電子測量第三章PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1電子測量第三章電子測量第三章 一、概述：1931年美國無線電公司發(fā)明。特點：1、直接觀測和真實顯示被測波形。可顯示脈沖信號的前后沿、脈寬、上升下降時間。第三章 示波測試和測量技術(shù)第1頁/共73頁2、是時域測試典型儀器，能檢測信號波形是否正常，有無失真以及相關(guān)關(guān)系。3、X-Y圖示儀。顯示兩個變量之間的關(guān)系 4、是多種電量和非電量測試和測量中的基 本測試儀器。分類通過描繪被研究的信號隨時間的變化，可用于調(diào)試電子電路、維修儀器設(shè)備。是構(gòu)成其他兩個測試領(lǐng)域的儀器設(shè)備的基礎(chǔ)。根據(jù)示波器的性能和結(jié)構(gòu)，分為：通用示波器；多束示波器；取樣示波器；記憶、存儲示波器；專用或特殊示波器。第三章 示波測試和測

2、量技術(shù)第2頁/共73頁第三章 示波測試和測量技術(shù)返回觸發(fā)控制區(qū)數(shù)字信號輸入水平控制區(qū)Y通道輸入測量功能區(qū)存儲控制區(qū)第3頁/共73頁二、示波測試的基本原理：衰減Y前置放大器延遲線Y輸出放大器掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)電路X放大器電源輸入輸入X Y外觸發(fā)輸入校準(zhǔn)信號發(fā)生器校準(zhǔn)輸出s2Y通道X通道s150Hz電源第三章 示波測試和測量技術(shù)第4頁/共73頁燈絲陰極K柵極G1G2陽極A1A2FY2Y1X2X1電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)一、陰極射線示波管示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏組成第三章 示波測試和測量技術(shù)第5頁/共73頁KA1A2G1G2_+輝度聚焦輔助聚焦XYA2VaVy+_b L syyaVbVLsy2yyVhy

3、 靈敏度：Dy =1/hy第三章 示波測試和測量技術(shù)第6頁/共73頁二、圖象顯示的基本原理：示波器圖象顯示原理分為顯示y=f（t）圖形和顯示任意兩波形關(guān)系變量的圖形。1、顯示y=f（t）時變圖形（1）、掃描 P131 圖3-6A、偏轉(zhuǎn)特性：yyVhy 測試信號波形的理論依據(jù)是：示波器CRT偏轉(zhuǎn)特性靜電特性，y Vy，x Vx光點在鋸齒波作用下掃動的過程稱為掃描，從左到右稱為掃描正程，從右到左為回程。第三章 示波測試和測量技術(shù)第7頁/共73頁B、掃描的同步 P133 3-7,8TsTnTnTn =2TsTn =Ts+1/4Ts為得到穩(wěn)定的波形，必須保證同步關(guān)系，即 Tn=NTs N-為整數(shù)第三章

4、 示波測試和測量技術(shù)第8頁/共73頁C、連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描 Ts被測脈沖連續(xù)掃描Tn=Tst TntTn連續(xù)掃描Tn=t觸發(fā)掃描tvy第三章 示波測試和測量技術(shù)第9頁/共73頁*連續(xù)掃描的特點：1、掃描發(fā)生器連續(xù)工作；2、無輸入信號時顯示一條時基線；*觸發(fā)掃描的特點：1、被測脈沖到來時掃描一次；2、平時為等待掃描狀態(tài)；3、主要用于觀測占空比很小的脈沖，掃描電壓持續(xù)時間的選擇應(yīng)等于或稍大于脈沖底寬。在有的示波器上，會有一個按鈕來進行選擇。第三章 示波測試和測量技術(shù)第10頁/共73頁D、關(guān)于增輝、消隱存在的問題解決的辦法 如圖所示：掃描正程時加上增輝脈沖，第三章 示波測試和測量技術(shù)第11頁/共73

5、頁KG1G2_+輝度聚焦輔助聚焦A1A2！對于觸發(fā)掃描，掃描正程增輝可避免無信號時中心亮點毀壞屏幕。第三章 示波測試和測量技術(shù)第12頁/共73頁E、掃描信號鋸齒波的產(chǎn)生#對于掃描信號要求： 要求波形線性好，下降快；如線性不好時，信號觀測會產(chǎn)生失真，下降不夠快時，會出現(xiàn)回掃。 如圖所示，X通道主要功能即為產(chǎn)生掃描信號。第三章 示波測試和測量技術(shù)第13頁/共73頁衰減Y前置放大器延遲線Y輸出放大器掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)電路X放大器電源輸入 X校準(zhǔn)信號發(fā)生器校準(zhǔn)輸出s2Y通道X通道s1輸入 Y外觸發(fā)輸入50Hz電源第三章 示波測試和測量技術(shù)第14頁/共73頁掃描門積分器比較和釋抑電路增輝至X放大器E掃描發(fā)

6、生器環(huán)第三章 示波測試和測量技術(shù)第15頁/共73頁 E2E1 又稱為時基閘門，連續(xù)掃描時，沒有觸發(fā)信號也有門控信號輸出；觸發(fā)掃描時只有在觸發(fā)脈沖作用下才應(yīng)產(chǎn)生觸發(fā)信號。輸入端由三個方面信號控制：穩(wěn)定度提供直流電位觸發(fā)電路觸發(fā)脈沖釋抑電路釋抑信號第三章 示波測試和測量技術(shù)V0tt0V第16頁/共73頁 xtSs RAViVoT+EC（1）、tRCEVo （2）（3）掃描速度粗調(diào)改變 R 或 C掃描速度微調(diào)改變 E 或改變X放大器的增益掃描速度（t/cm）第三章 示波測試和測量技術(shù)第17頁/共73頁 作用：通過判斷積分器輸出電壓來控制掃描門關(guān)閉，同時使積分器復(fù)位。復(fù)位過程即為回掃過程。E0E1E2

7、Vrt12t1t1t2t4t5 連續(xù)掃描時，穩(wěn)定度 旋鈕電平E0大于上觸 發(fā)電平E1 觸發(fā)掃描時，E0 介于E1與 E2之間 脈沖到來時觸發(fā)E1E0E2Vr釋抑電路充電釋抑電路放電釋抑電路充電釋抑電路放電第三章 示波測試和測量技術(shù)第18頁/共73頁（2）、觸發(fā)電路 參看P151 3-22作用：產(chǎn)生周期與被測信號有關(guān)的觸發(fā)電路脈沖，加至掃描門。組成：方式開關(guān)、電平旋鈕、極性開關(guān)、S1開關(guān)組成。+ DCHFAC低抑內(nèi)外+ 電源AC“極性”決定上升沿或下降沿觸發(fā)“電平”決定正半周或負半周觸發(fā)方式開關(guān)決定不同的耦合方式：AC、DC第三章 示波測試和測量技術(shù)第19頁/共73頁1、正極性，正電平第三章 示

8、波測試和測量技術(shù)觸發(fā)點第20頁/共73頁2、負極性，正電平第三章 示波測試和測量技術(shù)觸發(fā)點第21頁/共73頁3、正極性，負電平觸發(fā)點第三章 示波測試和測量技術(shù)第22頁/共73頁4、負極性，負電平觸發(fā)點第三章 示波測試和測量技術(shù)第23頁/共73頁2、顯示兩個任意變量的關(guān)系李沙育圖形，例題1 示波功能的擴展，例題2第三章 示波測試和測量技術(shù)返回重點小結(jié)第24頁/共73頁1、多線示波器 發(fā)射多個相互獨立的電子束，多槍多束或單槍多束；常用雙線示波器。兩套XY偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)缺點：消除相互干擾，工藝要求較高，價格較貴。2、多蹤示波器 組成與普通示波器類似，增加了一個電子開關(guān)，具有多個垂直通道。電子開關(guān)的切換或轉(zhuǎn)

9、換方式有交替和斷續(xù)兩種，屬于時間分割方式。三、示波器多波形顯示第三章 示波測試和測量技術(shù)第25頁/共73頁A門電子開關(guān)B門垂直位移垂直位移A通道輸入B通道輸入至垂直偏轉(zhuǎn)板雙蹤示波器Y通道方框圖：第三章 示波測試和測量技術(shù)第26頁/共73頁“交替”方式被測頻率25Hz“斷續(xù)”方式第三章 示波測試和測量技術(shù)第27頁/共73頁3、雙掃描示波顯示前置放大延遲線A觸發(fā)A掃描A門電壓比較B觸發(fā)B掃描電子開關(guān)Y線分離B門X放大Y放大Rp功能：在觀察一個脈沖序列的同時，可以仔細觀察其中一個或部分脈沖的細節(jié)有兩個獨立的觸發(fā)和掃描電路，掃速可相差很多倍延遲觸發(fā)電平第三章 示波測試和測量技術(shù)第28頁/共73頁被測信

10、號 A 觸發(fā)A掃描 B觸發(fā)B掃描A增輝B增輝合成增輝雙掃描示波器的有關(guān)波形第三章 示波測試和測量技術(shù)返回第29頁/共73頁四、取樣技術(shù)在示波測量中的應(yīng)用取樣分為實時取樣非實時取樣實時取樣：指在信號經(jīng)歷的實際時間內(nèi)對一個信號波形進行取樣。缺點：不能解決示波器在觀測高頻信號時所遇到的頻帶限制的困難。Y放大器帶寬，掃描速度限制非實時取樣：取樣點分別取自若干個信號波形的不同位置。優(yōu)點：解決了實時取樣的缺點。第三章 示波測試和測量技術(shù)第30頁/共73頁Tt2t3 t4 t 5tt1t2t3t4t5t6123456第三章 示波測試和測量技術(shù)返回第31頁/共73頁五、波形的存儲和記憶記憶示波器利用記憶示波管

11、組成的電路，可記憶 一周左右。數(shù)字存儲示波器 P391六、示波器的使用（一）、工作特性和選用1、工作特性：（1）、偏轉(zhuǎn)靈敏度:10V-10nV，體現(xiàn)測量強弱信號的能力。第三章 示波測試和測量技術(shù)返回第32頁/共73頁（2）、掃描速度Ss：10S/cm-1nS/cm（3）、帶寬：儀器響應(yīng)降低3dB時的上限頻率。信號上升時間/示波器對信號的上升時間 測量誤差 1/1 41% 3/1 5.2% 5/1 2% 10/1 0.5% 結(jié)論:示波器帶寬越寬，上升時間越短，測量誤差越小。第三章 示波測試和測量技術(shù)第33頁/共73頁2、示波器的選用依據(jù)：1、根據(jù)工作特性2、性能價格比3、測量的準(zhǔn)確度4、通道數(shù)5

12、、數(shù)據(jù)處理方式6、采樣速率7、評價存檔能力8、易使用第三章 示波測試和測量技術(shù)第34頁/共73頁3、使用注意第三章 示波測試和測量技術(shù)A:光點聚焦B：信號輸入C：“靈敏度”、“掃描速度”、“衰減”、“增益” “掃描速度微調(diào)”，“增益微調(diào)”使信號大小適中D：測量時， “靈敏度”、“掃描速度”置于校正并考慮探頭衰減E：調(diào)節(jié)“穩(wěn)定度”，“電平”，“極性”、“掃描微調(diào)”使波形清晰穩(wěn)定F：保護熒光屏第35頁/共73頁（二）、基本測量技術(shù)1、電壓測量直接法比較法位移法2、時間測量直接法時標(biāo)法位移法 掌握各種方法的原理、使用，及其優(yōu)缺點。第三章 示波測試和測量技術(shù)第36頁/共73頁3、相位測量線形掃描法36

13、01 xx 1xx1x第三章 示波測試和測量技術(shù)第37頁/共73頁李沙育圖形法測相位 mx2my202x02ymmxxxx22sin00 mxx22sin01 返回第三章 示波測試和測量技術(shù)第38頁/共73頁4、調(diào)幅系數(shù)測量梯形法yvtxvtY通道X通道第三章 示波測試和測量技術(shù)第39頁/共73頁包絡(luò)法yvt示波器BA%BABAM第三章 示波測試和測量技術(shù)第40頁/共73頁（三）、正確使用1、探頭配套使用2、注意電壓高低3、注意保護屏幕4、注意通電第三章 示波測試和測量技術(shù)返回第41頁/共73頁 階梯波電壓發(fā)生器 集電極掃描電壓YXCEB定值定值 BICECVfI)(取樣電壓保證階梯波掃描電壓

14、的周期為集電極掃描電壓周期的整數(shù)倍晶體三極管輸出特性第三章 示波測試和測量技術(shù)50Hz全波整流波形返回第42頁/共73頁本章內(nèi)容及要求1、掌握示波測試的基本原理及示波器顯示穩(wěn)定波形的基本原理觸發(fā)和掃描；2、掌握通用示波器的基本組成及其工作特性；3、掌握雙掃描系統(tǒng)基本原理及雙蹤雙掃描示波器的顯示方式； 觸發(fā)分為：內(nèi)觸發(fā)外觸發(fā)電源極性電平掃描：同步問題框圖第三章 示波測試和測量技術(shù)第43頁/共73頁4、了解CRT偏轉(zhuǎn)特性及其電子槍中兩個電位關(guān)系；5、了解波形的存儲，及取樣技術(shù)在示波測量中的應(yīng)用。示波器中增輝和消隱在模擬示波器中，存儲和取樣技術(shù)的實現(xiàn)。功能：在觀察一個脈沖序列的同時，可以仔細觀察其中

15、一個或部分脈沖的細節(jié)雙掃描示波器：雙蹤示波器顯示方式：交替和斷續(xù)6、了解數(shù)字示波器和邏輯分析儀原理及應(yīng)用第三章 示波測試和測量技術(shù)第44頁/共73頁本章重點：示波測試的基本原理、基本測量技術(shù)、基本測量方法、工作特性及數(shù)字示波器、邏輯分析儀的原理組成和特點。本章作業(yè)： 示波測試的應(yīng)用、有關(guān)觸發(fā)和掃描的基本概念、雙掃描系統(tǒng)的基本原理、示波器的正確選擇及故障分析。第四章第三章 示波測試和測量技術(shù)課本P542，2、3、5、6、7、9、11、15題第45頁/共73頁KGA1A2YXK1K2G11G12G21G22收集極存儲介質(zhì)存儲柵網(wǎng)寫入電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)讀出電子槍記憶和顯示部分返回柵網(wǎng)式存儲示波管第三章

16、示波測試和測量技術(shù)第46頁/共73頁水平放大器輸入衰減器輸入放大器觸發(fā)電路A/D轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器邏輯控制電路(微處理器)地址計數(shù)器D/A轉(zhuǎn)換器GPIB控制器記錄輸出控制器掃描發(fā)生器延遲線垂直放大器存儲實時實時存儲存儲輸入外觸發(fā)CRT存儲器(RAM)第三章 示波測試和測量技術(shù)第47頁/共73頁數(shù)字示波器可以方便的實現(xiàn)對模擬信號進行長期存儲;可以利用機內(nèi)微處理器對存儲的信號進行進一步的處理;例如:自動測量被測波形的頻率、幅度、前后沿時間、平均值等數(shù)字示波器分為實時和存儲兩種工作模式；當(dāng)為存儲模式時，工作過程分為存儲和顯示兩個階段當(dāng)為實時工作模式時，原理與傳統(tǒng)模擬示波器基本一樣。第三章 示波測試和

17、測量技術(shù)第48頁/共73頁取樣器模-數(shù)變換存儲器取樣器模-數(shù)變換存儲器時基電路處理器顯示晶體振蕩器時鐘前置放大器輸入1輸入2外觸發(fā)第三章 示波測試和測量技術(shù)第49頁/共73頁數(shù)字示波器的輸入電路與模擬示波器的輸入電路相似；數(shù)字示波器的時基電路的功能與模擬示波器不同，它是一個晶體振蕩器，測量觸發(fā)信號和取樣時鐘之間的時間差，處理器根據(jù)此時間差確定將波形取樣放在顯示器上什么位置。第三章 示波測試和測量技術(shù)第50頁/共73頁被測信號取樣脈沖取樣值RAM地址數(shù)據(jù)A0A1A2A3A4A5A7A8A9A10A11A6D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11取樣和存儲過程第三章 示波測試和測量技術(shù)

18、第51頁/共73頁地址數(shù)據(jù)A0A1A2A3A4A5A7A8A9A10A11A6D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11讀出和顯示過程讀出數(shù)字量X通道掃描信號熒光屏顯示第三章 示波測試和測量技術(shù)第52頁/共73頁數(shù)字示波器的技術(shù)指標(biāo)、特點及應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)1、最大取樣速率單位時間內(nèi)完成的完整A/D轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)2、存儲帶寬3、分辨率包括水平和垂直分辨率4、存儲容量5、讀出速度第三章 示波測試和測量技術(shù)第53頁/共73頁數(shù)字存儲示波器的特點：1、可觀測甚低頻信號波形；2、可長期存儲波形3、可進行負延遲；可同時觀察到觸發(fā)點前、后的波形，有利于觀察振蕩器起振的過程。觸發(fā)點第三章 示波測試和測量

19、技術(shù)第54頁/共73頁4、便于觀測單次過程和緩慢變化的過程可用于觀察地震、金屬斷裂、武器發(fā)射、材料變形等單次過程和緩慢變化過程。5、多種顯示方式卷動例如：適合于連續(xù)波形中尋找所需信號的兩種顯示方式適用于在緩慢變化中的信號尋找所需的信號。新波形老波形改寫點第三章 示波測試和測量技術(shù)第55頁/共73頁自動抹跡每滿足一次觸發(fā)條件，新存儲的波形就覆蓋原波形。6、便于數(shù)據(jù)處理7、可用字符顯示測量結(jié)果8、便于程控和用多種方式輸出9、便于進行功能擴展例如：可擴展為同時顯示時、頻域波形的儀器。第三章 示波測試和測量技術(shù)第56頁/共73頁HP54645D示波器應(yīng)用1、模擬信號觀測2個輸入通道；2、數(shù)字信號觀測：

20、16個數(shù)字輸?shù)溃ㄟ^對數(shù)字邏輯信號測量的設(shè)置操作，對通道輸入狀態(tài)進行測量3、觸發(fā)方式設(shè)置邊沿觸發(fā)觸發(fā)電平4、觸發(fā)類型AUTO:自動觸發(fā)Autio Lvl:自動電平觸發(fā)Normal:常態(tài)觸發(fā)第三章 示波測試和測量技術(shù)第57頁/共73頁模式觸發(fā):對信號通道設(shè)置觸發(fā)類型,可以是數(shù)字編碼或者是模擬通道的信號。先進觸發(fā)包括毛刺觸發(fā)、模式觸發(fā)和TV觸發(fā)。1、毛刺觸發(fā)可通過對毛刺的極性和寬度進行定義產(chǎn)生觸發(fā)。2、模式觸發(fā)設(shè)置信號的碼型模式作為觸發(fā)信號。3、TV觸發(fā)對電視信號進行觀測時使用。第三章 示波測試和測量技術(shù)返回第58頁/共73頁 邏輯分析儀原理、組成4、基本組成觸發(fā)識別數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)顯示3、數(shù)

21、據(jù)域測試典型代表;1、數(shù)據(jù)域分析：以離散時間或事件為自變量的數(shù)據(jù)流。2、數(shù)字系統(tǒng)的特點通常是按時續(xù)傳遞多位傳輸傳遞方式多樣速度變化范圍寬單次或非周期信號故障判別第三章 示波測試和測量技術(shù)第59頁/共73頁第三章 示波測試和測量技術(shù)三個部分1、顯示2、控制3、探頭顯示控制探頭第60頁/共73頁數(shù)據(jù)采集探頭輸入寄存器FIFO存儲器觸發(fā)識別器內(nèi)時鐘發(fā)生器顯示發(fā)生器+CRT門限電平設(shè)定外時鐘輸入0通道1通道N通道觸發(fā)字置入外觸發(fā)輸入觸發(fā)信號第三章 示波測試和測量技術(shù)第61頁/共73頁觸發(fā)識別:為了捕獲和顯示感興趣的內(nèi)容，觸發(fā)識別電路用于尋找觸發(fā)字或觸發(fā)事件。數(shù)據(jù)獲?。涸跁r鐘作用下，通過多路數(shù)據(jù)采集探頭

22、，與設(shè)定的門限電平進行比較，判為0、1兩種狀態(tài)后存入輸入存儲器。數(shù)據(jù)存儲：存儲采集到的數(shù)據(jù)。通常采用先進先出（FIFO）寄存器數(shù)據(jù)顯示：顯示存儲于存儲器中的數(shù)據(jù)。第三章 示波測試和測量技術(shù)第62頁/共73頁2、邏輯分析儀的觸發(fā)（1）始端觸發(fā)邏輯分析儀在被觸發(fā)時的數(shù)據(jù)為存儲、顯示的第一個有效數(shù)據(jù)。（2）終端觸發(fā)存儲器存滿后開始搜索觸發(fā)字，一旦搜索到，立即停止存儲。觸發(fā)字為存儲和顯示的最后一個有效數(shù)據(jù)。第三章 示波測試和測量技術(shù)邏輯分析儀的觸發(fā)定義 P503第63頁/共73頁第三章 示波測試和測量技術(shù)窗口觸發(fā)字 始端觸發(fā)終端觸發(fā)第64頁/共73頁（3）延遲觸發(fā)-與始端觸發(fā)、終端觸發(fā)配合使用分為時鐘延遲和事件延遲。時鐘延遲又稱為字延遲，指觸發(fā)后經(jīng)過一定的采樣時鐘數(shù)后才開始或終止存儲有效數(shù)據(jù)。事件延遲通常是對觸發(fā)字進行延遲，指檢出一定數(shù)目的觸發(fā)字后再觸發(fā)。采用延遲的方法可以逐段觀測數(shù)據(jù)流。第三章 示波測試和測量技術(shù)第65頁/共73頁第三章 示波測試和測量技術(shù)延遲延遲舊數(shù)據(jù)舊數(shù)據(jù)開始跟蹤跟蹤結(jié)束始