电子示波器实验报告.docx

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电子示波器实验报告

电子示波器实验报告

　　一、名称：

电子示波器的使用二、目的：

　　1．了解示波器的基本结构和工作原理,掌握示波器的基本调节和使用方法。

　　2．学会使用常用信号发生器；掌握用示波器观察电信号波形的方法。

3．学会用示波器测量电信号电压、周期和频率等电参量。

4．学会用示波器观察利萨如图形。

　　三、器材：

　　1、OS-5020型示波器。

　　2、EE1641B型函数信号发生器/计数器。

3、GFG-8015G型函数信号发生器。

　　四、原理：

　　1、示波器的基本结构：

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　　Y输入

　　外触发X输入2、示波管结构简介：

　　3、电子放大系统：

　　竖直放大器、水平放大器

　　作用：

在偏转板上加足够的电压，使电子束获得明显偏移；对较弱的被测信号进行放大。

4、扫描触发系统：

　　扫描发生器：

产生一个与时间成正比的电压作为扫描信号。

　　触发电路：

形成触发信号。

示波器工作在自动　　材料学院　　专业　　材料物理　　班级　　0705姓名　　童凌炜　　学号　　XX67025实验台号　　实验时间XX年11月18日，第13周，星期二第5-6节

　　实验名称　　示波器的原理与使用

　　教师评语

　　实验目的与要求：

　　了解示波器的工作原理

　　学习使用示波器观察各种信号波形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。

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　　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

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　　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

　　如果只在竖直偏转板加上交变电压而X偏转板上五点也是，电子束在竖直方向上来回运动而形成一条亮线，如左图所示：

　　如果在Y偏转板和X偏转板上同时分别加载正弦电压和锯齿波电压，电子受水平竖直两个方向的合理作用下，进行正弦震荡和水平扫描的合成运动，在两电压周期相等时，荧光屏上能够显示出完整周期的正弦电压波形，显像原理如右图所示：

　　3.扫描同步

　　为了完整地显示外界输入信号的周期波形，需要调节扫描周期使其与外界信号周期相同或成合适的关系。

当某些因素改变致使周期发生变化时，使用扫描同步功能，能够使扫描起点自动跟踪外界信号变化，从而稳定地显示波形。

　　步骤与操作方法：

　　1.示波器测量信号的电压和频率

　　对于一个稳定显示的正弦电压波形，电压和频率可以由以下方法读出

　　Up?

p?

a?

h，f?

（b?

l）?

1

　　其中a为垂直偏转因数

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　　单位为

　　V/div或mV/div；h为输入信号的峰-峰高度，单位div；b为扫描时间系数，从主扫描时间系数选择开关上可以直接读出，单位s/div、ms/div或μs/div；l为输入信号的单个周期宽度，单位div。

　　打开电源开关并切换到DC档，拨动垂直工作方式开关，选择未知信号所在的通道。

通过调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系数开关”，以及它们对应的微调开

　　关，使未知信号图形的高度和波形个数便与测量。

同时在开关上读出计算所需的a、b值。

　　调节“垂直位移”与“水平位移”旋钮，利用荧光屏上的刻度读取l、h值，并记录。

　　2.用示波器直接观察半波和全波整流波形

　　将实验室提供的未知信号分别接到整流电路的AB端，CD端送入示波器的CH1或CH2

　　端。

　　通过调节“扫描时间系数选择开关”和“垂直偏转系数开关”是信号显示在屏内，分

　　别观察整流后的波形，并记录

　　3.李萨如图形测量信号的频率

　　不使用机内的扫描电压，而使用两个外界输入的正弦电压分别加载在X、Y偏转板上，当两个正弦电压的频率相同或呈简单的整数比，则屏上将显示特殊形状的轨迹，这种轨迹称为李萨如图形。

李萨如图形与X轴和Y轴的最大交点数nx与ny之比正好等于Y、X端的输入电压频率之比，即

　　fy:

fx?

nx:

ny

　　*

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　　示波器和函数信号发生器的操作原理略

　　数据记录与处理/结果与分析：

1.正弦信号电压和频率的测量：

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　　2.正弦信号、半波整流信号、全波整流信号的图形

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　　3.李萨如图形测量正弦信号的频率

　　讨论、建议与质疑：

　　在示波器显示扫描波形图和李萨如图形的原理中，不同之处在与它们所使用的扫描电压不同。

显示扫描波形时，水平方向加载的是锯齿波的扫描电压，它能够使电子束从左向右地单方向扫描，当扫描频率和输入信号的频率相配合时，就能够显

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　　示输入信号的波形；显示李萨如图形时，水平方向接入的是未知的正弦信号，它使电子束在水平方向上做简谐往复运动，与竖直方向的另一简谐运动相叠加后，在荧光屏上形成李萨如图形。

　　形成椭圆的条件较为简单，当输入的两个同频正弦信号相位差存在，且大小在+π~-π之

　　间时，即可形成椭圆图形。

　　圆可以认为是一种特殊条件下形成的椭圆图形。

　　当输入的两个正弦信号频率相同，信号振幅相同，且两者的相位差为±π/2时，李萨如图形为圆形。

　　实验中Y轴信号为已知正弦信号，X轴为未知信号，经过实验，发现

　　当fy比fx大很多时，荧光屏上的线条之间不可分辨，形成一个矩形块状图案；当fy比fx小很多时，荧光屏上显示一条上下振荡的水平线段。

　　试解释全波整流图形存在水平片段的原因。

　　个人认为，由于示波器上没有精确地显示出波形所在的相对位置，故对这一波形现象可以有以下两种理解方式：

第一种理解方式：

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　　如上图，左图为理论上的全波整流信号波形，右图为实际中由示波器观察到的整流波形，可见实际波形下端未能达到0，即负载端电压值在外部加载电压换向时没有达到最小。

原因可以认为，二极管的单向导通作用不是绝对的，在电压反向加载时，仍有小部分的反向“漏电流”通过二极管，因此在桥式整流电路中，电路电流完全等于零的时刻是不存在的，在正向电压下降到接近0的位置时，由于有反向漏电流存在，故负载两端的实际电流不为零，故电压也不为零，由示波器显示其电压变化状态，变得到了右上图示的“削尾”现象。

另外，也可以认为二极管有电流/电压残留现象等等。

　　第二种理解方式：

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　　如右图所示，波形的形状与实际可见相同，但与上一种理解方式不同的是，此种情况可以理解为，负载两端的电压提前下降到零，维持在零水平一段时间后，重新上升。

在这种情况下，必须提到二极管单向导通性质的一个前提：

　　当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。

只有当正向电压达到某一数值实验体会：

　　本次实验相比与其他实验，更加接近于一种体验性的实验，目的并不在于获得最终的实验数据结果，而在于让我们更好地理解实际生产生活中常用的示波器；通过操作示波器，一方面我能够熟悉仪器的使用方法，认识到书本理论和实际操作存在的差距，一方面也体会了示波器中所表现的将一些不可见的动态量转化为另一种量直观地表现出来的方法。

　　另外，本次实验中，我也体会到了书本上的理论知识和实际应用的差异所在，具体地说即是全波整形电流波形理论值和实际图样的差别。

通过实际的操作和观察，我能够从差异出发，从一些错误出发，通过比较以不同地角度更好的理解所学的知识，这是单独阅读书本所不能做到的。

　　佛山科学技术学院

　　实验报告

　　课程名称　　实验项目　　专业班级　　姓名学号指导教师　　成绩　　日期　　年月日

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　　实验原理四.实验步骤五、实验数据和数据处理六.实验结果七.分析讨论八.思考题

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　　实验二十三示波器的使用

　　班级姓名　　学号同组人日期

　　【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、扫描同步系统、放大与衰减系统、电源系统四个部分。

“示波管”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，

　　F灯丝，K阴极，G控制栅极，A1、A2第一、第二阳极，Y、X竖直、水平偏转板

　　图1示波管结构简图

　　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。

　　3）荧光屏

　　荧光屏的作用是将电子束轰击点的轨迹显示出来以供观测。

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　　4）显示波形的原理　　图

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　　2图3图4

　　在竖直偏转板上加一交变正弦电压，可看到一条竖直的亮线，如图3所示。

在水平偏转板上加“锯齿波电压”扫描电压，使荧光屏上的亮点沿水平方向拉开。

电子的运动是两相互相垂直运动的合成。

当锯齿波电压与正弦电压的变化周期相等时，在荧光屏上将显示出一个稳定的正弦电压波形图如图4所示。

　　当波形信号的频率