示波器的原理與使用實驗報告

大學物理實驗陳說之青柳念文創(chuàng)作實驗稱呼示波器的原理與使用實驗目標與要求：1）2）3）

懂得示波器的工作原理學習使用示波器察看各樣信號波形用示波器測量信號的電壓、頻次和相位差主要儀器設施：YB4320G雙蹤示波器，EE1641B型函數(shù)信號發(fā)生器實驗原理和內(nèi)容：示波器基本布局示波器主要由示波管、放大和衰減系統(tǒng)、觸發(fā)掃描系統(tǒng)和電源四部分構成，此中示波管是核心部分.示波管的基本布局以下列圖所示，主要由電子槍、偏轉系統(tǒng)和熒光屏三個部分構成，由外面玻璃外殼密封在真空環(huán)境中.電子槍的作用是開釋并加快電子束.此中第一陽極稱為聚焦陽極，第二陽極稱為加快陽極.經(jīng)過調(diào)理兩者的共同作用，可使電子束打到熒光屏上發(fā)生敞亮清楚的圓點.偏轉系統(tǒng)由X、Y兩對偏轉板構成，經(jīng)過在板上加電壓來使電子束偏轉，進而對應地改變屏上亮點的位置.熒光屏上涂有熒光粉，電子打上去時能夠發(fā)光形成光斑.分歧熒光粉的發(fā)光顏色與余輝時間都分歧.放大和衰減系統(tǒng)用于對分歧大小的輸入信號停止適合的縮放，使其幅度適合于觀察.掃描系統(tǒng)的作用是發(fā)生鋸齒波掃描電壓(如左上圖所示)，使電子束在其作用下勻速地在熒光屏周期性地自左向右運動，這一過程稱為掃描.掃描初步的時間由觸發(fā)系統(tǒng)克制.示波器的顯示波形的原理假如只在豎直偏轉板加上交變電壓而X偏轉板上五點也是，電子束在豎直方向上來回運動而形成一條亮線，如左圖所示：假如在Y偏轉板和X偏轉板上同時分別加載正弦電壓和鋸齒波電壓，電子受水平豎直兩個方向的合理作用下，停止正弦震蕩和水平掃描的合成運動，在兩電壓周期相等時，熒光屏上能夠顯示出完好周期的正弦電壓波形，顯像原理如右圖所示：掃描同步為了完好地顯示外界輸入信號的周期波形，需要調(diào)理掃描周期使其與外界信號周期同樣或成適合的關系.當某些要素改變以致周期發(fā)生更改時，使用掃描同步功能，能夠使掃描起點自動追蹤外界信號更改，進而穩(wěn)固地顯示波形.步伐與操控方法：示波器測量信號的電壓和頻次關于一個穩(wěn)固顯示的正弦電壓波形，電壓和頻次能夠由以下方法讀出Uppah，f(bl)1此中a為垂直偏轉因數(shù)（電壓偏轉因數(shù)）（從示波器面板的衰減器開關上能夠直接讀出）單位為V/div或mV/div；h為輸入信號的峰-峰高度，單位div；b為掃描時間系數(shù)，從主掃描時間系數(shù)選擇開關上能夠直接讀出，單位s/div、ms/div或μs/div；l為輸入信號的單個周期寬度，單位div.1）翻開電源開關并切換到DC檔，撥動垂直工作方式開關，選擇未知信號所在的通道.2）經(jīng)過調(diào)理“掃描時間系數(shù)選擇開關”和“垂直偏轉系數(shù)開關”，以及它們對應的微調(diào)開關，使未知信號圖形的高度和波形個數(shù)便與測量.同時在開關上讀出計算所需的a、b值.3）調(diào)理“垂直位移”與“水平位移”旋鈕，操控熒光屏上的刻度讀取l、h值，并記錄.用示波器直接察看半波和全波整流波形（1）將實驗室供給的未知信號分別接到整流電路的AB端，CD端送入示波器的CH1或CH2端.2）經(jīng)過調(diào)理“掃描時間系數(shù)選擇開關”和“垂直偏轉系數(shù)開關”是信號顯示在屏內(nèi)，分別察看整流后的波形，并記錄李薩如圖形測量信號的頻次不使用機內(nèi)的掃描電壓，而使用兩個外界輸入的正弦電壓分別加載在X、Y偏轉板上，當兩個正弦電壓的頻次同樣或呈簡單的整數(shù)比，則屏大將顯示特別形狀的軌跡，這類軌跡稱為李薩如圖形.李薩如圖形與X軸和Y軸的最大交點數(shù)nx與ny之比正好等于Y、X端的輸入電壓頻次之比，即*示波器和函數(shù)信號發(fā)生器的操控原理略數(shù)據(jù)記錄與辦理/成就與剖析：正弦信號電壓和頻次的測量：示波器計算成就Y1偏轉因X偏轉因數(shù)h/(div)l/(div)Up-p/VT/msf/Hz數(shù)a/(V/div)b/(ms/div)513131實質電壓（最大值）/V信號頻次/Hz正弦信號、半波整流信號、全波整流信號的圖形完好的正弦信號波形半波整流圖形全波整流圖形李薩如圖形測量正弦信號的頻次nx:ny1:11:22：33:22:1圖形形狀fx/Hzfy/Hz議論、建議與懷疑：1）在示波器顯示掃描波形圖和李薩如圖形的原理中，分歧之處在與它們所使用的掃描電壓（即水平方向的輸入電壓）分歧.顯示掃描波形時，水平方向加載的是鋸齒波的掃描電壓，它能夠使電子束從左向右地單方向掃描，當掃描頻次和輸入信號的頻次相當合時，就能夠夠顯示輸入信號的波形；顯示李薩如圖形時，水平方向接入的是未知的正弦信號，它使電子束在水平方向上做簡諧來去運動，與豎直方向的此外一簡諧運動相疊加后，在熒光屏上形成李薩如圖形.2）形成橢圓的條件較為簡單，當輸入的兩個同頻正弦信號相位差存在，且大小在+π~-π之間時，即可形成橢圓圖形.圓能夠以為是一種特別條件下形成的橢圓圖形.當輸入的兩個正弦信號頻次同樣，信號振幅同樣，且兩者的相位差為±π/2時，李薩如圖形為圓形.3）實驗中Y軸信號為已知正弦信號，X軸為未知信號，顛末實驗，發(fā)現(xiàn)當fy比fx大好多時，熒光屏上的線條之間不可分辨，形成一個矩形塊狀圖案；當fy比fx小好多時，熒光屏上顯示一條上下振蕩的水平線段.4）試解說全波整流圖形存在水平片段的原由.個人以為，因為示波器上沒有切確地顯示出波形所在的相對地點，故對這一波形現(xiàn)象能夠有以下兩種懂得方式：第一種懂得方式：如上圖，左圖為實質上的全波整流信號波形，右圖為實質中由示波器察看到的整流波形，可見實質波形下端未能達到0，即負載端電壓值在外面加載電壓換向時沒有達到最小.原由能夠以為，二極管的單導游通作用不是相對的，在電壓反向加載時，仍有小部分的反向“漏電流”經(jīng)過二極管，所以在橋式整流電路中，電路電流完好等于零的時刻是不存在的，在正向電壓降落到靠近0的地點時，因為有反向漏電流存在，故負載兩端的實質電流不為零，故電壓也不為零，由示波器顯示其電壓更改狀態(tài)，變獲取了右上圖示的“削尾”現(xiàn)象.其余，也能夠以為二極管有電流/電壓殘留現(xiàn)象等等.第二種懂得方式：如右圖所示，波形的形狀與實質可見同樣，但與上一種懂得方式分歧的是，此種狀況能夠懂得為，負載兩端的電壓提早降落到零，保持在零水平一段時間后，從頭上漲.在這類狀況下，一定提到二極管單導游通性質的一個前提：當加在二極管兩端的正向電壓很小時，二極管仍舊不克不及導通，流過二極管的正向電流十分輕微.只有當正向電壓達到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V）此后，二極管才華直正導通.由此能夠解說實驗中察看到的現(xiàn)象：當?shù)谝粋€半周期內(nèi)結尾，電壓降落到門檻電壓以下時，二極管實質已不克不及導通，而另兩個反向的二極管此時也還沒有導通，此時負載兩端的電壓為零，在示波器上表示為X軸上的直線；當電壓進入第二個半周期時，電壓由零初步從頭上漲，但還沒有達到門檻電壓時，二極管仍舊處在不導通狀態(tài)，此時負載兩端的電壓仍為零；直到電壓上漲到門檻電壓以上，二極管才被導通，此時負載兩端才有電壓，而且隨外源信號呈正弦規(guī)律上漲.綜合以上兩個短暫過程來看，能夠發(fā)現(xiàn)負載兩端電壓有一段連續(xù)為零的“真空期”，表示為波形即為示波器上察看到的短直線片段.5）實驗領會：本次實驗對比與其余實驗，更為靠近于一種體驗性的實驗，目標其實不在于獲取最后的實驗數(shù)據(jù)成就，而在于讓我們更好地懂得實質生發(fā)生活中經(jīng)常使用的示波器；經(jīng)過操控示波器，一方面我能夠熟習儀器的使用方法，認識到書籍實質和實質操控存在的差距，一方面也領會了示波器中所表示的將一些不可見的動向量轉變?yōu)榇送庖环N量直觀地表示