示波器时基因数、偏转因数分别置于 “1(ms/cm)” 和 “10(mV/cm)”,试分别给出下列被测信号在荧光屏上的显示波形。(1) 方波,频率为 500(Hz),峰峰值为 20(mV);(2) 正弦波,频率为 1000(Hz),峰峰值为 40(mV)。
示波器时基因数、偏转因数分别置于 “$1\text{ms/cm}$” 和 “$10\text{mV/cm}$”,试分别给出下列被测信号在荧光屏上的显示波形。 (1) 方波,频率为 $500\text{Hz}$,峰峰值为 $20\text{mV}$; (2) 正弦波,频率为 $1000\text{Hz}$,峰峰值为 $40\text{mV}$。
题目解答
答案
-
方波:
周期 $ T = 2 \, \text{ms} $,对应水平距离为 $ 2 \, \text{cm} $。
峰峰值 $ V_{pp} = 20 \, \text{mV} $,对应垂直高度为 $ 2 \, \text{cm} $。
波形为高电平和低电平交替的方波,水平周期为 $ 2 \, \text{cm} $,垂直幅度为 $ 2 \, \text{cm} $。 -
正弦波:
周期 $ T = 1 \, \text{ms} $,对应水平距离为 $ 1 \, \text{cm} $。
峰峰值 $ V_{pp} = 40 \, \text{mV} $,对应垂直高度为 $ 4 \, \text{cm} $(即 $ \pm 2 \, \text{cm} $)。
波形为平滑的正弦曲线,水平周期为 $ 1 \, \text{cm} $,垂直幅度为 $ \pm 2 \, \text{cm} $。
最终结论:
(1) 方波:水平 $ 2 \, \text{cm} $/周期,垂直 $ 2 \, \text{cm} $,呈方波形。
(2) 正弦波:水平 $ 1 \, \text{cm} $/周期,垂直 $ 4 \, \text{cm} $($ \pm 2 \, \text{cm} $),呈正弦曲线。
解析
本题主要考查示波器时基因数和偏转因数的应用,解题思路是是根据信号的频率和峰峰值,结合示波器的时基因数和偏转因数,分别计算出信号在荧光屏上显示的水平周期距离和垂直幅度高度。
(1)方波信号
-
计算方波周期计算:
已知方波频率$f = 500\text{Hz}$,根据周期$T$与频率$f$的关系$T=\frac{1}{f}$,可得方波的周期为:
$T=\frac{1}{500}\text{s}= 0.002\text{s}=2\text{ms}$ -
方波水平距离计算:
已知示波器时基因数为$1\text{ms/cm}$,即每$1\text{ms}$在水平方向显示$1\text{cm}$。
那么$2\text{ms}$对应的水平距离$x$为:
$x=\frac{2\text{ms}}{1\text{ms/cm}} = 2\text{cm}$ -
方波垂直高度计算:
已知方波峰峰值$V_{pp}=20\text{mV}$,示波器偏转因数为$10.01\text{V/cm}=10\text{mV/cm}$,即每$10\text{mV}$在垂直方向显示$1\text{cm}$。
那么$20\text{mV}$对应的垂直高度$y$:
\(2) 正弦波信号 - **正弦波周期计算**: 已知正弦波频率$f = 1000\text{Hz$,根据周期$T$与频率$f$的关系$T=\frac{1}{f}$,可得正弦波的周期为:
$T=\frac{1}{1000}\text{s}=0.001\text{s}=1\text{ms}}$ -
正弦波水平距离计算:
已知示波器时基因数为$1\text{ms/cm}$,即每$1\text{ms}$在水平方向显示$1\text{cm}$。
那么$1\text{ms}$
$y=\frac{20\text{mV}}{10\text{mV/cm}} = 2\text{cm}$
所以方波波形为高电平和低电平交替的方波,水平周期为$2\text{cm}$,垂直幅度为$2\text{cm}$。 -
正弦波垂直高度计算:
已知正弦波峰峰值$V_{pp}=40\text{mV}$,示波器偏转因数为$0.01\text{V/cm}=10\text{mV/cm}$,即每$10\text{mV}$在垂直显示$1\text{cm}$。
那么$40\text{mV}$对应的垂直高度$y$:
$y=\frac{40\text{mV}}{10\text{mV/cm}} = 4\text{cm}$
因为正弦波关于$x$轴对称,所以垂直幅度为$\pm 2\text{cm}$。
正弦波波形为平滑的正弦曲线,水平周期为$1\text{cm}$,垂直幅度为$\pm 2\text{cm}$。