实验二十三 示波器的使用

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【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GOS-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（CRT）、扫描同步系统、放大与衰减系统、电源系统四个部分。 “示波管（CRT）”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，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。

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示波器的使用

预习思考题

1.示波器的功能是什么？ 2.扫描同步如何理解？ 3.什么是李萨如图？

1.电子示波器是用来直接显示，观察和测量电压波形机器参数的电子仪器。

2.用每一个触发脉冲产生于同触发电压所对应的触发信号的同相位点，故每次扫描起点会准确地落在同相位点于是每次扫描的起始点会准确地落在同相位点，于是每次扫描出的波形完全重复而稳定地显示被测波的波形。就是触发扫描实现同步的原理。

3.当示波器在Y轴与X轴同时输入正弦信号电压且他们的频率式简单的整数比时荧光屏上出现各式各样的图形这类图形称作“李萨如图”

实验数据记录

实验仪器：

YB4320F双追踪示波器，SG1642函数信号发生器 实验步骤：

1.用示波器观察信号波形

（1）调节扫描旋钮，使示波器的扫描线至长短适当的稳定水平亮线

（2）将信号发生器接到ch1或ch2 输入上，频率选用数百或数千赫兹方式开关及触发源开关的位置与信号输入通道一致的出稳定的波形。

（3）改变输入信号电压的波形，如正弦波，三角波，方波调节扫描微调，以得到2个 （4）可以在调节其他该扫描熟悉示波器 2.用李萨如图测定频率

（1）当示波器在Y轴与X轴同时输入正弦信号电压，且他们的频率式简单的整数比的的荧光屏上出现各种形式的图形，这类图形称作“李萨如图”

（2）当fg:fx=1:1时输入fg=50hz.fx=50hz ，绘出一种李萨如图 （3）当fg:fx=1:2时输入fg=300hz.fx=200hz，绘出一种李萨如图

数据处理如上 思考题

1.示波器为接通前，有那些注意事项？ 2.波形不稳定时，应调节那个旋钮？

3.为了观察李萨如图，应该怎样设置按钮？ 4.欲关闭示波器，首先应把那个旋钮扭到最小？

1，1。确定是否接地2。是否正确连接探头3。查看所有的终端额定值4。在是使用一个通道的情况下触发源选的通用一致

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示波器的调节与使用

【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

【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：

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《示波器的原理和使用》实验预习报告

工程物理系工物22  方侨光  022041

实验内容和数据记录

一、观测波形

1.   绘制波形

2.   记录与计算

二、观测利萨如图形

将自制信号源和函数信号发生器的正弦信号分别输入到示波器的两输入端，调出频率为１：１或者１：２的利萨如图形，并由此得到自制信号源的正弦波频率。

正弦波的频率  0.985kHz

三、根据电容充放电原理，研究方波与三角波、尖脉冲之间的关系

1.   观察电容的充电电波（三角波）。参数（u的峰峰值为5V，f=1000Hz，R=10kΩ，C=0.01μF）。用示波器同时观察u和u_Ｃ的波形。缓慢提高方波的频率，观察u_Ｃ的波形和幅度的变化。记录变化规律及其变化前后的频率、电阻和电容等参数。或者固定频率而改变电阻的大小来做同样的观察。

2.   观察电阻的的微小电压（尖脉冲）。考虑u在何时发生突变。用示波器同时观察u和u_Ｒ的波形。改变f或Ｒ，观察波形变化。R=200Ω，其他参数同上。

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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。

    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

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