双踪示波器的原理和应用

示波器

示波器 .............................................................................................................................................. 1

一、示波器的工作原理 ................................................................................................................... 2

（一）示波器的组成 ............................................................................................................... 2

1．显示电路 ............................................................................................................................. 2

2．垂直（Y轴）放大电路 ..................................................................................................... 3

3．水平（X轴）放大电路 ..................................................................................................... 3

4．扫描与同步电路 ................................................................................................................. 3

示波器的使用

[实验目的]

⒈ 了解示波器的基本结构和工作原理。

⒉ 了解示波器及信号发生器各旋钮的作用和使用方法。

⒊ 观察周期信号的波形和李萨如图形。

4．学习用双踪示波器测量信号的相位差。

[实验仪器]

⑴YB4320F双踪示波器；⑵YB1602P低频信号发生器（2台）。

[实验原理]

示波器能够简便地显示各种电信号的波形，一切可以转化为电压的电学量和非电学量及它们作周期性变化的过程都可以用示波器来观测，示波器是一种用途十分广泛的测量仪器。示波器一般由示波管、衰减和放大系统、扫描和整步系统以及电源等部分组成。为了适应各种测量的要求，示波器的电子线路是多种多样而且很复杂。这里仅就通用双踪示波器的主要部分的功能，用方框图来加以介绍。

1. 图3-44 示波管示意图

示波管的基本结构

示波管由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成。其中电子枪是示波管的核心部件，如图3-44所示。电子枪由灯丝H、阴极C、栅极G、第一加速极A1、聚焦极 、第二加速极 等组成。电子从被灯丝H加热的阴极C表面逸出。由于 相对C具有较高的电位，在C—G— 形成强电场，故从C逸出的电子在电场中被加速，穿过G的小孔，再高速穿过 、 、 筒内的限制孔，形成一束电子射线，电子最后撞击屏上的荧光物质，发出可见光，在屏上就可以看见一个亮点。G相对于C为负电位，两者相距较近，其间形成的电场对电子有推斥作用，用电位器 调节C—G间的电压，可以控制电子枪发射电子的数目，从而改变屏上光点的亮度，即“辉度”调节。此外，示波管中还有一组“电子透镜”，利用电场的分布对电子运动轨迹的影响，使电子会聚在荧光屏上。而电场的分布是由各电极的几何形状、相对位置及电位决定的。在实际使用中，通过调节聚焦电位器 、 ，改变其电位，从而使荧光屏上的亮点最清晰。

2． 电压放大器和衰减器

由于示波管本身的X及Y轴的偏转灵敏度不高（约0.1—1mm/V），当加于偏转板的信号电压较小时，电子束不能发生足够的偏转，致使荧光屏上光点位移过小，不便观察。故需先把小的信号电压放大后再加到偏转板上。为此设置X轴和Y轴放大器，如图3-45所示。衰减器的作用是使过大的输入电信号减小，以适应放大器的要求，否则放大器不能正常工作，甚至损坏。YB4320F双踪示波器的衰减器共有十二档，通常用垂直偏转因数（垂直输入灵敏度）表示，范围为1mV—5V/div，按1—2—5进位（div表示荧光屏上的一格）。

一、实验目的

1. 了解双踪示波器的基本结构和工作原理。

2. 掌握双踪示波器的调节和使用方法。

3. 学会利用双踪示波器观测和比较两个电信号的波形。

4. 通过实验，提高对电信号波形分析和测量的能力。

二、实验仪器

1. 双踪示波器一台

2. 函数信号发生器一台

3. 连接线若干

4. 电源一台

三、实验原理

双踪示波器是一种能够同时显示两个电信号波形的电子测量仪器。它由示波管、垂直放大器、水平放大器、扫描电路、触发电路等部分组成。通过调节示波器的各个参数，可以将两个信号分别显示在荧光屏上的不同位置，以便于比较和分析。

四、实验步骤

1. 准备实验仪器：检查双踪示波器、函数信号发生器等实验仪器的完好性，连接好电源。

2. 调节示波器：

- 打开示波器电源，预热一段时间。

- 调节辉度旋钮，使荧光屏亮度适中。

- 调节聚焦旋钮，使波形清晰。

- 调节水平位移旋钮，使波形中心位于荧光屏中央。

- 调节垂直位移旋钮，使波形中心位于荧光屏中央。

3. 设置信号发生器： - 将函数信号发生器输出端连接到示波器的输入端。

- 设置函数信号发生器的输出频率和幅度。

4. 观测波形：

- 观察荧光屏上显示的波形，调整示波器参数，使波形清晰、稳定。

- 比较两个信号的波形，分析它们的频率、幅度、相位等参数。

5. 测量波形参数：

- 利用示波器的测量功能，测量波形的电压幅度和频率。

- 记录测量结果。

6. 更换信号：

- 更换函数信号发生器的输出信号，重复步骤4和5。

7. 整理实验仪器：实验结束后，关闭示波器和函数信号发生器电源，整理实验仪器。

五、实验结果与分析

1. 通过实验，我们掌握了双踪示波器的调节和使用方法。

2. 利用双踪示波器，我们成功观测和比较了两个电信号的波形。

3. 通过测量波形参数，我们验证了实验原理的正确性。

六、实验总结

数字示波器的调节与使用

一、实验目的

1. 了解示波器的结构与示波原理

2. 掌握示波器的使用方法，学会用示波器观测各种电信号的波形

3. 学会用示波器测正弦交流信号的电压幅值及频率

4. 学会用李萨如图法，测量正弦信号频率

二、实验仪器

RIGOL DS1000E型数字存储示波器，ＤＧ１０２２函数波形发生器

三、实验原理

1、双踪示波器的原理：

双踪示波器控制电路主要包括：电子开关、垂直放大电路、水平放大电路、扫描发生器、同步电路、电源等。

图1. 双踪示波器原理方框图

其中，电子开关使两个待测电压信号YCH1和YCH2周期性地轮流作用在Y偏转板，这样在荧光屏上忽而显示YCH1信号波形，忽而显示YCH2信号波形。由于荧光屏荧光物质的余辉及人眼视觉滞留效应，荧光屏上看到的是两个波形。

如果正弦波与锯齿波电压的周期稍不同，屏上出现的是一移动的不稳定图形，这是因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的起点均不一样所造成的。为了获得一定数量的完整周期波形，示波器上设有“time/div”调节旋钮，用来调节锯齿波电压的周期，使之与被测信号的周期呈合适的关系，从而显示出完整周期的正弦波形。 YCH1

YCH2 当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍，屏上一般会显示出完整周期的正弦波形，但由于环境或其他因素的影响，波形会移动，为此示波器内装有扫描同步电路，同步电路从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”。如果同步电路信号从仪器外部输入，则称为“外同步”。

2．示波器显示波形原理：

如果在示波器的YCH1或YCH2端口加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期与正弦电压的变化周期相等时，则在荧光屏上将显示出完整周期的正弦波形，如图2所示。如果在示波器的YCH1、YCH2端口同时加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，则在荧光屏上将得到两个正弦波。