实验二十三 示波器的使用
班级 姓名 学号 同组人 日期
【实验目的】
1、了解示波器的基本结构和工作原理，学会正确使用示波器。 2、掌握用示波器观察各种电信号波形、测量电压和频率的方法。
3、掌握观察利萨如图形的方法，并能用利萨如图形测量未知正弦信号的频率。 【实验仪器】
固纬GOS-620型双踪示波器一台，GFG-809型信号发生器两台，连线若干。 【实验原理】
示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转，显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器。在各行各业与各个研究领域都有着广泛的应用。其基本结构与工作原理如下
1、示波器的基本结构与显示波形的基本原理
本次实验使用的是台湾固纬公司生产的通用双踪示波器。基本结构大致可分为示波管（CRT ）、扫描同步系统、放大与衰减系统、电源系统四个部分。 “示波管（CRT ）”是示波器的核心部件如图1所示的。可细分为电子枪，偏转系统和荧光屏三部分。
1）电子枪
电子枪包括灯丝F ，阴极K ，控制栅极G ，第一阳极A 1，第二阳极A 2等。阴极被灯丝加热后，可沿轴向发射电子。并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点。
2）偏转系统
偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x 和y 组成，分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。
从电子枪射出的电子束若不受横向电场的作用，将沿轴线前进并在荧光屏的中心呈现静止的光点。若受到横向电场的作用，电子束的运动方向就会偏离轴线，
F 灯丝，K 阴极，G 控制栅极，A 1、A 2第一、第二阳极，Y 、X 竖直、水平偏转板
图1示波管结构简图
屏上光点的位置就会移动。x 偏转板之间的横向电场用来控制光点在水平方向的位移，y 偏转板用来控制光点在竖直方向的位移。如果两对偏转板都加上电场，则光点在二者的共同控制下，将在荧光屏平面二维方向上发生位移。
3）荧光屏
荧光屏的作用是将电子束轰击点的轨迹显示出来以供观测。
4）显示波形的原理 图
2 图3 图4
在竖直偏转板上加一交变正弦电压，可看到一条竖直的亮线，如图3所示。在水平偏转板上加“锯齿波电压”扫描电压，使荧光屏上的亮点沿水平方向拉开。电子的运动是两相互相垂直运动的合成。当锯齿波电压与正弦电压的变化周期相等时，在荧光屏上将显示出一个稳定的正弦电压波形图如图4所示。
当波形信号的频率等于锯齿波频率的整数倍时，荧光屏上将呈现整数个完整而稳定的被测信号的波形，当两者不成整数倍时，对于被测信号来说，每次扫描的起点都不会相同，结果造成波形在水平方向上不断的移动。为了消除这一现象，必须使被测信号的起点与扫描电压的起点保持“同步”，这一功能由机内 “触发同步”电路来完成。
2、利用利萨如图测正弦电压的频率基本原理
通过观察荧光屏上利萨如图形进行频率对比的方法称之为利萨如图形法。此法于1855年由利萨如所证明。将被测正弦信号f y 加到y 偏转板，将参考正弦信号f x 加到x 偏转板，当两者的频率之比
f y f x
是整数时，在荧光屏上将出现利萨如
图。
图5给出了几种不同频率比的利萨如图形。判断两个电压信号频率比的条件是屏上出现了利萨如图形稳定不动，方法是对稳定不动的图形分别做水平直线和竖直直线与图形相切，设水平线上的切点数最多为N X ，竖直线上的切点数最多为N Y ，则
f y f x
=
N x
N y
图5的第一个图形，N x =2，N y =4，Y 轴上的信号频率f y 与x 轴上的信号频率f x 之比为
2
，若f x 已知，则f y 可求。
4
【实验内容与步骤】
1．检查示波器工作是否正常，开机前，将辉度旋钮逆时针旋到最小值，X 轴，Y 轴位移旋钮分别旋到中间位置，预热5min ，然后调节辉度、聚焦、T/div等旋钮，观察时间扫描基线，练习调节“辉度”，“聚焦”及“位移”等旋钮。
2．任选CH1或CH2通道观测机内方波校准信号并测量相关参量填入附表 3．任选CH1或CH2通道观测由信号发生器产生的正弦信号并测量相关参量填入附表；
4．练习示波器面板输入模式选择，触发信号源选择、触发交替选择等旋钮的调节使用，实现显示单一稳定波形，同时显示两个波形并使波形稳定。
5. 调节扫描灵敏度选钮至X-Y 档观察李萨如图形并了解其频率特点。 6. 申请课堂考核，归整仪器结束实验。
【实验数据与实验结果】
图5利萨如图
附表 电信号电压、频率的测量
注意事项
1．信号发生器、示波器预热10分钟以后才能正常工作。
2．测信号电压时，一定要将电压衰减旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）；测信号周期时，一定要将扫描速率旋纽的微调顺时针旋足（校正位置）；
3．不要频繁开关机，示波器上光点的亮度不可调得太强，也不能让亮点长时间停在荧光屏的一点上，如果暂时不用，把辉度降到最低即可。
4．转动旋钮和按键时必须有的放矢，不要将开关和旋钮强行旋转、死拉硬
拧，以免损坏按键、旋钮和示波器，示波器探头与插座的配合方式类似于挂口灯泡与灯座的锁扣配合方式，切忌生拉硬拽。