2022年维修电工高级电子教案 .pdf

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1、教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用示波器的使用一、示波器的介绍示波器是一种常用的电子仪器，它能直接观察研究各种信号随时间变化的情况，比如：振动、温度、光等等随时间的变化，可以通过各种传感器将上述信号转化成电压的变化，然后用示波器来研究，因而示波器是进行科学研究以及检测、修理各种电子仪器的重要工具。二、示波器的构造和工作原理示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同

2、的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等。三、示波器组成普通示波器有五个基本组成部分：显示电路、垂直（Y轴）放大电路、水平（X轴）放大电路、扫描与同步电路、电源供给电路。示波器的示意图如下图所示：讲解要求讲解扬州技师学院第 5 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用11、显示电路显示电路包括示波管及其控制电路两个部分。示波管是一种特殊的电子管，是示波器一个重要组成部分。示波管的基本原理图如右图所示。由图可见，示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏3 个部分组成。（1）电子枪电子枪用于产生并形成高速、聚束的

3、电子流，去轰击荧光屏使之发光。它主要由灯丝、阴极、门极、第一阳极、第二阳极组成。除灯丝外，其余电极的结构都为金属圆筒，且它们的轴心都保持在同一轴线上。阴极被加热后，可沿轴向发射电子；控制极相对阴极来说是负电位，改变电位可以改变通过控制极小孔的电子数目，也就是控制荧光屏上光点的亮度。第一阳极对阴极而言加有约几百伏的正电压。在第二阳极上加有一个比第一阳极更高的正电压。穿过控制极小孔的电子束，在第一阳极和第二阳极高电位的作用下，得到加速，向荧光屏方向作高速运动。由于电荷的同性相斥，电子束会逐渐散开。通过第一阳极、第二阳极之间电场的聚焦作用，使电子重新聚集起来并交汇于一点。适当控制第一阳极和第二阳极之

4、讲解要求讲解扬州技师学院第 6 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用间的电位差的大小，便能使焦点刚好落在荧光屏上，显现一个光亮细小的圆点。改变第一阳极和第二阳极之间的电位差，可起调节光点聚焦的作用，这就是示波器的“聚焦”和“辅助聚焦”调节的原理。第三阳极是示波管锥体内部涂上一层石墨形成的，通常加有很高的电压，它有三个作用：使穿过偏转系统以后的电子进一步加速，使电子有足够的能量去轰击荧光屏，以获得足够的亮度；石墨层涂在整个锥体上，能起到屏蔽作用；电子束轰击荧光屏会产生二次电子。（2）偏转系统示波管的偏转

5、系统大都是静电偏转式，它由两对相互垂直的平行金属板组成，分别称为水平偏转板和垂直偏转板。分别控制电子束在水平方向和垂直方向的运动。当电子在偏转板之间运动时，如果偏转板上没有加电压，偏转板之间无电场，离开第二阳极后进入偏转系统的电子将沿轴向运动，射向屏幕的中心。如果偏转板上有电压，偏转板之间则有电场，进入偏转系统的电子会在偏转电场的作用下射向荧光屏的指定位置。如果两块偏转板互相平行，并且它们的电位差等于零，那么通过偏转板空间的，具有速度v 的电子束就会沿着原方向（设为轴线方向）运动，并打在荧光屏的坐标原点上。如果两块偏转板之间存在着恒定的电位差，则偏转板间就形成一个电场，这个电场与电子的运动方向

6、相垂直，于是电子就朝着电位比较高的偏转。这样，在两偏转板之间的空间，电子就沿着抛物线在这一点上做切线运动。最后，电子降落在荧光屏讲解要求讲解扬州技师学院第 7 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用上的 A点，这个 A点距离荧光屏原点（0）有一段距离，这段距离称为偏转量，用y 表示。偏转量 y 与偏转板上所加的电压 Vy 成正比。同理，在水平偏转板上加有直流电压时，也发生类似情况，只是光点在水平方向上偏转。（3）荧光屏荧光屏位于示波管的终端，它的作用是将偏转后的电子束显示出来，以便观察。在示波器的荧光屏

7、内壁涂有一层发光物质，因而，荧光屏上受到高速电子冲击的地点就显现出荧光。此时光点的亮度决定于电子束的数目、密度及其速度。改变控制极的电压时，电子束中电子的数目将随之改变，光点亮度也就改变。在使用示波器时，不宜让很亮的光点固定出现在示波管荧光屏一个位置上，否则该点荧光物质将因长期受电子冲击而烧坏，从而失去发光能力。涂有不同荧光物质的荧光屏，在受电子冲击时将显示出不同的颜色和不同的余辉时间，通常供观察一般信号波形用的是发绿光的，属中余辉示波管，供观察非周期性及低频信号用的是发橙黄色光的，属长余辉示波管；供照相用的示波器中，一般都采用发蓝色的短余辉示波管。讲解要求讲解扬州技师学院第 8 页名师资料总

8、结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用四、示波器使用注意事项1示波器使用不当容易损坏或影响使用寿命。每次开机前，要把辉度调节旋钮逆时针转到底后，再闭合电源开关。然后缓慢转动增大光点或扫描线的亮度，一般只要看得清楚即可。注意不宜让经过聚焦的小亮点停在屏上长时间不动，防止屏上荧光物质被电子束烧坏而形成暗斑。2在观察过程中，应避免经常启闭电源。示波器暂时不用时不必断开电源，只需调节辉度旋钮使亮点消失，到下次使用时再调节亮。因为每次电源接通时，示波管的灯丝尚处于冷态，电阻很小，通过的电流很大，会缩短示波管寿命。3电源电压应

9、限制在220V5%的范围内才能使用。此外，操作面板上各旋钮动作要轻。当旋到极限位置时，只能往回旋转，不能硬扳。讲解要求讲解扬州技师学院第 9 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用示波器面板介绍及如何使用1、总体面板示意图总体 上示 波 器 的面板 分为 以 下 几个部分：电源控制面板、频率调节面板、触发调节面板、电压调节面板、显示屏与聚焦辉度调节面板2、电源控制面板电源开关按钮：按下开关，电接通，电源指示灯亮电源指示灯：用于显示电源是否接通，红灯表示电源已接通3、频率调节面板讲解，示范要求讲解扬州技师

10、学院第 10 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用电压衰减档位开关：对于输入信号的电压指标数值进行衰减调节显示水平位移调节旋钮：调节波形在水平位置上的位置频率锁定旋钮：调节此旋钮锁定测量波形的频率，使得波形保持稳定水平微调旋钮：连续调节水平位置偏转因素，顺时针调到底为校正位置扫速旋钮：调节扫描时间因素4、触发调节面板触发方式选择开关：用于选择触发方式，有正常、自动、电视场信号同步以及锁定四个档位触发信道选择开关：用于选择触发信号所作用于的信道讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 11 页名师资料总结-精品

11、资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用触发源选择开关：用于选择触发源，有内触发源、线性电压源触发以及外触发源三个可选档位触发极性选择按钮：用于选择触发信号的极性：按下表示（）即下降沿触发，按上表示（+）即上升沿触发触发电平调节旋钮：用于调节被测信号在某一电平触发扫描5、电压调节面板垂直位移调节旋钮：调节波形在垂直位置上的位置电压模式选择开关：选择电压显示的通道以及显示的方式：上排用于调节显示的通道，下排用于调节显示的方式垂直衰减调节旋钮：用于调节垂直偏转因素讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 12 页名师资料总结-精品资料欢

12、迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用垂直方向耦合方式选择开关：选择被测信号输入垂直通道的耦合方式信号输入端子（CH1）:信道 1 的垂直输入端信号输入端子（CH2）:信道 1 的垂直输入端6、显示屏示波器的显示屏，它的作用是将偏转后的电子束显示出来，以便观察。在示波器的荧光屏内壁涂有一层发光物质，因而，荧光屏上受到高速电子冲击的地点就显现出荧光。此时光点的亮度决定于电子束的数目、密度及其速度7、聚焦辉度调节面板讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 13 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 30 页 -教

13、 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用校准信号接口：输出1Khz、2Vp-p 的标准电压波形，用于校准示波器的垂直和水平偏转因素亮度调节旋钮：用于调节光迹的亮度，顺时针选转增亮聚焦调节旋钮：用于调节光迹的清晰度讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 14 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用示波器的基本操作步骤一、示波器测试前期准备1、在使用之前先检测示波器的 构成 部 件 是否 齐全，各个旋钮和开关是否都可以正常使用2、按 下 示波 器 的 开关 按钮，示波器开始工作，电源指示灯亮起3、打

14、开电源后，预热1 至2 分钟之后，示波器的显示器面板上出现一个亮点4、调节聚焦旋钮，使得显示器上的亮点能够清楚地最小化地显示讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 15 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用4、调节聚焦旋钮，使得显示器上的亮点能够清楚地最小化地显示5、将触发方式选择开关打至“NORM”档位6、将触发通道选择开关选择至你将要进行测量的通道，此时，我们打至“CH1”档7、将触发源选择开关打至“INT”档8、将电压指标数值衰减开关打至“1”档位，即不对输入信号进行衰减显示讲解，示范要求讲解扬州技

15、师学院第 16 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用9、将电压显示模式选择开关打至“CH1”档位10、将垂直方向耦合方式选择开关调至“AC”档位二、校准调整与波形的显示1、将 CH1 输入通道的输入数据线探针接至标准信号输出接口上2、此时示波器的显示屏上出现一个不规则模糊的波形3、调节水平位移旋钮，使得波形能够显示在显示器的中央位置讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 17 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运

16、用4、调节垂直位移旋钮，使得波形能够显示在显示器的中央位置5、调节聚焦旋钮，使得波形变得最清晰6、调节亮度旋钮，使得波形的亮度适合7、在调节完聚焦和亮度旋钮之后，再调节扫速开关旋钮，使得波形在水平方向上清楚显示8、调节垂直衰减旋钮，调整电压指标数值的衰减倍率，使得波形在垂直方向上清楚显示讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 18 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用9、经过上述调整之后，已经可以在显示器面板得到一个清晰的方波波形10、对垂直因素进行校准，调节校准旋钮，使得波形的电压指标满足校准信号要求1

17、1、对水平因素进行校准，调节水平衰减校准旋钮，使得显示波形的频率指标满足校准信号的要求12、此时，示波器上得到一个标准、准确的方波波形，波形显示和校准操作完成二、利用示波器读取波形数据讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 19 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用1、给示波器的CH1 通道通以一个 指 标 数 值 未 知 的 方 波 波形，我们学习利用示波器来读取其相关指标数据2、通以未知信号之后，在显示屏上会出现方波的波形，参照以前学习的内容再进行相应调整，使得波形正确清晰地显示3、此时，我们记录一下

18、扫速开关旋钮的档位，是 0.1ms，而相对应的，显示器上的波形一个周期占5 格，所以该波形的周期为0.1ms5=0.5ms 4、同理，我们记录一下水平衰减开关的旋钮档位，是2V，显示器上的波形一个周期占4 格，所以该波形的Vp-p=2V4=8V 5、所以，该波形的指标数值为：周期：0.5ms；波形的峰峰电压值 Vp-p 为 8V 讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 20 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用信号发生器的使用一、信号发生器的介绍信号发生器是指产生所需参数的电信号的仪器。按信号波形可分为正

19、弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。二、信号发生器的构造和工作原理信号发生器用来产生频率为20Hz200kHz 的正弦信号（低频）。除具有电压输出外，有的还有功率输出，所以用途十分广泛，即可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。低频信号发生器的原理：系统包括主

20、振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）和指示电压表。函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器 S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 20 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 30 页 -Rp347kKey=A90%Rp4100Key=A50%Rb16.8k Rb26.8k Rc120kRc220kRe11

21、00Re22kRe32kR68kQ12N2219Q22N2219Q32N2219Q42N2219VCC12VR110kR210kR320kR45.1k R510kRp15.1k Key=A50%Rp2100kKey=A50%VEE-12VVCC12VVCC12VVEE-12VVEE-12VJ10.5 sec 1 sec C3470FC4470FC5470FC6100nFU1741-DIV3247651U2741-DIV3247651D11N4743AD21N4743AC11FC2100nF教 学 过程 及 时间分配主要教学内容教学方法运用产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，

22、然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波 方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。下图所示的为采用分立器件实现的电路组成，主要的部件有双运放uA741运算放大器、电压比较器、积分运算电路、差分放大电路、选择开关、电位器和一些电容、电阻组成。该方案由三级单元电路组成的，第一级单元可以产生方波，第二级可以产生三角波，第三级可以产生正弦波，通过第二级的选择开关可以实现频率波段的转换，通过对差分放大电路部分元器件的调节来改善正弦波产生的波形。讲解，示范要 求 讲解扬州技师学院第 21 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，

23、共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用三、信号发生器使用注意事项1仪器使用电源为220V5%的交流电源。2若保险丝过载熔断，应仔细检查原因，排除故障，然后按规定换用保险丝。切勿乱用在流量和长度不符合规格的保险丝。3各输入端所加电压不得超过规定值。4输入幅度参数时，对正弦波来说，输入的是有效值，而对于方波来说，输入的是峰值，虽然屏幕显示的单位都是Vrms。输入时要根据情况作适当的换算。5信号发生器的输出端严禁短路！讲解扬州技师学院第 22 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方

24、法运用四、信号发生器面板旋钮作用详解1、总体面板示意图包括功能控制面板、函数信号输出控制面板、扫频/计数控制面板三个大部分，同时还包括电压和频率连个指标显示区域，如下所示：频率指标显示区域：用于显示输出信号频率大小，有Khz 和 Hz 两个量程档位电压指标显示区域：用于显示输出信号电压大小，有 Vp-p 和 mVp-p两个档位2、功能控制面板电源开关按钮：按下该按钮，电源接入；松开该按钮，电源断开占空比调节旋钮：用于调节输出波形的占空比大小讲解，示范要求讲解扬州技师学院第23 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内

25、容教学方法运用频率选择旋钮：调节该旋钮来对输出信号的在当前频段小频率大小进行细调，左侧的频段指示灯用于指示当前输出信号的频率档极功能选择按钮：用于选择该信号发生器的工作功能，上面为功能状态指示灯，用于显示目前信号发生器的功能状态3、函数信号输出控制面板扫频宽度旋钮：用于调节内部扫描的时间的长短扫描速率旋钮：用于调节被扫频信号的频率范围外部信号输入接口：当信号发生器工作在“外部扫频”或者“外部计数”状态时，外部信号由此接口输入TTL 信号输出端口：用于输出标准的TTL 脉冲信号，输出阻抗为600 欧姆讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 24 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21

26、 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用信号输出端口：输出多种波形受控的函数信号五、信号发生器的基本操作步骤首先，整体上观察信号发生器的各部分构成是否完整，各旋钮开关是否工作正常在进行完整体检查之后，打开信号发生器的电源开关打开后，观测信号发生器的各功能模块的信号指示灯是否均正常亮起，显示屏是否正常工作校准功能选择按钮，依次按下功能选择按钮，查看是否各功能指示灯均按要求依次亮起讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 25 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 22 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用校准频率选择

27、按钮，依次按下频率选择按钮，看各倍率衰减档位的指示灯是否正常依次亮起校准占空比旋钮，校准之后，将旋钮档位调至中间位置校准电压幅度旋钮，左右旋动该旋钮，查看电压指标数值是否呈现均匀变化，校准之后，将旋钮档位调左旋到底校准频率调节旋钮，左右旋动该旋钮，查看频率指标数值是否呈现均匀变化，校准之后，将旋钮档位左旋到底讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 26 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 23 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用示波器与信号发生器组合使用一、波形的调节步骤校准之后，将信号发生器的输出接口连接至示波器的CH1通道接口选择合适的频率

28、档位，同时调节频率选择旋钮，得到一个合适的频率输出调节电压幅度调节旋钮，得到一个合适的电压幅度指标波形选择按钮选择合适的波形，首先选择至正弦波输出讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 27 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 24 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用示波器的显示屏上出现一个标准的正弦波，该波形的幅度和频率指标与先期设定一致再调节波形选择按钮，选择至三角波示波器上相应地显示出三角波的波形，同样地该波形的指标数值与设定一致同理，再调节波形选择按钮，选择至方波波形输出示波器上显示出方波的波形，相关指标与设定指标相一致讲解，示范要求讲

29、解扬州技师学院第 28 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 25 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用调节幅度旋钮，可以对产生波形的电压幅度指标进行相应地调整，这里我们减少幅度指标11、调节频率调节旋钮，可以对产生波形的频率指标进行调节，这里我们增大其频率指标12、经过调整后的波形出现在示波器的显示屏上13、我们在来尝试一下信号发生器的另外一种波形发生功能，即 TTL 脉冲波形输出功能14、由 TTL 脉冲输出接口输出的波形为一定周期和幅值的方波脉冲波形讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 29 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-

30、第 26 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用示波器与信号发生器组合使用一、计数/扫频模式操作步骤1、下面，我们一起来学习一下信号发生器的另外一种重要应用，即计数/扫频模式2、我们利用示波器上的校准波形来验证这种功能3、将示波器的用于校准的标准信号接至信号发生器计数/扫频模块的信号输入端4、将信号发生器的功能选择按钮调节至外部计数模式讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 30 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 27 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用5、经过一段时间的分析计算，信号发生器的显示屏上出现了

31、一个频率数值和电压数值，不过不稳定6、调节扫频速率旋钮，使得显示屏上面的指标数值趋于稳定7、最终，我们得到被测校准信号的幅值（峰值）为1V，频率为 1.41Khz 8、经信号发生器测得的指标数值与示波器上给定的校准信号指标参考数值基本一致讲解，示范要求讲解扬州技师学院第 31 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 28 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用示波器与信号发生器组合使用一、分组练习示波器与信号发生器的综合使用二、计时测试扬州技师学院第 32 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 29 页，共 30 页 -教 学 过 程及 时 间 分配主要教学内容教学方法运用模拟考试1、放大电路的工作原理和线路图2、示波器与信号发生器的使用扬州技师学院第 33 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 30 页，共 30 页 -