实验2.7 示波器的使用
示波器 是一种能显示各种电压(或电流)波形的仪器。可以用来测定各种电压信号的周期、频率、幅度和相位等，还可以用来显示两个相关的电学量之间的函数关系。凡是可转换为电压（或电流）的电学量（如电动势、阻抗等）和非电学量（如温度、位移、速度、压力、声强、磁场等）都能直接用示波器观察。因此，示波器是一种应用广泛的电子仪器。它所涉及的知识是电视机、计算机显示器等显示设备的基础。
【实验目的】 1.了解示波器的结构和工作原理。 2.学习示波器的操作及使用方法。 3.学习信号发生器的操作及使用方法。 4.测量信号电压与周期。 5.通过观察李萨如图形学会测量正弦信号频率，并加深对互相垂直振动合成理论的理解。 【实验仪器】 双踪示波器，低频信号发生器。
通用示波器的结构包括垂直放大、水平放大、扫描、触发、示波管及电源等六个部分，方框图如图所示。 【实验原理】 通用示波器的结构包括垂直放大、水平放大、扫描、触发、示波管及电源等六个部分，方框图如图所示。 图1 示波器结构示意图 至各系统 电源
主要作用简述如下： 1.电子示波管的结构见实验3.5电子束的电偏转和电聚焦 2.水平(X)、垂直（Y）放大器 电子示波管的灵敏度比较低，假如偏转板上没有足够的控制电压，就不能明显地观察到光点的移位。为了保证有足够的偏转电压，必须设置放大器将被观察的电信号加以放大。 3.扫描发生器 它的作用是形成一线性电压模拟时间轴，以展示被观察的电信号随时间而变化的情况。
4.波形的形成图2 信号随时间变化的规律 （加在Y偏转板）在正常情况下,荧光屏光点的偏转位移Y（或X）与偏转电压U成正比关系，即，故可用来测量电压幅值。
图3 锯齿波电压（加在X偏转板） 图4 单周波的合成过程 图5 fy =2 fx时合成的图形 t Ux x
5.同步扫描（其目的是保证信号频率是扫描频率的整数倍） 所谓“触发同步”，是当输入Y轴的信号电压瞬时值达到一定幅值时，触动扫描发生器，产生一个锯齿波电压。这个锯齿波扫描结束后，扫描发生器将处于等待下次触发信号的状态。可见，扫描电压的起始点与输人信号电压的某一瞬时保持同步，保证了波形的稳定。 6.低频信号发生器 低频信号发生器是产生并输出正弦电压的仪器，可以旋动频段变换开关及频率选择旋钮来改变频率，输出电压的大小也可以通过电压旋钮来设置，仪器上的电压表显示是输出电压的有效值。
【实验内容与步骤】 1.按示波器说明书要求（参阅有关示波器的使用说明）认清示波器各控制旋钮的位置和作用。开启电源，调节辉度、聚焦、水平和垂直移位，将同步极性开关、扫描（电压）和电平、稳定度等旋钮置于适当位置，使荧光屏上呈现一条清晰的水平线。反复练习上述操作，以求熟练。 2.电压测量 （1）测量前校准。校准要求和方法因使用不同的示波器而各不相同，具体步骤请参阅有关说明。 （2）交流电压Vp－p测量 用示波器观察正弦波波形，如果荧光屏上波形的峰-峰值为Ddiv(设D=3)，Y轴灵敏度为0.02V/div,则测得 Vp-p = 0.02V/div×Ddiv = 0.02D(V) = 0.2×3(V) = 0.6(V) 式中0.02V/div是示波器无衰减的灵敏度，即每格代表20mv，D为被测量信号在Y轴方向峰-峰之间距离，单位为格（即div）。
3.时间测量 时间测量是指X轴读数,量程由X轴的时基扫描速度开关“t/div”决定。 （1）测量前校准 方法与步骤请参阅示波器的使用说明。 （2）测量信号波形任意两点间的时间间隔t。 4.频率测量 利用f=1/T 关系，先按时间测量方法，测出周期T,即可求出频率。 改变低频信号发生器的输出频率分别为50、100、200、……、分别测量波形中相邻峰-峰（或谷—谷）之间在屏幕上的距离 B（div），并将B和A(t/div)值填入2中，计算出相应的T和f。
5.观察李萨如图形，利用李萨如图形，通过已知标准频率，求未知频率 用X-Y方式，即将“Y1移位”拉出，，进入这一方式，此时，Y1通道为X输入端，Y2通道为Y输入端，当从X、Y这二个输入端输入正弦信号时在示波管荧光屏上可显示出李萨如图形，根据图形可以推算出二个信号之间频率及相位关系。
【注意事项】 1.示波器和低频信号发生器上所有开关及旋钮都有一定的调节限度，调节时不能用力太猛。 2.荧光屏上光点（扫描线）亮度不可调得过亮，并且不可将光点（或亮线）固定在荧光屏上某一点时间过久，以免损坏荧光屏。 3.双踪示波器的两路输入端Y1.Y2有一公共接地端，同时使用Y1和Y2时，接线时应防止将外电路短路。
【思考题】 1.示波器的主要组成部分是什么？示波器的主要用途有哪些？ 2.为什么示波器的扫描信号必须是锯齿波？ 3.假定在示波器的输入端输入一个正弦电压，所用水平扫描频率为120Hz，在屏上出现了三个完整的正弦波周期，那么输入电压的频率为多少？ 4.若示波器一切正常，但开机后看不见光迹和光点，可能的原因有哪些？应如何调整？ 5.若发现示波器上的图形向右运动，则扫描信号的频率与待测电信号的频率是什么关系？ 6.1V峰—峰值的正弦波，它的有效值是多少？