示波器實驗報告
示波器實驗報告
不少朋友都不會寫示波器實驗報告，那麼，今天，CN人才公文網小編給大家介紹的是示波器實驗報告，希望對大家有幫助。
示波器實驗報告
【實驗題目】 示波器的原理和使用
【實驗目的】
1.瞭解示波器的基本機構和工作原理，掌握使用示波器和訊號發生器的基本方法。
2.學會使用示波器觀測電訊號波形和電壓副值以及頻率。
3.學會使用示波器觀察李薩如圖並測頻率。
【實驗原理】
1.示波器都包括幾個基本組成部分：
示波管(陰極射線管)、垂直放大電路(Y放大)、水平放大電路(X放大)、掃描訊號電路(鋸齒波發生器)、同步電路、電源等。
2.李薩如圖形的原理：
如果示波器的X和Y輸入時頻率相同或成簡單整數比的兩個正弦電壓，則熒光屏上將呈現特殊的光點軌跡，這種軌跡圖稱為李薩如圖形。
如果作一個限制光點x、y方向變化範圍的假想方框，則圖形與此框相切時，橫邊上的切點數nx與豎邊上的切點數ny之比恰好等於Y與X輸入的兩正弦訊號的頻率之比，即fy:fx=nx:ny。
【實驗儀器】
示波器×1，訊號發生器×2，訊號線×2。
【實驗內容】
1.基礎操作：
瞭解示波器工作原理的基礎上閱讀所用機器的說明書，瞭解每個旋鈕的作用。其中最主要也是經常使用的旋鈕為橫向和縱向兩個。橫向旋鈕是控制掃描時間的旋鈕，調節時表現為熒光屏上顯示波形發生橫向的壓縮或展開;縱向旋鈕是調節垂直放大電路的旋鈕，調節時表現為熒光屏上顯示波形發生縱向的展開或壓縮，次旋鈕為兩個，分別控制示波器的兩個輸入訊號。
明確操作步驟及注意事項後，接通示波器電源開關。先找到掃描線並調至清晰。
2.觀測李薩如圖形：
向CH1、CH2分別輸入兩個訊號源的正弦波，“掃描時間”的“粗調”旋鈕置於“X-Y”方式(即使兩路訊號進行合成)。調出不同比值的李薩如圖形來，畫出草圖，並分析圖形的特點與兩個訊號頻率之間的關係。繪出所觀察到的各種頻率比的李薩如圖形。
設fx=1000Hz為約定真值，依次求出另一訊號發生器的輸出頻率fy，並與該訊號發生器讀數值f′y進行比較，一一求出它們的相對誤差。
【實驗資料】
【實驗結果】
【誤差分析】
1.兩臺訊號發生器不協調。
2.桌面振動造成的影響。
3.示波器上顯示的熒光線較粗，取電壓值時的熒光線間寬度不準，使電壓值不準。
4.取正弦週期時肉眼調節兩熒光線間寬度不準，導致週期不準。
5.機器系統存在系統誤差。
6.fy選取時上下跳動，可能取值不準。
相關知識
1 示波器工作原理
示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電訊號轉換成影象，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數位電路實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統、同步系統、X軸偏轉系統、Y軸偏轉系統、延遲掃描系統、標準訊號源組成。
1.1 示波管
陰極射線管(CRT)簡稱示波管，是示波器的核心。它將電訊號轉換為光訊號。正如圖1所示，電子槍、偏轉系統和熒光屏三部分密封在一個真空玻璃殼內，構成了一個完整的示波管。
1.熒光屏
現在的示波管屏面通常是矩形平面，內表面沉積一層磷光材料構成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊熒光粉而發光形成亮點。鋁膜具有內反射作用，有利於提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。
當電子停止轟擊後，亮點不能立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原始值的10%所經過的時間叫做“餘輝時間”。餘輝時間短於10μs為極短餘輝，10μs—1ms為短餘輝，1ms—0.1s為中餘輝，0.1s-1s為長餘輝，大於1s為極長餘輝。一般的示波器配備中餘輝示波管，高頻示波器選用短餘輝，低頻示波器選用長餘輝。
由於所用磷光材料不同，熒光屏上能發出不同顏色的光。一般示波器多采用發綠光的示波管，以保護人的眼睛。
2.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)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。它的作用是發射電子並形成很細的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發射電子。柵極是一個頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由於柵極電位比陰極低，對陰極發射的電子起控制作用，一般只有運動初速度大的少量電子，在陽極電壓的作用下能穿過柵極小孔，奔向熒光屏。初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過低，則全部電子返回陰極，即管子截止。調節電路中的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，從而達到調節亮點的輝度。第一陽極、第二陽極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個金屬圓筒。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程中，經過兩次聚焦過程。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。第二次聚焦發生在G2、A1、A2區域，調節第二陽極A2的電位，能使電子束正好會聚於熒光屏上的一點，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。有時調節A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調第二陽極A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。
3.偏轉系統
偏轉系統控制電子射線方向，使熒光屏上的光點隨外加訊號的變化描繪出被測訊號的波形。圖8.1中，Y1、Y2和Xl、X2兩對互相垂直的偏轉板組成偏轉系統。Y軸偏轉板在前，X軸偏轉板在後，因此Y軸靈敏度高(被測訊號經處理後加到Y軸)。兩對偏轉板分別加上電壓，使兩對偏轉板間各自形成電場，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉。
4.示波管的電源
為使示波管正常工作，對電源供給有一定要求。規定第二陽極與偏轉板之間電位相近，偏轉板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負電位上。柵極G1相對陰極為負電位(—30V~—100V)，而且可調，以實現輝度調節。第一陽極為正電位(約+100V~+600V)，也應可調，用作聚焦調節。第二陽極與前加速極相連，對陰極為正高壓(約+1000V)，相對於地電位的可調範圍為±50V。由於示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經電阻分壓器供電。
1.2 示波器的基本組成
從上一小節可以看出，只要控制X軸偏轉板和Y軸偏轉板上的電壓，就能控制示波管顯示的圖形形狀。我們知道，一個電子訊號是時間的函式f(t)，它隨時間的變化而變化。因此，只要在示波管的X軸偏轉板上加一個與時間變數成正比的電壓，在y軸加上被測訊號(經過比例放大或者縮小)，示波管螢幕上就會顯示出被測訊號隨時間變化的圖形。電訊號中，在一段時間內與時間變數成正比的訊號是鋸齒波。
示波器的基本組成框圖如圖2所示。它由示波管、Y軸系統、X軸系統、Z軸系統和電源等五部分組成。
被測訊號①接到“Y"輸入端，經Y軸衰減器適當衰減後送至Y1放大器(前置放大)，推輓輸出訊號②和③。經延遲級延遲Г1時間，到Y2放大器。放大後產生足夠大的訊號④和⑤，加到示波管的Y軸偏轉板上。為了在螢幕上顯示出完整的穩定波形，將Y軸的被測訊號③引入X軸系統的觸發電路，在引入訊號的正(或者負)極性的某一電平值產生觸發脈衝⑥，啟動鋸齒波掃描電路(時基發生器)，產生掃描電壓⑦。由於從觸發到啟動掃描有一時間延遲Г2，為保證Y軸訊號到達熒光屏之前X軸開始掃描，Y軸的延遲時間Г1應稍大於X軸的延遲時間Г2。掃描電壓⑦經X軸放大器放大，產生推輓輸出⑨和⑩，加到示波管的X軸偏轉板上。z軸系統用於放大掃描電壓正程，並且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進行抹跡。
以上是示波器的基本工作原理。雙蹤顯示則是利用電子開關將Y軸輸入的兩個不同的被測訊號分別