示波器测信号的周期和频率实验报告.doc

示波器的使用
了解通用双通道示波器的结构和工作原理,熟悉各个旋钮的作用和使用方法。
掌握用示波器观察波形、测量电压和频率的方法;了解用示波器测量相位差的方法。
掌握观察李萨如图形的方法,并能用李萨如图形测量未知正弦信号的频率;能用示波器观察“拍”现象。
通用双通道示波器的结构,面板旋钮的作用和使用方法;
通用双通道示波器的工作原理,李萨如图形测量未知正弦信号频率的原理,观察“拍”现象的原理。
一、前言
示波器是利用电子束的电偏转来观察电压波形的一种常用电子仪器,主要用于观察电信号随时间变化的波形,定量测量波形的幅度、周期、频率、相位等参数。
一般的电学量(如电流、电功率、阻抗等)和可转化为电学量的非电学量(如温度、位移、速度、压力、光强、磁场、频率)以及它们随时间变化的规律都可以用示波器来观测。由于电子的惯性很小,电子射线示波器一般可在很高的频率范围内工作。
采用高增益放大器的示波器可以观察微弱的信号;具有多通道的示波器,则可以同时观察几个信号,并比较它们之间的相应关系(如时间差或相位差),是目前科学实验、科研生产常用的电子仪器。
二、实验仪器
通用双通道示波器,函数信号发生器、同轴电缆等。
三、实验原理
1、仪器工作原理
(1)通用双通道示波器的介绍
主要结构:示波管、电子放大系统、扫描触发系统、电源
。
Y放大
触发同步
。
。
。
。
扫描
发生器
。
。
X放大
。
。
直流电源
Y输入
X输入
外触发
CRT
K1
K2
示波器的原理框图
工作原理:
(a)示波管
示波管是呈喇叭形的玻璃泡,被抽成高真空,内部装有电子枪和两对相互垂直的偏转板,喇叭口的球面内壁上涂有荧光物质,构成荧光屏。下图是示波管的构造图。
电子枪由灯丝F、阴极K、栅极G以及一组阳极A所组成。灯丝通电后炽热,使阴极发热而发射电子。由于阳极电位高于阴极,所以电子被阳极电压加速。当高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光,在屏上就能看到一个亮点。改变阳极组电位分布,可以使不同发射方向的电子恰好会聚在荧光屏某一点上,这种调节称为聚焦。栅极G电位较阴极K为低,改变G电位的高低,可以控制电子枪发射电子流的密度,甚至完全不使电子通过,这称为辉度调节,实际上就是调节荧光屏上亮点的亮暗。
Y偏转板是水平放置的两块电极。当Y偏转板上电压为零时,电子束正好射在荧光屏正中P点。如果Y偏转板加上电压,则电子束受到电场力作用,运动方向发生上下偏移。如果所加的电压不断发生变化,P点的位置也随着在铅垂线上移动。在屏上看到的是一条铅直的亮线。荧光屏上亮点在铅直方向位移Y和加在Y偏转板的电压UY成正比。
X偏转板是垂直放置的两块电极。在X偏转板加上一个变化的电压,那么,荧光屏上亮点在水平方向的位移X也与加在X偏转板的电压UX成正比,于是在屏上看到的则是一条水平的亮线。
(b)示波器显示波形的原理
如果在Y偏转板上加上一个随时间作正弦变化的电压,我们在荧光屏上仅看到一条铅直的亮线,而看不到正弦曲线。只有同时在X 偏转板上加上一个与时间成正比的锯齿形电压,才能在荧光屏上显示出信号电压UY和时间t关系曲线,其原理如下图所示。
图2 示波器显示正弦波形的原理图
设在开始时刻a,电压UY和UX均为零,荧光屏上亮点在A处,时间由