示波器原理及使用

题目

示波器原理及使用
包括 实验名称 目的 仪器 原理 步骤和实验方法 实验结论 结果分析及问题讨论

答案

原理
示波器动态显示随时间变化的电压信号思路是将电压加在电极板上,极板间形成相应的变化电场,使进入这变化电场的电子运动情况相应地随时间变化,最后把电子运动的轨迹用荧光屏显示出来.示波器主要由示波管（见图1））和复杂的电子线路构成.示波器的基本结构见图2.
图1 示波管示意图
图2 示波器的基本结构简图
1.偏转电场控制电子束在视屏上的轨迹
偏转电压U与偏转位移Y（或X）成正比关系.如图3所示：.
图3偏转电压U与偏转位移Y
如果只在竖直偏转板（Y轴）上加一正弦电压,则电子只在竖直方向随电压变化而往复运动,见图4.要能够显示波形,必须在水平偏转板（X轴）上加一扫描电压,见图5.
图4 信号随时间变化的规律 （加在Y偏转板） 图5 锯齿波电压（加在X偏转板）
示波器显示波形实质：见图6,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.显示稳定波形的条件：扫描电压周期应为被测信号周期的整数倍,即Tx=nTy （ n=1,2,3…）（见图7）
2.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.
为了达到“整步”目的,示波器采用三种方式：“内整步”：将待测信号一部分加到扫描
图6 示波器显示波形原理图（Tx=Ty） 图7 Tx=2Ty时合成的图形
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；“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；“电源整步”：整步信号从电源变压器获得.一般在观察信号时,都采用“内整步”（或称为“内触发”）.
注：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.
3.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.
利用利萨如图形测定未知信号的频率
公式：
式中的 、 分别为利萨如图形于X、Y轴的切点数.
4.测正弦波的峰－峰值Vp-p、周期T
用示波器观察正弦波波形,若该信号输入通道的标度因子为V0,单位为伏/厘米（V/cm）,被测正弦波的正、负峰之间的距离在荧光屏上所占的高度为H厘米,则
若正弦波此时的时间扫描轴的单位是t/cm,一个周期的正弦波形在荧光屏上横轴所占长度为Lcm,则