实验 6 学习使用示波器实验目的1.了解示波器的基本工作原理和结构2.学习示波器的基本使用方法3.学习使用示波器观察电信号波形和李萨如图形仪器和用具双踪示波器一台、信号发生器两台、导线若干实验原理阴极射线示波器简称为示波器，它可显示电信号变化过程的图形，以及两个相关量的函数图形在现代科学技术领域中，各种电学量、磁学量和非电量转换来的电信号均可用示波器进行观察和测量一、示波器的构造和工作原理通用示波器一般由示波管、扫描发生器、XY 偏转系统、同步系统以及电源五个部分组成（如图 8-1 所示）：YAYBY轴 输 入 电 子开 关 垂 直放 大电 路触 发 扫描 电 路 水 平放 大电 路 X轴 输 入单 束 示 波 管xyxy示波器的组成1.示波管示波管电极构造图左端为一电子枪，右端为荧光屏电子枪加热后发射电子束，电子在阳极电压的作用下经加速，聚焦后打在荧光屏上，屏上的荧光物即发光形成一亮点在电子枪与荧光屏之间有两对相互垂直的平行极板，称为偏转板横向一对称为轴偏转板（又称水平偏转板或横偏） 纵向一对称为轴偏转板（又称垂直偏转板或纵偏） 如果偏转板上加上电压，则平行板间建立起电场，当电子束通过偏转板间时，将受电场的作用而发生偏转，从而使电子束在荧光屏上的亮点位置也随着改变。
2.扫描发生器扫描发生器就是锯齿形电压发生器，它能输出一个锯齿形的电压锯齿波电压此电压在（-E，+E）范围内变化电压从-E 开始随时间线形地增加到+E，然后突然返回到-E，再从-E 开始随时间线性地增加，周而复始从-E 到+E 的过程叫正程，从+E 到-E的过程叫逆程一个正程和一个逆程称为一个周期把扫描发生器输出的锯齿电压加在水平偏转板两端，则平行板间产生一个随锯齿电压变化而变化的电场，此变化电场使电子束在荧光屏上的光点移动，锯齿形的正程电压使光点从右向左匀速地移动（这个过程叫做扫描） ，而逆程电压则使光点迅速从右端返回左端（这个过程叫做回描） 而在亮点移动的过程中，当扫描速度加快，超过人眼视觉惰性时，由于荧光屏上的余辉和视觉暂留作用，我们在荧光屏上看到的是一条水平亮线如果在 Y 偏转板上加上正弦电压，而 X 偏转板上不加任何电压，则在纵偏板间产生一个随正弦电压变化而变化的电场，电子束在此电场的作用下在纵方向上下偏转，于是荧光屏上的亮点在纵方向随时间做正弦振荡，我们在屏上看到的是一条竖直亮线.如果在纵偏转板上加上正弦电压，同时在横偏转板上加上锯齿形电压，则电子束同时参与水平和竖直两个方向上的运动，故屏上亮点的位移将是方向相垂直的两种位移的合成位移,此时，我们看到屏上是与纵偏转信号一致的正弦图形（如图 10-5 所示）:BBx ByDyCC CyDDxAAx AEE Ey荧 光 屏 时 间 t亮 点 在 Y轴 方 向 的 位 移时 间 t 亮 点 在 X轴 方 向 的 位 移 亮点的合成位移图-E +E 0 正 程 逆 程 t Vx 如果正弦波与锯齿波的周期相同（即频率相同） ，则屏上出现一个周期的完整稳定波形。
当正弦波的频率为锯齿波的 n 倍时（n 为整数） ，屏上出现 n 个周期的完整波形.如果两信号频率的比值不是整数，屏上的图形将复杂、零乱而不稳定3.同步触发系统要在屏上得到稳定的图形，必须保证信号频率是锯齿波频率的整数倍这一点，光靠人工调节扫描电压的频率往往不能准确地满足，特别是信号频率较高时尤其困难，同步电路就是为解决这个问题而设置的同步电路 实际上就是自动频率跟踪电路，在人工调节到信号频率接近扫描电压频率整数倍（即图形接近稳定） ，加入“同步”信号，扫描电压的频率就会自动跟踪信号频率，而使信号频率准确地等于扫描电压的整数倍，从而获得稳定的波形同步系统包括“整步选择”和“整步放大”两部分同步选择是一个选择开关，通过它可选择不同的同步信号，同步放大则是将同步信号放大后加到扫描发生器去放大系统：包括水平轴和垂直轴放大两部分为了观察电压幅度不同的信号波形，示波器内设有衰减器和放大器，对大信号衰减，对小信号放大，从而使荧光屏上显示出适中的图形电源部分：电源部分供给以上各部分工作的各种电压，以保证示波器能正常工作实验步骤1.用示波器观察波形(1)将“通道选择”置“通道 1(CH1)”， “通道 1（CH1）垂直放大器输入耦合方式切换开关（AC-GND-DC） ”置“接地(GND)” ， “触发模式开关(MODE)”置“自动(auto)” ，开机预热，适当调节亮度旋钮(INTENSITY)、聚集旋钮(FOCUS)、垂直（POSITION） 、水平（POSITION） “位移”旋钮，在显示屏上出现扫描基线，并将扫描基线置于屏幕中央。
(2)将“CH1 输入耦合方式”置“交流(AC)”, “触发信号源选择开关(SOURCE） ”置 “内触发(INT)”, “内部触发信号源选择开关（INT TRIG） ”置“通道 1(CH1)”连接信号发生器“信号输入”和示波器“通道 1(CH1)的垂直放大器信号输入插座（CH1 INPUT） ”，调节信号发生器频率输入旋钮，使输入信号频率 f=20KHz，扫描速度切换开关(TIME／DIV)置“20μS” ，通道 1（CH1）的垂直轴电压灵敏度开关(VOLTS／DIV) “0.5V”，调节信号发生器信号强度旋钮，使 U=1V调节“触发电平 (LEVEL)” 找到合适的触发电压，在示波器上显示稳定的 f=20KHz，U=1V 的信号波形3) 将“通道选择”置“通道 2(CH2)”，同理在示波器上显示稳定的 f=20KHz，U=1V的信号波形4) 将“通道选择”置“交替 (ALT)”，调节垂直调整旋钮，在示波器上同时显示上下两个波形2.观察利萨如图形(fx=30000HZ)如果示波器的 X 轴和 Y 轴偏转板上输入的都是正弦电压，荧光屏上亮点的运动将是两个互相垂直振动的合成当两个正弦电压信号的频率相等或成简单整数比时，荧光屏上亮点的合成轨迹为一稳定的闭合曲线，叫利萨如图形。
如果我们在某一李萨如图形的边缘上各作一条水平切线和一条垂直切线，并分别读出它们与图形相切的切点数，则加在 Y 轴上的信号频率与加在 X 轴上的信号频率之比，等于水平切线的切点数与垂直切线的切点数之比即Fy(HZ) fy:fx 李萨如图形 水平切点数 垂直切点数 切点数 比值300001500010000200003.利用利萨如图形测量频率根据公式如果其中的一个电信号的频率是已知的，即可用此公式测定另一个电信号的频率利用示波器的试验电压和信号发生器的信号，并适当调整信号发生器信号的频率和电压，即可观察利萨如图形实际操作时 不可能调成准确的简单整数比，因此两个振动xyf的周期差将发生缓慢地改变，图形难以完全稳定，调到变化最缓慢即可将待测信号源的正弦波由 Y 轴输入示波器，信号发生器的正弦波作为标准信号，由 X 轴输入调整示波器和信号发生器有关旋钮，找到稳定的利萨如图形，由此确定待测信号的频率，描下图形，记下相应的频率1 2 3 4 5测量值屏幕显示值垂 直 切 线 的 切 点 数水 平 切 线 的 切 点 数xfy步骤和要求熟悉示波器面板上各旋钮的功能和用法观察正弦电压波形1）参照示波器的操作和测量方法中的内容，调节好示波器。
2）调节低频信号发生器输出电压为 2 伏，频率为 1000HZ，并把信号输出到示波器的通道 CH1 中3）选择扫描速度为 1mSEC， “V/格”为 0.5V 调节触发电平等旋钮使得到稳定的波形记录下相应的波形及有关旋钮的位置4）改变信号频率及扫描速度，重复步骤（2） 、 （3） 3.测量正弦电压的幅度参照示波器操作和测量方法中关于测量交流电压的幅度部分，测量某一正弦电压（从低频信号发生器输出）的峰-峰值，并算出其有效值4.测量正弦电压信号的频率调节低频信号发生器输出电压为 1-2 伏，频率为 1000HZ 左右参照操作和测量方法中频率测量的部分，用两种方法进行测量5.测量两正弦波的相位差V-252 型双踪示波器的使用说明示波器种类、型号很多，功能也不同模拟、数字电路实验中使用较多的是 20MHz 或者 40MHz 的双踪示波器这些示波器用法大同小异，本节针对 V-252 型号示波器介绍其常用功能 一、电源、示波管部分1. 荧光屏荧光屏是示波管的显示部分屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系水平方向指示时间，垂直方向指示电压水平方向分为 10格，垂直方向分为 8 格，每格又分为 5 份。
垂直方向标有 0％，10％，90％，100％等标志，水平方向标有 10％，90％标志，供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V／DIV，TIME／DIV)能得出电压值与时间值 2．电源(POWER)示波器主电源开关位于荧光屏的右上角当此开关按下时，电源指示灯亮，表示电源接通3．辉度(INTENSITY)旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度顺时针旋转，亮度增大观察低频信号时可小些，高频信号时大些以适合自己的亮度为准，一般不应太亮，以保护荧光屏4．聚焦(FOCUS) 聚焦旋钮调节电子束截面大小，将扫描线聚焦成最清晰状态5.辉线旋转旋钮（TRACE ROTATION）受地磁场的影响，水平辉线可能会与水平刻度线形成夹角，用此旋钮可使辉线旋转，进行校准6. 通道 1(CH1)的垂直放大器信号输入插座（CH1 INPUT）通道 1 垂直放大器信号输入 BNC 插座。
当示波器工作于 X-Y 模式时作为 X 信号的输入端7. 通道 2(CH2)的垂直放大器信号输入插座（CH2 INPUT）通道 2 垂直放大器信号输入 BNC 插座当示波器工作于 X-Y 模式时作为 Y 信号的输入端8.垂直轴工作方式选择开关（MODE）输入通道有五种选择方式：通道 1(CH1)、通道 2(CH2)、双通道交替显示方式(ALT)、双通道切换显示方式(CHOP).叠加显示方式（ADD） CH1：选择通道 1，示波器仅显示通道 1 的信号CH2：选择通道 2，示波器仅显示通道 2 的信号ALT：选择双通道交替显示方式，示波器同时显示通道 1 信号和通道 2 信号两路信号交替地显示用较高的扫描速度观测 CH1 和 CH2 两路信号时，使用这种显示方式CHOP：选择双通道交替显示方式，示波器同时显示通道 1 信号和通道 2 信号两路信号以约 250Hz 的频率对两路纤毫进行着性切换，同时显示于屏幕ADD：选择两通道叠加方式，示波器显示两通道波形叠加后的波形9．内部触发信号源选择开关（INT TRIG）当 SOURCE 开关置于 INT 时，用此开关具体选择触发信号源CH1:以 CH1 的输入信号作为触发信号源。
CH2:以 CH2 的输入信号作为触发信号源VERT MODE:交替地分别以 CH1 和 CH2 两路信号作为触发信号源观测两个通道的波形时，进行交替扫描的同时，触发信号源也交替地切换到相应的通道上10. 扫描方式选择开关(MODE)扫描有自动(AUTO)、常态(NORM)、视频-行(TV-H) 和视频-场(TV-V)四种扫描方式自动(AUTO)：自动方式，任何情况下都有扫描线有触发信号时，正常进行同步扫描，波形静止当无触发信号输入，或者触发信号频率低于 50Hz 时，扫描为自激方式常态(NORM)：仅在有触发信号时进行扫描当无触发信号输入时，扫描处于准备状态，没有扫描线触发信号到来后，触发扫描观测超低频信号（25Hz）调整触发电平时。