10.09.13高二物理《示波器的原理》(课件)

1234 2.(认识及运用示波器)如图7所示为示波器面板，屏上显示的是 一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形.
图7
1234
(1)假设要增大显示波形的亮度，应调理辉_度__节__(_或__写__为____)____旋
钮.
聚焦调理(或写为
(⊙2)假) 设要屏上波辅形助线聚条焦变调细理且(或边写缘为明○晰) ，应调理
______________
竖直位移(或写为↑↓)
_程__度__位_旋移钮( 和________) ______________旋钮.
1234
3.(认识及运用示波器)如图8所示，利用示波器察看亮斑在竖直方 向的偏移时，以下做法正确的选项是( )
A.示波器的扫描范围应置于“外X〞挡
B.“DC〞、“AC〞开关应置于“DC〞位置
例3 用示波器察看频率为900 Hz的正弦电压信号.把该信号接入 示波器Y输入. (1)当屏幕上出现如图5所示的波形时，应调理________旋钮.假设 正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围，应调理______或 ________旋钮，或这两个旋钮配合运用，以使正弦波的整个波形 出如今屏幕内.
图5
解析 屏幕上的波形位置偏上，应该调理竖直位移旋钮使其向下 挪动至屏幕中心；假设正弦波形的正、负半周均超出屏幕的范围 ，阐明波形在竖直方向上的最大间隔(波幅)过大，应该调理Y增 益调理旋钮使波幅减小，或者调理衰减调理旋钮使整个波形减少 . 答案 竖直位移(或↑↓) 衰减调理 Y增益调理
三、显示外加信号的波形问题 例4 图6中(1)所示是示波管的原理图，它是由电子枪、竖直偏 转电极YY′、程度偏转电极XX′和荧光屏组成.电子枪发射的电子 打在荧光屏上将出现亮点，不加任何电压时，电子打在荧光屏 中心.假设亮点很快挪动，由于视觉暂留关系，能在荧光屏上看 到一条亮线.如今加上频移旋钮和Y增益旋钮、X增益旋钮之 间的区别：一个是调理平衡位置上下运动，一个是调理上下运动 振幅；一个是调理程度扫描中心位置，一个是调理扫描幅度. 6.留意衰减和Y增益之间的关系，衰减是大幅度调理振幅，1是 不衰减 ，10表示振幅变为 原来的非常之一 ，100表示变为原 来的一百分之一 .而Y增益是较小范围调理振幅，留意扫描范围 旋钮和扫描微调旋钮配合调理扫描频率，如要调到频率为900赫 兹，那么先把扫描范围旋钮打在1 000 赫兹处，再调理扫描微调 旋钮使频率在1 000赫兹左右小范围变动，可调到900赫兹.

16 9
05 4
8
2 7 10 4,11
38
Ux Tx=－８７Ty
t
波形显示稳定的条件：
为了使屏上的图形稳定，必须使Tx/Ty=n （n＝1，2，3，…），n是屏上显示完整波形 的个数。并且实时重叠在一起，从而可以观察 到稳定个数的波形。
调节示波器上“扫描时间”或“扫描范围”、“扫描微
调fx）”，旋使钮之，与也被就测是信调号节的时周基期扫T描y（锯或齿频波率电f压y）的成周合期适Tx的（关或系频，率
压随时间变化的关系如同锯齿，故称锯齿波 0
Ux
电压，这个电压经X轴放大器放大后加到示波
管的水平偏转板上，使电子束产生水平扫描。
这样，屏上的水平坐标变成时间坐标，Y轴输
入的被测信号波形就可以在时间轴上展开。
扫描系统是示波器显示被测电压波形必需的
重要组成部分。
t
二、示波器显示波形的原理
如果只在竖直偏转板上加一交变的正弦电压，则电子束的 亮点将随电压的变化在竖直方向来回运动，如果电压频率较 高，则看到的是一条竖直亮线，如图2所示。
2 23 4
2 2
2 1
9
2
1
9 12
0
2
7
7
1
41
1
5
3
Y 增益（微调电位器）
CH1/CH2
Y
DC S1
Y 衰减（多挡开关）
Y 位移（电位器）
输
入
C1 AC
地
S3 R1 R2
Y 轴（直流）放大器
内触发信号输入
外触发信 号输入
触发信号整形 触发电平调节 电视场同步触发选择
CH1/CH2触发源选择 内、外触发选择

示波器实验的原理以及表格
实验仪器
示波器是观测电信号的电子仪器。
*双踪示波器有两个信号输入端CH1和CH2.
波形（信号）发生器是产生电信号的仪器（波形、幅度、频率可调）。
* 受控信号——主机控制的信号（正弦波、三角波、方波等）。
* 本机信号——本机控制的正弦波。
实验原理 1.示波器的组成 示波管、电压放大器、同步扫描系统和直流电源。
实验原理
2.示波器显示波形的原理
3.用“李萨茹图形”测量正弦信号的频率
fx N y fy Nx
实验内容
一、调整示波器 二、观察信号的波形 观察受控信号的不同波形（正弦波、三角波和方波）
三、测量信号的参数（测受控信号正弦波的电压和周期）
V pp 50(mV / div) 5.4div 0.54 s
次数 1 2 3 档位 （V/div） 格数 峰峰值（V）峰值（V） 有效值 （V） 有效值的平均 值（V）
次数 1 2 3
格数 档位 （ms/div）
周期（s） 频率 （Hz）
频率平均 值（Hz）
f1:f2 Nx Ny
李萨如图形
1:1
1:2
1:3
2:3
fx（Hz） fy（Hz）
注意：要用三个不同的档位测量正弦波的电压值和周期。
四、用“李萨茹图形”测量正弦信号的频率 测定受控信号（正弦波）的频率，实验时通过调节本机信 号的频率来改变李萨如图形（频率比）的形状。
fx N y fy Nx
3.用“李萨茹图形”测量正弦信号的频率
fx N y fy Nx
原始数据记录表上的3个表格画法

和分布。
滤波器设计
示波器可以用来测试滤波器的性 能，如通带、阻带等参数。
通信与网络分析
调制解调分析
示波器可以用来分析信号的调制方式，如调频、 调相、调幅等。
协议分析
示波器可以用来抓取网络数据包，帮助工程师了 解网络协议的工作原理和实现方式。
误码率测试
示波器可以用来测试通信链路的误码率，评估通 信系统的可靠性和稳定性。
清洁探头
定期清洁示波器探头，避免因灰尘或污垢影响测 量精度。
3
保养探头电缆
定期检查电缆线是否破损，如有破损及时更换。
示波器的常见故障排除
显示屏无显示
01
检查电源是否正常，检查显示屏连接线是否牢固。
测量数据不准确
02
检查探头是否正常，探头连接是否牢固，必要时校准示波器。
启动异常
03
检查示波器内部元件是否正常，如有问题及时更换。
06
示波器与其他仪器的比 较
示波器与万用表的比较
示波器
主要用于观察信号的波形，可以测量 信号的幅度、频率等参数，常用于电 子电路的调试和故障排除。
万用表
主要用于测量电压、电流和电阻等参 数，不能观察信号波形。
示波器与频谱分析仪的比较
示波器
主要用于观察信号的时域波形，可以测量信号的幅度、时间等参数。
使用示波器进行时间测量时，应将水 平时基档位调整到对应时间档位，然 后读取波形周期或上升/下降时间。
使用示波器进行脉冲宽度测量时，应 将水平时基档位调整到对应时间档位， 然后读取脉冲宽度值。
04
示波器的应用场景
电子测量与调试
电压测量
调试与故障排除
示波器可以用来测量电路中的电压， 帮助工程师了解电路的工作状态。

示波器原理示波器是一种将电信号的变化波形以图象形式显示的设备，可以观察和测量信号波形的形状，幅度和周期，因此一切可以转换成电信号的电学参数或物理都可以转化成等效的信号波形来观侧，如电流，电功率，阻抗，温度，位移，压力，磁场等参量波形，以及它们随时间变化的过程都可以用示波器来测量。

它用于电子产品调试和维修，比如电视机，微波炉，手机，影碟机，音响等.它是实验室或生产设备中最常用的仪器设备之一示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成，其原理框图如图所示模拟示波器显示信号波形的只要器件是示波管，其电路原理与示意图1所示，示波管实际是一个显像管，又叫阴极射线管。

示波管前端是一个圆形（或方形）的荧光屏，在荧光屏内侧涂有荧光粉，示波器尾部设有电子枪，当电子枪被灯加热后向阳极方向发射电子，在荧光粉作用下，电子束射在荧光屏上就会发光，如果射在同一个位置，就会显示越来越亮。

当电子枪所发射的电子束照输入信号波形变化时，就可以在示波管上呈现出信号的波形。

从图1可看出示波管设有两组偏转电极，一种水平设置，另一种垂直设置。

扫描振荡电路产生的锯齿波信号加到垂直偏转极板上，电子束在锯齿波电压作用下左右移动，将测量的信号作为输入信号加到水平偏转极板上，电子束就会按照信号的波形上下变化，使波形信号显示在示波管的屏幕上。

)如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，这时电子束在荧光屏上的亮点，在波形线性上升时由左匀速地向右运动，当电压突然返回（t= t1）时，亮点到达右端后马上回到左端。

这一过程不断重复，亮点只在横向运动，在荧光屏上看到的是一条水平线.断续显示”方式。

它是将两个通道的被测信号用同一个周期的扫描电压进行扫描展开的。

在这种显示方式时，开关信号在一次扫描中，高速地轮流接通A路与B路信号，把不同通道的信号分别送到Y偏转板上。

当接通A通道信号时，B 通道被切断；而接通B通道信号时，A通道被切断：由于转换速率比被测信，续的，如图下图(b)所示。

水平系统的组成
（1）触发同步电路
① 触发源选择 由开关选择触发信号的来源。其中“内 触发”信号来自垂直系统的被测信号，“外触 发”信号来自外接触发信号。 ② 触发源耦合方式选择 选择触发信号的耦合方式。有DC（直 流）耦合和AC（交流）耦合两种。
（1）触发同步电路
③ 触发极性和触发电平 选择触发极性和触发电平决定了 触发脉冲产生的时刻，因而决定了扫 描的起点。所谓触发极性是指触发点 位于触发信号的上升沿还是下降沿， 前者称为正极性，后者称为负极性。 而触发电平是指触发点位于触发信号 的什么电平上。
自动（AUTO） 触发方式
自动触发方式是指, 在一段时间内没有 触发脉冲时（比如15ms），扫描系统按连 续扫描方式工作，此时扫描电路处于自激状 态，有连续扫描锯齿波电压输出，荧光屏上 仍能显示扫描线。当有触发脉冲信号时，扫 描电路能自动返回到触发扫描方式。在自动 触发方式下，即使没有正常的触发脉冲，人 们也能在荧光屏上看到被测信号的波形，只 不过波形可能是不稳定的。
示波器的原理和使用方法
电信教研室
概述
在数字电路实验中，需要使用若 干仪器、仪表观察实验现象和结果。 常用的电子测量仪器有万用表、逻辑 笔、普通示波器、存储示波器、逻辑 分析仪等。
概述
在实际工作中，示波器是硬件工 程师必不可少的工具。利用它硬件工 程师能够对设计进行调试，迅速定位 问题。可以说示波器的使用是硬件工 程师必须掌握的一项基本技能。
1、示波器与电压表
我们可以把示波器简单地看成是具 有图形显示的电压表。普通的电压表是 在其度盘上移动的指针或者数字显示来 给出信号电压的测量读数。而示波器则 与其不同。示波器具有屏幕，它能在屏 幕上以图形的方式显示信号电压随时间 的变化，即波形。

Thank you
60、人民的幸福是至高无示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
高中物理高二物理PPT课件示波器的奥 秘
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克

四、示波器的原理
y y'
x x'
+ - 电子枪
+
偏转电极
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+
荧光屏
Y q
d
+ + + + + +
v0
U
1 、受力分析：粒子受到竖直向下的 电场力F＝Eq=qU/d。 2、运动规律分析:粒子作类平抛运动。 x方向：匀速直线运动
v0方向：加速度为 Y
y
F Y′
- - - - - L
a
vy v
的 匀加速直线运动 3、x方向 v x v0
0
ux
U
第二个周期中，同上移动， 若周期 T 很小，由于眼睛的视觉 暂留，在示波器屏幕上出现一条 亮线。
2T
t
当竖直偏转板上同时加如图示的正弦电压时， 由位移的合成， uy
0 Ty
t
-U Tx
0
ux
U
若Tx = Ty 则在示波器屏幕上出现一个 正弦波。 若Tx = nTy （ n为整数） 则在示波器屏幕上出现n个 正弦波。
课堂小结：
从动力学和运动学角度分析 一、利用电场使带电粒子加速 从做功和能量的角度分析
二、利用电场使带电粒子偏转
粒子在与电场垂直的方向上做
类似平抛运动的分析方法
匀速直线运动
粒子在与电场平行的方向上做 初速度为零的匀加速运动
qU md
4、y方向
Φ
v0 v
vy
qU L vy at md v 0 1 qU L2 1 2 y at 2 2 md v0 2
vy v0
L v0t
5、离开电场时的偏转角度的正切：

2.观察记录和三角波。
3.观察李萨如图形 将“CH1”和“CH2”同时按下，并选择“X-Y”方式，将信 号源选择正弦波输出，接CH1通道，改变其频率，观察教 材上给出的6个李萨如图形，记录下来，计算各个图形下 信号源正弦波的频率，已知CH2通道正弦信号频率为 50Hz.
偏转电压U与偏转位移Y（或X）成正比关系：
Y Uy
U Y
3.只在竖直偏转板（Y轴）上加一正弦电压的情形
3.要能够显示波形，必须在水平偏转板（X轴）上 加一扫描电压
为什么是锯齿波？
5.示波器显示波形实质：沿Y轴方向的简谐运动与沿X
轴方向的匀速运动合成的一种合运动
6. 同步扫描（其目的是保证扫描周期是信号周期的整数倍） 若没有“扫描”（横向的扫描电压），被测信号随时间规
律变化规律就显示不出来；如果没有“整步”，就得不到 稳定的波形图像。 5.1内整步 ：将待测信号一部分加到扫描发生器，当待测信 号频率fy有微小变化，它将迫使扫描频率fx追踪其变化，保 证波形的完整稳定
5.2外整步 ：从外部电路中取出信号加到扫描发生器，迫使
扫描频率fx变化，保证波形的完整稳定
若为同步显示的波形出现走动状态，此时应调节： 扫描步长，整步方式（一定打在“内”），“电平”位置。
一、实验目的
1.了解示波器的主要组成部分，扫描和整步的作用 原理，加深对振动合成的理解；
2.熟练掌握示波器的使用（1）观察信号特征（正弦 波、三角波、方波）；（2）利用李萨如图形测量 信号频率。
二、实验仪器
双踪示波器
函数信号发生器
三、实验原理
1.示波器的结构
2.偏转电场控制电子束在视屏上的轨迹
7.利萨如图形
利萨如图形形成实质：沿Y轴方向的简谐运动与沿X 轴方向的简谐振动合成的一种合运动。