实验3 示波器和万用表的使用

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1、实验3示波器和万用电表的使用【实验目的】1．了解示波器显示波形的原理（电偏转、扫描、同步、整步）；2．了解双踪示波器和万用电表的使用方法；3．学习用示波器测交流信号电压、频率和相位差。【仪器用具】SS7802双踪示波器、YB1610型功率函数信号发生器、MY61万用电表。【原理概述】电子示波器是用来直接显示、观察和测量电压波形及其参数的电子仪器。一切可转化为电压的电学量（如电流、电阻等）和非电学量（如温度、压力、磁场、光强等）以及它们的动态过程均可由示波器来观察和测量。现代示波器的频率响应可从直流至Hz；它可观察连续信号，也可捕捉到单个的快速脉冲

2、信号并将它贮存起来，定格在屏幕上供仔细分析研究；它还能在屏幕上测量电压、时间、频率等各种参数。示波器是用途极为广泛的一种通用现代测量工具。（一）示波器的结构电子示波器主要由四大部分组成：阴极射线示波器系统；扫描、触发系统；放大系统；电源系统。下面主要介绍与示波器显示波形原理相关的几个部分。1.示波管内部结构示波管内部结构如图1所示。阴极被加热发射出大量电子，聚焦、加速后高速轰击荧光屏，发生荧光。在靠近阴极处设置控制栅极，调节其电位（相对阴极为负电位）来控制电子束流的强度，使荧光“辉度”改变。　　　　　　　　　　图　1在电子束路径两旁设置两对平行板

3、电极，改变加在其上的电压，可控制电子束的运动。831.电偏转在示波管内，有两对平行板电极，垂直方向的一对平行板电极称为水平（或）偏转板，简称为横偏板。水平方向的一对平行板电极称为垂直（或）偏转板，简称为纵偏板。在偏转板上加电压时，其电场致使飞速运动的电子束（及其在屏上的光点）沿水平、垂直方向发生偏移，这种现象称为电偏移。若幅度为(V)的电压使电子束沿纵向（或横向）偏转(cm)，则定义为偏转电压灵敏度，简称为灵敏度，记作，即（V/cm，读作：伏每厘米）（1）偏转电压灵敏度（也称‘伏/格’值）表示：使电子束沿纵向（或横向）偏转1cm（即一格）的电压幅

4、度。显然，偏转电压灵敏度为(V/cm)时，使电子束偏转(cm)的电压幅度为：（）（2）用（2）式，从电子束的偏转厘米数，可测出被测电压值。2.扫描若仅在横偏板上加周期性变化的电压，则电子束（或光点）沿水平方向作周而复始的往返运动，其位移随电压增大而增大（电压达到最大值时它也达到最大），随电压减小而减小。而当电压恢复到起始值时，电子束（或光点）便回到起始位置。电子束（或光点）的这种周而复始的往返运动称为扫描。此时称为扫描电压。当扫描较快（频率较高）时，荧光屏上仅显示一条水平亮线成为扫描线。若是如图2中所示的周期为的线性锯齿波电压，则电子束的水平位移

5、，即位移与时间成线性关系。若在横偏板上加的扫描电压，使电子束在（S：秒）内沿水平方向位移(cm)，则为每厘米扫描时间，简称为厘米扫描时间。记作，即（S/cm，读作：秒每厘米）（3）厘米扫描时间（也称‘时间/格’值）表示：电子束沿水平方向扫描1cm（即1格）的时间。显然。厘米扫描时间为(S/cm)时，电子束沿水平方向扫描（cm）所用的时间为：（S）（4）83用（4）式，从电子束横向扫描距离，可测定时间间隔。1.示波器显示波形原理在纵偏板上加周期为的被观测的信号（如正弦波），而在横偏板上加周期为的线性锯齿波扫描电压时，后者使方向振动沿方向展开，呈现二

6、维平面图形。当，……（如图2所示）时，每次锯齿波的扫描起始点会准确落到被观测信号的同相位点上，于是周而复始扫出完全相同的波形，从而稳定地显示，即扫描电压和被观测的信号达到同步，成为扫描同步。但若（如图3所示）时，则每次扫描起始点会落在非图2图3同相位点上，于是每次扫出的波形不重复，其结果屏上波形在不断地在移动（或向右、或向左），无法观测到稳定的波形，即扫描不同步。由此可见，扫描显示稳定波形的条件（即扫描同步条件）是：扫描电压周期为被观测信号周期的整数倍，即，或……（5）实际中，由于被观测信号和锯齿波的周期很难严格地满足（5）式的要求，所以仅通过用

7、手调节示波器的“扫描时间”（即调整锯齿波周期）旋钮的方法是无法实现扫描同步的。2.整步示波器实现扫描同步的过程称为整步。常用示波器实现扫描同步可有两种方式：触发扫描和连续扫描，这里只介绍触发扫描。83SS7802示波器通过其触发系统实施触发扫描来实现扫描同步。触发扫描同步原理：由输入的被观测信号提供触发信号，送至触发电路，当其电平达到某一选择的触发电平（如图4中的A点电平）时，触发电路便输出触发脉冲，用它去启动扫描电路进行扫描（即光点启动，由A点自左至右移动，直至A′点）。当扫描电压由最大值迅速恢复到启动电压值时，光点从A′点迅速返回到A点。其中

8、，锯齿波在该周期内的扫描期间，扫描电路不再受期间到来的触发脉冲（如图4中虚线所示脉冲）的任何影响，直至本次扫描结束。之后等到下一个触发脉