模擬示波器技術(shù)基礎(chǔ)

1、第一章：模擬示波器技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)1、1說明和功能模擬示波器就是通常所說的陰極射線示波器。我們可以把示波器簡單地看成是具有圖形顯示的電壓表。普通的電壓農(nóng)是在其度盤上移動(dòng)的指針或者數(shù)字顯示來給岀信號(hào)屯壓的測 量讀數(shù)。而示波器則與其不同。示波器具有屏幕，它能在屏幕上以圖形的方式顯 示信號(hào)電壓隨時(shí)間的變化，即波形。示波器和電壓表之間的主耍區(qū)別是：1、電壓表可以給岀被測信號(hào)的數(shù)值，這通常是有效值，即rms值。但是電 壓表不能給出有關(guān)信號(hào)形狀的信息。有的屯壓農(nóng)也能測量信號(hào)的峰值屯壓和頻 率。然而，示波器則能以圖形的方式顯示信號(hào)隨時(shí)間變化的歷史情況。2、電壓表通常只能對一個(gè)信號(hào)進(jìn)行測量，而示波器則能同時(shí)顯示兩

2、個(gè)或多 個(gè)信號(hào)。顯示系統(tǒng)示波器的顯示器件是陰極射線管（即示波管），縮寫為crt,見圖1。陰極 射線管的基礎(chǔ)是一個(gè)能產(chǎn)生電了的系統(tǒng)，稱為電了槍。電了槍向屏幕發(fā)射電了。 電子槍發(fā)射的電子經(jīng)聚焦形成電子束，并打在屏幕屮心的一點(diǎn)上。屏幕的內(nèi)表而 涂有熒光物質(zhì)，這樣電子束打中的點(diǎn)就發(fā)出光來。電子在從電子槍到屏幕的途屮要經(jīng)過偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)上施加電壓就 可以使光點(diǎn)在屏幕上移動(dòng)。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由水平（x）偏轉(zhuǎn)板和垂直（y）偏轉(zhuǎn)板組成。 這種偏轉(zhuǎn)方式稱為靜電偏轉(zhuǎn)。在屏幕的內(nèi)表面用刻劃或腐蝕的方法作出許多水平和垂直的直線形成網(wǎng) 絡(luò)，稱為標(biāo)尺。標(biāo)尺通常在垂直方向有8個(gè)，水平方向有10個(gè)，每個(gè)格為lcm。 有的標(biāo)尺線

3、乂進(jìn)一步分成小格，并且還有標(biāo)明0%和100%的特別線。這些特別 的線和標(biāo)明10%和90%的標(biāo)尺配合使用以進(jìn)行上升時(shí)間的測量。我們后面會(huì)討 論這個(gè)問題。如上所述，受到電子轟擊后，crt±的熒光物質(zhì)就會(huì)發(fā)光。當(dāng)電子束移開 后，熒光物質(zhì)在一個(gè)短的時(shí)間內(nèi)述會(huì)繼續(xù)發(fā)光。這個(gè)時(shí)間稱為余輝時(shí)間。余輝時(shí) 間的長短隨熒光物質(zhì)的不同而變化。最常用的熒光物質(zhì)是p31,其余輝時(shí)間小于 一毫秒（ms） 而熒光物質(zhì)p7的余輝時(shí)間則較長，約為300ms,這對于觀察較慢的 信號(hào)非常有用。p31材料發(fā)射綠光，rf0p7材料發(fā)光的顏色為黃綠色。將輸入信號(hào)加到y(tǒng)軸偏轉(zhuǎn)板上，而示波器自己使電子束沿x軸方向掃描。 這樣就使得

4、光點(diǎn)在屏幕上描繪岀輸入信號(hào)的波形。這樣掃出的信號(hào)波形稱為波形 軌跡。影響屏幕的控制機(jī)構(gòu)有：1）輝度輝度控制用來調(diào)切波形顯示的亮度。本書屮用作示例的示波器所采用的電 路能夠根據(jù)不同的掃描速度口動(dòng)調(diào)切輝度。當(dāng)電子束移動(dòng)得比較快時(shí)，熒光物質(zhì) 受到激勵(lì)的吋間就變短，因此必須增加輝度才能看清軌跡。相反，當(dāng)電子束移動(dòng) 緩慢時(shí)，屏幕上的光點(diǎn)變得很亮，因此必須減小輝度以免熒光物質(zhì)被燒壞。從而 延長示波管的壽命。對于屏幕上的文字部分，另有單獨(dú)的輝度控制機(jī)構(gòu)。2）聚焦聚焦控制機(jī)構(gòu)用來控制屏幕上光點(diǎn)的大小，以便獲得清晰的波形軌跡。有 些示波器，例如本書用作示例的示波器上，聚集也是出示波器自己進(jìn)行最佳控制 的，從而能

5、在不同的輝度和不同的掃描卜保持清晰的波形軌跡。另外也提供于動(dòng) 調(diào)節(jié)的聚集控制。3）掃描基線水平度旋轉(zhuǎn)這個(gè)控制機(jī)構(gòu)使x軸掃描線和水平標(biāo)尺線對齊。由于地球的磁場在各個(gè)地 方是不同的，這將會(huì)影響示波管顯示的掃描線。掃跡旋轉(zhuǎn)功能就用來對此進(jìn)行補(bǔ) 償。掃描旋轉(zhuǎn)功能是預(yù)先調(diào)好的，通常只需在示波器搬動(dòng)后再行調(diào)節(jié)。4）標(biāo)尺照明標(biāo)尺亮度可以單獨(dú)控制。這對于屏幕攝影或在弱光線條件下工作時(shí)非常有 用。5）z調(diào)制掃描的輝度可以用電氣的方法通過一個(gè)外加的信號(hào)來改變。這對于由外部 信號(hào)來產(chǎn)生水平偏轉(zhuǎn)以及使用x-y顯示方式來尋找頻率關(guān)系的應(yīng)用屮是十分冇 用的。此信號(hào)輸入端通常是示波器后面板上的一個(gè)bnc插座。1. 2模擬示

6、波器方框圖crt是所有示波器的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在我們已經(jīng)對它有所了解。下面我們就看一看 示波管是怎樣作為示波器的心臟來起作用的。我們已經(jīng)看到，示波器有兩個(gè)垂直偏轉(zhuǎn)板，兩個(gè)水平偏轉(zhuǎn)板和一個(gè)電了槍。 從電子槍發(fā)射出的電子束的強(qiáng)度可以用電氣的辦法來加以控制。在上術(shù)基礎(chǔ)上，再增添卜面敘述的電路就可以構(gòu)成一個(gè)完整的示波器（見圖2)示波管的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括：輸入衰減器（毎通道一個(gè)）前置放大器（每通道一個(gè)）一用來選擇使用哪一個(gè)輸入通道的電子開關(guān)偏轉(zhuǎn)放大器示波器的水平偏傳系統(tǒng)包括：時(shí)基、觸發(fā)電路和水平偏轉(zhuǎn)放大器輝度控制電路用電子學(xué)的方法在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻點(diǎn)亮和熄滅掃跡。為使所有這些電路工作，示波器需要有一個(gè)電源。此電源從交

7、流市電或者 從機(jī)內(nèi)或外部的屯池獲取能量，使示波器工作。任何示波器的基本性能都是出它 的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的特性來決定的，所以我們首先來詳細(xì)地考察這一部分。1. 3垂直偏轉(zhuǎn)垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)對輸入信號(hào)進(jìn)行比例變換，使z能在屏幕上表現(xiàn)出來。示波器 可以顯示峰峰值電壓為兒毫伏到兒i 伏的信號(hào)。因此必須把不同幅度的信號(hào)進(jìn)行 變換以適應(yīng)屏幕的顯示范圍，這樣就可以按照標(biāo)尺刻度對波形進(jìn)行測量。為此就 要求對大信號(hào)進(jìn)行衰減、對小信號(hào)進(jìn)行放人。示波器的靈敏度或衰減器控制就是 為此而設(shè)置的。靈敏度是以每格的伏特?cái)?shù)來衡量的看一下圖3可以知道其靈敏度設(shè)置為iv/ 格。因此，峰峰值為6v的信號(hào)使得掃跡在垂直方向的6個(gè)格內(nèi)偏轉(zhuǎn)變化。

8、知道 了示波器的靈敏度設(shè)置值和電子束在垂直方向掃描的格數(shù)，我們就可以測量出信 號(hào)的峰峰電壓值。在多數(shù)的示波器上，靈皺度控制都是按1一2 5的序列步進(jìn)變化的。即靈敏 度。設(shè)置顛倒為10mv/格、20mv/格、50mv/. loomv/格等等。靈敏度通常是用幅 度上升/下降鈕來進(jìn)行控制的，而在有些示波器則是用轉(zhuǎn)動(dòng)垂直靈敏度旋鈕來進(jìn) 行。如果使用這些靈敏度步進(jìn)不能調(diào)節(jié)信號(hào)使z能夠準(zhǔn)確的按照要求在屏幕上 顯示，那么就可以使用可變（var）控制。在第6章我們將會(huì)看到，使用標(biāo)尺刻 度來進(jìn)行信號(hào)上升吋間的測量就是一個(gè)很好的例子?？勺兛刂颇軌蛟?-2-5 的步進(jìn)值之間對靈敏度進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。通常當(dāng)使用可變控制吋

9、，準(zhǔn)確的靈敏度值 是不知道的。我們只知道這時(shí)示波器的靈敏度是在1一2 5序列的兩個(gè)步進(jìn)值z 間的某個(gè)值。這時(shí)我們稱該通道的y偏轉(zhuǎn)是未校準(zhǔn)的或表示為zzuncal這種未 校準(zhǔn)的狀態(tài)通常在示波器的前面板或屏幕上指示出來。在更現(xiàn)代化的示波器，例如我們用作示例的示波器，由于彩用了現(xiàn)代先進(jìn)的 技術(shù)進(jìn)行控制和校準(zhǔn)。因此示波器的靈敏度町以在最小值和最人值之間連續(xù)變 化，而始終保持處于校準(zhǔn)狀態(tài)。在老式的示波器上，通道靈敏度的設(shè)置值是從靈敏度控制旋鈕周圍的刻度上 讀出的。而在新型的示波器上，通道靈敏度設(shè)置值清晰地顯示在屏幕上，如圖3 所示，或者用一個(gè)單獨(dú)的cd顯示器顯示出來。圖3在靈敏度為lv/格的情況下，峰峰

10、值為6v的信號(hào)使電子束在垂直方向偏轉(zhuǎn) 6格耦合耦合控制機(jī)構(gòu)決定輸入信號(hào)從示波器前面板上的bnc輸入端通到該通道垂 直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)其它部分的方式。耦合控制可以有兩種設(shè)置方式，即dc耦合和ac 耦合。廠dc耦合方式為信號(hào)提供直接的連接通路。因此信號(hào)提供直接的連接通路。 因此信號(hào)的所有分量（ac和：dc）都會(huì)影響示波器的波形顯示。ac耦合方式則在bdc端和衰減器z間吊聯(lián)一個(gè)電容。這樣，信號(hào)的dc分量 就被阻斷，而信號(hào)的低頻ac分量也將受阻或大為衰減。示波器的低頻截止頻率 就是示波器顯示的信號(hào)幅度僅為其直實(shí)幅度為71%時(shí)的信號(hào)頻率。示波器的低 頻截止頻率主要決定于其輸入耦合電容的數(shù)值。示波器的低頻截止頻率

11、典型值為 10hz,見圖 4。圖4說明ac及dc耦合、輸入接地以及50 q輸入阻抗功能選擇的簡化輸入電路和耦合控制機(jī)構(gòu)冇關(guān)的另一個(gè)功能是輸入接地功能。這時(shí)，輸入信號(hào)和衰減器斷 開并將衰減器輸入端連至示波器的地電平。當(dāng)選擇接地時(shí)，在屏幕上將會(huì)看到一 條位于0v電平的直線。這時(shí)可以使用位置控制機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)這個(gè)參考電平或掃描 基線的位置。輸入阻抗多數(shù)示波器的輸入阻抗為1mq和大約25pf相關(guān)聯(lián)。這足以滿足多數(shù)應(yīng)用場 合的要求，因?yàn)樗鼘Χ鄶?shù)電路的負(fù)載效應(yīng)極小。有些信號(hào)來口 50q輸出阻搞的源。為了準(zhǔn)確的測量這些信號(hào)并避免發(fā)生失 真，必須對這些信號(hào)進(jìn)行正確的傳送和端接。這時(shí)應(yīng)當(dāng)使用50q特性阻抗的電 纜并

12、用50q的負(fù)載進(jìn)行端接。某些示波器，如pm3094和pm3394a,內(nèi)部裝有一 個(gè)50q的負(fù)載，提供一種用戶可選擇的功能。為避免誤操作，選擇此功能吋需 經(jīng)再次確認(rèn)。曲于同樣的理曲，50q輸入阻抗功能不能和某些探頭配合使用。位置垂直位置控制或pos控制機(jī)構(gòu)控制掃跡在屏幕y軸的位置。在輸入耦合控制 中選擇接地，這時(shí)就將輸入信號(hào)斷開，這樣就可以找到地電平的位置。在更先進(jìn) 的示波器上設(shè)有單獨(dú)的地電平指示器，它可以讓用戶能連續(xù)地獲得波形的參考電動(dòng)態(tài)范動(dòng)態(tài)范圍就是示波器能夠不失真地顯示信號(hào)的最大幅值，在此信號(hào)幅值下只 要調(diào)節(jié)示波器的垂直位置仍能觀察到波形的全部。對于fluke公司的示波器來 說，動(dòng)態(tài)范圍的

13、典型值為24路（3個(gè)屏幕）相加和反向簡單的把兩個(gè)信號(hào)相加起來似乎沒有什么實(shí)際意義。然百，把兩個(gè)有關(guān)信號(hào) 之一反向，再將二者相加，實(shí)際上就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)信號(hào)的相減。這對于消除共模干 擾（即交流聲），或者進(jìn)行差分測量都是非常有用的。從一個(gè)系統(tǒng)的輸出信號(hào)中減去輸入信號(hào)，再進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋壤儞Q，就可以 測出被測系統(tǒng)引起的失真。由于很多電子系統(tǒng)本身就具有反向的特性，這樣只要把示波器的兩個(gè)輸入 信號(hào)相加就能實(shí)現(xiàn)我們所期望的信號(hào)相減。交替和斷續(xù)示波器crt本身一次只能顯示一條掃跡。然而，在很多示波器應(yīng)用中，常常 要進(jìn)行信號(hào)的比較，例如，研究輸入/輸出信號(hào)間的關(guān)系，或者一個(gè)系統(tǒng)對信號(hào) 的延遲等。這就要求示波器實(shí)際上

14、能同時(shí)顯示不只一個(gè)信號(hào)。為了達(dá)到這一目的，可以用兩種辦法來控制電了束：1、可以交替地畫完一條掃跡，再畫另一條掃跡。這種方法稱為交替模式， 或簡稱為alt模式。2、可以在兩條掃跡之間迅速的進(jìn)行開關(guān)或斬波切換，從而分段的應(yīng)出兩條 掃嗎。這稱為斷續(xù)模式或chop模式。其結(jié)果是在一次掃描的時(shí)間里一段接一段 的畫出兩條掃跡。斷續(xù)模式適合于在低時(shí)基速率下顯示低頻率信號(hào)，因?yàn)檫@時(shí)斬波器開關(guān)能快 速進(jìn)行切換。交替模式適合于需要使用較快吋基設(shè)置的高頻率信號(hào)的顯示。木書屮我們用 作示例的示波器在不同的掃描速度下能自動(dòng)地alt或chop模式以給出最好的顯 示效果。用戶也可以手動(dòng)選擇alt或chop模式以適合特殊信號(hào)

15、的需求。帶寬示波器最生根的技術(shù)指標(biāo)就是帶寬。示波器的帶寬表明了該示波器垂直系統(tǒng) 的頻率響應(yīng)。示波器的帶寬定義為示波器在屏幕上能以不低于真實(shí)信號(hào)3db的幅 度來顯示信號(hào)的最高頻率。-3db點(diǎn)的頻率就是示波器所顯示的信號(hào)幅度“vdisp”為示波器輸入端真 實(shí)信號(hào)值“vinput”的71%吋的信號(hào)頻率，如下式所示：設(shè)：db（伏）=201og（電壓比）3db=201og（vdisp/vinput）一0. 15 = log （vdisp/vinput）10-0.15=vdisp/vinput vdisp二0. 7vinput圖5表示出一個(gè)100mhz示波器的典型頻率響應(yīng)曲線。圖5 臺(tái)典型為100mhz示

16、波器的頻率響應(yīng)曲線(簡化的曲線和實(shí)際的曲線)出于現(xiàn)實(shí)的理由，通常把帶寬想象成為叔響曲線一直平坦延伸至其截止頻率，然 后從該頻率以一20db/+倍頻程的斜率下降。當(dāng)然，這是一種簡化的考慮。實(shí)際上 放人器的靈敏度從較低的頻率就開始下降，百在其截止頻率達(dá)到一3db。圖5中 中同時(shí)給出了簡化的頻率響應(yīng)曲線和實(shí)際的頻率響應(yīng)曲線。帶寬限制器使用帶寬限制器口j以把通常帶寬在100mhz以上的寬帶示波器的頻帶減小 到20miiz的典型值。這樣就降低了噪聲電平和干擾，這對于進(jìn)行高靈敏度的測量 是非常冇用的。上升時(shí)間上升時(shí)間直接和帶寬有關(guān)。上升時(shí)間通常規(guī)定為信號(hào)從其穩(wěn)態(tài)最大值的1 0%到90%所用的時(shí)間。上升時(shí)間

17、是一個(gè)示波器從理論上來說能夠顯示的最快的瞬變的時(shí)間。示波 器的高頻響應(yīng)曲線是經(jīng)過認(rèn)真安排的。這就保證了具有高諧波含量的信號(hào)，如方 波，能夠在屏幕上精確的再現(xiàn)。如果頻響曲線下降太快，則在信號(hào)的快速上升沿 上就會(huì)發(fā)生振鈴現(xiàn)象。如果頻響曲線下降太慢，即在頻響曲線上下降開始得過早, 則示波器總的高頻響應(yīng)就受到影響，使得方波失去“方形”特性。對于各種通用示波器來說，其高頻響應(yīng)曲線是類似的。從該曲線我們可以 得到一個(gè)示波器帶寬和上升吋間的簡單關(guān)系公式。此公式為：tr(s)二0. 35/bw(hz)對于高頻示波器來說，這個(gè)公式可以表示為：tr(ns)=350/bw(mhz)對于一個(gè)100mhz的示波器來說，

18、上升時(shí)間為3. 5 (ns二納秒10-9秒)在示波器的標(biāo)尺上刻冇標(biāo)明0%和100%的專門的線，用來進(jìn)行上升時(shí)間的 測量。測量時(shí)我們先用var靈敏度控制機(jī)構(gòu)將被測認(rèn)號(hào)的頂部和底部分別和標(biāo)有 0%和100%的線對齊。然后找出信號(hào)和標(biāo)尺上標(biāo)冇10%和90%的兩條線的交點(diǎn)。這樣，上升時(shí)間 就可以從這兩個(gè)交點(diǎn)沿x軸方向的時(shí)間間隔讀出來。要想測量一臺(tái)示波器的上升時(shí)間，我們使用與上述相同的方法，只是要求 測試信號(hào)的上升時(shí)間應(yīng)當(dāng)比該示波器的上升時(shí)間短得多。為獲得2%的測量誤 差，測試信號(hào)的上升吋間至少應(yīng)小于示波器上升吋間的五分之一。示波器上顯示 的上升時(shí)間應(yīng)當(dāng)是示波器上升時(shí)間和信號(hào)上升時(shí)間和組合函數(shù)。其關(guān)系為

19、trdisplayed= v (trsignal2+trscopem2)請記住這個(gè)公式，你將發(fā)現(xiàn)它是很有用的。1. 4水平偏轉(zhuǎn)時(shí)基為了描繪一幅圖形，我們必須要有水平和垂直兩個(gè)方向的信息。示波器描繪 軌跡表明信號(hào)隨時(shí)間的變化情況，i大i此其水平偏轉(zhuǎn)必須和時(shí)間成正比。示波器中 控制水平偏轉(zhuǎn)，即x軸的系統(tǒng)稱為吋基。在示波器里有一個(gè)精確的掃描發(fā)生器。它使得電了朿以精確的、用戶可選擇 的速度在屏幕上掃描。時(shí)基發(fā)生器的輸岀示于圖6。牲發(fā)電¥輸入信號(hào)mianjwuwuuimuijlfl 觸發(fā)等待新觸發(fā)冋打圖6時(shí)皐發(fā)生器的輸出波形。圖中示出掃描時(shí)間、凹掃時(shí)間和隔離停止（hold-off）時(shí)間掃描速度

20、以每格的秒數(shù)（s/格）來度量。一臺(tái)典型示波器的掃描速度范圍可 以從20ns/格到0°5s/格。掃描速度也和靈敏度控制一樣按12 5的序列變化。 只要我們知道了每個(gè)標(biāo)尺格所代表的時(shí)間值，就可以測量出屏幕掃跡上任何兩點(diǎn) 之間的時(shí)間例如，圖7和圖8顯示的都是lkllz的止弦波（其周期為1ms）,而掃描速率 分別為1ms/格和200us/格。圖7 1khz的正弦波，時(shí)基設(shè)置為1ms/格圖8 lkllz的正弦波，時(shí)基設(shè)置為200 u s/格水平位置控制水平或x軸位置控制機(jī)構(gòu)x-pos可以在屏幕上沿水平方向移動(dòng)掃跡。這樣 我們就可以把掃跡上的某一點(diǎn)和某一條垂直標(biāo)尺線對齊，以便為時(shí)間測量規(guī)定一 個(gè)

21、起始點(diǎn)。可變時(shí)基我們可以選擇不同于標(biāo)準(zhǔn)的1 2 5序列設(shè)置值的掃描速度。這樣我們就能 夠把任意一個(gè)波形的一個(gè)周期調(diào)整成?？缯麄€(gè)屏幕寬度。和在y軸方向使用var 控制機(jī)構(gòu)的情況一樣多數(shù)示波器會(huì)給岀指示，說明正在使用可變時(shí)基，x軸處于 未校準(zhǔn)狀態(tài)。更先進(jìn)的示波器，如我們用作示例的示波器，可以工作在校準(zhǔn)的連 續(xù)可變時(shí)基模式。這時(shí)由于可以用整個(gè)屏幕來顯示信號(hào)中我們感興趣的部分，所 以能獲得更好的測量時(shí)間分辨率。同時(shí)也能人人減少發(fā)生操作錯(cuò)誤的可能性。時(shí)基放大時(shí)基放人功能通常能將x軸偏轉(zhuǎn)掃描放大10倍。這樣在屏幕上看到的等效 吋基速度也變快10倍。所以一臺(tái)未經(jīng)吋基放大的吋掃描速度為20ns/格的示波 器經(jīng)

22、時(shí)基放大后可以以2ns/格的速度掃描。示波器屏幕現(xiàn)在就成了信號(hào)上的一 個(gè)可移動(dòng)的觀察窗口。和簡單的直接選擇更快的時(shí)基速度相比，這種方法的好處 是能夠在保持原信號(hào)不變的情況卜更加詳細(xì)的觀察信號(hào)的細(xì)節(jié)。圖9說明如何使用x軸位置控制來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的滾動(dòng)顯示。圖9時(shí)基放大和x軸位置控制雙時(shí)基在很多觀察復(fù)雜信號(hào)波形的應(yīng)用場合中，往往需要顯示一個(gè)波形的一小部 分，并使它占踞整個(gè)屏幕。這種情況的一個(gè)典型的例子是觀察研究全部電視信號(hào) 屮某一選定的行的波形。在這類情況屮，使用標(biāo)準(zhǔn)吋基通過正常觸發(fā)的方法是無 能為力的。這就是在現(xiàn)代示波器上采用雙時(shí)基工作的原因。在這個(gè)例了中，示波器的主時(shí)基（mtb）可由波形中的主觸發(fā)事

23、件，即全電 視信號(hào)中的垂直同步信號(hào)來觸發(fā)。mtb掃跡的一部分顯示得更亮一些，這稱為加 亮部分。在此加亮部分的起始點(diǎn)時(shí)刻，第二個(gè)時(shí)基，稱為延遲時(shí)基或dtb開始掃 描。這第二個(gè)吋基可按自己的掃描速度來設(shè)置。并且掃描速度比主吋基的掃描速 度要快。主時(shí)基的起始點(diǎn)和加亮部分開始點(diǎn)之間的延遲時(shí)間是可調(diào)的。我們其至可以作到在選定的延遲時(shí)間結(jié)束時(shí)不啟動(dòng)dtb掃描，而只是在該時(shí) 刻為dtb時(shí)基的觸發(fā)電路作好觸發(fā)準(zhǔn)備。如果過一會(huì)兒再發(fā)生新的觸發(fā)事件,dtb 掃描即將開始。所以，使用雙吋基吋，電子?xùn)c將以兩個(gè)吋基的兩種不同的速度交替的在屏幕 上掃描。讓我們來看圖10o首先主時(shí)基以500 u s/格的速度運(yùn)行，在屏幕上

24、描繪出一 個(gè)波形。在此掃描期間，過了 2nis即等于4格的時(shí)間以后，掃跡被加亮。這段延 遲時(shí)間出延遲1控制來設(shè)定。波形上加亮部分的時(shí)間長度則由dtb掃描時(shí)間控制 機(jī)構(gòu)來高定，在我們的例子屮現(xiàn)在為50 us/格當(dāng)經(jīng)過2ms的延遲吋間后延遲吋 基進(jìn)行掃描時(shí)，它只顯示原來主時(shí)基掃跡的十分之一。但是這段原來主進(jìn)基掃跡 十分z的波形段則在整個(gè)屏幕上顯示出來。圖10雙時(shí)基工作（500 us/格及50 u s格，4格延遲）1）在老式的示波器上，延遲控制指的是延遲時(shí)間倍增器。一個(gè)帶有刻度的多圈電 位器。當(dāng)掃跡的加亮部分在mtb上根據(jù)需耍確定位置以后，其延遲即可rfldtb 時(shí)基速度和該電位器示出的刻度讀數(shù)相乘

25、而計(jì)算出來。由此延遲控制一詞得名。 當(dāng)我們改變延遲時(shí)間時(shí)，就改變了延遲吋基掃描的起始點(diǎn)在主時(shí)基上的位置。改變延遲時(shí)基掃描速度則改變在主時(shí)其上顯示出來的波形段的長度。當(dāng)延遲吋基已 經(jīng)設(shè)置好，并顯示出欲觀察的信號(hào)段時(shí)，我們可以把主時(shí)基關(guān)閉。這樣可以使得 延遲掃跡變得更亮。典型雙時(shí)基示波器的時(shí)基工作模式冇：mtbi =只用主時(shí)基只用mtb工作時(shí)，示波器的性能和單時(shí)基示波器相同。mtb±=主吋基加亮這時(shí)示波器只顯示主時(shí)基。但是掃跡上的一部分被加亮，以表示出dtb的起 始位置及其掃描速度。mtb加亮和dtb和mtbt相同,但也同時(shí)顯示dtb掃描。dtb=延遲吋基。只顯示dtb掃描。在本書的觸發(fā)

26、部分述會(huì)進(jìn)一步討論雙時(shí)基的問題。時(shí)基模式吋基電路有幾種工作。對普通模擬示波器來說，工作模式冇自動(dòng)、正?；蛴| 發(fā)以及單次或單次捕捉等模式。正常模式時(shí)基必須受到觸發(fā)才能產(chǎn)生掃跡。其規(guī)律非常簡單，即沒冇信號(hào)就沒冇掃 描軌跡。示波器在選定的觸發(fā)源通道上必須有輸入信號(hào)，并口該信號(hào)必須大到 足以觸發(fā)吋基電路。如果沒有輸入信號(hào)，屏幕上就不會(huì)有掃描軌跡。自動(dòng)模式如果能在沒有輸入信號(hào)時(shí)也能看到掃跡。這將會(huì)是很有用的。在沒有輸入信號(hào)以 進(jìn)行觸發(fā)時(shí)，自動(dòng)模式將使時(shí)基以低頻率自由運(yùn)行，從而在屏幕上產(chǎn)生掃跡。這 使得用戶可以設(shè)置掃跡的垂直位置，即如果信號(hào)僅為一直流電位的情況。單次模式當(dāng)接收到觸發(fā)信號(hào)時(shí)進(jìn)基將進(jìn)行掃描，并

27、且將只掃描一次。對于每次觸發(fā)事 件都必須使時(shí)基電路作好觸發(fā)準(zhǔn)備(atm) o不然的話，下面來的觸發(fā)事件將不 能啟動(dòng)吋基掃描。對于不同的示波器，按動(dòng)標(biāo)有單次或復(fù)位的按鈕就使得觸發(fā)電 路重新作好觸發(fā)準(zhǔn)備。為了避免在單次掃描工作時(shí)盲目猜測，現(xiàn)代示波器上可以 用屏幕上顯示出伏特?cái)?shù)值或顯示水平線的方式來顯示出其觸發(fā)電平值。1. 5觸發(fā)我們已經(jīng)看到在示波管上輸入信號(hào)如何提供垂宜偏轉(zhuǎn)，時(shí)基如何給出水平偏 轉(zhuǎn)。但是我們?nèi)绾伪ＷC在電了束打過屏幕時(shí)每次都準(zhǔn)確地打過和同的路徑呢？解 決這個(gè)問題的關(guān)鍵在于觸發(fā)電路。如果沒有觸發(fā)電路，你在屏幕上看到的將會(huì)是 具有隨機(jī)起始點(diǎn)的很多波形朵亂重疊的圖彖。而觸發(fā)電路的作用就在于

28、保證每次 時(shí)基在屏幕的掃描的時(shí)候，時(shí)基掃描都從輸入信號(hào)上的一上精確確定的點(diǎn)開始。 這個(gè)精確的掃描起始點(diǎn)則由下述控制因素來決定。圖11無觸發(fā)的信號(hào)波形觸發(fā)源它決定觸發(fā)信號(hào)從哪里獲得。在多數(shù)情況下，觸發(fā)信號(hào)來自輸入信號(hào)本身。 所以如果只使用一個(gè)通道，那么觸發(fā)源就設(shè)置為該通道。如果使用多個(gè)通道，那 么觸發(fā)源可以從這些通道中選取。復(fù)合觸發(fā)(composite triggering)則是在顯示不同的通道時(shí)輪流使用相應(yīng) 的通道觸發(fā)。這對于顯示頻率不相關(guān)的信號(hào)時(shí)是非常有用的。如果示波器具冇外部觸發(fā)輸入端(ext),那么它上面連接的信號(hào)則口j驅(qū)動(dòng) 觸發(fā)電路使示波器觸發(fā)。如果要觀測在電源頻率或者源于電源頻率系統(tǒng)

29、的信號(hào)，那么電源觸發(fā)功能可 以捉供電源觸發(fā)的能力。這是觀察與電源冇關(guān)的干擾信號(hào)的好方法。觸發(fā)電平觸發(fā)屯平控制機(jī)構(gòu)設(shè)置選定觸發(fā)源的信號(hào)欲使觸發(fā)屯路啟動(dòng)時(shí)基掃描所必 須跨越的電壓電平值。圖12觸發(fā)電平設(shè)置對顯示波形的影響。composite video analog displwchi os"mtb 63gps *f chip圖13視頻行信號(hào)觸發(fā)斜率觸發(fā)斜率控制機(jī)構(gòu)決定觸發(fā)發(fā)生于觸發(fā)源信號(hào)的上升沿（止斜率）或者下 降沿（負(fù)斜率）觸發(fā)耦合用以決定選定的觸發(fā)源信號(hào)送往觸發(fā)電路的耦合方式 dc耦合觸發(fā)源直接連到觸發(fā)電路。ac耦合觸發(fā)源通過一個(gè)串聯(lián)的電容連到觸發(fā)電路。峰()峰值電平一(level

30、 p () p)將觸發(fā)電平控制機(jī)構(gòu)的控制范圍設(shè)置成略小于觸發(fā)源信號(hào)的峰（一）峰值。在這種模式下不口j能將觸發(fā)電平設(shè)置為超出輸入信號(hào)的值，所以只要冇信號(hào)示波 器總能觸發(fā)。hf抑制使觸發(fā)源信號(hào)通過低通濾波器以抑制其高頻分量。這意味著既使一個(gè)低頻信 號(hào)中包含很多高頻噪音，我們?nèi)阅苁蛊浒吹皖l信號(hào)觸發(fā)。lf抑制使觸發(fā)源信號(hào)通過一個(gè)高通濾波器以抑制其低頻成分。這對于顯示包含很多 電源交流聲的信號(hào)等情況是很有用的。tv觸發(fā)在這種模式卜觸發(fā)電平控制不起作用。這時(shí)示波器使用視頻信號(hào)中的同步脈 沖作為觸發(fā)信號(hào)。tv觸發(fā)有兩種模式：幀觸發(fā)tvf和行觸發(fā)tvltvf每一幀電視圖象由兩場組成。每一場則包含構(gòu)成一個(gè)完整的

31、幀所需行數(shù)的一 半。在電視屏幕上兩場信號(hào)交錯(cuò)顯示以構(gòu)成一幀的畫面。采用這種技術(shù)減少了傳 送一個(gè)頻道所需要的帶寬并減小了畫面的閃爍。在每一個(gè)場開始的時(shí)候都有一個(gè) 特別的脈沖序列，稱為幀同步脈沖。在tvf同步模式下，示波器就rfl幀同步脈沖 來觸發(fā)?，F(xiàn)代示波器的觸發(fā)控制可以區(qū)分第一場和第二場。tvl每一場包括若干行。每一行都由一個(gè)行同步脈沖即行同步信號(hào)開始。示波器 可以由每一個(gè)行同步脈沖來觸發(fā)，這樣描繪出的各個(gè)行的波形將會(huì)重疊在一起。 便用幀觸發(fā)和雙時(shí)基我們口j以觀察某一特定行的波形。我們還口j以使用如象 fluke公司的示波器所具有的稱為視頻行選擇器的特殊的附件pm8917來觀察某一特定的行。使

32、用本書中用作示例的組合示波器時(shí)，我們可以使用示波器中內(nèi)裝 的視頻行計(jì)數(shù)器直接選定所需的行號(hào)（僅限于pm3394a系列示波器）。觸發(fā)隔離(trigger hold-off)有些信號(hào)具有多個(gè)可能的觸發(fā)點(diǎn)。這種情況的一個(gè)很好的例子是圖14屮的 數(shù)字信號(hào)。該信號(hào)雖然在較長的時(shí)間周期內(nèi)是重復(fù)的，但是在短時(shí)間內(nèi)情況則不 然。為了更詳細(xì)的觀察少數(shù)個(gè)別脈沖，必須使用快速的掃描時(shí)基。但是這樣一來 每次掃描吋顯示出來的信號(hào)波形段就是變化不一的。為了解決這個(gè)問題，我們采 用了觸發(fā)隔離功能，即在各次掃描z間加入延遲時(shí)間，使得掃描的每次觸發(fā)總是 從相同的信號(hào)沿開始。圖14復(fù)雜脈沖的觸發(fā)隔離應(yīng)用延遲時(shí)基觸發(fā)從木書前面的時(shí)基部分我們已經(jīng)知道，在mtb掃描時(shí)基開始后經(jīng)過一段延 遲，dtb開始掃描，即受到觸發(fā)。此延遲時(shí)間從mtb觸發(fā)點(diǎn)開始計(jì)算。經(jīng)過這段 吋間延遲后，dtb實(shí)際上是由延遲系統(tǒng)啟動(dòng)的。這種模式稱為dtb啟動(dòng)。和mtb類似，dtb也可以按觸發(fā)模式工作，示波器上設(shè)有相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)以 設(shè)置dtb觸發(fā)源、觸發(fā)電平、觸發(fā)率及耦合方式。這些控制機(jī)構(gòu)與mtbn無關(guān)， 自己獨(dú)立工作。選擇了這種設(shè)置方式后，當(dāng)上述的延遲時(shí)間結(jié)束以后，dtb就作 好觸發(fā)準(zhǔn)備。而當(dāng)輸入信號(hào)上探測到新的觸發(fā)事件吋dtb才被觸發(fā)開始掃描。1.6附加功能x-y偏轉(zhuǎn)x-y偏轉(zhuǎn)或x-y模式是示波器的另一種顯示方法。這種示波器將時(shí)基關(guān)閉， 而用另一個(gè)與