资源简介

学习情境 示波器 授课章节 任务1 模拟示波器的工作原理 学时 4
授课班级 授课日期 授课地点
教 学 目 标 知识 目标 1. 掌握示波器的工作原理。
技能 目标 能够使用示波器测量信号。
社会 能力目标 1. 培养学生对于示波器的兴趣 2. 培养学生运用知识来分析与解决问题的能力 3. 培养学生良好的职业素养与职业品质
教学内容 1. 垂直（Y轴）放大电路 2. 水平（X轴）放大电路 3. 扫描发生器 4. 触发电路 5. 电源电路 6. 标准信号发生器 7. 双踪示波器
教学重点 触发电路
教学难点 触发电路
教学方法 讲授法，演示法，案例教学
教 学 过 程 设 计 教学环节 教学内容 教学
方式 时间
新 课导 入 早期波形的绘制是通过观察检流计的变化，手工绘制在纸上。随着半导体器件的发展，示波器经历了模拟示波器和数字示波器。国外品牌垄断高端示波器市场，国内品牌的示波器在性能上已经可以和国外品牌抗衡，且具有明显的价格优势。高端示波器主要受制于高端芯片。 演示
提问 5’
新课讲 授 模拟示波器由示波管、垂直放大电路、水平放大电路、扫描发生器、触发电路、电源、标准信号发生器等几部分组成，如图3-1所示。 1．垂直（Y轴）放大电路 示波管的偏转灵敏度很低，十几伏的电压才有1cm的偏转量，一般的被测信号电压都要先经过垂直放大电路的放大，再加到示波管的垂直偏转板上，得到垂直方向的适当大小的图形。 2．水平（X轴）放大电路 示波管水平方向的偏转灵敏度也很低，接入示波管水平偏转板的锯齿波电压也要先经过水平放大电路的放大以后，再加到示波管的水平偏转板上，得到水平方向的适当大小的图形。 图3-1 模拟示波器组成 3．扫描发生器 扫描发生器产生X偏转所需的、频率可调的锯齿波，它是水平扫描的时基信号。如果时基信号的频率比待测信号的频率大，即扫描锯齿波的周期小于待测信号的周期，则在待测信号还没有结束一个周期时，锯齿波已经完成扫描，将不能显示一个完整的波形；如果时基信号的频率远小于待测信号的频率，扫描锯齿波的周期远大于待测信号的周期，则在锯齿波扫描的周期内被测信号完成了许多个波形，信号的波形可能太密，也不容易观察。扫描发生器受触发电路的控制。 4．触发电路 当信号频率比较高时，扫描一个周期所用的时间非常短，例如，100kHz的信号，显示一个完整波形只用0.01ms，人眼是看不见这么短时间的波形的。只有反复地显示该信号，才能在屏幕上观测到稳定的信号波形。如果被测信号的频率是X轴锯齿波扫描频率的整数倍，则在示波器的屏幕上可以显示稳定的信号波形。如果被测信号的频率与扫描频率不是整倍数关系，则扫描第2屏的起始位置与第1屏的不同，第3屏的起始位置与第1、2屏的不同，第4屏的起始位置与第1、2、3屏的不同，如图3-2所示。快速扫描时，4个屏幕的图形混合在一起，如图3-3所示，将不能得到一个稳定的图形。这就是示波器的扫描频率与信号不同步的结果。 第1屏 第2屏 第3屏 第4屏 图3-2 四屏的起始位置不同 图3-3 4个图形混合在一起 获得稳定图形的方法是：扫描完一屏幕后不立即扫描下一屏幕，等信号达到与前一屏幕相同位置时，立即开始本次扫描，使每一次扫描开始时刻都在信号的同一点，如图3-4所示；每一个周期的扫描电子束都打在屏幕相同的轨迹上，就可以得到稳定的波形，如图3-5所示。 第1屏 第2屏 第3屏 第4屏 图3-4 四屏的起始位置相同 获得稳定的波形称为信号同步，同步信号由触发电路提供，触发电路检测被测信号，当被测信号达到某一特定电平值时，立即产生一个触发脉冲，让扫描发生器开始扫描，获得稳定的图形。 图3-5 稳定的波形 5．电源电路 电源电路供给垂直放大电路、水平放大电路、扫描发生器、触发电路、标准信号发生器以及示波管等所需电压。 6．标准信号发生器 示波器提供一个标准的方波信号，通常频率为1kHz、峰值为1V、占空比为50%。校对示波器时，将探头接到校准信号发生器输出端，屏幕上显示标准信号波形，根据信号波形对示波器进行校对。 7．双踪示波器 在电子测量时，常常需要同时观察两个信号，对它们进行测试和比较。因此多数示波器有两路输入，如图3-6所示，这种示波器称为双踪示波器。 图3-6 双踪示波器方框图 双踪示波器有一个电子开关，其作用是将Y1、Y2两个信号电压周期性地加在示波管垂直偏转板上。当需要显示两路信号波形时，电子开关先将信号通道Y1与Y放大器接通，在屏幕上显示出Y1信号的波形；随即电子开关将信号通道Y2与Y放大器接通，在屏幕上显现出Y2信号的波形；接着再显示Y1信号的波形。两个信号在荧光屏上交替显示，利用屏幕的余辉现象，就可以在屏幕上同时看到两个被测信号的波形。 讲授 25’
分组讨 论 一、分组讨论 分组讨论，示波器由哪几部分组成？ 二、学生实践 开关示波器 分组讨论 20’
实训任务 实训任务：示波器 1．某示波管的垂直偏转灵敏度为0.86mm/V，即在垂直偏转板上加1V电压，显示屏上的光点向上或向下偏转0.86mm。某被测信号幅度为10mV，若要在屏幕上显示的幅度为6cm，垂直放大电路需要将信号放大多少倍？ 2．使用示波器测量某信号，线路连接正确，确定信号已经输入示波器，但屏幕上只显示一条横线，请分析原因。 3．使用示波器观测某信号，只显示该信号的1/4波形，请分析原因。 4．使用示波器观测某信号，该信号的波形显示得太密，不容易观察，请分析原因。 5．使用示波器观测某信号，发现信号波形连续向右移动，请分析原因。 分组实训 40’
课 堂 小 结 本章主要介绍示波器的工作原理，学生需掌握以下内容： 垂直（Y轴）放大电路 水平（X轴）放大电路 扫描发生器 触发电路 电源电路 标准信号发生器 双踪示波器 归纳 总结 5’
总计 180’
拓 展提 升 模拟示波器无法看到单个波形
教学 后记 本次课教学情况总结

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