第5章 電子示波器

1、Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 本章主要內(nèi)容 示波器的作用 示波器的分類 示波器的技術(shù)指標(biāo) 模擬示波器 數(shù)字存儲示波器存儲方式 電壓、頻率及相位差的測量方法 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 1 1、電子示波器的作用、電子示波器的作用 將人眼看不到的電信號描繪成可見的圖形曲線將人眼看不到的電信號描繪成可見的圖形曲線 水平軸表示時間，垂直軸表示電壓水平軸表示時間，垂直軸表示電壓 示波器可以測試各種不同的電量信號示波器可以測試各種不同的電量信號 Practice

2、is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 2 2、示波器的分類、示波器的分類 按示波器對信號的處理方式的不同分為模擬示波器和數(shù)字按示波器對信號的處理方式的不同分為模擬示波器和數(shù)字 示波器兩大類示波器兩大類 模擬示波器模擬示波器 采用模擬方式對時間信號進(jìn)行處理和顯示。采用模擬方式對時間信號進(jìn)行處理和顯示。 數(shù)字示波器數(shù)字示波器 對信號進(jìn)行數(shù)字化處理后再顯示。對信號進(jìn)行數(shù)字化處理后再顯示。 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 2 2、示波器的分類、示波器的

3、分類 模擬示波器模擬示波器 分為分為通用示波器、多束示波器、取樣示波器、記憶示波器 和專用示波器等等 通用示波器 有一個示波管，又分為單蹤、雙蹤、多蹤 多束示波器 有多個示波管 取樣示波器 可以用較低頻率的示波器測量高頻信號 記憶示波器 采用有記憶功能的示波管，實現(xiàn)模擬信號的 存儲、記憶和反復(fù)顯示 專用示波器 能夠滿足特殊用途的示波器 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 2 2、示波器的分類、示波器的分類 數(shù)字示波器數(shù)字示波器 將輸入信號數(shù)字化后，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器再重建波形。 具有記憶、存貯被觀察信號功能，又稱為

4、數(shù)字存貯示波器。具有記憶、存貯被觀察信號功能，又稱為數(shù)字存貯示波器。 根據(jù)取樣方式不同，數(shù)字示波器又可分為根據(jù)取樣方式不同，數(shù)字示波器又可分為實時取樣、隨機(jī)取 樣和順序取樣三大類。三大類。 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 3 3、示波器的主要技術(shù)指標(biāo)、示波器的主要技術(shù)指標(biāo) 掃描速度（掃描速度（P168） 示波器顯示屏上單位時間內(nèi)光點水平移示波器顯示屏上單位時間內(nèi)光點水平移 動的距離，單位為動的距離，單位為“cm/s”。 熒光屏上通常用間隔熒光屏上通常用間隔1cm的坐標(biāo)線作為的坐標(biāo)線作為 刻度線，因此掃描速度

5、的單位也可表示刻度線，因此掃描速度的單位也可表示 為為“cm/div”。 掃描速度的倒數(shù)稱為掃描速度的倒數(shù)稱為“時基因素時基因素”，它它 表示單位距離代表的時間，單位為表示單位距離代表的時間，單位為 “s/cm”或或“s/div”，時間，時間t可為可為s、ms 或或s。 0.2 0.5 1 2 10 10010 1 100 50 S ms 5 5 ns Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 3 3、示波器的主要技術(shù)指標(biāo)、示波器的主要技術(shù)指標(biāo) 偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)因數(shù) 在輸入信號作用下，光點在在輸入信號作用下，光點在 熒光

6、屏上的垂直（熒光屏上的垂直（Y）方向移動）方向移動 1cm（即（即1格）所需的電壓值，單格）所需的電壓值，單 位為位為“V/cm”、“mV/cm”（或（或 “V/div”、“mV/div”）。）。 0.5 1 2 5 10 250 100 50 25 5 VmV V/div Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 3 3、示波器的主要技術(shù)指標(biāo)、示波器的主要技術(shù)指標(biāo) 耦合方式耦合方式 耦合方式，有直流（耦合方式，有直流（DC）、交流（）、交流（AC）和接地（）和接地（GND）三）三 種，可通過示波器面板選擇。種，可通

7、過示波器面板選擇。 觀察交流信號時，置觀察交流信號時，置“AC” 觀測頻率很低的信號或帶有直流分量的交流觀測頻率很低的信號或帶有直流分量的交流 信號信號 時，置時，置“DC” 確定零電壓時，置確定零電壓時，置“GND” Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 3 3、示波器的主要技術(shù)指標(biāo)、示波器的主要技術(shù)指標(biāo) 工作方式工作方式 HORIZONTAL區(qū)中的區(qū)中的MENU菜單來控制延遲掃描打開或關(guān)菜單來控制延遲掃描打開或關(guān) 閉、選擇閉、選擇Y-T，X-Y或或ROLL顯示模式。顯示模式。 Y-T方式方式：垂直坐標(biāo)軸表示電

8、壓，水平坐標(biāo)軸表示時間。：垂直坐標(biāo)軸表示電壓，水平坐標(biāo)軸表示時間。 X-Y方式方式：X表示通道表示通道1電壓量，電壓量，Y軸表示通道軸表示通道2電電 壓量。壓量。 ROLL方式方式：此方式下波形在屏幕上從右至左緩：此方式下波形在屏幕上從右至左緩 慢移動。慢移動。 X-Y 方式方式可用于觀察李薩如圖形或二極管、三極管等器件的可用于觀察李薩如圖形或二極管、三極管等器件的 伏安特性曲線。伏安特性曲線。 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 4 4、模擬示波器、模擬示波器 示波器將看不見的電信號波形轉(zhuǎn)換成可直接觀察的圖像，示波器將看不見的電信號波形轉(zhuǎn)換成可直

9、接觀察的圖像， 核心部件是陰極射線示波管，也稱核心部件是陰極射線示波管，也稱電子示波管、電子示波管、CRTCRT 第第5章章 電子示波器電子示波器 示波管結(jié)構(gòu)示波管結(jié)構(gòu) 被密封在玻璃管內(nèi)，抽成真空被密封在玻璃管內(nèi)，抽成真空 把電信號轉(zhuǎn)換成把電信號轉(zhuǎn)換成 光信號的器件光信號的器件 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 作用：將電信號變換為光信號而加以顯示。作用：將電信號變換為光信號而加以顯示。 組成：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏。組成：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏。 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 1電子槍 （

10、1）作用：發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束，轟擊熒光屏使之發(fā)光。 （2）組成：燈絲F、陰極K、柵極G和陽極A1、A2。 1）燈絲F、陰極K 燈絲F用于加熱陰極。 陰極K受熱后發(fā)射電子。 2）控制柵極G 控制柵極用來控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變熒光屏上波 形的輝度（亮度）。G的負(fù)電位絕對值越大，打到熒光屏上電子的數(shù)目 越少，圖形越暗，反之越亮。 調(diào)節(jié)“輝度電位器”RP1改變柵、陰極之間的電位差即可達(dá)到此目的。 電子槍 控制柵極G 陰極K 燈絲F 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 第一陽極A1第二陽極A2 Y1 Y2 X1 X2 后加速陽極A3 熒光屏 偏轉(zhuǎn)板 輔助聚焦聚焦輝度 + RP1RP2 RP3 Pract

11、ice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 電子槍 控制柵極G 陰極K 燈絲F 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 第一陽極A1第二陽極A2 Y1 Y2 X1 X2 后加速陽極A3 熒光屏 偏轉(zhuǎn)板 輔助聚焦聚焦輝度 + RP1RP2 RP3 3）第一陽極A1、第二陽極A2 A1和A2對電子束進(jìn)行聚焦并加速，使到達(dá)熒光屏的電子形成很細(xì) 的一束并具有很高速度。 調(diào)節(jié)A1的電位，即可調(diào)節(jié)G與A1和A1與A2之間的電位，調(diào)節(jié)A1的 電位器稱為“聚焦”旋鈕；調(diào)節(jié)A2電位的旋鈕稱為“輔助聚焦”。 示波管的“輝度”與“聚焦”并非相互獨立，而是有關(guān)連的。在 使用示波器時，這二者應(yīng)該配合調(diào)節(jié)。 G1、A1、A

12、2的電位關(guān)系為：的電位關(guān)系為：VGVK、 VG VA1，因此，因此， 電子從電子從G至至A1、A1至至A2將得到會聚并加速，而從將得到會聚并加速，而從K至至G將發(fā)散。將發(fā)散。 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 電子槍 控制柵極G 陰極K 燈絲F 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 第一陽極A1第二陽極A2 Y1 Y2 X1 X2 后加速陽極A3 熒光屏 偏轉(zhuǎn)板 輔助聚焦聚焦輝度 + RP1RP2 RP3 2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) （1）電子的位移與所加電壓的大小成正比。 （2）結(jié)構(gòu)：由兩對相互垂直的平行金屬板組成，分別稱為垂直（Y）偏 轉(zhuǎn)板和水平（X）偏轉(zhuǎn)板。 偏轉(zhuǎn)板上沒有外加電壓時，

13、電子束打向熒光屏的中心點；有外加電 壓，則在偏轉(zhuǎn)電場作用下，電子束打向由X、Y偏轉(zhuǎn)板共同決定的熒光 屏上的某個坐標(biāo)位置。 3熒光屏 熒光屏將電信號變?yōu)楣庑盘枺鞘静ü艿牟ㄐ物@示部分，通常制作 成矩形平面。 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 4 4、模擬示波器、模擬示波器 第第5章章 電子示波器電子示波器 通用示波器的組成:主要由示波管、垂直通道（Y通道）和水平通道（X通道） 三部分組成。 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 5 5、數(shù)字存儲示波器、數(shù)字存儲示波器

14、輸入模擬信號波形經(jīng)輸入模擬信號波形經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字信息變換為數(shù)字信息, 然后存儲在然后存儲在數(shù)字存儲器數(shù)字存儲器中；等需顯示時，再從存儲器中讀出，中；等需顯示時，再從存儲器中讀出， 借借D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信息變換成模擬波形顯示在，將數(shù)字信息變換成模擬波形顯示在示波管示波管上。上。 預(yù)調(diào)整A/D 轉(zhuǎn)換存儲裝置D/A 轉(zhuǎn)換垂直輸出放大 觸發(fā) 數(shù)據(jù)處理 時鐘,時基水平放大D/A 轉(zhuǎn)換 CRT Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 5 5、數(shù)字存儲示波器、數(shù)字存儲示波器特點特點 （1 1）波形的采樣）波形的采樣/ /存儲與波形的顯示是獨

15、立的存儲與波形的顯示是獨立的 可以無閃爍地觀測極慢變化信號可以無閃爍地觀測極慢變化信號 （2 2）能長時間地保存信號）能長時間地保存信號 便于觀察單次出現(xiàn)的瞬變信號便于觀察單次出現(xiàn)的瞬變信號 （3 3）先進(jìn)的觸發(fā)功能）先進(jìn)的觸發(fā)功能 不僅能顯示觸發(fā)后的信號，而且能顯示觸發(fā)前的信號。不僅能顯示觸發(fā)后的信號，而且能顯示觸發(fā)前的信號。 （4 4）測量準(zhǔn)確度高）測量準(zhǔn)確度高 采用了晶振和高分辨率采用了晶振和高分辨率A/DA/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 （5 5）很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力）很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力 內(nèi)含微處理器，能自動實現(xiàn)多種波形參數(shù)的測量與顯示內(nèi)含微處理器，能自動實現(xiàn)多種波形參數(shù)的測量與顯示 （6 6）外

16、部數(shù)據(jù)通信接口）外部數(shù)據(jù)通信接口 可以將存儲的數(shù)據(jù)送到計算機(jī)或其他的外部設(shè)備，進(jìn)行可以將存儲的數(shù)據(jù)送到計算機(jī)或其他的外部設(shè)備，進(jìn)行 更復(fù)雜的數(shù)據(jù)運算和分析處理。更復(fù)雜的數(shù)據(jù)運算和分析處理。 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 6 6、示波器的使用、示波器的使用 交流電壓的測量交流電壓的測量 例例1 1 示波器觀測正弦電壓，波形峰峰值所占格數(shù)示波器觀測正弦電壓，波形峰峰值所占格數(shù)h h=8div=8div，垂直，垂直 偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)因數(shù)1V/div1V/div、則被測正弦信號的峰、則被測正弦信號的峰- -峰值和有效

17、值。峰值和有效值。 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 零電平線 交流電壓 0.5 1 2 5 10 250 100 50 25 5 VmV V/div Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 6 6、示波器的使用、示波器的使用 測量周期和頻率測量周期和頻率 例例2 2 熒光屏上的波形如圖所示，信號一周期熒光屏上的波形如圖所示，信號一周期7div7div，掃描時間，掃描時間 因數(shù)因數(shù)“10ms/div10ms/div”，則被測信號的周期和頻率分別為多少？，則被測信號的周期和頻率分別為多少？ 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 0.2 0.5 1 2

18、 10 10010 1 100 50 S ms 5 5 ns x Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 用雙蹤示波法測量相位用雙蹤示波法測量相位 將欲測量的兩個信號將欲測量的兩個信號A A和和B B分分 別接到示波器的兩個輸入通別接到示波器的兩個輸入通 道。道。 利用熒光屏上的坐標(biāo)測出信利用熒光屏上的坐標(biāo)測出信 號的一個周期在水平方向上號的一個周期在水平方向上 所占的長度所占的長度xT。 再測量兩波形上對應(yīng)點之間再測量兩波形上對應(yīng)點之間 的水平距離的水平距離x，則兩信號的相，則兩信號的相 位差為位差為 o 360 T x x 6、示波器的使用、示波器

19、的使用 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 用李薩如圖形法測量頻率用李薩如圖形法測量頻率 示波器工作于示波器工作于X-YX-Y方式下，將頻率已知的信號與頻率未知的方式下，將頻率已知的信號與頻率未知的 信號加到示波器的兩個輸入端，調(diào)節(jié)已知信號的頻率，使信號加到示波器的兩個輸入端，調(diào)節(jié)已知信號的頻率，使 熒光屏上得到李薩如圖形，由此可測出被測信號的頻率。熒光屏上得到李薩如圖形，由此可測出被測信號的頻率。 和和 分別為水平線、垂直線與李薩如圖形的交點數(shù)；分別為水平線、垂直線與李薩如圖形的交點數(shù)； 、 分別為示波器分別為示波器Y Y和和X X信號的頻率。李薩如圖形存在關(guān)系：信號的頻率。李薩如圖形存在關(guān)系： y f x f y x x f N f y N x N y N 6、示波器的使用、示波器的使用 第第5 5章章 電子示波器電子示波器 Practice is a best way to learnig 電子測量技術(shù) 用李薩如圖形法測量頻率用李薩如圖形法測量頻率 例例3 3 如圖所示的李薩如圖形，已知如圖所示的李薩如圖形，已知X X信號頻率為信號頻率為6MHz6MHz，則，則Y Y信信 號的頻率是多少？號的頻率是多少？ Nx Ny MHz