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实验六示波器的使用
示波器是一种用途广泛的电子测量仪器,用它能直接观察电信号的波形,也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。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。凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。借助示波器我们可以直观地“看到”电路各点的状态。示波器的扫描方式是一个可以看到波形的“电压表”;X-Y方式可以观察两个电子信号的垂直方向的合成,因此示波器是电子工作者的重要工具。
实验目的
1.了解通用示波器的结构和工作原理,掌握各个旋钮的作用和使用方法;2.学会音频信号发生器的使用方法;
3.学会用示波器观察波形以及测量信号的电压、频率和位相差;
实验仪器示波器、信号发生器等实验原理
电子示波器(简称示波器)是一种能将随时间变化的电压信号直观的显示在荧光屏上的仪器。示波器由示波管、Y轴系统、X轴系统等组成。图6-1>>>>>>>>是示波
图6-1示波器的原理框图
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器的原理框图。
1.示波器的聚焦和偏转原理
示波器中用于显示波形的真空玻璃管叫阴极射线管,简称示波管。如图6-2所示。示波管的正面是一个涂有荧光物质的圆形屏,当管中的高速运动电子打上去时,就会发出荧光。一般的示波器都是热阴极:阴极由灯丝通电加热后,阴极上的电子由于热运动而脱离出阴极,称为热激发。由于示波器中的第二阳极电压比阴极高上千伏特。因此,电子被加速后轰击到荧光屏上,使该处的荧光物质发光。
(1)辉度
设电子由阴极热激发时的速度为V0,电子到达第二阳极的速度为V2,阴极和阳极之间的电压为U2,则有>>>>>>>>
11>>>>22
mv2>>>>>>>>mv0eU22>>>>>2
>>>>式中m是电子的质量,且v0<<v2,所以电子到达第二阳极(也是到达荧光屏上的速度v2为:
图6-2示波管结构示意
2eU2
V2
m
为了控制电子束轰击荧光屏上的强度,也就是控制单位时间轰击荧光屏的电
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子数目,在阳极前面加一个零到几十伏特的调制极,其形状是一个开有小孔的金属罩,由于调制极电位比阴极要低,而且调制极的电位越低,穿过金属罩小孔的电子越少,亮度越弱。调节调制极的电位,就能够改变荧光屏上光斑的亮度,这就是面板上“辉度”旋钮的作用。
(2)电聚焦
在两个第二阳极A2之间设有一个特殊形状的第一阳极,给第一阳极加上比第二阳极低的电位(例如第二阳极1200V,第一阳极255V),由于第一阳极和第二阳极之间有电位差,其特殊形状的电极构成电子透镜,如光学透镜能会聚光一样,电子透镜能会聚射向荧光屏的电子束。电子透镜聚焦条件由第二阳极A2上的电位U2和第一阳极A1上的电位U1之比决定,调节聚焦U1和辅助聚焦U2就是调节两电位之比,这就是示波器的电聚焦原理。
(3)电偏转
由阴极热激发的电子经第二阳极加速后,在到达荧光屏之前,还要经过由水平偏转极板和垂直偏转极板所围成的空间。在偏转极板上加上几十伏特的偏转电压。当电子穿过偏转极中间时,由于受电场力的作用而使电子束偏离直线。偏转电压越大,电场力越大,荧光屏上的亮点偏离荧光屏中心越远,这就是电偏转原理。
2.示波器的扫描原理如果只在竖直偏转板(