1、通信原理測試任務 3 示波器測信號源 項目報告學生姓名：黃裕藝 靳新鵬 學號：2015122061 2016122035 指導老師：謝志能 2016年11月7日示波器測信號源 一、示波器工作原理示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數字電路實驗現象、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、標準信號源組成。示波管陰極射線管（CRT）簡稱示波管，是示波器的核心。它將電信號轉換為光信號。正如圖1所示，電子槍、偏轉系統和熒光屏三部分密封

2、在一個真空玻璃殼內，構成了一個完整的示波管。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，有利于提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。當電子停止轟擊后，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“余輝時間”。余輝時間短于10s為極短余輝，10s1ms為短余輝，1ms01s為中余輝，01s-1s為長余輝，大于1s為極長余輝。一般的示波器配備中余輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長余輝。由于所用磷光材料不同，熒光屏上能發出不同顏色

3、的光。一般示波器多采用發綠光的示波管，以保護人的眼睛。（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）、第一陽極（A1）和第二陽極（A2）組成。它的作用是發射電子并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。由于柵極電位比陰極低，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

4、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于熒光屏上的一點，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。（2） 偏轉系統偏轉系統控制電子射線方向，使熒光屏上的光點

5、隨外加信號的變化描繪出被測信號的波形。圖81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軸偏轉板在后，因此Y軸靈敏度高（被測信號經處理后加到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。（3） 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（30V100V），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

6、壓（約+1000V），相對于地電位的可調范圍為±50V。由于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。二、步驟1、 使用函數發生器輸出各種信號，接入示波器觀測波形，讀出信號的相關參數。（1） 使用函數發生器產生正弦波，要求輸出顯示幅度為87mv，調成極不對稱（波形對稱旋鈕到最后）輸出，接入數字示波器；（2） 示波器設置如下。觸發源：輸入通道，觸發類型：邊緣觸發，斜率：下降，觸發方式：自動，耦合:交流，反相：關，探頭：“1X”。（3） 記錄波形與相關參數;（4） 使用函數發生器產生三角波，要求輸出顯示幅度為6.3V，調成對稱輸出，接入數字示波器；（5） 示波器設置如下。觸發

7、源：輸入通道，觸發類型：邊緣觸發，斜率：上方，觸發方式：自動，耦合：交流，反相：開，探頭：“10X”。（6） 記錄波形與相關參數。 波形記錄（a）正弦波 （b）三角波 圖3-1（a） 圖3-1（b） 參數記錄：（a）正弦波 PeriodAveragePeakFreqRms11.70ms-1.60mV99.2mV88.47Hz33.72mV（b）三角波上升時間正脈寬頂端值幅度過沖3.00ms6.20ms2.72V6.18V7.1%2、 使用函數發生器和示波器，在示波器上調出穩定的李薩如圖形。（1） 調節兩臺函數發生器，使其產生對稱波形，分別接入示波器的X通道與Y通道；（2） 兩臺函數發生器的輸出

8、幅度調為一致，設置好示波器；（3） 使函數信號發生器產生有一定頻率關系的正弦信號（f1、f2），按下表調出穩定的李薩如圖形，并記錄；（4） 設李薩如圖形與水平軸的切點個數為Nx，與垂直軸的切點個數Ny，記錄圖形的Nx與Ny，并分析它們與f1、f2的關系。信號X通道f1=1KHz Y通道f2=2KHz信號X通道f1=1KHz Y通道f2=3KHz圖形圖3-2（a）圖形圖3-2（b）切點數Nx=4 Ny=2切點數Nx=4 Ny=2信號X通道f1=2KHz Y通道f2=2KHz信號X通道f1=3KHz Y通道f2=2KHz圖形圖3-3（a）圖形圖3-3（b）切點數切點數Nx、Ny與f1、f2的關系為：三、心得：通過這次的實驗， 基本熟悉了示波器的使用，但也遇到了一些問題，將一個信號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？其實原因有很多：1.信號源本身就是損壞的；2.信號源沒有使用正確；3.信號源存在過量的衰減，輸出值太??；4.信號源的輸出線斷了；5.示波器是損壞的。很顯然，同學們遇到這樣的問題，立即叫老師，是錯誤地認為，不是信號源壞了，就是示波器壞了，而儀器損壞自己是無