示波器波形顯示原理

1、電子測量技術與 電子產品檢驗,2.2 示波測量技術,概 述 示 波 管 波形產生原理 通用示波器的相關按鍵功能,2.2 示波測量技術,2.2.1 概述,1、時域測量 ： 時域分析的最典型儀器:示波器,2、頻域測量 ： 頻域分析的最典型儀器:頻譜分析儀,3、數(shù)據域測量 ： 數(shù)據域分析的最典型儀器:邏輯分析儀,電子測量方式按被測信號性質分類,2.2.2 示波測試的基本原理,1陰極射線示波管（CRT） 示波管是示波器的核心,1、 陰極射線示波管（CRT）,2.2.2示波測試的基本原理,CRT主要由電子槍、偏轉系統(tǒng)和熒光屏三部分組成。,（3）電子槍,組成： 燈絲F、陰極K、柵極G和陽極A1、A2。,作

2、用： 發(fā)射電子并形成很細的高速電子束,當電流流過燈絲后對陰極加熱，陰極產生大量電子，并在后續(xù)電場作用下轟擊熒光屏發(fā)光。,工作原理,1）燈絲F、陰極K,（3）電子槍,呈圓筒狀，包圍著陰極，只在面向熒光屏的方向開一個小孔，使電子束從小孔中穿過。通過調節(jié)G對K的負電位可調節(jié)光點的亮度，即進行“輝度”控制。,（3）電子槍,2）控制柵極G,工作原理,3)第一陽極A1、第二陽極A2 A1和A2對電子束進行聚焦并加速，調節(jié)A1的電位，即可調節(jié)G與A1和A1與A2之間的電位，調節(jié)A1的電位器稱為“聚焦”旋鈕.,工作原理,小結： G2、A1、A2的電位關系為： VG2 VA1 、VA1VA2， 因此，電子從G至

3、A1、A1至A2將得到會聚并加速，而從K至G將發(fā)散。,（2）偏轉系統(tǒng),示波管的偏轉系統(tǒng)由兩對相互垂直的平行金屬板組成，分別稱為垂直偏轉板和水平偏轉板 。 當有外加電壓作用時，偏轉板之間形成電場；在偏轉電場作用下，電子束打向由X、Y偏轉板共同決定的熒光屏上的某個坐標位置。 為了示波器有較高的測量靈敏度，Y偏轉板置于靠近電子槍的部位，而X偏轉板在Y的右邊。,（1）熒光屏 作用： 熒光屏將電信號變?yōu)楣庑盘?，它是示波管的波形顯示部分，通常制作成矩形平面。 結構及原理: 其內壁有一層熒光物質，面向電子槍的一側還常覆蓋一層極薄的透明鋁膜，高速電子可以穿透這層鋁膜轟擊屏上的熒光物質而發(fā)光，透明鋁膜可保護熒光

4、屏，且消除反光使顯示圖形更清晰。,2.2.2 示波測試的基本原理,輝度旋鈕,示波管的工作原理： 由電子槍產生的高速電子束轟擊熒光屏的相應部位產生熒光，而偏轉系統(tǒng)則能使電子束產生偏轉，從而改變熒光屏上光點的位置。,2、 波形顯示的原理,（1）Ux、Uy為固定電壓時，有下面四種情況：,Ux= Uy=0,2.2.2 示波測試的基本原理,2、 波形顯示的原理,（1）Ux、Uy為固定電壓時，有下面四種情況：,（2）X、Y偏轉板上分別加變化電壓，有下面兩種情況：,2、 波形顯示的原理,Ux=0 Uy=Umsint,U,y,0,1,2,3,4,0,1,3,2,4,U,y,-,U,y,t,（2）X、Y偏轉板上

5、分別加變化電壓，有下面兩種情況：,2、 波形顯示的原理,Ux=kt Uy=0,由上三種情況可看出： a 、X偏轉板上所加電壓控制電子的水平運動； b 、Y偏轉板上所加電壓控制電子的垂直運動； c 、電子位移長度取決于所加電壓的大小。,（3）Y偏轉板加正弦波信號電壓，X偏轉板加鋸齒波電壓,2、 波形顯示原理,U,y,0,1,2,3,4,0,1,3,2,4,U,y,-U,y,t,0,U,x,t,U,x,-U,x,1,2,3,4,設Y偏轉板加正弦波信號電壓Uy=Umsint，X偏轉板加鋸齒波電壓Ux=kt，且有Tx=Ty熒光屏顯示的是被測信號隨時間變化的穩(wěn)定波形。,3同步,設Y偏轉板加正弦波信號電壓

6、Uy=Umsint，X偏轉板加鋸齒波電壓Ux=kt，且有Tx=2Ty熒光屏顯示的是被測信號隨時間變化的穩(wěn)定波形。,3同步,設Y偏轉板加正弦波信號電壓Uy=Umsint，X偏轉板加鋸齒波電壓Ux=kt，且有Tx=3/2 Ty熒光屏顯示的是被測信號隨時間變化的不穩(wěn)定波形。,3同步,由此可見： 當掃描電壓的周期是被觀測信號周期的整數(shù)倍時，即Tx=nTy(n為正整數(shù))，每次掃描的起點都對應在被測信號的同一相位點上，這就使得掃描的后一個周期描繪的波形與前一周期完全一樣，每次掃描顯示的波形重疊在一起，在熒光屏上可得到清晰而穩(wěn)定的波形。 此即“同步”原理。,同步控制按鈕,!,4、掃描方式 （1）定義：光點在

7、掃描電壓作用下掃動的過程。 （2）掃描電壓實際波形：鋸齒波。,Ts:掃描正程時間，電子束從左到右運動； Tb:掃描逆程時間或掃描回程時間，電子束從右到左運動； Tw:掃描休止時間。 掃描電壓周期Tx=Ts+Tb+Tw。 理想狀態(tài)下：Tb=Tw=0，Tx=Ts。,4.掃描方式 掃描方式有兩類，連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描。,同步控制按鈕,!,示波器兩個偏轉板上都加正弦電壓時顯示的圖形稱為李沙育（Lissajous）圖形，這種圖形在相位和頻率測量中常會用到。,若兩信號的初相相同，且在X、Y方向的偏轉距離相同，在熒光屏上畫出一條與水平軸呈45度角的直線。,5、圖示原理,若兩信號的初相相差90度，且在X、Y方向的偏轉距離相同，在熒光屏上畫出的圖形為圓。,5、圖示原理,頻率相同時的李沙育圖形,=0 或360,(b) =30 或270,(c) =90 或270,(d) =150 或210,(e) =180,x,x,y,y,y,y,y,x,x,x,x,圖示原理,表示兩個同頻率的正弦信號分別作用在、偏轉板上時的情況,顯示