示波器的原理與使用實(shí)驗(yàn)報(bào)告

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)陳說(shuō)之青柳念文創(chuàng)作實(shí)驗(yàn)稱呼示波器的原理與使用實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)與要求：1）2）3）

懂得示波器的工作原理學(xué)習(xí)使用示波器察看各樣信號(hào)波形用示波器測(cè)量信號(hào)的電壓、頻次和相位差主要儀器設(shè)施：YB4320G雙蹤示波器，EE1641B型函數(shù)信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)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(gòu)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(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三個(gè)部分構(gòu)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(kāi)釋并加快電子束.此中第一陽(yáng)極稱為聚焦陽(yáng)極，第二陽(yáng)極稱為加快陽(yáng)極.經(jīng)過(guò)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(diǎn).偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由X、Y兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板構(gòu)成，經(jīng)過(guò)在板上加電壓來(lái)使電子束偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而對(duì)應(yīng)地改變屏上亮點(diǎn)的位置.熒光屏上涂有熒光粉，電子打上去時(shí)能夠發(fā)光形成光斑.分歧熒光粉的發(fā)光顏色與余輝時(shí)間都分歧.放大和衰減系統(tǒng)用于對(duì)分歧大小的輸入信號(hào)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(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程稱為掃描.掃描初步的時(shí)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(zhuǎn)板加上交變電壓而X偏轉(zhuǎn)板上五點(diǎn)也是，電子束在豎直方向上來(lái)回運(yùn)動(dòng)而形成一條亮線，如左圖所示：假如在Y偏轉(zhuǎn)板和X偏轉(zhuǎn)板上同時(shí)分別加載正弦電壓和鋸齒波電壓，電子受水平豎直兩個(gè)方向的合理作用下，停止正弦震蕩和水平掃描的合成運(yùn)動(dòng)，在兩電壓周期相等時(shí)，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(hào)的周期波形，需要調(diào)理掃描周期使其與外界信號(hào)周期同樣或成適合的關(guān)系.當(dāng)某些要素改變以致周期發(fā)生更改時(shí)，使用掃描同步功能，能夠使掃描起點(diǎn)自動(dòng)追蹤外界信號(hào)更改，進(jìn)而穩(wěn)固地顯示波形.步伐與操控方法：示波器測(cè)量信號(hào)的電壓和頻次關(guān)于一個(gè)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(zhuǎn)因數(shù)（電壓偏轉(zhuǎn)因數(shù)）（從示波器面板的衰減器開(kāi)關(guān)上能夠直接讀出）單位為V/div或mV/div；h為輸入信號(hào)的峰-峰高度，單位div；b為掃描時(shí)間系數(shù)，從主掃描時(shí)間系數(shù)選擇開(kāi)關(guān)上能夠直接讀出，單位s/div、ms/div或μs/div；l為輸入信號(hào)的單個(gè)周期寬度，單位div.1）翻開(kāi)電源開(kāi)關(guān)并切換到DC檔，撥動(dòng)垂直工作方式開(kāi)關(guān)，選擇未知信號(hào)所在的通道.2）經(jīng)過(guò)調(diào)理“掃描時(shí)間系數(shù)選擇開(kāi)關(guān)”和“垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)開(kāi)關(guān)”，以及它們對(duì)應(yīng)的微調(diào)開(kāi)關(guān)，使未知信號(hào)圖形的高度和波形個(gè)數(shù)便與測(cè)量.同時(shí)在開(kāi)關(guān)上讀出計(jì)算所需的a、b值.3）調(diào)理“垂直位移”與“水平位移”旋鈕，操控?zé)晒馄辽系目潭茸x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(shí)驗(yàn)室供給的未知信號(hào)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(guò)調(diào)理“掃描時(shí)間系數(shù)選擇開(kāi)關(guān)”和“垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)開(kāi)關(guān)”是信號(hào)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(cè)量信號(hào)的頻次不使用機(jī)內(nèi)的掃描電壓，而使用兩個(gè)外界輸入的正弦電壓分別加載在X、Y偏轉(zhuǎn)板上，當(dāng)兩個(gè)正弦電壓的頻次同樣或呈簡(jiǎn)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(diǎn)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(hào)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(hào)電壓和頻次的測(cè)量：示波器計(jì)算成就Y1偏轉(zhuǎn)因X偏轉(zhuǎn)因數(shù)h/(div)l/(div)Up-p/VT/msf/Hz數(shù)a/(V/div)b/(ms/div)513131實(shí)質(zhì)電壓（最大值）/V信號(hào)頻次/Hz正弦信號(hào)、半波整流信號(hào)、全波整流信號(hào)的圖形完好的正弦信號(hào)波形半波整流圖形全波整流圖形李薩如圖形測(cè)量正弦信號(hào)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(shí)，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(dāng)掃描頻次和輸入信號(hào)的頻次相當(dāng)合時(shí)，就能夠夠顯示輸入信號(hào)的波形；顯示李薩如圖形時(shí)，水平方向接入的是未知的正弦信號(hào)，它使電子束在水平方向上做簡(jiǎn)諧來(lái)去運(yùn)動(dòng)，與豎直方向的此外一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)單，當(dāng)輸入的兩個(gè)同頻正弦信號(hào)相位差存在，且大小在+π~-π之間時(shí)，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(dāng)輸入的兩個(gè)正弦信號(hào)頻次同樣，信號(hào)振幅同樣，且兩者的相位差為±π/2時(shí)，李薩如圖形為圓形.3）實(shí)驗(yàn)中Y軸信號(hào)為已知正弦信號(hào)，X軸為未知信號(hào)，顛末實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)fy比f(wàn)x大好多時(shí)，熒光屏上的線條之間不可分辨，形成一個(gè)矩形塊狀圖案；當(dāng)fy比f(wàn)x小好多時(shí)，熒光屏上顯示一條上下振蕩的水平線段.4）試解說(shuō)全波整流圖形存在水平片段的原由.個(gè)人以為，因?yàn)槭静ㄆ魃蠜](méi)有切確地顯示出波形所在的相對(duì)地點(diǎn)，故對(duì)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(shí)質(zhì)上的全波整流信號(hào)波形，右圖為實(shí)質(zhì)中由示波器察看到的整流波形，可見(jiàn)實(shí)質(zhì)波形下端未能達(dá)到0，即負(fù)載端電壓值在外面加載電壓換向時(shí)沒(méi)有達(dá)到最小.原由能夠以為，二極管的單導(dǎo)游通作用不是相對(duì)的，在電壓反向加載時(shí)，仍有小部分的反向“漏電流”經(jīng)過(guò)二極管，所以在橋式整流電路中，電路電流完好等于零的時(shí)刻是不存在的，在正向電壓降落到靠近0的地點(diǎn)時(shí)，因?yàn)橛蟹聪蚵╇娏鞔嬖冢守?fù)載兩端的實(shí)質(zhì)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(shí)質(zhì)可見(jiàn)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(fù)載兩端的電壓提早降落到零，保持在零水平一段時(shí)間后，從頭上漲.在這類狀況下，一定提到二極管單導(dǎo)游通性質(zhì)的一個(gè)前提：當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，二極管仍舊不克不及導(dǎo)通，流過(guò)二極管的正向電流十分輕微.只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門(mén)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(dǎo)通.由此能夠解說(shuō)實(shí)驗(yàn)中察看到的現(xiàn)象：當(dāng)?shù)谝粋€(gè)半周期內(nèi)結(jié)尾，電壓降落到門(mén)檻電壓以下時(shí)，二極管實(shí)質(zhì)已不克不及導(dǎo)通，而另兩個(gè)反向的二極管此時(shí)也還沒(méi)有導(dǎo)通，此時(shí)負(fù)載兩端的電壓為零，在示波器上表示為X軸上的直線；當(dāng)電壓進(jìn)入第二個(gè)半周期時(shí)，電壓由零初步從頭上漲，但還沒(méi)有達(dá)到門(mén)檻電壓時(shí)，二極管仍舊處在不導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)負(fù)載兩端的電壓仍為零；直到電壓上漲到門(mén)檻電壓以上，二極管才被導(dǎo)通，此時(shí)負(fù)載兩端才有電壓，而且隨外源信號(hào)呈正弦規(guī)律上漲.綜合以上兩個(gè)短暫過(guò)程來(lái)看，能夠發(fā)現(xiàn)負(fù)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(shí)驗(yàn)領(lǐng)會(huì)：本次實(shí)驗(yàn)對(duì)比與其余實(shí)驗(yàn)，更為靠近于一種體驗(yàn)性的實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)其實(shí)不在于獲取最后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)成就，而在于讓我們更好地懂得實(shí)質(zhì)生發(fā)生活中經(jīng)常使用的示波器；經(jīng)過(guò)操控示波器，一方面我能夠熟習(xí)儀器的使用方法，認(rèn)識(shí)到書(shū)籍實(shí)質(zhì)和實(shí)質(zhì)操控存在的差距，一方面也領(lǐng)會(huì)了示波器中所表示的將一些不可見(jiàn)的動(dòng)向量轉(zhuǎn)變?yōu)榇送庖环N量直觀地表示