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示波器的使用 引 言 100多年前，德国著名物理学家卡尔·费丁南德·布劳恩发明了世界上第一个阴极射线管示波器，而上世纪四十年代则是电子示波器兴起的时代，雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具，带宽10MHz的同步示波器的成功开发，是近代示波器的基础。示波器是电子测量中最常用的仪器，可测量电信号电压随时间的变化及各电信号间的相互关系，如能直观观测信号并测量其幅度大小、周期、频率、相位等多种参数。只要能采用传感器，把非电量转换成电量，它也可以用来测量非电信号，如压力、振动、声、光、热、磁等，因此，示波器在科学实验和工程技术中有着十分广泛的应用。 实验原理 模拟示波器 虽有很多的规格与 型号，但主要由示 波管、电压放大系 统、扫描与触发系 统以及电源这几部 分构成。YB4320B 型双踪示波器的电 路组成及其结构方 框图如图1所示。  （1）电子枪 电子枪由灯丝1、阴极2、栅极 3、阳极4、聚焦极5等部分组成，它的作用是发射电子束，并通过一定的电场分布控制到达荧光屏上的电子数量以及电子束的形状和尺寸大小。 点燃的灯丝加热阴极，向外发射电子，通过栅极后形成一电子束，栅极的电位相对阴极为负，调节栅极相对阴极的电位，可以控制通过栅极的电子数目，从而控制到达荧光屏上的电子数目，改变荧光屏上光点的亮度，示波器面板上辉度调节旋钮就是起这一作用的。 阳极和聚焦极相对栅极有很高的电位，对电 子束进行聚焦与加速。电子在向荧光屏运动的过 程中会向四周发散，因而在荧光屏上观察到的 是一个光斑。 二、电压放大电路 一般示波管偏转板的灵敏度不高，偏转1cm得有几十伏的电压。被测信号的电压一般较低，只有几伏、几毫伏，甚至更低。因此为了使电子束能在荧光屏上获得明显的偏移，必须对被测信号进行电压放大，垂直（Y轴）和水平（X轴）放大器就起这一作用。 由于两信号周期的整数倍关系难以始终严格满足，仅通过调节示波器面板上的扫描速率转换开关与扫描微调旋钮来改变扫描信号频率，以保持这种同步关系是不容易的。 为解决这一问题示波器多通过其触发系统实施触发扫描来实现同步。原理如下： 用输入的被测信号或所选的外部信号作触发信号，将其送至触发电路，当其电平达到“电平”旋钮选择的触发电平时产生触发脉冲，启动扫描电路进行扫描，扫描期间到来的触发脉冲将不会对扫描电路产生影响。本次扫描结束后，下一个触发脉冲将重新启动扫描电路扫描。由于每一个触发脉冲产生于所选择的触发电平所对应的触发信号的同相位 点，这样每次扫描的起始点就与被测信号的同相位点保持一致，每次扫描的波形也就能完全重复而稳定地显示。 由图5所示的锯齿波扫描信号可知一周期内，电压U与时间t成正比，而水平方向偏转距离x与电压U成正比，故水平方向偏转X距离与时间t成正比，即有：t＝Sx， S为扫描时基系数，单位用“时间/格”表示，或用“s/cm及ms/cm、μs/cm”表示，经过定标可通过测量电子束在水平方向的偏移距离x来确定相应偏转所需的时间。 双踪扫描是利用一个电子开关来实现的。电子开关实际上是一个自动的快速单刀双掷开关，它把接入两个Y轴输入端（CH1通道与CH2通道）的两个信号轮换着送入Y轴放大器，在荧光屏上的两个不同位置轮流显示这两个信号。轮换速度足够快时，由于人眼的视觉暂留作用，就可在荧光屏上同时观察到两个信号波形。 观察李萨如图并测定未知正弦信号频率 把两个正弦信号分别加到垂直与水平偏转板，则荧光屏上光点的运动轨迹是两个互相垂直的谐振动的合成。当两个正弦信号频率之比为整数之比时，其轨迹是一个稳定的闭合曲线,这种曲线称为李萨如图.例如，垂直方向信号的频率是水平方向信号频率的２倍时，合成结果得到如图7所示的李萨如图。图8是一组频率比为整数比时两信号合成的李萨如图。如果两个信号的频率比不是整数比，图形不稳定。当接近整数比时，可以观察到转动的图形。李萨如图的形状还随两个信号的幅值以及位相不同而变化。 由此可以测量未知正弦信号频率。即其中一个信号的频率已知并连续可调，则从李萨如图上数出切点数 与 ，记下已知信号的频率 ，即可由式（1）算出待测正弦信号的频率 。 将EE1641B函数信号发生器的正弦信号输入到示波器CH1（或CH2）输入端；调节 “垂直偏转系数旋钮VOLTS/DIV（5）”和“扫描时基系数旋钮A TIME/DIV（11）”，使一个周期以上的正弦波信号显示在荧光屏