大学物理实验讲义实验09示波器原理和使用.docx
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大学物理实验讲义实验09示波器原理和使用
实验5示波器原理和使用
示波器是利用示波管内电子射线的偏转,在荧光屏上显示出电信号波形的仪器。
用
它能直接观察电信号的波形,也能测定电信号的幅度、周期、频率和相位,凡能转化为
电压信号的其它电学量(电流、电功率、阻抗等)和非电学量(温度、位移、速度、压
力、声强、光强、磁场等),其随时间的变化都能用示波器来观测。
由于电子射线的惯性
小,示波器扫描发生器的频率较高(可达几百兆赫),Y轴和X轴放大器的增益很大,输入阻抗高,所以示波器特别适合于观测瞬时变化的过程,并可测量微伏级的电压,而
对被测试系统的影响很小。
因此示波器是一种应用广泛的综合性电信号测试仪器。
示波器按用途和特点可以分为:
通用示波器。
它是根据波形显示基本原理而构成的示波器。
取样示波器,它是先将高频信号取样,变为波形与原始信号相似的低频信号,再应
用基本原理显示波形的示波器。
与通用示波器相比,取样示波器具有频带极宽的优点。
记忆与存储示波器。
这两种示波器均有存储信号的功能,前者是采用记忆示波管,
后者是采用数字存储器来存储信息。
专用示波器。
为满足特殊需要而设计的示波器,如电视示波器、高压示波器等。
智能示波器。
这种示波器内采用了微处理器,具有自动操作、数字化处理、存储及
显示等功能。
它是当前发展起来的新型示波器。
也是示波器发展的方向。
本实验以SS—7802型通用示波器为例,说明示波器的原理和使用方法,
并介绍
GFG
—8016G型数字式函数信号发生器的使用方法。
【实验目的】
1.了解示波器显示图象的原理。
2.较熟练地掌握示波器的调整和使用方法。
3.掌握函数信号发生器的使用方法。
4.学习用示波器观察电信号的波形,测量电信号的电压幅度和频率。
【仪器用具】
SS—7802型示波器(或DS-5000型存储示波器)、GFG—8016G型数字式函数信号发生器(或SPF05A型数字合成函数信号发生器)。
【实验原理】
1.示波器的基本结构和工作原理
示波器内部结构复杂,型号很多,但从功能上看,大致可分为示波管、电压放大装
置(包括Y轴放大和X轴放大两部分)、扫描与整步装置和电源四个部分。
如图
5-1所
示。
(1)示波管:
它包括电子枪、偏转板和荧光屏三部分。
图5-1示波器结构方框图
示波管是示波器的核心,它的构造如图5-2所示,左端为一电子枪,电子枪又包括旁热式阴极、加热阴极的灯丝、控制栅极和第一、第二阳极等,阴极经灯丝加热后发出
一束电子,电子被第一和第二阳极电场加速及聚焦后,形成一束很细的高速电子流打在右端的荧光屏上,屏上的荧光物
图5-2示波管的构造
发光形成一亮点。
调节第一阳极电压(即调“聚焦”旋钮)和调节第二阳极电压(即调“辅助聚焦”旋钮)可达到聚焦的目的,使荧光屏上出现清晰的图象。
在电子枪和荧光屏之间装有两对相互垂直的平行板,称为偏转板。
如果板上加有电压,则电子束经过偏转板时受正电极吸引,受负电极排斥,从而使电子束在荧光屏上的亮点位置也跟着改变,所以偏转板是用来控制亮点位置的。
两对偏转板中,横方向的一
对称为X轴偏转板(或叫水平偏转板),纵方向的一对称为Y轴偏转板(或叫垂直偏转
板)。
在一定范围内,亮点的位移与偏转板上所加电压成正比,调节“X轴移位”和“Y
轴移位”旋钮可以改变亮点的位置。
由于控制栅极的电位低于阴极,调节栅极电位可控制穿过栅极的电子数,即控制了
电子流的强度。
荧光屏上亮点的亮度决定于射到屏上电子的数目和能量(由加速阳极的
电压决定),从而调节栅极电位(即调“辉度”旋钮)可以改变亮点的亮度。
(2)电压放大装置(包括
Y轴放大和
X
轴放大两部分)
示波器的输入分为Y轴、X轴两个通道,输入信号电压经输入端的衰减器衰减后,
送到电压放大器放大。
放大后的信号电压最终加到示波器的Y轴偏转板或X轴偏转板上,
亮点随信号电压的变化沿左右或上下作直线运动,形成一条水平或垂直亮线。
调节“
Y
轴增益”或“
X
轴增益”旋钮,可以控制输入信号的放大幅度(注意只是将显示比例放
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