《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·費丁南德·布勞恩發(fā)明了世界上第一個陰極射線管示波器，而上世紀(jì)四十年代則是電子示波器興起的時代，雷達和電視的開發(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，可測量電信號電壓隨時間的變化及各電信號間的相互關(guān)系，如能直觀觀測信號并測量其幅度大小、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，如壓力、振動、聲、光、熱、磁等，因此，示波器在科學(xué)實驗和工程技術(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。本實驗以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。實驗原理模擬示波器雖有很多的規(guī)格與型號，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熒光屏上的電子數(shù)量以及電子束的形狀和尺寸大小。點燃的燈絲加熱陰極，向外發(fā)射電子，通過柵極后形成一電子束，柵極的電位相對陰極為負，調(diào)節(jié)柵極相對陰極的電位，可以控制通過柵極的電子數(shù)目，從而控制到達熒光屏上的電子數(shù)目，改變熒光屏上光點的亮度，示波器面板上輝度調(diào)節(jié)旋鈕就是起這一作用的。陽極和聚焦極相對柵極有很高的電位，對電子束進行聚焦與加速。電子在向熒光屏運動的過程中會向四周發(fā)散，因而在熒光屏上觀察到的是一個光斑。若讓

4、電子束通過如圖3所示的靜電場（圖中帶箭頭的實線為電力線，虛線為等位線，SZ線為電子運動軌跡），利用電場對電子的作用，可以使發(fā)散的電子束通過這一電場后重新會聚成一細小的電子束。這一電場對電子的作用就像會聚透鏡對光的作用一樣，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)板時的運動軌跡（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電壓，則電子通過這一平行板間的電場時，受電場作用運動方向發(fā)生改變，如圖4所示。當(dāng)電子束到達熒光屏?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可使熒光粉發(fā)光，顯示出電子束的運動軌跡，即被測信號的波形。要注意避免電子束長時間射在熒光屏上一點，以免燒壞該點。因此暫不用示波器時，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，必須對被測信號進行電壓放大，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)把一個電壓隨時間變化的信號加在示波器垂直偏轉(zhuǎn)板上，只能從熒光屏上觀察到光點在垂直方向的運動，看不到電壓隨時間變化的波形。如果在水平偏轉(zhuǎn)板上加上一個電壓與時間成正比的信號，使電子束在垂直方向運動的同時沿水平方向移動，把垂直方向的運動在水平方向“展開”，就可以在熒光屏上顯示出電壓隨時間變化的波形。電子束在水平方向的運動是周期性地來回掃動，所以把它稱之為“掃描”。實際上采用的掃描信號是如圖5所示的“鋸齒波”，由圖1所示的掃描電路產(chǎn)生，它的特點是在一周內(nèi)電壓與時間成正比，到達

7、最大值后又瞬即回到零。圖5掃描信號波形圖圖6掃描原理圖當(dāng)掃描信號（鋸齒波）的周期與垂直方向信號的周期相同時，可以在熒光屏上顯示出如圖6所示的一個完整周期的波形，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。如果掃描信號的周期是垂直方向信號周期的整數(shù)倍N，則熒光屏上將顯示N個穩(wěn)定的垂直方向信號波形，此時被測信號與掃描信號同步，稱為掃描同步。若掃描信號周期不是被測信號周期的整數(shù)倍，則波形不穩(wěn)定，即不同步。由于兩信號周期的整數(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