《示波器的使用》PPT课件

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1、示波器的使用引言100多年前，德国著名物理学家卡尔·费丁南德·布劳恩发明了世界上第一个阴极射线管示波器，而上世纪四十年代则是电子示波器兴起的时代，雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具，带宽10MHz的同步示波器的成功开发，是近代示波器的基础。示波器是电子测量中最常用的仪器，可测量电信号电压随时间的变化及各电信号间的相互关系，如能直观观测信号并测量其幅度大小、周期、频率、相位等多种参数。只要能采用传感器，把非电量转换成电量，它也可以用来测量非电信号，如压力、振动、声、光、热、磁等，因此，示波器在科学实验和工程技术中有着十分广泛的应用。示波器可分为模拟示波器和数字示波器两种基

2、本类型，二者的系统结构和功能原理有明显不同。本实验以YB4320B型双踪模拟示波器为例来让大家了解模拟示波器基本原理，熟悉其使用操作，为今后使用各类示波器打下基础；并学习EE1641B型函数信号发生器的操作使用方法；最后用示波器测量出电压波形，及用李萨如图形测量正弦波的频率。实验原理模拟示波器虽有很多的规格与型号，但主要由示波管、电压放大系统、扫描与触发系统以及电源这几部分构成。YB4320B型双踪示波器的电路组成及其结构方框图如图1所示。图1双踪示波器结构方框图一、示波管示波管是用于显示被测信号波形的器件，其结构如图2所示，大致可分成三部分，电子枪,偏转板,荧光屏，全部密封在

3、玻璃外壳内，里面抽成高真空。图2示波器结构示意图（1）电子枪电子枪由灯丝1、阴极2、栅极3、阳极4、聚焦极5等部分组成，它的作用是发射电子束，并通过一定的电场分布控制到达荧光屏上的电子数量以及电子束的形状和尺寸大小。点燃的灯丝加热阴极，向外发射电子，通过栅极后形成一电子束，栅极的电位相对阴极为负，调节栅极相对阴极的电位，可以控制通过栅极的电子数目，从而控制到达荧光屏上的电子数目，改变荧光屏上光点的亮度，示波器面板上辉度调节旋钮就是起这一作用的。阳极和聚焦极相对栅极有很高的电位，对电子束进行聚焦与加速。电子在向荧光屏运动的过程中会向四周发散，因而在荧光屏上观察到的是一个光斑。若让

4、电子束通过如图3所示的静电场（图中带箭头的实线为电力线，虚线为等位线，SZ线为电子运动轨迹），利用电场对电子的作用，可以使发散的电子束通过这一电场后重新会聚成一细小的电子束。这一电场对电子的作用就像会聚透镜对光的作用一样，所以称为“静电透镜”。示波器面板上的聚焦旋钮就是起这一作用的。图3聚焦电极内电场分布图4电子通过偏转板时的运动轨迹（2）偏转板示波管内有两组平行板，一组竖直放置（如图2中的6），一组水平放置（如图2中的7）。通常在竖直放置的平行板上加上被测信号电压，则电子通过这一平行板间的电场时，受电场作用运动方向发生改变，如图4所示。当电子束到达荧光屏时，在垂直方向上偏转的

5、距离Y与加在平行板上的信号电压U成正比，即，D为垂直偏转系数，单位V/cm（或V/格），因此可通过测量电子束的偏移距离Y确定信号的电压。同理，在水平放置的偏转板上加上电压也可通过测量电子束在水平方向的偏移距离确定。（3）荧光屏示波管前端的玻璃屏上涂有一层荧光粉，当电子束打到荧光屏上时可使荧光粉发光，显示出电子束的运动轨迹，即被测信号的波形。要注意避免电子束长时间射在荧光屏上一点，以免烧坏该点。因此暂不用示波器时，可将“辉度”调暗。二、电压放大电路一般示波管偏转板的灵敏度不高，偏转1cm得有几十伏的电压。被测信号的电压一般较低，只有几伏、几毫伏，甚至更低。因此为了使电子束能在荧光

6、屏上获得明显的偏移，必须对被测信号进行电压放大，垂直（Y轴）和水平（X轴）放大器就起这一作用。三、扫描与触发系统把一个电压随时间变化的信号加在示波器垂直偏转板上，只能从荧光屏上观察到光点在垂直方向的运动，看不到电压随时间变化的波形。如果在水平偏转板上加上一个电压与时间成正比的信号，使电子束在垂直方向运动的同时沿水平方向移动，把垂直方向的运动在水平方向“展开”，就可以在荧光屏上显示出电压随时间变化的波形。电子束在水平方向的运动是周期性地来回扫动，所以把它称之为“扫描”。实际上采用的扫描信号是如图5所示的“锯齿波”，由图1所示的扫描电路产生，它的特点是在一周内电压与时间成正比，到达

7、最大值后又瞬即回到零。图5扫描信号波形图图6扫描原理图当扫描信号（锯齿波）的周期与垂直方向信号的周期相同时，可以在荧光屏上显示出如图6所示的一个完整周期的波形，而且每次扫描出现的波形完全重合，因而在荧光屏上观察到的波形是稳定的。如果扫描信号的周期是垂直方向信号周期的整数倍N，则荧光屏上将显示N个稳定的垂直方向信号波形，此时被测信号与扫描信号同步，称为扫描同步。若扫描信号周期不是被测信号周期的整数倍，则波形不稳定，即不同步。由于两信号周期的整数倍关系难以始终严格满足，仅通过调节示波器面板上的扫