部分的反向“漏电流”通过二 极管，因此在桥式整流电路中，电路电流完全等于零的时 刻是不存在的，在正向电压下降到接近0的位置时，由于 有反向漏电流存在，故负载两端的实际电流不为零，故电 压也不为零，由示波器显示其电压变化状态，变得到了右 上图示的“削尾”现象另外，也可以认为二极管有电流/ 电压残留现象等等第二种理解方式：如右图所示，波形的形状与实际可见相同，但与上一 种理解方式不同的是，此种情况可以理解为，负载两端的 电压提前下降到零，维持在零水平一段时间后，重新上升 在这种情况下，必须提到二极管单向导通性质的一个前提:当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不 能导通，流过二极管的正向电流十分微弱只有当正向电 压达到某一数值实验体会：本次实验相比与其他实验，更加接近于一种体验性的 实验，目的并不在于获得最终的实验数据结果，而在于让 我们更好地理解实际生产生活中常用的示波器；通过操作 示波器，一方面我能够熟悉仪器的使用方法，认识到书本 理论和实际操作存在的差距，一方面也体会了示波器中所 表现的将一些不可见的动态量转化为另一种量直观地表现 出来的方法。

另外，本次实验中，我也体会到了书本上的理论知识 和实际应用的差异所在，具体地说即是全波整形电流波形 理论值和实际图样的差别通过实际的操作和观察，我能 够从差异出发，从一些错误出发，通过比较以不同地角度 更好的理解所学的知识，这是单独阅读书本所不能做到的佛山科学技术学院实验报告课程名称实验项目专业班级姓名学号指导教师成绩日 期年月日实验原理四.实验步骤五、实验数据和数据处理六•实 验结果七.分析讨论八.思考题实验二十三示波器的使用 班级姓名学号同组人日期【实验目的】1、了解示波器的基本结构和工作原理，学会正确使用 示波器2、掌握用示波器观察各种电信号波形、测量电压 和频率的方法3、掌握观察利萨如图形的方法，并能用利萨如图形测 量未知正弦信号的频率实验仪器】固纬G0S-620型双踪示波器一台，GFG-809型信号发生 器两台，连线若干实验原理】示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转, 显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器在各 行各业与各个研究领域都有着广泛的应用其基本结构与 工作原理如下1、示波器的基本结构与显示波形的基本原理本次实验使用的是台湾固纬公司生产的通用双踪示波 器。

基本结构大致可分为示波管、扫描同步系统、放大与 衰减系统、电源系统四个部分示波管”是示波器的核心 部件如图1所示的可细分为电子枪，偏转系统和荧光屏 三部分1） 电子枪电子枪包括灯丝F,阴极K,控制栅极G,第一阳极A1, 第二阳极A2等阴极被灯丝加热后，可沿轴向发射电子 并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点2） 偏转系统偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x和y组成， 分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转从电子枪射出的电子束若不受横向电场的作用，将沿 轴线前进并在荧光屏的中心呈现静止的光点若受到横向 电场的作用，电子束的运动方向就会偏离轴线，F灯丝，K阴极，G控制栅极，Al、A2第一、第二阳极, Y、X竖直、水平偏转板 图1示波管结构简图屏上光点的位置就会移动x偏转板之间的横向电场用 来控制光点在水平方向的位移，y偏转板用来控制光点在竖 直方向的位移如果两对偏转板都加上电场，则光点在二 者的共同控制下，将在荧光屏平面二维方向上发生位移3） 荧光屏荧光屏的作用是将电子束轰击点的轨迹显示出来以供 观测4） 显示波形的原理图2图3图4在竖直偏转板上加一交变正弦电压，可看到一条竖直 的亮线，如图3所示。

在水平偏转板上加“锯齿波电压” 扫描电压，使荧光屏上的亮点沿水平方向拉开电子的运 动是两相互相垂直运动的合成当锯齿波电压与正弦电压 的变化周期相等时，在荧光屏上将显示出一个稳定的正弦 电压波形图如图4所示当波形信号的频率等于锯齿波频率的整数倍时，荧光屏上将呈现整数个完整而稳定的被测信号的波形，当两者 不成整数倍时，对于被测信号来说，每次扫描的起点都不 会相同，结果造成波形在水平方向上不断的移动为了消 除这一现象，必须使被测信号的起点与扫描电压的起点保 持“同步”，这一功能由机内“触发同步”电路来完成2、利用利萨如图测正弦电压的频率基本原理通过观察荧光屏上利萨如图形进行频率对比的方法称 之为利萨如图形法此法于185 5年由利萨如所证明将被 测正弦信号fy加到y偏转板，将参考正弦信号fx加到x 偏转板，当两者的频率之比 fyfx是整数时，在荧光屏上将出现利萨如 图图5给出了几种不同频率比的利萨如图形判断两个 电压信号频率比的条件是屏上出现了利萨如图形稳定不动, 方法是对稳定不动的图形分别做水平直线和竖直直线与图 形相切，设水平线上的切点数最多为NX,竖直线上的切点 数最多为NY,则fyfx9■nxn y图5的第一个图形，nx?2, ny?4, Y轴上的信号频率fy 与x轴上的信号频率2fx之比为，若fx已知，则fy可求。

实验内容与步骤】开机前完成以下准备工作：扫描微调、电压灵敏度微 调置校准档、扫描方式、触发源选项、耦合方式（置AC ）； 按压电源按钮预热3分钟初始化示波器面板获得“点”：辉度、聚焦、三个位置 旋钮置于居中位置，扫描灵敏度置于正交模。