示波器測(cè)信號(hào)源實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、通信原理測(cè)試任務(wù) 3 示波器測(cè)信號(hào)源 項(xiàng)目報(bào)告學(xué)生姓名：黃裕藝 靳新鵬 學(xué)號(hào)：2015122061 2016122035 指導(dǎo)老師：謝志能 2016年11月7日示波器測(cè)信號(hào)源 一、示波器工作原理示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無(wú)法直接觀測(cè)的交變電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。它是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題、測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源組成。示波管陰極射線管（CRT）簡(jiǎn)稱示波管，是示波器的核心。它將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。正如圖1所示，電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分密封

2、在一個(gè)真空玻璃殼內(nèi)，構(gòu)成了一個(gè)完整的示波管。熒光屏現(xiàn)在的示波管屏面通常是矩形平面，內(nèi)表面沉積一層磷光材料構(gòu)成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發(fā)鋁膜。高速電子穿過(guò)鋁膜，撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點(diǎn)。鋁膜具有內(nèi)反射作用，有利于提高亮點(diǎn)的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。當(dāng)電子停止轟擊后，亮點(diǎn)不能立即消失而要保留一段時(shí)間。亮點(diǎn)輝度下降到原始值的10所經(jīng)過(guò)的時(shí)間叫做“余輝時(shí)間”。余輝時(shí)間短于10s為極短余輝，10s1ms為短余輝，1ms01s為中余輝，01s-1s為長(zhǎng)余輝，大于1s為極長(zhǎng)余輝。一般的示波器配備中余輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長(zhǎng)余輝。由于所用磷光材料不同，熒光屏上能發(fā)出不同顏色

3、的光。一般示波器多采用發(fā)綠光的示波管，以保護(hù)人的眼睛。（1） 電子槍及聚焦電子槍由燈絲（F）、陰極（K）、柵極（G1）、前加速極（G2）（或稱第二柵極）、第一陽(yáng)極（A1）和第二陽(yáng)極（A2）組成。它的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發(fā)射電子。柵極是一個(gè)頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由于柵極電位比陰極低，對(duì)陰極發(fā)射的電子起控制作用，一般只有運(yùn)動(dòng)初速度大的少量電子，在陽(yáng)極電壓的作用下能穿過(guò)柵極小孔，奔向熒光屏。初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過(guò)低，則全部電子返回陰極，即管子截止。調(diào)節(jié)電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向熒光屏的電子流密度，從而達(dá)到

4、調(diào)節(jié)亮點(diǎn)的輝度。第一陽(yáng)極、第二陽(yáng)極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個(gè)金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比A1高。G2的正電位對(duì)陰極電子奔向熒光屏起加速作用。電子束從陰極奔向熒光屏的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)兩次聚焦過(guò)程。第一次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的第一電子透鏡。第二次聚焦發(fā)生在G2、 A1、A2區(qū)域，調(diào)節(jié)第二陽(yáng)極A2的電位，能使電子束正好會(huì)聚于熒光屏上的一點(diǎn)，這是第二次聚焦。A1上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時(shí)調(diào)節(jié)A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調(diào)第二陽(yáng)極A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。（2） 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子射線方向，使熒光屏上的光點(diǎn)

5、隨外加信號(hào)的變化描繪出被測(cè)信號(hào)的波形。圖81中，Y1、Y2和Xl、X2兩對(duì)互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。Y軸偏轉(zhuǎn)板在前，X軸偏轉(zhuǎn)板在后，因此Y軸靈敏度高（被測(cè)信號(hào)經(jīng)處理后加到Y(jié)軸）。兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板分別加上電壓，使兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板間各自形成電場(chǎng)，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉(zhuǎn)。（3） 示波管的電源為使示波管正常工作，對(duì)電源供給有一定要求。規(guī)定第二陽(yáng)極與偏轉(zhuǎn)板之間電位相近，偏轉(zhuǎn)板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負(fù)電位上。柵極G1相對(duì)陰極為負(fù)電位（30V100V），而且可調(diào)，以實(shí)現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。第一陽(yáng)極為正電位（約+100V+600V），也應(yīng)可調(diào)，用作聚焦調(diào)節(jié)。第二陽(yáng)極與前加速極相連，對(duì)陰極為正高

6、壓（約+1000V），相對(duì)于地電位的可調(diào)范圍為±50V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經(jīng)電阻分壓器供電。二、步驟1、 使用函數(shù)發(fā)生器輸出各種信號(hào)，接入示波器觀測(cè)波形，讀出信號(hào)的相關(guān)參數(shù)。（1） 使用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生正弦波，要求輸出顯示幅度為87mv，調(diào)成極不對(duì)稱（波形對(duì)稱旋鈕到最后）輸出，接入數(shù)字示波器；（2） 示波器設(shè)置如下。觸發(fā)源：輸入通道，觸發(fā)類型：邊緣觸發(fā)，斜率：下降，觸發(fā)方式：自動(dòng)，耦合:交流，反相：關(guān)，探頭：“1X”。（3） 記錄波形與相關(guān)參數(shù);（4） 使用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生三角波，要求輸出顯示幅度為6.3V，調(diào)成對(duì)稱輸出，接入數(shù)字示波器；（5） 示波器設(shè)置如下。觸發(fā)

7、源：輸入通道，觸發(fā)類型：邊緣觸發(fā)，斜率：上方，觸發(fā)方式：自動(dòng)，耦合：交流，反相：開(kāi)，探頭：“10X”。（6） 記錄波形與相關(guān)參數(shù)。 波形記錄（a）正弦波 （b）三角波 圖3-1（a） 圖3-1（b） 參數(shù)記錄：（a）正弦波 PeriodAveragePeakFreqRms11.70ms-1.60mV99.2mV88.47Hz33.72mV（b）三角波上升時(shí)間正脈寬頂端值幅度過(guò)沖3.00ms6.20ms2.72V6.18V7.1%2、 使用函數(shù)發(fā)生器和示波器，在示波器上調(diào)出穩(wěn)定的李薩如圖形。（1） 調(diào)節(jié)兩臺(tái)函數(shù)發(fā)生器，使其產(chǎn)生對(duì)稱波形，分別接入示波器的X通道與Y通道；（2） 兩臺(tái)函數(shù)發(fā)生器的輸出

8、幅度調(diào)為一致，設(shè)置好示波器；（3） 使函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生有一定頻率關(guān)系的正弦信號(hào)（f1、f2），按下表調(diào)出穩(wěn)定的李薩如圖形，并記錄；（4） 設(shè)李薩如圖形與水平軸的切點(diǎn)個(gè)數(shù)為Nx，與垂直軸的切點(diǎn)個(gè)數(shù)Ny，記錄圖形的Nx與Ny，并分析它們與f1、f2的關(guān)系。信號(hào)X通道f1=1KHz Y通道f2=2KHz信號(hào)X通道f1=1KHz Y通道f2=3KHz圖形圖3-2（a）圖形圖3-2（b）切點(diǎn)數(shù)Nx=4 Ny=2切點(diǎn)數(shù)Nx=4 Ny=2信號(hào)X通道f1=2KHz Y通道f2=2KHz信號(hào)X通道f1=3KHz Y通道f2=2KHz圖形圖3-3（a）圖形圖3-3（b）切點(diǎn)數(shù)切點(diǎn)數(shù)Nx、Ny與f1、f2的關(guān)系為：三、心得：通過(guò)這次的實(shí)驗(yàn)， 基本熟悉了示波器的使用，但也遇到了一些問(wèn)題，將一個(gè)信號(hào)源的正弦波輸出直接接到示波器的通道1，卻看到一條直線。這是為什么？其實(shí)原因有很多：1.信號(hào)源本身就是損壞的；2.信號(hào)源沒(méi)有使用正確；3.信號(hào)源存在過(guò)量的衰減，輸出值太??；4.信號(hào)源的輸出線斷了；5.示波器是損壞的。很顯然，同學(xué)們遇到這樣的問(wèn)題，立即叫老師，是錯(cuò)誤地認(rèn)為，不是信號(hào)源壞了，就是示波器壞了，而儀器損壞自己是無(wú)