实验学习提纲

实验

示波器

基本组成

示波器主要包括：

• 电子示波管
• $X$ 、$Y$ 轴放大或衰减电路
• 扫描发生器（锯齿波发生器）
• 同步与触发电路

电子枪

电子枪由灯丝、阴极、控制栅极和多级阳极组成。

• 灯丝加热阴极，使阴极发射电子。
• 控制栅极控制电子束强弱。
• 阳极相对阴极处于高电势，对电子加速。
• 轴对称电场与阳极小孔共同实现静电聚焦和方向筛选，使电子束主要沿管轴传播。

注意：电子束并非严格没有横向速度，而是横向速度和发散角被限制在较小范围内。

偏转系统与荧光屏

两对相互垂直的偏转板分别控制水平和竖直方向。偏转量与偏转板电压近似成正比：

Copy LaTeX$$d\propto V.$$

电子撞击荧光屏后产生亮点；荧光材料的余辉使快速扫描形成连续可见轨迹。

扫描与时间轴

$X$ 轴偏转板通常接锯齿波电压，使光点近似匀速水平移动：

Copy LaTeX$$x\propto V_x\propto t.$$

因此水平方向可作为时间坐标，$Y$ 轴显示被测信号的瞬时幅值。

同步与触发扫描

若扫描周期与信号周期满足

Copy LaTeX$$T_x=n{T}_y,$$

屏幕上可稳定显示 $n$ 个周期。周期稍有失配时，波形会水平漂移。

触发扫描的做法：仅当触发源以指定方向越过设定电平时开始一次扫描，使每次扫描从同一相位启动，重复波形因而重合并稳定显示。

常见问题：触发电平、触发沿或触发源选择不合适，会导致波形滚动或不能稳定。

电压测量

峰峰值由竖直格数与每格电压的乘积得到：

Copy LaTeX$$U_{p-p}=N_{\mathrm{DIV}}\times (\mathrm{V}/\mathrm{DIV}).$$

读数前应确认探头倍率和通道衰减设置。

李萨如图形

在 $X$ 、$Y$ 输入端分别接入正弦信号，可得到李萨如图形。图形形状由频率比和相位差共同决定。

当 $f_x:f_y=1:1$ 时：

• $\mathrm{\Delta }\phi =0$ ：图形为斜直线。
• $\mathrm{\Delta }\phi ={90}^{\circ }$ ：振幅合适时图形为圆或椭圆。

频率比可由切点数判断：

Copy LaTeX$$\frac{f_x}{f_y}=\frac{N_y}{N_x},$$

其中 $N_y$ 为图形与 $y$ 轴的切点数，$N_x$ 为图形与 $x$ 轴的切点数。

使用时应先使图形稳定，再计数；频率比不是简单整数比时，图形难以闭合。