電子測量及技術第三章 示波測試技術

1、第三章第三章 示波器原理及應用示波器原理及應用 （一）、概述（一）、概述 （二）、示波測試的基本原理（二）、示波測試的基本原理 （三）、通用示波器原理及使用（三）、通用示波器原理及使用 （四）、取樣技術在示波測量中的應用（四）、取樣技術在示波測量中的應用 （五）、波形的存儲和記憶（五）、波形的存儲和記憶 （六）、示波器的擴展應用（六）、示波器的擴展應用（一）、概述：（一）、概述：1931年美國無線電公司發(fā)明。年美國無線電公司發(fā)明。特點：特點：1、直接觀測和真實顯示被測波形。、直接觀測和真實顯示被測波形?？娠@示脈沖信號的前后沿、脈寬、上升下降時間?？娠@示脈沖信號的前后沿、脈寬、上升下降時間。2、

2、是時域測試典型儀器，能檢測信號波形是否正常，、是時域測試典型儀器，能檢測信號波形是否正常，有無失真以及相關關系。有無失真以及相關關系。3、X-Y圖示儀。圖示儀。 4、是多種電量和非電量測試和測量中的基、是多種電量和非電量測試和測量中的基 本測試儀器。本測試儀器。分類分類通過描繪被研究的信號隨時間的變化，可用于通過描繪被研究的信號隨時間的變化，可用于調試電子電路、維修儀器設備。調試電子電路、維修儀器設備。是構成其他兩個測試領域的儀器設備的基礎。是構成其他兩個測試領域的儀器設備的基礎。根據示波器的性能和結構，分為：根據示波器的性能和結構，分為：通用示波器；多束示波器；取樣示波器；通用示波器；多束示

3、波器；取樣示波器；記憶、存儲示波器；專用或特殊示波器。記憶、存儲示波器；專用或特殊示波器。（二）、（二）、示波測試的基本原理示波測試的基本原理：衰衰減減Y前置前置放大器放大器延遲線延遲線Y輸出輸出放大器放大器掃描掃描發(fā)生器環(huán)發(fā)生器環(huán)觸發(fā)觸發(fā)電路電路X放大器放大器電源電源輸入輸入輸入輸入 X Y外觸發(fā)輸入外觸發(fā)輸入校準信號校準信號發(fā)生器發(fā)生器校準輸出校準輸出s2Y通道X通道s150Hz電源電源燈絲燈絲陰極陰極K柵極柵極G1G2陽極陽極A1A2FY2Y1X2X1電子槍電子槍偏轉系統(tǒng)偏轉系統(tǒng)一、陰極射線示波管一、陰極射線示波管 示波管由示波管由電子槍電子槍、偏轉系統(tǒng)偏轉系統(tǒng)、熒光屏熒光屏組成組成KA

4、1A2G1G2_+輝度輝度聚焦聚焦輔助輔助聚焦聚焦燈絲加熱陰極后，發(fā)出大量電子。燈絲加熱陰極后，發(fā)出大量電子。G1包圍著包圍著K，只在，只在面向熒光屏的位置開一小口。面向熒光屏的位置開一小口。UG1K是可調的。能夠是可調的。能夠調節(jié)電子密度進而調節(jié)亮度、灰度。調節(jié)電子密度進而調節(jié)亮度、灰度。對數碼顯示，該端受數碼控制。對電視受灰度控制。對數碼顯示，該端受數碼控制。對電視受灰度控制。G2、A1、A2組成聚焦系統(tǒng)，并能加速。組成聚焦系統(tǒng)，并能加速。 UG2A2=0 UA2A10 UA1G20形成一個減速場，一個加速場形成一個減速場，一個加速場調節(jié)調節(jié)A1電位進行聚焦，電位進行聚焦，調節(jié)調節(jié)A2輔助

5、聚焦，輔助聚焦，以免發(fā)生散焦。以免發(fā)生散焦。G2AAA112發(fā)散聚攏XYA2VabVy+_ s LyyaVbVLsy2yyVhy 靈敏度：靈敏度：Dy =1/hy靜電偏轉與磁偏轉的區(qū)別靜電偏轉與磁偏轉的區(qū)別電子示波器偏轉系統(tǒng)是靜電偏轉電子示波器偏轉系統(tǒng)是靜電偏轉電視電視CRT監(jiān)視器偏轉系統(tǒng)是磁偏轉。監(jiān)視器偏轉系統(tǒng)是磁偏轉。原理原理定量研究一下電子束的偏轉情況（見定量研究一下電子束的偏轉情況（見P128圖）圖）Va越高，軸向速度越高，穿過偏轉板所用的時間減少，越高，軸向速度越高，穿過偏轉板所用的時間減少，電場作用減少，電場作用減少，Y減小。減小。在偏轉電壓的作用下，在偏轉電壓的作用下，Y方向的偏

6、轉距離為方向的偏轉距離為aabv2bv2LSLSy 靈敏度靈敏度單位電壓偏轉距離單位電壓偏轉距離Y越大，示波器越靈敏。越大，示波器越靈敏。S，散焦，且體積，散焦，且體積l,受時間限制，不能顯示高頻信號受時間限制，不能顯示高頻信號b，必然限制電子束的偏轉角度，必然限制電子束的偏轉角度Va, 必然降低軸線方向的速度，不亮且易散焦。必然降低軸線方向的速度，不亮且易散焦。但如果改進一下，先偏轉后加速，則可使偏轉靈敏度但如果改進一下，先偏轉后加速，則可使偏轉靈敏度。為此在偏轉板至熒光屏間加一個為此在偏轉板至熒光屏間加一個后加速后加速陽極，為避免后加陽極，為避免后加速陽極對電子偏轉的影響，通常將后加速陽極

7、作成分段的速陽極對電子偏轉的影響，通常將后加速陽極作成分段的（因為分段后，電力線偏到外面的會少）后加速陽極電壓（因為分段后，電力線偏到外面的會少）后加速陽極電壓可高達上萬伏，靈敏度可提高數十倍。可高達上萬伏，靈敏度可提高數十倍。 示波器內壁涂上一層熒光物質。面向電子槍的一側還常示波器內壁涂上一層熒光物質。面向電子槍的一側還常覆蓋一層極薄的透明鋁膜，用以反光和散熱。覆蓋一層極薄的透明鋁膜，用以反光和散熱。 電子束從電子束從熒光屏上移去后，光點仍能在屏上保持一定的時間才消失。熒光屏上移去后，光點仍能在屏上保持一定的時間才消失。 余輝時間：從電子束移去到光點亮度下降為原始值的余輝時間：從電子束移去到

8、光點亮度下降為原始值的10%所延續(xù)的時間稱為余輝時間。所延續(xù)的時間稱為余輝時間。 熒光屏熒光屏不同的材料余輝時間不一樣。不同的材料余輝時間不一樣。 藍藍 綠綠 白、黃白、黃 小于小于10s 10 s 1ms 1ms0.1s 0.11s 大于大于1s 極短極短 短短 中中 長長 極長極長看什么樣的波形，用什么樣的示波管?？词裁礃拥牟ㄐ危檬裁礃拥氖静ü?。主頻：短主頻：短注：避免光點長時間打在一點上，燒焦屏幕（出現黑點），注：避免光點長時間打在一點上，燒焦屏幕（出現黑點），實驗室內常用的中余輝（綠色）。當用作顯象管時（綠色）實驗室內常用的中余輝（綠色）。當用作顯象管時（綠色）二、二、圖象顯示的基本

9、原理圖象顯示的基本原理：示波器圖象顯示原理分為顯示示波器圖象顯示原理分為顯示y=f（t）圖形和顯示圖形和顯示任意任意兩波形關系兩波形關系變量的圖形。變量的圖形。1、顯示、顯示y=f（t）時的圖形時的圖形 tVtfmsin加在加在VY上即上即Y偏轉板上。如偏轉板上。如VX=0則電子束在垂直方向上顯示一條線則電子束在垂直方向上顯示一條線這時可測這時可測VP-P。maxmax（1）、掃描）、掃描A、偏轉特性：、偏轉特性：yyVhy 測試信號波形的理論依據是：示波器測試信號波形的理論依據是：示波器CRT偏轉特偏轉特性性靜電特性，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，光點在鋸

10、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。從左到右稱為掃描正程，從右到左為回程。電壓電壓max 光點光點最右最右 電壓電壓min 光點光點最左最左能實現掃描的鋸齒波電壓叫掃描電壓能實現掃描的鋸齒波電壓叫掃描電壓X偏轉板上加一隨時間而線性變化的電壓，即偏轉板上加一隨時間而線性變化的電壓，即VX=kt(鋸齒波電壓鋸齒波電壓)，光點的變化反應了時間變化。時間變化為一條直線，稱為時間基線光點的變化反應了時間變化。時間變化為一條直線，稱為時間基線B、掃描的同步掃描的同步TsTnTnTn =2TsTn =Ts+1/4Ts為得到穩(wěn)定的波形，必須為得到穩(wěn)定的波形，必須保證保證同步同步

11、關系，即關系，即 Tn=NTs N-為整數為整數同步掃描同步掃描 當掃描電壓的周期當掃描電壓的周期Tn是被觀察信號周期的整數倍時，掃描是被觀察信號周期的整數倍時，掃描后的一個周期描繪的波形與前一個周期完全一樣，熒光屏上后的一個周期描繪的波形與前一個周期完全一樣，熒光屏上得到清晰而穩(wěn)定的波形，這就叫做信號與掃描電壓同步。得到清晰而穩(wěn)定的波形，這就叫做信號與掃描電壓同步。存在問題：存在問題：a 有掃描底線有掃描底線b 不便觀察占空比很小的波不便觀察占空比很小的波形（尖脈沖等）。形（尖脈沖等）。C、連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描 Ts被測脈沖被測脈沖連續(xù)掃描連續(xù)掃描Tn=Tst TntTn連續(xù)

12、掃描連續(xù)掃描Tn=t觸發(fā)掃描觸發(fā)掃描tvy以觀察電視行同步信號為例。以觀察電視行同步信號為例。*連續(xù)掃描的特點：連續(xù)掃描的特點：a、掃描發(fā)生器連續(xù)工作；、掃描發(fā)生器連續(xù)工作；b、無輸入信號時顯示一條時基線；、無輸入信號時顯示一條時基線；*觸發(fā)掃描的特點：觸發(fā)掃描的特點：a、被測脈沖到來時掃描一次；、被測脈沖到來時掃描一次；b、平時為等待掃描狀態(tài)；、平時為等待掃描狀態(tài)；c、主要用于觀測占空比很小的脈沖，掃描電壓、主要用于觀測占空比很小的脈沖，掃描電壓持續(xù)時間的選擇應等于或稍大于脈沖底寬。持續(xù)時間的選擇應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。在有的示波器上，會有一個按鈕來進

13、行選擇。D、關于增輝、消隱、關于增輝、消隱存在的問題存在的問題在觸發(fā)掃描時，有很長等待時間，在觸發(fā)掃描時，有很長等待時間，此時此時VX=VY =0，有一個光點，而，有一個光點，而且還有回掃虛線。且還有回掃虛線。 利用增輝可加強掃描正程時的亮利用增輝可加強掃描正程時的亮度，減弱光點；利用消隱可減少度，減弱光點；利用消隱可減少掃描回程時的基線。掃描回程時的基線。KG1G2_+輝度輝度聚焦聚焦輔助輔助聚焦聚焦A1A2！對于觸發(fā)掃描，掃描正程增輝！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可避免無信號時中心亮點毀壞屏幕。屏幕。 如果觀察觸發(fā)脈沖的上升沿，觸發(fā)掃描加上消隱如果觀察觸發(fā)脈沖的上升

14、沿，觸發(fā)掃描加上消隱及增輝后，仍不理想。及增輝后，仍不理想。 因為觸發(fā)掃描發(fā)生器只有當被觀察的信號到來時因為觸發(fā)掃描發(fā)生器只有當被觀察的信號到來時才工作，因此掃描的開始時間總是滯后于被觀測信號，才工作，因此掃描的開始時間總是滯后于被觀測信號，所以上升沿或下降沿無法完整顯示。因此需將加到所以上升沿或下降沿無法完整顯示。因此需將加到Y偏轉板上的信號偏轉板上的信號Vy延長，加延遲線即可。延長，加延遲線即可。E、延遲、延遲衰衰減減Y前置前置放大器放大器延遲線延遲線Y輸出輸出放大器放大器掃描掃描發(fā)生器環(huán)發(fā)生器環(huán)觸發(fā)觸發(fā)電路電路X放大器放大器電源電源輸入輸入 X校準信號校準信號發(fā)生器發(fā)生器校準輸出校準輸出

15、s2Y通道X通道s1輸入輸入 Y外觸發(fā)輸入外觸發(fā)輸入50Hz電源電源(三三)、通用示波器原理及使用、通用示波器原理及使用一一.原理框圖原理框圖掃描門掃描門積分器積分器比較和釋抑比較和釋抑電路電路增輝增輝至至X放大器放大器 E掃描發(fā)生器環(huán)掃描發(fā)生器環(huán)對于掃描信號要求：對于掃描信號要求： 要求波形線性好，下降快；如線性不好時，信號觀要求波形線性好，下降快；如線性不好時，信號觀測會產生失真，下降不夠快時，會出現回掃。測會產生失真，下降不夠快時，會出現回掃。X通道主要功能即為產生掃描信號。通道主要功能即為產生掃描信號。二二.水平通道水平通道 E2E1tt0V0 又稱為時基閘門，又稱為時基閘門，連續(xù)掃描

16、時，沒有觸發(fā)連續(xù)掃描時，沒有觸發(fā)信號也有門控信號輸出；信號也有門控信號輸出；觸發(fā)掃描時只有在觸發(fā)觸發(fā)掃描時只有在觸發(fā)脈沖作用下才應產生觸脈沖作用下才應產生觸發(fā)信號。發(fā)信號。輸入端由三個方面信號控制：輸入端由三個方面信號控制：穩(wěn)定度穩(wěn)定度提供直流電位提供直流電位觸發(fā)電路觸發(fā)電路觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖釋抑電路釋抑電路釋抑信號釋抑信號 xtSs （a）、）、tRCEVo （b）（c）掃描速度粗調掃描速度粗調改變改變 R 或或 C掃描速度微調掃描速度微調改變改變 E 或改變或改變X放大器的增益放大器的增益掃描速度（掃描速度（t/cm） 把鋸齒波送入把鋸齒波送入X放大器后，再加至水平偏轉板，由于這個電壓放大器

17、后，再加至水平偏轉板，由于這個電壓與時間成正比，就可以用熒光屏上的水平距離代表時間。與時間成正比，就可以用熒光屏上的水平距離代表時間。 定義熒光屏上單位長度所代表的時間為示波器掃描速度定義熒光屏上單位長度所代表的時間為示波器掃描速度S（t/cm）xts x：光跡在水平方向偏轉的距離：光跡在水平方向偏轉的距離 t：偏轉：偏轉x所對應的時間所對應的時間 可見，調整可見，調整E、R、C均可改變掃描速度。改變均可改變掃描速度。改變E作為作為掃描速度微調；改變掃描速度微調；改變R、C掃描速度粗調。掃描速度粗調。作用：作用：通過判斷積分器輸出電壓通過判斷積分器輸出電壓來控制掃描門關閉，同時來控制掃描門關閉

18、，同時使積分器復位。復位過程使積分器復位。復位過程即為回掃過程。即為回掃過程。E0E1E2Vrt12t1t1t2t4t5 連續(xù)掃描時，穩(wěn)定度連續(xù)掃描時，穩(wěn)定度 旋鈕電平旋鈕電平E0大于上觸大于上觸 發(fā)電平發(fā)電平E1 觸發(fā)掃描時，觸發(fā)掃描時，E0 介于介于E1與與 E2之間之間 脈沖到來時觸發(fā)脈沖到來時觸發(fā)E1E0E2Vr釋抑電路釋抑電路充電充電釋抑電路釋抑電路放電放電釋抑電路釋抑電路充電充電釋抑電路釋抑電路放電放電在掃描正程時，即使接收到觸發(fā)信號也不能改變電路狀態(tài)，這叫在掃描正程時，即使接收到觸發(fā)信號也不能改變電路狀態(tài)，這叫“抑抑”在掃描回程后才可以接收觸發(fā)脈沖，這叫在掃描回程后才可以接收觸發(fā)

19、脈沖，這叫“釋釋”。作用：產生周期與被測信號有關的觸發(fā)電路脈沖，加至掃描門。作用：產生周期與被測信號有關的觸發(fā)電路脈沖，加至掃描門。組成：方式開關、電平旋鈕、極性開關、組成：方式開關、電平旋鈕、極性開關、S1開關組成。開關組成。+ DCHFAC低抑低抑內內外外+ 電源電源AC“極性極性”決定決定上升沿或下上升沿或下降沿觸發(fā)降沿觸發(fā)“電平電平”決定決定正半周或負正半周或負半周觸發(fā)半周觸發(fā)方式開關決定方式開關決定不同的耦合方不同的耦合方式：式：AC、DC1、正極性，正電平、正極性，正電平觸發(fā)點觸發(fā)點2、負極性，正電平、負極性，正電平觸發(fā)點觸發(fā)點3、正極性，負電平、正極性，負電平觸發(fā)點觸發(fā)點4、負極

20、性，負電平、負極性，負電平觸發(fā)點觸發(fā)點 有衰減器、前置放大、延遲線、有衰減器、前置放大、延遲線、Y輸出差分放大組成。輸出差分放大組成?？梢宰C明：可以證明： 當當R1C1= R2C2時時 分壓比與頻率無關。分壓比與頻率無關。 改變分壓比，即可改變示波器改變分壓比，即可改變示波器 的偏轉靈敏度，這個改變分壓比的偏轉靈敏度，這個改變分壓比的開關即為靈敏度粗調開關的開關即為靈敏度粗調開關（V/cm）。）。三三.垂直通道垂直通道 （vertical channel） 為擴大可觀察信號的幅度范圍，保證顯示在熒光屏上的信為擴大可觀察信號的幅度范圍，保證顯示在熒光屏上的信號不致因過大而失真，通常由號不致因過大

21、而失真，通常由RC組成。組成。提高輸入阻抗。在集電極加電抗，提高頻率響應。提高輸入阻抗。在集電極加電抗，提高頻率響應。高頻時高頻時ZC較大，較大， 增益增大。輸出差分信號至差分放大器。增益增大。輸出差分信號至差分放大器。改變負反饋，可改變較大的增益，改變負反饋，可改變較大的增益，即示波器靈敏度微調（即示波器靈敏度微調（“校正位置校正位置”）。）。 輸出極采用差分放大使加在偏轉板上的電壓能夠對稱，輸出極采用差分放大使加在偏轉板上的電壓能夠對稱，并有利于提高共摸抑制比。并有利于提高共摸抑制比。 改變改變Y電位器，可以改變兩輸出端的直流電位，進而改電位器，可以改變兩輸出端的直流電位，進而改變波形變波

22、形Y在熒光屏上的位置，即在熒光屏上的位置，即“Y軸位移軸位移”旋鈕。旋鈕。 a、偏轉靈敏度、偏轉靈敏度:10V-10nV，體現測量強弱信號的能力。，體現測量強弱信號的能力。b、掃描速度、掃描速度Ss：10S/cm-1nS/cmc、帶寬：儀器響應降低、帶寬：儀器響應降低3dB時的上限頻率。時的上限頻率。信號上升時間信號上升時間/示波器對信號的上升時間示波器對信號的上升時間 測量誤差測量誤差 1/1 41% 3/1 5.2% 5/1 2% 10/1 0.5% 結論結論:示波器帶寬越寬，上升時間越短，測量誤差越小。示波器帶寬越寬，上升時間越短，測量誤差越小。四四.示波器的使用示波器的使用 依據：依據

23、：1、根據工作特性、根據工作特性2、性能價格比、性能價格比3、測量的準確度、測量的準確度4、通道數、通道數5、數據處理方式、數據處理方式6、采樣速率、采樣速率7、評價存檔能力、評價存檔能力8、易使用、易使用 a、電壓測量、電壓測量b、時間測量、時間測量 掌握各種方法的掌握各種方法的原理、使用，及其優(yōu)原理、使用，及其優(yōu)缺點。缺點。 最常用的探頭是最常用的探頭是“低電容探頭低電容探頭”，其等效電路如圖所示，其等效電路如圖所示 可以證明，當可以證明，當R1(C1+C2) = Ri Ci1RRRii則分壓比則分壓比與輸入信號頻率無關與輸入信號頻率無關常取分壓比為常取分壓比為1:1 1:10(探頭有一開

24、關選擇探頭有一開關選擇)如果如果Ri=1M 歐姆，則歐姆，則R1=9M 歐姆歐姆大大提高了系統(tǒng)的輸入阻抗，降低了輸入電容。大大提高了系統(tǒng)的輸入阻抗，降低了輸入電容。C1+C2 Ci故稱低電容探頭。故稱低電容探頭。探頭的校正：探頭的校正：如不滿足上述關系，測量波形會發(fā)生畸變，因此要進行探頭如不滿足上述關系，測量波形會發(fā)生畸變，因此要進行探頭的校正。的校正。對標準信號，對標準信號，0.5vpp，1kHz，如，如C1調整不合適，會出現以下調整不合適，會出現以下波形。波形。 C1叫做補償電容，又叫加速電容。叫做補償電容，又叫加速電容。其它常用探頭：其它常用探頭：高壓探頭（高壓探頭（100:1)、電壓隔

25、離探頭、電流探頭、電壓隔離探頭、電流探頭 輸入輸入0.5vpp， 1kHz的信號，探頭打在的信號，探頭打在1：1檔。調檔。調整示波器靈敏度粗調（整示波器靈敏度粗調（v/cm），此時微調打在校正位），此時微調打在校正位置，置，0.5v/cm檔應是一格，否則調微調。掃描速度粗調檔應是一格，否則調微調。掃描速度粗調1ms/cm，再調微調。，再調微調。 盡量放在直流檔，可獲得最大信息量。盡量放在直流檔，可獲得最大信息量。 A線性掃描法線性掃描法a 首先進行時基校正。首先進行時基校正。b 選擇出發(fā)電平及極性。觸發(fā)電選擇出發(fā)電平及極性。觸發(fā)電平太大、太小均不穩(wěn)定。平太大、太小均不穩(wěn)定。在調整觸發(fā)電平時，會

26、覺得波形在調整觸發(fā)電平時，會覺得波形左右跳，這是眼睛的錯覺，實際左右跳，這是眼睛的錯覺，實際上是觸發(fā)位置在動。上是觸發(fā)位置在動。c 選擇同步源選擇同步源比如雙通道比如雙通道A、B看觸發(fā)脈沖，可看觸發(fā)脈沖，可利用電源觸發(fā)或外觸發(fā)輸入（雙利用電源觸發(fā)或外觸發(fā)輸入（雙蹤示波器在下面介紹）。蹤示波器在下面介紹）。討論：用單蹤示波器，如何查看討論：用單蹤示波器，如何查看兩波形的相位差？兩波形的相位差？3601 xx 1xx1x B 李沙育圖形法李沙育圖形法顯示兩個任意變量的關系顯示兩個任意變量的關系mx2my202x02ymmxxxx22sin00 mxx22sin01 梯形法梯形法yvtxvtY通道通

27、道X通道通道 包絡法包絡法yvt示波器示波器BA%BABAM正確使用注意事項正確使用注意事項a、探頭配套使用及校準，微調旋鈕的校正位置、探頭配套使用及校準，微調旋鈕的校正位置b、注意電壓高低、注意電壓高低c、注意保護屏幕、注意保護屏幕d、注意共地問題、注意共地問題(1)、多線示波器、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。多束；常用雙線示波器。缺點：工藝要求較高，價格較貴。缺點：工藝要求較高，價格較貴。(2)、多蹤示波器、多蹤示波器 組成與普通示波器類似，增加了一個電子開關，組成與普通示波器類似，增加了一個電子開關，具有

28、多個垂直通道。電子開關的切換或轉換方式有具有多個垂直通道。電子開關的切換或轉換方式有交替和斷續(xù)兩種，屬于時間分割方式。交替和斷續(xù)兩種，屬于時間分割方式。五五.示波器多波形顯示示波器多波形顯示A門門電子開關電子開關B門門垂直位移垂直位移垂直位移垂直位移A通道輸入通道輸入B通道輸入通道輸入至垂直偏轉板至垂直偏轉板雙蹤示波器雙蹤示波器Y通道方框圖：通道方框圖：圖中圖中V1、V2兩個電位器為偏置電位器電位器。把上下兩通道上下分開。兩個電位器為偏置電位器電位器。把上下兩通道上下分開。“交替交替”方式方式“斷續(xù)斷續(xù)”方式方式其掃描方式有：其掃描方式有：交替掃描：非實時，開關速度低，交替掃描：非實時，開關速

29、度低，有閃動，不用于低頻波形顯示。有閃動，不用于低頻波形顯示。斷續(xù)掃描：開關速度高，不閃，中間斷續(xù)掃描：開關速度高，不閃，中間要消隱，否則有霧狀。要消隱，否則有霧狀。注意：雙蹤示波器在使用時，注意：雙蹤示波器在使用時，切忌共地，否則短路。切忌共地，否則短路。觸發(fā)源的選擇問題觸發(fā)源的選擇問題(3)、雙掃描示波顯示、雙掃描示波顯示前置前置放大放大延遲線延遲線A觸發(fā)觸發(fā)A掃描掃描A門門電壓電壓比較比較B觸發(fā)觸發(fā)B掃描掃描電子開關電子開關Y線分離線分離B門門X放大放大Y放大放大Rp功能：在觀察一個脈沖功能：在觀察一個脈沖序列的同時，可以仔細序列的同時，可以仔細觀察其中一個或部分脈觀察其中一個或部分脈沖

30、的細節(jié)沖的細節(jié)有兩個獨立的有兩個獨立的觸發(fā)和掃描電觸發(fā)和掃描電路，掃速可相路，掃速可相差很多倍差很多倍延遲觸延遲觸發(fā)電平發(fā)電平被測信號被測信號 A 觸發(fā)觸發(fā)A掃描掃描 B觸發(fā)觸發(fā)B掃描掃描A增輝增輝B增輝增輝合成增輝合成增輝雙掃描示波器的有關波形雙掃描示波器的有關波形（四）、取樣技術在示波測量中的應用（四）、取樣技術在示波測量中的應用取樣分為取樣分為實時取樣實時取樣非實時取樣非實時取樣實時取樣：指在信號經歷的實際時間內對一個信號實時取樣：指在信號經歷的實際時間內對一個信號波形進行取樣。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

31、困難。的頻帶限制的困難。非實時取樣：取樣點分別取自若干個信號波形的非實時取樣：取樣點分別取自若干個信號波形的不同位置。不同位置。優(yōu)點：解決了實時取樣的缺點。優(yōu)點：解決了實時取樣的缺點。T t2 t3 t4 t 5 tt1t2t3t4t5t6123456K G A1 A2YXK1K2G11G12G21G22收集極收集極存儲介質存儲介質存儲存儲柵網柵網寫入電子槍寫入電子槍偏轉系統(tǒng)偏轉系統(tǒng)讀出電子槍讀出電子槍記憶和顯示部分記憶和顯示部分柵網式存儲示波管柵網式存儲示波管記憶示波器記憶示波器利用記憶示波管組成利用記憶示波管組成（五）、波形的存儲和記憶（五）、波形的存儲和記憶水平水平放大器放大器輸入輸入衰

32、減器衰減器輸入輸入放大器放大器觸發(fā)觸發(fā)電路電路A/D轉換器轉換器D/A轉換器轉換器邏輯控制電路邏輯控制電路(微處理器微處理器)地址地址計數器計數器D/A轉換器轉換器GPIB控制器控制器記錄輸出記錄輸出控制器控制器掃描掃描發(fā)生器發(fā)生器延遲線延遲線垂直垂直放大器放大器存儲存儲實時實時實時實時存儲存儲存儲存儲輸入輸入外觸發(fā)外觸發(fā)CRT存儲器存儲器(RAM)數字存儲示波器數字存儲示波器數字示波器可以方便的實現對模擬信號進行長期存儲數字示波器可以方便的實現對模擬信號進行長期存儲;可以利用機內微處理器對存儲的信號進行進一步的處理可以利用機內微處理器對存儲的信號進行進一步的處理;例如例如:自動測量自動測量被

33、測波形的頻率、幅度、前后沿時間、平均值等被測波形的頻率、幅度、前后沿時間、平均值等數字示波器分為實時和存儲兩種工作模式；數字示波器分為實時和存儲兩種工作模式；當為存儲模式時，工作過程分為存儲和顯示兩個階段當為存儲模式時，工作過程分為存儲和顯示兩個階段當為實時工作模式時，原理與傳統(tǒng)模擬示波器基本一樣。當為實時工作模式時，原理與傳統(tǒng)模擬示波器基本一樣。取樣器取樣器模模-數變換數變換存儲器存儲器取樣器取樣器模模-數變換數變換存儲器存儲器時基電路時基電路處理器處理器顯顯示示晶體振蕩器晶體振蕩器時鐘時鐘前置放大器前置放大器輸入輸入1輸入輸入2外觸發(fā)外觸發(fā)數字示波器的輸入電路與模擬示波器的輸入電路相似；數

34、字示波器的輸入電路與模擬示波器的輸入電路相似；數字示波器的時基電路的功能與模擬示波器不同，它是數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，處理器根據此時間差確定將波形取樣放在顯示器上差，處理器根據此時間差確定將波形取樣放在顯示器上什么位置。什么位置。被測信號被測信號取樣脈沖取樣脈沖取樣值取樣值RAM地地址址數據數據A0A1A2A3A4A5A7A8A9A10A11A6D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11取樣和存儲過程取樣和存儲過程地地址址數據數據A0A1A2A3A4A5A7A8

35、A9A10A11A6D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11讀出和顯示過程讀出和顯示過程讀出讀出數字量數字量X通道通道掃描掃描信號信號熒光屏熒光屏顯示顯示數字示波器的技術指標、特點及應用數字示波器的技術指標、特點及應用技術指標技術指標1、最大取樣速率、最大取樣速率單位時間內完成的完整單位時間內完成的完整A/D轉換的最高次數轉換的最高次數2、存儲帶寬、存儲帶寬3、分辨率、分辨率包括水平和垂直分辨率包括水平和垂直分辨率4、存儲容量、存儲容量5、讀出速度、讀出速度數字存儲示波器的數字存儲示波器的特點特點：1、可觀測甚低頻信號波形；、可觀測甚低頻信號波形；2、可長期存儲波形、可長期存儲波形

36、3、可進行負延遲；、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。起振的過程。觸發(fā)點觸發(fā)點4、便于觀測單次過程和緩慢變化的過程、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。單次過程和緩慢變化過程。5、多種顯示方式、多種顯示方式卷動卷動例如：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。適用于在緩慢變化中的信號尋找所需的信號。新波形新

37、波形老波形老波形改寫點改寫點自動抹跡自動抹跡每滿足一次觸發(fā)條件，新存儲的波形就覆蓋每滿足一次觸發(fā)條件，新存儲的波形就覆蓋原波形。原波形。6、便于數據處理、便于數據處理7、可用字符顯示測量結果、可用字符顯示測量結果8、便于程控和用多種方式輸出、便于程控和用多種方式輸出9、便于進行功能擴展、便于進行功能擴展例如：例如：可擴展為同時顯示時、頻域波形的儀器?？蓴U展為同時顯示時、頻域波形的儀器。HP54645D示波器示波器應用應用1、模擬信號觀測、模擬信號觀測2個輸入通道；個輸入通道；2、數字信號觀測：、數字信號觀測：16個數字輸入通過對數字邏輯信號測量個數字輸入通過對數字邏輯信號測量的設置操作，對通道

38、數字輸入狀態(tài)進行測量的設置操作，對通道數字輸入狀態(tài)進行測量3、觸發(fā)方式設置、觸發(fā)方式設置邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)觸發(fā)電平觸發(fā)電平4、觸發(fā)類型、觸發(fā)類型AUTO:自動觸發(fā)自動觸發(fā)Autio Lvl:自動電平觸發(fā)自動電平觸發(fā)Normal:常態(tài)觸發(fā)常態(tài)觸發(fā)模式觸發(fā)模式觸發(fā):對信號通道設置觸發(fā)類型對信號通道設置觸發(fā)類型,可以是數字編碼可以是數字編碼或者是模擬通道的信號?；蛘呤悄M通道的信號。先進觸發(fā)包括毛刺觸發(fā)、模式觸發(fā)和先進觸發(fā)包括毛刺觸發(fā)、模式觸發(fā)和TV觸發(fā)。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生觸發(fā)。、毛刺觸發(fā)可通過對毛刺的極性和寬度進行定義產生觸發(fā)。2、模式觸發(fā)設置信號的碼型模式作為觸

39、發(fā)信號。、模式觸發(fā)設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。觸發(fā)對電視信號進行觀測時使用。 邏輯分析儀原理、組成邏輯分析儀原理、組成4、基本組成、基本組成觸發(fā)識別觸發(fā)識別數據獲取數據獲取數據存儲數據存儲數據顯示數據顯示3、數據域測試典型代表、數據域測試典型代表;1、數據域分析：以離散時間或事件為自變量的數據流。、數據域分析：以離散時間或事件為自變量的數據流。2、數字系統(tǒng)的特點、數字系統(tǒng)的特點通常是按時續(xù)傳遞通常是按時續(xù)傳遞多位傳輸多位傳輸傳遞方式多樣傳遞方式多樣速度變化范圍寬速度變化范圍寬單次或非周期信號單次或非周期信號故障判別故障判別數據數據采集采集探頭探頭輸入輸

40、入寄存器寄存器FIFO存儲器存儲器觸發(fā)觸發(fā)識別器識別器內時鐘內時鐘發(fā)生器發(fā)生器顯示顯示發(fā)生器發(fā)生器+CRT門限電平設定門限電平設定外時鐘輸入外時鐘輸入0通道通道1通道通道N通道通道觸發(fā)字置入觸發(fā)字置入外觸發(fā)輸入外觸發(fā)輸入觸發(fā)觸發(fā)信號信號觸發(fā)識別觸發(fā)識別:為了捕獲和顯示感興趣的內容，觸發(fā)識別電路為了捕獲和顯示感興趣的內容，觸發(fā)識別電路用于尋找觸發(fā)字或觸發(fā)事件。用于尋找觸發(fā)字或觸發(fā)事件。數據獲?。簲祿@?。涸跁r鐘作用下，通過多路數據采集探頭，與在時鐘作用下，通過多路數據采集探頭，與設定的門限電平進行比較，判為設定的門限電平進行比較，判為0、1兩種狀兩種狀態(tài)后存入輸入存儲器。態(tài)后存入輸入存儲器。數據

41、存儲：數據存儲： 存儲采集到的數據。存儲采集到的數據。通常采用先進先出（通常采用先進先出（FIFO）寄存器）寄存器數據顯示：數據顯示： 顯示存儲于存儲器中的數據。顯示存儲于存儲器中的數據。2、邏輯分析儀的觸發(fā)、邏輯分析儀的觸發(fā)（1）始端觸發(fā)）始端觸發(fā)邏輯分析儀在被觸發(fā)時的數據為存儲、顯示邏輯分析儀在被觸發(fā)時的數據為存儲、顯示的第一個有效數據。的第一個有效數據。（2）終端觸發(fā)）終端觸發(fā)存儲器存滿后開始搜索觸發(fā)字，一旦搜索到，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。立即停止存儲。觸發(fā)字為存儲和顯示的最后一位有效數據。觸發(fā)字為存儲和顯示的最后一位有效數據。（3）延遲觸發(fā)）延遲觸發(fā)分為時

42、鐘延遲和事件延遲。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)后經過一定的采樣時鐘延遲又稱為字延遲，指觸發(fā)后經過一定的采樣時鐘數后才開始或終止存儲有效數據。時鐘數后才開始或終止存儲有效數據。事件延遲通常是對觸發(fā)字進行延遲，指檢出一定數事件延遲通常是對觸發(fā)字進行延遲，指檢出一定數目的觸發(fā)字后再觸發(fā)。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據流。采用延遲的方法可以逐段觀測數據流。(4)觸發(fā)的識別觸發(fā)的識別字觸發(fā)字觸發(fā)輸入的數據字與預先設定的輸入的數據字與預先設定的觸發(fā)字進行比較觸發(fā)字進行比較事件觸發(fā)事件觸發(fā)對符合的次數進行計數，達到對符合的次數進行計數，達到預置計數值時產生觸發(fā)預置

43、計數值時產生觸發(fā)（5）觸發(fā)限定）觸發(fā)限定滿足一定的條件才能觸發(fā)。滿足一定的條件才能觸發(fā)。3、邏輯分析儀的數據獲取、邏輯分析儀的數據獲取（1）采樣方式）采樣方式（2）同步采樣和異步采樣）同步采樣和異步采樣同步采樣同步采樣：利用被測電路的時鐘或某些信號作為：利用被測電路的時鐘或某些信號作為邏輯分析儀的時鐘進行采樣。邏輯分析儀的時鐘進行采樣。異步采樣異步采樣：采樣時鐘與被測系統(tǒng)沒有同步關系。：采樣時鐘與被測系統(tǒng)沒有同步關系。 主要是利用邏輯分析儀內部的多種不同周期的主要是利用邏輯分析儀內部的多種不同周期的采樣時鐘。采樣時鐘。異步采樣時鐘頻率的選擇：應選時鐘頻率為被測信號頻率異步采樣時鐘頻率的選擇：應

44、選時鐘頻率為被測信號頻率或相當最窄觀察脈沖對應頻率的或相當最窄觀察脈沖對應頻率的510倍。倍。4、邏輯分析儀數據存儲、邏輯分析儀數據存儲始端觸發(fā)的數據存儲：始端觸發(fā)的數據存儲：進入存儲階段，找到觸發(fā)字，經過延遲電路，開始存儲進入存儲階段，找到觸發(fā)字，經過延遲電路，開始存儲存儲計數器計數，存儲器滿停止。存儲計數器計數，存儲器滿停止。終端觸發(fā)的數據存儲：終端觸發(fā)的數據存儲：寫時鐘作用下，開始存儲；存儲器滿開始搜索觸發(fā)字；寫時鐘作用下，開始存儲；存儲器滿開始搜索觸發(fā)字；找到觸發(fā)字，經過數字延遲后，停止存儲。找到觸發(fā)字，經過數字延遲后，停止存儲。5、邏輯分析儀的顯示、邏輯分析儀的顯示狀態(tài)表顯示狀態(tài)表顯

45、示定時圖顯示定時圖顯示6、顯示方式、顯示方式狀態(tài)表顯示狀態(tài)表顯示反匯編顯示反匯編顯示比較顯示比較顯示D/A顯示顯示映射圖顯示映射圖顯示1.JT-1（XJ4810）圖示儀）圖示儀從輸出特性曲線上應能查出最常用的從輸出特性曲線上應能查出最常用的4個主要參數個主要參數 a.Ib=0時的時的Ic值即值即Iceo b.Vces飽和壓降，在飽和壓降，在Ic=10mA時時 c.電流放大倍數電流放大倍數 d.V(BR)CEO反向擊穿電壓反向擊穿電壓(1)三極管的輸出特性三極管的輸出特性常數ifiBcvCE)(IhbfeIc（六）、示波器應用擴展（六）、示波器應用擴展50Hz全波全波整流波形整流波形 階梯波階梯

46、波電壓發(fā)生器電壓發(fā)生器 集電極集電極掃描電壓掃描電壓YXCEB定定值值 BICECVfI)(取樣電取樣電壓壓保證階梯波掃描電壓的周期為保證階梯波掃描電壓的周期為集電極掃描電壓周期的整數倍集電極掃描電壓周期的整數倍晶體三極管輸出特性晶體三極管輸出特性(2)原理框圖原理框圖(3)波形分析波形分析a.外觀外觀 要注意要注意NPN和和PNP對對Vc和和Ib的正負調整。的正負調整。 并且在選雙簇時，切記同是并且在選雙簇時，切記同是NPN或或PNP管子。管子。 學會用萬用表辨別學會用萬用表辨別c,e,b。b.Ib調零調零 NPN管子管子Iceo0較小較小,不明顯不明顯,因此以因此以PNP管子為例。管子為例

47、。 顯示部分中間按鈕按下，調整起始位置在右上角。顯示部分中間按鈕按下，調整起始位置在右上角。級數選擇級數選擇“1”，最，最“左左”位置。按下測量板上位置。按下測量板上“零電零電流流”，即，即Ib=0，調整，調整Vce=10V,此時此時Ic為為Iceo。松開零電。松開零電流，應使第一條線和流，應使第一條線和Iceo重合，即階梯調零旋鈕。重合，即階梯調零旋鈕。 11088722152011c. Vceo 的測量的測量按下零電流，即按下零電流，即IB=0，適當選擇限流電阻適當選擇限流電阻RC，選擇適當的電壓檔位和極性，選擇適當的電壓檔位和極性，逐漸增加掃描電壓，觀測電流的變化，當發(fā)逐漸增加掃描電壓，

48、觀測電流的變化，當發(fā)生電流突變時的拐點位置，即為擊穿電壓。生電流突變時的拐點位置，即為擊穿電壓。d.穩(wěn)壓二極管的測量穩(wěn)壓二極管的測量（討論）（討論）e.絕緣柵場效應管（思考題）絕緣柵場效應管（思考題）2.放大器的幅頻特性測試放大器的幅頻特性測試(1).原理原理 X掃描：對應于頻率變化掃描：對應于頻率變化 Y掃描：不同頻率下的放掃描：不同頻率下的放大輸出大輸出 。 這就是掃頻測量技術。這就是掃頻測量技術。鋸齒波電壓鋸齒波電壓VCO輸出頻率隨時間在一定范圍內由低到輸出頻率隨時間在一定范圍內由低到高做線性變動，振幅不變高做線性變動，振幅不變放大器，則從輸出端得到的電放大器，則從輸出端得到的電壓包絡線

49、與其幅頻特性相對應壓包絡線與其幅頻特性相對應(2).測量方法測量方法 首先將放大器的輸入輸出短路，則屏幕上出現一條線（虛首先將放大器的輸入輸出短路，則屏幕上出現一條線（虛線所示）。線所示）。 割斷短路線，由于是放大器，輸出波形非常大。調割斷短路線，由于是放大器，輸出波形非常大。調Y軸衰軸衰減使尖峰和上次的直線相切，則衰減倍數即為放大倍數。減使尖峰和上次的直線相切，則衰減倍數即為放大倍數。3.頻譜分析頻譜分析(1).定義定義.12sin.3sinsin1231tnAtAtAfn向向pf面投影得到一條條譜線，對應于各頻率點所對應的信面投影得到一條條譜線，對應于各頻率點所對應的信號幅值。號幅值。研究信號所包含的頻率成分即頻譜分布情況，叫頻域分析或頻研究信號所包含的頻率成分即頻譜分布情況，叫頻域分析或頻譜分析。譜分析。以開關電源中常見的開關信號為例，我們知道，它是鏡像對稱以開關電源中常見的開關信號為例，我們知道，它是鏡像對稱的，進行傅立葉分析后（展開后）可以寫成如下表達式的，進行傅立葉分析后（展開后）可以寫成如下表達式(2).頻譜儀的工作原理頻譜儀的工作原理a.模擬式頻譜儀模擬式頻譜儀設置一組帶同濾波器，中心頻率分別為設置一組帶同濾波器，中心頻率分別為f01 f02 f0n。S開開關受階