练习使用示波器

　　一、实验分析

　　实验原理

　　当信号电压输入示波器时,示波管的荧光屏上就反映出这个电压随时间变化的波形来.示波管主要由电子枪、竖直偏转电极和水平偏转电极组成.两电极都不加偏转电压时,由电子枪产生的高速电子做直线运动,打在荧光屏中心,形成一个亮点.这时如果在水平偏转电极上加上随时间均匀变化的电压,则电子因受偏转电场的作用,打在荧光屏上的亮点便沿水平方向匀速移动.如果再在竖直偏转电极上,加上一随时间变化的信号电压,则亮点在竖直方向上也要发生偏移,偏移的大小与所加信号电压的大小成正比.这样,亮点一方面随着时间的推移在水平方向匀速移动,一方面又正比于信号电压在竖直方向上产生偏移.于是在荧光屏上便形成一波形曲线,此曲线反映出信号电压随时间变化的规律.

　　实验器材

　　J2459型示波器1台；低压电源1台；变阻器1只；电键1只；导线若干.

　　实验步骤

　　1．熟悉J2459型示波器板上各旋钮的作用.如图7-1为J2459型示波器的面板,荧光屏右边最上端的是辉度调节旋钮,标以“”符号,用来调节光点和图像的亮度.顺时针旋转旋钮时,亮度增加.

　　第二个是聚焦调节“⊙”和辅助聚焦“○”,这两个旋钮配合着使用,能使电子射线会聚,在荧光屏上产生一个小的亮斑,得到清晰的图像.

　　再下面是电源开关和指示灯,用后盖板上的电源插座接通电源后,把开关扳向“开”的位置,指示灯亮,经过一两分钟的预热,示波器就可以使用了.

　　荧光屏下边第一行左、右两端的旋钮是垂直位移“”和水平位移“”,分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的位置.它们中间的两个旋钮是“Y增益”和“X增益”,分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的幅度,顺时针旋转时,幅度连续增大.

　　中间一行左边的大旋钮是“衰减”,它有1、10、100、1000四挡,最左边的“1”挡不衰减,其余各挡分别使输入的电压衰减为原来

　　最右边的正弦符号挡不是衰减,而是由示波器内部自行提供竖直方向的交流试验信号电压,可用来观察正弦波形或检查示波器是否正常工作.

　　中间一行右边的大旋钮是“扫描范围”,也有四挡,可以改变加在水平方向的扫描电压的频率范围,左边第一挡是10～100Hz,向右旋转每升高一挡,扫描频率都增大10倍,最右边的是“外X”挡,使用这一挡时,机内没有加扫描电压,水平方向的电压可以从外部输入.

　　中间的小旋钮是“扫描微调”,用来调整水平方向的扫描频率,顺时针转动时频率连续增加.

　　底下一行中间的旋钮“Y输入”、“X输入”和“地”分别是竖直方向、水平方向和公共接地的输入接线柱.左边的“DC、AC”是竖直方向输入信号的直流、交流选择开关.置于“DC”位置时,所加的信号电压是直接输入的；置于“AC”位置时,所加信号电压是通过一个电容器输入的,它可以让交流信号通过而隔断直流成分.右边的“同步”也是一个选择开关.置于“+”位置时,扫描由被测信号正半周起同步,置于“-”位置时,扫描由负半周起同步.这个开关主要在测量较窄的脉冲信号时起作用,对于正弦波、方波等,无论扳到“+”或“-”,都能很好地同步,对测量没有影响.

　　2．练习使用示波器

　　①把辉度旋钮反时针旋到底,垂直位移和水平位移旋钮转到中间位置,衰减旋钮置于最高挡,扫描旋钮置于“外X”挡.

　　②接通电源,打开电源开关.经预热后,荧光屏上出现亮点.调节辉度旋钮,使亮度适中.

　　③调节聚焦和辅助聚焦旋钮,观察亮点的大小变化,直至亮点最圆、最小时为止.

　　④旋转垂直位移和水平位移旋钮,观察亮点的上下移动和左右移动.

　　⑤把扫描范围旋钮旋至最低档,扫描微调旋钮反时针旋到底,把X增益旋钮顺时针旋到1/3处,观察亮点的水平方向的移动情况.

　　⑥顺时针旋转扫描微调旋钮,观察亮点的来回移动（随着扫描频率增大而加快,直至成为一条水平亮线）.旋转X增益旋钮,观察亮线长度的变化.

　　⑦把扫描范围旋钮置于“外X”挡,交直流选择开关扳到“DC”,并使亮点位于荧光屏中心.按图7-2接好电路,输入一直流电压.

　　⑧移动变阻器的滑动片,改变输入电压的大小,观察亮点的移动.

　　⑨将电池的正负极接线调换位置,重复步骤⑧.

　　⑩使Y增益旋钮顺时针旋到底,衰减旋钮置于“1”挡.使变阻器的滑动片从最右端起向左滑动至某一位置,读取亮点偏移的格数.此时亮点每偏移1格,表示输入电压改变50mV.计算此时输入电压的大小.如果衰减旋钮置于其他挡时,应将所得数值乘以相应的倍数.

　　(11)实验完毕后,把辉度旋钮反时针旋到底,然后关机,切断电源.

　　二、操作指导与思维启迪

　　1．使用J2459型学生示波器注意事项：

　　①示波器的使用电压为220V±10％范围.超出这个范围将影响仪器正常工作.当电源电压波动比较大时,最好采用交流稳压措施后再使用.

　　②示波器机箱与机内电路接地点相连接,为了安全及减少外界环境对仪器的干扰,应将仪器机壳接地.可用带接线焊钩的黑色导线,将示波器面板上的接地柱和实验桌上的接地接线柱相连接.如果实验室装有带地线的三孔安全电源插座,则可以将示波器电源线二脚插头换成三脚插头,另加一根黑色导线将三脚插头外壳和三脚插头地脚相连接.机壳不接地也可以使用,这时外部感应将使示波器的噪音干扰略增大一些.

　　③测试信号输入线最好采用带有香蕉插头的高频屏蔽线或单股线,输入线尽量短一些,将香蕉插头分别插入示波器Y输入与地接线柱及信号输出仪器接线柱.如果要检查实验电路某点波形,输入线测试端可接一对带套管的鳄鱼夹或测试棒比较方便.如果测试点电压较高,最好应先切断被测电路电源,接好测试点再进行测试.否则应特别注意安全,站在适当的绝缘物上,单手进行操作.

　　④示波器使用时应注意辉度适中,不宜过亮,且光点不应长期停留在一点上,以免损坏荧光屏.还应避免在阳光直射荧光屏的情况下工作.关机前应先将辉度关灭.

　　⑤示波器应避免在强磁场环境中工作.因为外磁场会引起显示波形失真.

　　⑥示波器使用时,接入输入端的电压不应超过说明书规定的最大输出耐压400V（DC+ACPP）.如果信号为直流则应小于400V.如果信号为直流加交流,则其直流和交流峰值之和应小于400V.特别要注意当Y衰减开关放到1时,应防止过大的被测信号加入输入端,以免损坏仪器.

　　⑦仪器使用时,扳动面板控制器要轻,当到达极限位置时不要硬扳,以免损坏仪器.搬动时要轻拿轻放,防止碰撞.

　　⑧仪器用毕后应罩上防尘罩,放在阴凉干燥通风的地方.存放满3个月没有使用的仪器应开机通电1h,以防止电解电容失效和起到加热去潮的作用.

　　2．观察波形