《示波器的使用》PPT課件

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1、示波器的使用引言100多年前,德國著名物理學(xué)家卡爾·費(fèi)丁南德·布勞恩發(fā)明了世界上第一個(gè)陰極射線管示波器,而上世紀(jì)四十年代則是電子示波器興起的時(shí)代,雷達(dá)和電視的開發(fā)需要性能良好的波形觀察工具,帶寬10MHz的同步示波器的成功開發(fā),是近代示波器的基礎(chǔ)。示波器是電子測量中最常用的儀器,可測量電信號(hào)電壓隨時(shí)間的變化及各電信號(hào)間的相互關(guān)系,如能直觀觀測信號(hào)并測量其幅度大小、周期、頻率、相位等多種參數(shù)。只要能采用傳感器,把非電量轉(zhuǎn)換成電量,它也可以用來測量非電信號(hào),如壓力、振動(dòng)、聲、光、熱、磁等,因此,示波器在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程技術(shù)中有著十分廣泛的應(yīng)用。示波器可分為模擬示波器和數(shù)字示波器兩種基

2、本類型,二者的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能原理有明顯不同。本實(shí)驗(yàn)以YB4320B型雙蹤模擬示波器為例來讓大家了解模擬示波器基本原理,熟悉其使用操作,為今后使用各類示波器打下基礎(chǔ);并學(xué)習(xí)EE1641B型函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的操作使用方法;最后用示波器測量出電壓波形,及用李薩如圖形測量正弦波的頻率。實(shí)驗(yàn)原理模擬示波器雖有很多的規(guī)格與型號(hào),但主要由示波管、電壓放大系統(tǒng)、掃描與觸發(fā)系統(tǒng)以及電源這幾部分構(gòu)成。YB4320B型雙蹤示波器的電路組成及其結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示。圖1雙蹤示波器結(jié)構(gòu)方框圖一、示波管示波管是用于顯示被測信號(hào)波形的器件,其結(jié)構(gòu)如圖2所示,大致可分成三部分,電子槍,偏轉(zhuǎn)板,熒光屏,全部密封在

3、玻璃外殼內(nèi),里面抽成高真空。圖2示波器結(jié)構(gòu)示意圖(1)電子槍電子槍由燈絲1、陰極2、柵極3、陽極4、聚焦極5等部分組成,它的作用是發(fā)射電子束,并通過一定的電場分布控制到達(dá)熒光屏上的電子數(shù)量以及電子束的形狀和尺寸大小。點(diǎn)燃的燈絲加熱陰極,向外發(fā)射電子,通過柵極后形成一電子束,柵極的電位相對(duì)陰極為負(fù),調(diào)節(jié)柵極相對(duì)陰極的電位,可以控制通過柵極的電子數(shù)目,從而控制到達(dá)熒光屏上的電子數(shù)目,改變熒光屏上光點(diǎn)的亮度,示波器面板上輝度調(diào)節(jié)旋鈕就是起這一作用的。陽極和聚焦極相對(duì)柵極有很高的電位,對(duì)電子束進(jìn)行聚焦與加速。電子在向熒光屏運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)向四周發(fā)散,因而在熒光屏上觀察到的是一個(gè)光斑。若讓

4、電子束通過如圖3所示的靜電場(圖中帶箭頭的實(shí)線為電力線,虛線為等位線,SZ線為電子運(yùn)動(dòng)軌跡),利用電場對(duì)電子的作用,可以使發(fā)散的電子束通過這一電場后重新會(huì)聚成一細(xì)小的電子束。這一電場對(duì)電子的作用就像會(huì)聚透鏡對(duì)光的作用一樣,所以稱為“靜電透鏡”。示波器面板上的聚焦旋鈕就是起這一作用的。圖3聚焦電極內(nèi)電場分布圖4電子通過偏轉(zhuǎn)板時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡(2)偏轉(zhuǎn)板示波管內(nèi)有兩組平行板,一組豎直放置(如圖2中的6),一組水平放置(如圖2中的7)。通常在豎直放置的平行板上加上被測信號(hào)電壓,則電子通過這一平行板間的電場時(shí),受電場作用運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變,如圖4所示。當(dāng)電子束到達(dá)熒光屏?xí)r,在垂直方向上偏轉(zhuǎn)的

5、距離Y與加在平行板上的信號(hào)電壓U成正比,即,D為垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù),單位V/cm(或V/格),因此可通過測量電子束的偏移距離Y確定信號(hào)的電壓。同理,在水平放置的偏轉(zhuǎn)板上加上電壓也可通過測量電子束在水平方向的偏移距離確定。(3)熒光屏示波管前端的玻璃屏上涂有一層熒光粉,當(dāng)電子束打到熒光屏上時(shí)可使熒光粉發(fā)光,顯示出電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡,即被測信號(hào)的波形。要注意避免電子束長時(shí)間射在熒光屏上一點(diǎn),以免燒壞該點(diǎn)。因此暫不用示波器時(shí),可將“輝度”調(diào)暗。二、電壓放大電路一般示波管偏轉(zhuǎn)板的靈敏度不高,偏轉(zhuǎn)1cm得有幾十伏的電壓。被測信號(hào)的電壓一般較低,只有幾伏、幾毫伏,甚至更低。因此為了使電子束能在熒光

6、屏上獲得明顯的偏移,必須對(duì)被測信號(hào)進(jìn)行電壓放大,垂直(Y軸)和水平(X軸)放大器就起這一作用。三、掃描與觸發(fā)系統(tǒng)把一個(gè)電壓隨時(shí)間變化的信號(hào)加在示波器垂直偏轉(zhuǎn)板上,只能從熒光屏上觀察到光點(diǎn)在垂直方向的運(yùn)動(dòng),看不到電壓隨時(shí)間變化的波形。如果在水平偏轉(zhuǎn)板上加上一個(gè)電壓與時(shí)間成正比的信號(hào),使電子束在垂直方向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)沿水平方向移動(dòng),把垂直方向的運(yùn)動(dòng)在水平方向“展開”,就可以在熒光屏上顯示出電壓隨時(shí)間變化的波形。電子束在水平方向的運(yùn)動(dòng)是周期性地來回掃動(dòng),所以把它稱之為“掃描”。實(shí)際上采用的掃描信號(hào)是如圖5所示的“鋸齒波”,由圖1所示的掃描電路產(chǎn)生,它的特點(diǎn)是在一周內(nèi)電壓與時(shí)間成正比,到達(dá)

7、最大值后又瞬即回到零。圖5掃描信號(hào)波形圖圖6掃描原理圖當(dāng)掃描信號(hào)(鋸齒波)的周期與垂直方向信號(hào)的周期相同時(shí),可以在熒光屏上顯示出如圖6所示的一個(gè)完整周期的波形,而且每次掃描出現(xiàn)的波形完全重合,因而在熒光屏上觀察到的波形是穩(wěn)定的。如果掃描信號(hào)的周期是垂直方向信號(hào)周期的整數(shù)倍N,則熒光屏上將顯示N個(gè)穩(wěn)定的垂直方向信號(hào)波形,此時(shí)被測信號(hào)與掃描信號(hào)同步,稱為掃描同步。若掃描信號(hào)周期不是被測信號(hào)周期的整數(shù)倍,則波形不穩(wěn)定,即不同步。由于兩信號(hào)周期的整數(shù)倍關(guān)系難以始終嚴(yán)格滿足,僅通過調(diào)節(jié)示波器面板上的掃

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