实验科目：电工基础 实验课题：示波器的使用 漳县职业中等专业学校 李世军 实验科目：电工基础 实验课题：示波器的使用 漳县职业中等专业学校 李世军
实验目的 实验仪器 了解示波器的原理及其使用方法。 学习用示波器测量信号的电压和周期（或时间）。 观察李萨如图形并用它来测定正弦信号的频率。 VP-5220D型示波器、EE1641B型函数信号发生器\计数器。
实验原理 示波器是电子测量中一种最常用的仪器，它能够直接观测和显示被测信号。例如可以直接观测一个脉冲信号的前沿、脉宽、上冲、下冲等参数，这是其它测量仪器很难做到的。
实验原理 示波器由下列四部分组成：1. 电子示波管；2. 扫描、同步装置；3. 放大部分（X轴放大和Y轴放大）；4. 电源部分
实验原理 1. 电子示波管 示波管左端为一电子枪，加热后连续发射电子束。电子束经高压电场加速后打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物质发光形成一亮点。在电子枪和荧光屏间装有两对相互垂直的平行板，称为偏转板。如果板上加有电压，则电子束通过偏转板时受正电极吸引，受负电极排斥，从而使电子束在荧光屏上的亮点位置也跟着改变。所以偏转板是用来控制亮点位置的。
实验原理 2. 扫描与同步 在横偏板上加上波形为锯齿形的电压（如图3(a)），锯齿电压是周期电压，其特点是：电压从负开始（t=t0）随时间成正比地增加到正（t0<t<t1），然后又突然返回负（t=t1），然后又开始重复前述过程。
实验原理 在纵偏板上加上波形如图4(a)的正弦电压而横偏不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡而在横向不动，我们看到的将是一条垂直的亮线，如图4(b)。如果在纵偏板上加正弦电压，又在横偏板上加锯齿电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，我们看到的将是亮点的合成位移，即正弦图形。
实验原理 (1) 要想看见纵偏电压的图形，必须加上横偏电压，把纵偏电压产生的垂直亮线展开来。这个展开过程称为扫描。如果扫描电压与时间成正比且呈周期性变化（锯齿波扫描），则称为线性扫描。线性扫描能把纵偏电压波形如实描绘出来；如果横偏加非锯齿波电压，则为非线性扫描，描出来的波形将不是被测信号原本的波形。 (2) 只有纵偏被测电压与横偏锯齿电压的振动周期严格相同，或后者是前者的整数倍。图形才会简单而稳定。换而言之，构成简单而稳定的示波图形的条件是纵偏被测电压的频率与横偏锯齿电压的频率的比值是整数。 即：
实验原理 实际上，由于纵偏被测电压和横偏锯齿电压发生器是互相独立的，它们之间的频率比很难满足以上条件。克服的方法是把放大后的Y轴输入信号也接到示波器内部的锯齿波电压发生器，用它来控制锯齿波的频率，迫使扫描周期准确地等于Y轴输入信号周期的整数倍，在荧光屏上得到稳定的波形。这种方法称为示波器的整步或同步，是早期的示波器上常见的方法。现在生产的双踪示波器上一般不设置整步功能，而以触发来代替。
实验原理 3. 双踪示波器 双踪示波器，就是可以同时显示两个输入信号波形的示波器。它有两路相同的Y轴信号处理电路（放大、衰减和触发），分别称为CH1（Y1）、CH2（Y2）。
实验原理 4. 如果纵偏加正弦电压，横偏也加正弦电压，当两列正弦波信号的频率成简单整数比时，合成的图形将是一条如图6所示的闭合曲线，称为李萨如图形。
实验内容 1. 观察正弦信号的波形。 将一台函数信号发生器的输出接到示波器的Y输入CH1（或CH2），示波器的垂直工作方式选择（MODE）与Y输入对应选CH1（或CH2），触发方式选择CH1（或CH2）内触发（INT）。打开电源，调好示波器的亮度、聚焦、水平位置、垂直位置等各种旋钮（为保护示波器的荧光屏，亮度不可调得太亮，而且要避免荧光屏上出现一个长时间不移动的光点）。令信号发生器输出正弦波。适当调节时基（TIME/DIV）、Y轴灵敏度（VOLTS/DIV）和触发电平（LEVEL），使荧光屏上出现稳定的，大小适当的正弦波形。
实验内容
实验内容 2. 用示波器测量电压信号的幅值和周期 用示波器测量电压和时间之前必须对示波器进行校准，即把示波器的Y轴灵敏度和时基的微调旋钮（VARIABLE）顺时针旋到头，到达CAL位置，此时Y轴灵敏度和时基选择开关所指示的读数才是准确的。用垂直位置旋钮把波形调到在荧光屏上垂直居中，纵向共占据约6大格。令信号发生器输出一定幅值的电压，在示波器上测出该电压的幅值，与发生器读出的幅值对比。 令信号发生器输出一定频率的电压，在示波器上测出该电压的周期，与发生器读出的频率对比。
实验内容 3. 观察李萨如图形。 将时基档逆时针旋至“X-Y”档，这时示波器工作于“X-Y模式”，而且CH1插孔同时改变成为X输入插孔。将一台信号发生器的输出信号接CH1作为X输入信号，另一台信号发生器的输出信号接CH2作为Y输入信号。令两台信号发生器都输出正弦信号，设定其中一路的频率，调节另一路的频率，观察不同fy : fx的李萨如图形。
实验内容
思考题 1. 示波器由哪几部分构成？被测信号的波形在示波器是如何合成的？ 2. 什么是线性扫描？线性扫描时，为什么可以把X轴坐标当作时间坐标？ 3. 李萨如图形有何特点？