2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、模擬示波器的基本工作原理模擬示波器的基本工作原理1回顧中學的沙漏實驗——隨時間變化的信號如何在平面展示物理學理論可以證明,一端通過細繩固定的重物在作擺動時,與中心垂線的距離滿足正弦波規(guī)律。沙漏實驗可以清晰地顯示這個隨時間變化的波形:用沙漏充當重物,并且在沙漏底下的桌面上平鋪一張紙,當沙漏開始擺動時,讓紙勻速移動。這樣,沙漏中流出的細沙,就在紙上留下了一個正弦波痕跡,如圖1.1.3所示。利用這種設(shè)計思想,可以完成波形在平面上(對應(yīng)于時間的

2、流動)的展開。這種設(shè)計思想在波形記錄、顯示中被廣泛采用,比如心電圖機,就是用原地擺動的電熱針,在勻速移動的記錄紙帶上描記出心電波形。利用心電圖機的結(jié)構(gòu),已經(jīng)可以記錄電壓信號,但是,示波器在大量的應(yīng)用中,并不需要通過消耗紙張來記錄波形,而僅僅是觀察波形。因此,可以重復使用的熒光屏,被應(yīng)用到示波器的設(shè)計中。2在示波器上描繪一條曲線——電子槍和熒光屏在一個封閉玻璃管顯示屏的內(nèi)壁涂上熒光粉,當熒光粉被大量電子形成的電子束轟擊時,會發(fā)出熒光??梢?/p>

3、發(fā)出電子束的設(shè)備稱為電子槍,它可以連續(xù)地發(fā)出集束性很強的電子。這些電子束在飛行過程中,如果遇到電場的作用,會因電場形成的力而改變運行方向,導致最終電子束落到熒光屏上的位置發(fā)生改變,也就是光點改變。根據(jù)這個原理制造的示波管,其結(jié)構(gòu)如圖1.1.4所示。圖中電子槍發(fā)出的電子束,經(jīng)過兩個偏轉(zhuǎn)板的作用,會在X、Y兩個方向上發(fā)生偏轉(zhuǎn)。當在Y偏轉(zhuǎn)板上加入被測信號,而在X偏轉(zhuǎn)板上不加電壓,可以在示波管的熒光屏上看到光點隨著被測電壓的變化而發(fā)生位置變化—

4、—電壓越大,光點位置越靠上方。當在X偏轉(zhuǎn)板上加入一個鋸齒波,而在Y偏轉(zhuǎn)板上不加電壓,可以看到光點從熒光屏左邊出現(xiàn),勻速移動到右邊,然后又迅速在左邊重復出現(xiàn)。當在X偏轉(zhuǎn)板上加入一個鋸齒波,而在Y偏轉(zhuǎn)板上加入一個正弦波,則可以看到,光點在勻速左移的同時,其Y方向位置出現(xiàn)了正弦變化的規(guī)律,也就是說,光點的移動軌跡是一個正弦波。熒光屏光點X偏轉(zhuǎn)板Y偏轉(zhuǎn)板電子槍電子束3怎樣將周期性電壓信號穩(wěn)定地顯示于熒光屏?白紙勻速移動圖1.1.3沙漏擺動留下的

5、正弦波圖1.1.4示波管的結(jié)構(gòu)示意圖4怎樣實現(xiàn)雙蹤波形顯示?一般來說,一個示波器只有一套電子槍系統(tǒng)。而在日常測量中,經(jīng)常需要比較兩個或者兩個以上被測信號之間的相位,這就需要示波器能夠同時完成兩路被測信號的顯示。這就叫雙蹤顯示。示波器完成雙蹤顯示的方法有兩種,分別叫交替顯示(ALT)、斷續(xù)顯示(CHOP)。它們都是利用人眼的視覺暫留現(xiàn)象實現(xiàn)的。這一點,類似于計算機的多任務(wù)分時操作,利用設(shè)備的高速性能和人對事物觀察的緩慢,讓觀察者察覺不到設(shè)

6、備內(nèi)部的分時操作。1)交替顯示所謂交替顯示,就是Y軸偏轉(zhuǎn)板上以觸發(fā)掃描的鋸齒波為節(jié)拍,交替接通兩路被測信號。如圖1.1.12所示,號鋸齒波周期內(nèi),Y軸偏轉(zhuǎn)板上為通道1的正弦波,電子束在熒○1光屏上掃出一個正弦波片斷,號鋸齒波開始,Y軸偏轉(zhuǎn)板立即接通通道2的三角波,電○2子束又重新在熒光屏上掃出一個三角波片斷,如此往復,就在熒光屏上得到了正弦波和三角波的同時顯示。在交替顯示中,負責切換兩個通道信號的電子開關(guān),是以觸發(fā)后的鋸齒波為節(jié)拍的。因

7、此,當被測信號頻率較低時,肉眼可以看出這種切換,不利于波形的穩(wěn)定顯示。所以,此時一般使用斷續(xù)方式實現(xiàn)雙蹤顯示。Y軸偏轉(zhuǎn)板被測信號X軸偏轉(zhuǎn)板鋸齒波示波器的熒光屏圖1.1.8觸發(fā)電平太高或太低,無法觸發(fā)鋸齒波,無波形顯示LevelSlope:Y軸偏轉(zhuǎn)板被測信號X軸偏轉(zhuǎn)板鋸齒波示波器的熒光屏圖1.1.9將上升沿觸發(fā)改為下降沿觸發(fā)引起的顯示波形改變LevelSlope:Y軸偏轉(zhuǎn)板被測信號X軸偏轉(zhuǎn)板鋸齒波示波器的熒光屏圖1.1.10提高鋸齒波掃速

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