一、实践目的

认识示波器，了解其主要功能及基本工作原理。

了解示波器面板上主要开关、旋钮的作用和操作方法。

认识示波器所显示的若干种信号的波形。

掌握用示波器观察信号的基本方法。

二、实践仪器

J2459型示波器、低压电源、滑动变阻器、电键、导线等。

三、原理

当信号电压输入给示波器时，示波器的荧光屏上就会出现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，打在荧光屏中间，形成一个亮点，这时如果在水平偏转电极上加上一个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，加一个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。这样亮点一方面随时间的推移在水平方向匀速移动，另一方面又正比于信号电压在竖直方向产生偏移，于是在荧光屏上便产生一曲线。此曲线反映出信号电压随时间变化的规律。

四、J2459示波器面板控制器件的作用

图2-1所示J2459型示波器的控制面板，左上边是荧光屏，荧光屏的右边最上端①是辉度调节旋钮，标以“”符号。用来调节光点和图像的亮度。顺时针旋转时亮度增加。

图2-1

②和③是聚焦调节和辅助聚焦。这两个旋钮配合使用使电子射线会聚，在荧光屏上产生一个亮斑，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头接通电源，

把电源开关扳向“开”的位置，指示灯亮，预热1～2分钟，示波器就可以使用了。

荧光屏下面第一行左、右两端的旋钮⑤和④分别是垂直位移“”和水平位移“”。分别用来调整图像在竖直和水平方向的位置。它们中间的两个旋钮“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，顺时针方向旋转时，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”档不衰减，其余分别可使加在竖直偏转电极上的信号电压，按上述倍数衰减，使图像在竖直方向的幅度依次减小为前一挡的十分之一。最右边正弦符号挡，不是衰减档，而是由示波器内部自行提供的竖直方向的按正弦规律变化的交流电压，可用来观察正弦波形，或用来检测示波器是否正常工作。

中间一行右边的大旋钮“扫描范围”，也有四档，可以改变加在水平方向的扫描电压的频率范围，左边第一档是10～100Hz，向右旋转每升高一挡，扫描频率都增加10倍。最右边的“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“扫描微调”，调节水平方向的扫描频率，顺时针转动时频率连续增加。

底下一行的“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，右边的“DC、AC”是竖直方向输入信号的直流、交流选择开关。置于“DC”时，所加的信号电压是直流输入的；置于“AC”时，所加的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，扫描由被测信号的正半周起同步，置于“-”位置时，扫描由被测信号的负半周起同步。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。

五、示波器使用练习

1.把辉度旋钮逆时针转到底，垂直位移和水平位移调到中间，衰减旋钮置于最高档，扫描旋钮置于“外X”挡。

2.接通电源，打开电源开关，预热1～2分钟，待荧光屏上出现亮点后，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.把扫描范围旋钮旋到最低挡，扫描微调旋钮逆时针旋到底，把X增益旋钮旋到1/3处，观察亮点的水平方向移动情况。

6.顺时针旋转扫描微调旋钮，观察亮点的来回移动（随着扫描频率的增大而加快，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间，按图2-2连接电路，输入一直流电压。

8.移动变阻器的滑动触片，以改变输入电压的大小，观察亮点的移动。

9.将电池的正、负极调换位置，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，使滑动电阻器的滑动触片从最右边起向左移动到某一位置，读取亮点偏移的格子数。此时亮点每偏移一格表示输入电压改变50mV，依此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.实验完毕将辉度旋钮逆时针旋到底，然后关机，切断电源。

图2-2

六、注意事项

1.打开电源后，一定要预热1～2分钟

2.亮度不要太大，亮点不能长时间停留在一点上，以免烧坏荧光屏。

3.输入电压不能太高，以免烧坏仪器。

七、练习与思考

1.实验中，某同学欲按要求在示波器荧光屏上调出亮点，为此，他进行了如下操作：首先将辉度旋钮逆时针旋到底，竖直位移和水平位移旋转到某一位置，将衰减旋钮旋到1000挡，扫描范围旋钮旋到“外X”，然后打开电源开关（指示灯发亮），2min后，顺时针旋转辉度旋钮，结果屏上始终无亮斑出现（示波器完好），那么，他应该再调节下列哪个旋钮，才可能在荧光屏上出现亮斑？（ ）。

A.竖直位移旋钮 B.水平位移旋钮(www.daowen.com)

C.聚焦调节旋钮D.辅助聚焦旋钮

2.用示波器观察某电压信号时，发现屏上的图像不稳定，那么，怎样调节才能使图像稳定？

3.欲使屏上出现一条亮线，应怎样调节？

4.示波器使用实验中，关于竖直位移旋钮和Y增益旋钮的作用，下列说法正确的是（ ）。

A.竖直位移旋钮是用来调节图像在竖直方向的位置，Y增益旋钮是用来调节图像在竖直方向的幅度的

B.竖直位移旋钮是用来调节图像在竖直方向的幅度，Y增益旋钮是用来调节图像在竖直方向的位置

C.竖直位移旋钮和Y增益旋钮都是用来调节图像在竖直方向的位置

D.竖直位移旋钮和Y增益旋钮都是用来调节图像在竖直方向的幅度

5.用示波器观察交流信号时，为了在示波器荧光屏上呈现稳定的波形，必须满足的（ ）。

A.扫描电压的周期等于信号电压的周期

B.扫描电压的周期是信号电压周期奇数倍

C.扫描电压的周期是信号电压周期偶数倍

D.扫描电压的周期是信号电压周期整数倍

6.若在示波器的“Y输入”和“地”之间加上如图2-3所示的电压，而扫描范围旋钮置“外X”挡，则此时屏上应出现的情形是下图中的（ ）。

图2-3

7.某学生用示波器观察按正弦规律变化的图像时，他将扫描范围旋钮置于第一档（10～100Hz）。把衰减调节旋钮置于“”档，把同步旋钮置于“+”位置，调节扫描微调旋钮，在屏幕上出现了如图2-4甲所示的正弦曲线。后来他又进行了两步调节，使图像变成了如图2-4乙所示的曲线。这两步调节可能是（ ）。

A.将衰减调节旋钮换挡并调节竖直位移旋钮“”

B.将衰减调节旋钮换挡并调节“Y增益”旋钮

图2-4

C.调节扫描范围旋钮和“Y增益”旋钮

D.将同步旋钮置于“-”位置并调节“Y增益”旋钮

8.示波管是示波器的核心部件，它由电子枪，偏转电极和荧光屏组成，如图2-5所示，如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（ ）。

图2-5

A.极板X应带正电 C.极板X′应带正电

B.极板Y应带正电 D.极板Y′应带正电

9.如图2-6所示，右图是示波器面板，左上它是一个信号源。

图2-6

A.若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形，应将信号源的a端与示波器面板上的______接线柱相连，b端与_____接线柱相连。

B.若示波器显示的输入波形如左下图所示，要将波形上移，应调节面板上的____旋钮；要使此波形横向展宽，应调节______旋钮；要使屏上能够显示3个完整的波形，应调节_____旋钮。

10.如图2-7所示，图中为示波器面板，屏上显示的是一亮度很低，线条较粗且模糊不清的波形。

图2-7

A.若要增大显示波形的亮度，应调节_____旋钮。

B.若要屏上的波形线条变细且边缘清晰，应调节_____旋钮。

C.若要将变细曲线调至屏中央，应调节_____和_____旋钮。

附录