单踪示波器的简易教案

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

实验4—11 示波器的原理及使用

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，它可以直接观察电信号的波形，测量电压的幅度、周期(频率)等参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量(如压力、温度、磁感应强度、光强等)都可以用示波器来观测。

【实验目的】

1. 了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器和信号发生器的基本使用方法。

2. 学会使用示波器观察电信号波形，测量电压幅值及频率。

3. 掌握利用李萨如图形测量频率的实验方法。

【实验原理】

不论何种型号和规格的示波器都包括了如图4-11-1所示的几个基本组成部分：示波管（又称阴极射线管，cathode ray tube，简称CRT）、垂直放大电路（Y放大）、水平放大电路（X放大）、扫描信号发生电路（锯齿波发生器）、自检标准信号发生电路（自检信号）、触发同步电路、电源等。

图4-11-1 示波器基本组成框图

1. 示波原理

在中学物理课中有一个演示振动图形的沙斗实验，装置如图4-11-2所示。图中P为平面板，能在X方向上作匀速直线运动。S为沙斗，斗内装上细沙，细沙能从斗的下端慢慢漏出，沙斗通过细绳连接在支架H上，构成单摆。假定此单摆在与X的垂直方向Y上振动，P在X实验4—11 示波器的原理及使用

95

方向匀速运动，那么在平面板上将有漏沙的径迹，这就是单摆的振动图线——正弦曲线。根据曲线和匀速运动的速率v不难求得振动周期（或频率）和振幅等物理量的大小。

示波器的示波原理和沙斗实验中平面板上漏沙径迹的道理相同。

1） 如果仅在垂直偏转板上（Y偏转板）加正弦交变电压U()yt，则电子束在荧光屏上所产生的亮点位置随着电压在y方向作往复运动。如果电压频率较高，由于人眼的视觉暂留现象，则看到的是一条竖直亮线，其长度与正弦交变电压的峰—谷值PPV成正比。如图4-11-3所示。

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）。

实验3-9 示波器的原理及应用

前言 示波器是经常使用的电子仪器。凡是随时间变化的各种电信号都可以用示波器来观察它们的波形，测量它们的相位、频率以及电流、电压的大小。因此一切可以转化为电量的非电

信号都可以用示波器来观察。本实验主要是学习示波器的使用，利用示波器对电信号的波形

进行观察，并对电信号的变化进行测量。

【实验目的】 1. 了解示波器的主要组成部分、工作原理及使用方法。 2. 会正确使用示波器展示波形，并利用其测量信号和观测李沙育（Lissajous）图形等。

【仪器用具】 CS-4125双踪示波器，信号源

【实验原理】

电子示波器是利用电子束的偏转来复现电信号的瞬时图像的一种电子测试仪器。它能将电信号随时间迅速变化的规律以可见光的形式显示出来，这是普通的电工测试仪表所无法

胜任的。示波器具有直观、灵敏、反应速度快、输入阻抗高等优点。

示波器的型号和规格很多，它们都包括下图3-9-1所示的几个基本组成部分：示波管、Y轴系统、X轴系统和电源等。

示波管是电子示波器的核心，如图3-9-2所示。它是一个高真空度的静电控制的电子束玻璃管。示波管的阴极被灯丝加热后发射出大量电子，这些电子穿过控制栅后，受第一、第

二阳极的聚焦和加速作用，形成一束电子束，电子束通过偏转板打在示波管的荧光屏上，形

成亮点。亮点的亮度与通过控制栅极中心小孔的电子密度成正比，改变控制栅极的电压，就

可以改变光点亮度，此即为辉度（亮度）调节。改变聚焦阳极和加速阳极的电压可以影响电

子束的聚焦程度，使光点的直径最小，图像最清晰，这就是聚焦调节。亮点在荧光屏上的位移与偏转板上所加的电压成正比，因此，亮点的运动轨迹描绘出纵偏和横偏信号合成运动规

律的图像。

如果在Y偏转板上加上电压，则两极板间就会形成一个电场。当电子束运动经过两极板中间时，由于受电场力的作用，其运动放心将发生改变，打到荧光屏上产生的光点也将发

生Y方向的位移。改变Y偏转板的极间电压，光点的位移量也就随之改变。如果将被测信