第四章電子示波器ppt課件

1、4.1 概概 述述4.2 示示 波波 管管4.3 電子示波器的組成結(jié)構(gòu)電子示波器的組成結(jié)構(gòu)4.4 電子示波器的基本部件電子示波器的基本部件4.5 雙蹤和雙線示波器雙蹤和雙線示波器4.6 高速和取樣示波器高速和取樣示波器4.7 記憶示波器與存貯示波器記憶示波器與存貯示波器4.8 數(shù)字化波形處理系統(tǒng)數(shù)字化波形處理系統(tǒng) 4.1.1 示波器的定義示波器的定義 電子示波器簡(jiǎn)稱示波器。它是一種把人眼電子示波器簡(jiǎn)稱示波器。它是一種把人眼看不見的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具體的可見圖像顯示看不見的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具體的可見圖像顯示在屏幕上的儀器在屏幕上的儀器(用熒光屏顯示電量隨時(shí)間變用熒光屏顯示電量隨時(shí)間變化過程的電子測(cè)量?jī)x器

2、化過程的電子測(cè)量?jī)x器) 4.1. 示波器的基本特點(diǎn)示波器的基本特點(diǎn) 能顯示信號(hào)波形，可測(cè)量瞬時(shí)值，具有能顯示信號(hào)波形，可測(cè)量瞬時(shí)值，具有直觀性。直觀性。 輸入阻抗高，對(duì)被測(cè)信號(hào)影響小。輸入阻抗高，對(duì)被測(cè)信號(hào)影響小。 工作頻帶寬，速度快，便于觀察高速變工作頻帶寬，速度快，便于觀察高速變化的波形的細(xì)節(jié)?；牟ㄐ蔚募?xì)節(jié)。 在示波器的熒光屏上可描繪出任意兩個(gè)在示波器的熒光屏上可描繪出任意兩個(gè)電壓或電流量的函數(shù)關(guān)系，故可作為比較信電壓或電流量的函數(shù)關(guān)系，故可作為比較信號(hào)用的高速號(hào)用的高速XY記錄儀記錄儀 4.1.3電子示波器的主要用途電子示波器的主要用途直接測(cè)量被測(cè)信號(hào)的電壓、頻率、周期、時(shí)間、相位、調(diào)

3、幅系數(shù)等參數(shù)；間接觀測(cè)電路的有關(guān)參數(shù)及元器件的伏安特性；利用傳感器，還可測(cè)量各種非電量甚至人體的某些生理現(xiàn)象，常用在科學(xué)研究、航空航天、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、地質(zhì)勘探等方面。 4.1.4 示波器的分類示波器的分類 根據(jù)示波器對(duì)信號(hào)的處理方式的不根據(jù)示波器對(duì)信號(hào)的處理方式的不同可分為模擬、數(shù)字兩大類：同可分為模擬、數(shù)字兩大類： 1、 模擬示波器模擬示波器 采用模擬方式對(duì)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行處采用模擬方式對(duì)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行處理和顯示。理和顯示。 2 、數(shù)字示波器、數(shù)字示波器 對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后再顯示。對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后再顯示。 模擬示波器可分為通用示波器、多束示波器、取樣示波器、記憶示波器和專用示波器

4、等。 通用示波器采用單束示波管，又可分為單蹤、雙蹤、多蹤示波器。 多束示波器采用多束示波管，熒光屏上顯示的每個(gè)波形都由單獨(dú)的電子束掃描產(chǎn)生。 取樣示波器可以用較低頻率的示波器測(cè)量高頻信號(hào)。 記憶示波器采用有記憶功能的示波管，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的存儲(chǔ)、記憶和反復(fù)顯示。 專用示波器是能夠滿足特殊用途的示波器，又稱特種示波器。 數(shù)字示波器將輸入信號(hào)數(shù)字化時(shí)域取樣和幅度量化后，經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器再重建波形。 數(shù)字示波器具有記憶、存貯被觀察信號(hào)功能，又稱為數(shù)字存貯示波器。 根據(jù)取樣方式不同，數(shù)字示波器又可分為實(shí)時(shí)取樣、隨機(jī)取樣和順序取樣三大類。 示波管（示波管（ CRT ）CRT主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏主

5、要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。三部分組成，基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。 FKG1G2A1A2Y偏轉(zhuǎn)板X偏轉(zhuǎn)板輝度聚焦輔助聚焦+E-E熒光屏電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)熒光屏 電子槍的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束，它由燈絲h、陰極K、柵極G1和G2和陽極A1、A2組成。 通過調(diào)節(jié)G1對(duì)K的負(fù)電位可控制電子束的強(qiáng)弱，從而調(diào)節(jié)光點(diǎn)的亮度，即進(jìn)行“輝度控制。 調(diào)節(jié)A1的電位器稱為“聚焦旋鈕，通過對(duì)它進(jìn)行調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)G2與A1和A1與A2之間的電位；調(diào)節(jié)A2電位的旋鈕稱為“輔助聚焦”。 電子束聚焦的原理是，電子從陰極K發(fā)射，經(jīng)G1、G2、A1、A2聚焦和加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。 電子在電子槍中

6、的運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖所示。 KG1G2A1A2 示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由兩對(duì)相互垂直的平行金屬板組成，分別稱為垂直偏轉(zhuǎn)板和水平偏轉(zhuǎn)板 。 當(dāng)有外加電壓作用時(shí)，偏轉(zhuǎn)板之間形成電場(chǎng)；在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)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(gè)坐標(biāo)位置。 為了示波器有較高的測(cè)量靈敏度，Y偏轉(zhuǎn)板置于靠近電子槍的部位，而X偏轉(zhuǎn)板在Y的右邊。 adddUULlD2示波管的偏轉(zhuǎn)因數(shù)S dadLldUDUS2電子在偏轉(zhuǎn)板內(nèi)的運(yùn)動(dòng)Ud偏轉(zhuǎn)電壓；Ua第2陽極A2上的電壓；L，ld，d與示波管結(jié)構(gòu)有關(guān)的尺寸。 熒光屏將電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，是示波管的波形顯示部分,示波管熒光屏的內(nèi)壁涂有一層熒光物質(zhì)，當(dāng)高速電子轟擊熒光屏上熒

7、光物質(zhì)時(shí)，熒光將電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽埽a(chǎn)生亮點(diǎn)。光點(diǎn)的亮度取決于轟擊電子束中電子的數(shù)目、密度和速度。 在使用示波器時(shí)，應(yīng)避免電子束長(zhǎng)時(shí)間的停留在熒光屏的一個(gè)位置，否則將使熒光屏受損。因此在示波器開啟后不使用的時(shí)間內(nèi)，可將“輝度調(diào)暗。 當(dāng)電子束停止轟擊熒光屏?xí)r，光點(diǎn)仍能保持一定的時(shí)間，這種現(xiàn)象稱為“余輝效應(yīng)”。 一、電子示波器結(jié)構(gòu)框圖 電子示波器的基本組成框圖如下圖所示。電子示波器由Y通道、X通道、示波管、幅度校正器、掃描時(shí)間校正器、電源幾部分組成。 Y輸入電路Y前置放大器觸發(fā)電路延遲線Y后置放大器水平放大器掃描發(fā)生器Y輸入外觸發(fā)內(nèi)外至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器低壓電源高壓電源電源至各電路

8、正高壓負(fù)高壓X輸入校準(zhǔn)信號(hào)輸出 二、示波器的主要技術(shù)性能 1頻率響應(yīng)(頻帶寬度) 示波器最重要的工作特性就是頻率響應(yīng)fh，也叫帶寬。這是指垂直偏轉(zhuǎn)通道(Y方向放大器)對(duì)正弦波的幅頻響應(yīng)下降到中心頻率的0.707(-3dB)的頻率范圍。 2偏轉(zhuǎn)靈敏度(S) 單位輸入信號(hào)電壓 u 引起光點(diǎn)在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的距離H稱為偏轉(zhuǎn)靈敏度S, d稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)。S的單位為cm/V、cmmV或diVV(格伏)，d的單位為Vcm。BY = fH fLfH3掃描速度 掃描速度是指熒光屏上單位時(shí)間內(nèi)光點(diǎn)水平移動(dòng)的距離，單位為“cm/s”。 熒光屏上通常用間隔1cm的坐標(biāo)線作為刻度線，因此掃描速度的單位也可表示為“cm/d

9、iv”。 掃描速度的倒數(shù)稱為“時(shí)基因素”，它表示單位距離代表的時(shí)間，單位為“t/cm或“t/div”，時(shí)間t可為s、ms或s，在示波器的面板上，通常按“1、2、5的順序分成很多檔。 4輸入阻抗5瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)域響應(yīng)） Sb：上沖量 Sc：阻尼振蕩 Sd：預(yù)沖，又稱前沖 Se：下垂 Sf：后過沖 tr ：上升時(shí) tf ：下降時(shí)間 脈沖寬度 脈沖周期和重復(fù)頻率： 脈沖的占空系數(shù)： 例如 SBM10A型示波器fH =30MHz，則上升時(shí)間： ns12103035.0/35.06Hftr Y輸入電路Y前置放大器觸發(fā)電路延遲線Y后置放大器水平放大器掃描發(fā)生器Y輸入外觸發(fā)內(nèi)外至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器

10、低壓電源高壓電源電源至各電路正高壓負(fù)高壓X輸入校準(zhǔn)信號(hào)輸出 一、垂直偏轉(zhuǎn)通道(Y通道) 1輸入電路：包括衰減器和輸入選擇開關(guān)。 （1衰減器 vivoR1R2C1C2最 佳 補(bǔ) 償過 補(bǔ) 償欠 補(bǔ) 償Z1Z22211CRCR1122RCR C1122RCR C （2輸入耦合方式 輸入耦合方式設(shè)有AC、GND、DC三檔選擇開關(guān)。 觀察交流信號(hào)時(shí)，置“AC檔。 確定零電壓時(shí)，置“GND檔。 觀測(cè)頻率很低的信號(hào)或帶有直流分量的交流信號(hào) 時(shí)，置“DC檔。 2延遲線 觸發(fā)掃描時(shí)，掃描的開始時(shí)間總是滯后于被觀測(cè)脈沖一段時(shí)間，這樣，脈沖的上升過程就無法被完整地顯示出來。 延遲線的作用就是把加到垂直偏轉(zhuǎn)板上的脈

11、沖信號(hào)延遲一段時(shí)間，以保證在屏幕上掃描出包括上升時(shí)間在內(nèi)的脈沖全過程。 延遲線的輸入級(jí)需采用低輸出阻抗電路驅(qū)動(dòng)，而輸出級(jí)則采用低輸入阻抗的緩沖器。 3Y輸出放大器 Y輸出放大器是將延遲線傳來的被測(cè)信號(hào)放大到足夠的幅度，用以驅(qū)動(dòng)示波管的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使電子束獲得Y方向的滿偏轉(zhuǎn)。 Y輸出放大器應(yīng)具有穩(wěn)定的增益、較高的輸入阻抗、足夠?qū)挼念l帶、較小的諧波失真 。 Y輸出放大器大都采用推挽式放大器，有利于提高共模抑制比?？刹捎酶淖冐?fù)反饋的方法改變放大器的增益 （面板上的“5或“10開關(guān) ）。 二、水平偏轉(zhuǎn)通道(X通道)水平通道包括觸發(fā)電路、掃描電路和水平放大器等部分，其主要任務(wù)是產(chǎn)生隨時(shí)間線性變化的掃描

12、電壓，再放大到足夠的幅度，然后輸出到水平偏轉(zhuǎn)板，使光點(diǎn)在熒光屏的水平方向達(dá)到滿偏轉(zhuǎn)。 觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇放大整形電路掃描閘門掃描電壓發(fā)生器水平放大器比較和釋抑電路觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)電路掃描發(fā)生器環(huán)至X偏轉(zhuǎn)板1掃描分類 連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描 掃描電壓是連續(xù)的方式稱為連續(xù)掃描。 當(dāng)欲觀測(cè)脈沖信號(hào)，尤其是占空比很小的脈沖時(shí)，采用連續(xù)掃描存在一些問題：選擇掃描周期等于脈沖重復(fù)周期時(shí)，難以看清脈沖波形的細(xì)節(jié)。 TsT=Tstt(a)被測(cè)脈沖(b)連續(xù)掃描，且T=Ts不能觀測(cè)到脈沖細(xì)節(jié) 選擇掃描周期等于脈沖底寬時(shí)，觀測(cè)者不易觀察波形，而且掃描的同步很難實(shí)現(xiàn)。 Tstt(a)被測(cè)脈沖(c)連續(xù)掃描，且T=T

13、=脈沖得到展寬，但波形顯示暗，而時(shí)基線太亮 觸發(fā)掃描時(shí)，使掃描脈沖只在被測(cè)脈沖到來時(shí)才掃描一次；沒有被測(cè)脈沖時(shí)，掃描發(fā)生器處于等待工作狀態(tài)。Tstt(a)被測(cè)脈沖(d)觸發(fā)掃描掃描等待能較好地觀測(cè)脈沖2掃描發(fā)生器環(huán)掃描發(fā)生器環(huán) 掃描發(fā)生器環(huán)又叫時(shí)基電路，常由掃描掃描發(fā)生器環(huán)又叫時(shí)基電路，常由掃描鋸齒波發(fā)生器、掃描閘門及比較釋抑電路組鋸齒波發(fā)生器、掃描閘門及比較釋抑電路組成成 。掃描閘門掃描鋸齒波發(fā)生器比較和釋抑電路+E至X放大器+E“穩(wěn)定度”調(diào)節(jié)比較電平觸發(fā)脈沖輸入“增輝”脈沖2掃描發(fā)生器環(huán)續(xù)） 閘門電路產(chǎn)生快速上升或下降的閘門信號(hào)，閘門信號(hào)啟動(dòng)掃描發(fā)生器工作，產(chǎn)生鋸齒波電壓，同時(shí)把閘門信號(hào)送

14、到增輝電路，以便在掃描正程加亮掃描的光跡。 釋抑電路起到了穩(wěn)定掃描鋸齒波的形成、防止干擾和誤觸發(fā)的作用，確保每次掃描都在觸發(fā)源信號(hào)的同樣的起始電平上開始以獲得穩(wěn)定的圖象。 （1掃描方式選擇：包括連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描。 （2掃描門 1控制積分器掃描。 2起正程加亮作用。 3使雙蹤示波器工作于交替狀態(tài)。 （3積分器 積分器產(chǎn)生的鋸齒波電壓被送入X放大器中放大，再加至水平偏轉(zhuǎn)板。 熒光屏上單位長(zhǎng)度所代表的時(shí)間為示波器的掃描速度 （t/cm），x：光跡在水平方向偏轉(zhuǎn)的距離；t：偏轉(zhuǎn)x距離所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。 在示波器中通常改變R或C值作為“掃描速度粗調(diào)，用改變E值作為“掃描速度微調(diào)。 /st x（4比較和釋抑

15、電路 在比較電路中，輸入電壓與預(yù)置的參考電平進(jìn)行比較，當(dāng)輸入電壓等于預(yù)置的參考電平時(shí)，輸出端電位產(chǎn)生跳變，并把它作為控制信號(hào)輸出。它決定掃描的終止時(shí)刻。 釋抑電路在掃描逆程開始后，關(guān)閉或抑制掃描閘門，使“抑制期間掃描電路不再受到同極性觸發(fā)脈沖的觸發(fā)。 觸發(fā)電路觸發(fā)電路觸發(fā)電路的作用是為掃描信號(hào)發(fā)生器觸發(fā)電路的作用是為掃描信號(hào)發(fā)生器提供符合要求的觸發(fā)脈沖。包括觸發(fā)源選提供符合要求的觸發(fā)脈沖。包括觸發(fā)源選擇、觸發(fā)耦合方式選擇、觸發(fā)方式選擇、擇、觸發(fā)耦合方式選擇、觸發(fā)方式選擇、觸發(fā)極性選擇、觸發(fā)電平選擇和觸發(fā)放大觸發(fā)極性選擇、觸發(fā)電平選擇和觸發(fā)放大整形等電路。整形等電路。 放大、整形電路內(nèi)外電源C1

16、C2C3ACAC低頻抑制HF REJDC常態(tài) 自動(dòng)TV觸發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)方式選擇 （1觸發(fā)源選擇 內(nèi)觸發(fā)INT）：將Y前置放大器輸出延遲線前的被測(cè)信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，適用于觀測(cè)被測(cè)信號(hào)。 外觸發(fā)EXT）：用外接的、與被測(cè)信號(hào)有嚴(yán)格同步關(guān)系的信號(hào)作為觸發(fā)源，用于比較兩個(gè)信號(hào)的同步關(guān)系。 電源觸發(fā)LINE）：用50Hz的工頻正弦信號(hào)作為觸發(fā)源，適用于觀測(cè)與50Hz交流有同步關(guān)系的信號(hào)。（2觸發(fā)耦合方式“DC直流耦合：用于接入直流或緩慢變化的觸發(fā)信號(hào)。 “AC交流耦合：用于觀察從低頻到較高頻率的信號(hào)。 “AC

17、 低頻抑制耦合：用于觀察含有低頻干擾的信號(hào)。 “HF REJ高頻抑制耦合：用于抑制高頻成分的耦合。 （3掃描觸發(fā)方式選擇TRIG MODE） 常態(tài)NORM觸發(fā)方式：指有觸發(fā)源信號(hào)并產(chǎn)生了有效的觸發(fā)脈沖時(shí)，熒光屏上才有掃描線。 自動(dòng)AUTO觸發(fā)方式：有連續(xù)掃描鋸齒波電壓輸出，熒光屏上總能顯示掃描線。 電視TV觸發(fā)方式：是在原有放大、整形電路基礎(chǔ)上插入電視同步分離電路實(shí)現(xiàn)的，以便對(duì)電視信號(hào)如行、場(chǎng)同步信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與電視設(shè)備維修。 三、校正器 校正器是示波器內(nèi)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，用來校準(zhǔn)或檢驗(yàn)示波器X軸和Y軸標(biāo)尺的刻度，一般Y軸校正單位為電壓，X軸校正單位為時(shí)間。當(dāng)示波器X、Y軸標(biāo)尺經(jīng)校正后，就可根據(jù)該標(biāo)尺方

18、便地測(cè)量未知電壓飛脈沖寬度信號(hào)周期等參數(shù)。 一般示波器設(shè)有兩個(gè)校正器，分別調(diào)整幅度和掃描速度。 雙蹤和雙線示波器都可在一個(gè)示波管熒光屏上同時(shí)顯示出兩個(gè)信號(hào)波形，用來比較被測(cè)系統(tǒng)的輸出和輸入信號(hào)，研究波形變換器的各級(jí)信號(hào)，觀察脈沖電路各點(diǎn)波形，信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)時(shí)的波形畸變，測(cè)量相移等等。 一、雙蹤示波器 雙蹤示波器也稱雙跡示波器，它的垂直偏轉(zhuǎn)通道由A和B兩個(gè)通道組成。如圖451所示，兩個(gè)通道的輸出信號(hào)在電子開關(guān)控制下，交替通過主通道加于示波管的同一對(duì)垂直偏轉(zhuǎn)板。A、B兩個(gè)通道是相同的，包括衰減器、射極跟隨器、前置放大器以及平衡倒相器。平衡倒相器的作用是把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)稱的波形輸出。圖4.51 雙蹤

19、示波器垂直偏轉(zhuǎn)通道框圖 二、雙線示波器 雙線示波器采用雙線示波管構(gòu)成。雙線示波管在一個(gè)玻璃殼內(nèi)裝有兩個(gè)完全獨(dú)立的電子槍和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，每個(gè)電子槍發(fā)出的電子束經(jīng)加速聚焦后，通過“自己的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)射于熒光屏上，相當(dāng)于把兩個(gè)示波管封裝在一個(gè)玻璃殼內(nèi)公用一個(gè)熒光屏，因而可以同時(shí)觀察兩個(gè)相互獨(dú)立的信號(hào)波形。雙線示波器內(nèi)有兩個(gè)相互無關(guān)的Y通道A和B，如圖452所示，每個(gè)通道的組成與普通示波器相同。 雙時(shí)基示波器有兩個(gè)獨(dú)立的觸發(fā)和掃描電路，特別適用于在觀察一個(gè)脈沖序列的同時(shí)，仔細(xì)觀察其中一個(gè)或部分脈沖的細(xì)節(jié)。A延遲B：為了能同時(shí)觀測(cè)脈沖列的全貌及其中某一部分的細(xì)節(jié)，設(shè)立電子開關(guān)，把兩套掃描電路的輸出交替地接人X放

20、大器。B加亮A：把A、B掃描門產(chǎn)生的增輝脈沖疊加起來，形成合成增輝信號(hào)，用它來給A通道增輝，則A通道所顯示的脈沖列中，對(duì)應(yīng)B掃描期間的那個(gè)脈沖被加亮。包括上兩種方式的，被稱為自動(dòng)雙掃描。 一、高速示波器 高速示波器要顯示ns、ps級(jí)的脈沖或微波信號(hào)，它不同于普通示波器的關(guān)鍵是示波管、 Y放大器和時(shí)基發(fā)生器。 (1) 示波管 高速示波器采用專用示波管。如前所述，高速示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)接線要短(從管旁引出)，偏轉(zhuǎn)板間距離d要大，以使分布電容小，加速電壓要高，以減小電子渡越時(shí)間，因而偏轉(zhuǎn)靈敏度將很低。為了保證示波器的靈敏度，則要求Y軸放大器必須有更大的放大倍數(shù)，這無疑增加了Y軸放大器實(shí)現(xiàn)上的困難。因而

21、，在要求更高速度時(shí)，采用行波示波管。 (2) 放大器 Y放大器是寬帶放大器，目前集成電路放大器帶寬可達(dá)1000MHz以上。 (3)時(shí)基發(fā)生器 高速示波器的時(shí)基發(fā)生器掃描期間的掃描速度很高，因而掃描電容充放電電流很大。 二、取樣示波器 1取樣的基本概念 取樣就是從被測(cè)波形上取得樣點(diǎn)的過程。 取樣分為實(shí)時(shí)取樣和非實(shí)時(shí)取樣兩種。 實(shí)時(shí)取樣就是從一個(gè)信號(hào)波形中取得所有取樣點(diǎn)，來表示一個(gè)信號(hào)波形的方法。 非實(shí)時(shí)取樣從被測(cè)信號(hào)的許多相鄰波形上取得樣點(diǎn)的方法，又稱為等效取樣。 實(shí)時(shí)取樣示意圖 取樣脈沖p(t)輸入信號(hào)Vi(t)取樣信號(hào)Vo(t)tt非實(shí)時(shí)取樣示意圖tt輸入信號(hào)取樣脈沖取樣信號(hào)經(jīng)放大和延長(zhǎng)電路

22、后的信號(hào)（顯示波形）mTt2 t3 t4 tsTmTt123452取樣原理 核心電路取樣保持器示意圖 兩個(gè)取樣脈沖的時(shí)間間隔為 ，由于波形包絡(luò)所經(jīng)歷的時(shí)間變長(zhǎng)了，故可用低頻示波器顯示較高頻率的信號(hào)。 輸入信號(hào)輸出信號(hào)Vi(t)Vo(t)取樣脈沖p(t)取樣門RCSsTmTt12htf步進(jìn)間隔t與信號(hào)最高頻率fh應(yīng)滿足取樣定理非實(shí)時(shí)采樣只適用于周期性信號(hào)。 順序進(jìn)行的取樣稱為順序取樣；否則稱為隨機(jī)取樣。3.取樣示波器的基本框圖取樣示波器的基本框圖延遲線取樣電路Y延長(zhǎng)門Y放大器掃描信號(hào) 發(fā)生器X放大電路步進(jìn)脈沖發(fā)生器觸發(fā)電路內(nèi)外KGA1A2G11G12G21G22K1K2收 集 極 存 儲(chǔ) 介 質(zhì)

23、存 儲(chǔ) 柵 網(wǎng)熒光屏YX寫 入 電 子 槍偏 轉(zhuǎn) 系 統(tǒng)讀 出 電 子 槍記 憶 與 顯 示記 錄 系 統(tǒng)泛 射 系 統(tǒng)一、記憶示波器 記憶示波器是利用記憶示波管的波形記憶存儲(chǔ)特性實(shí)現(xiàn)波形較長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ) ，其核心是記憶示波管： 示波管內(nèi)有兩種電子槍，一種稱為寫入槍，另一種稱為讀出槍。 在記錄波形之前，首先對(duì)存儲(chǔ)柵網(wǎng)進(jìn)行清除，清除網(wǎng)上的電子。 寫入槍發(fā)射電子束，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)功能。 讀出時(shí)，在那些被記錄槍電子束掃描過的區(qū)域，讀出槍發(fā)出的泛射電子可以通過柵網(wǎng)而到達(dá)熒光屏，從而顯示波形。 二、數(shù)字存貯示波器 1數(shù)字存儲(chǔ)示波器的組成原理衰減器放大器觸發(fā)電路A/D轉(zhuǎn)換器延遲線存儲(chǔ)器（RAM）D/A轉(zhuǎn)換器地址

24、計(jì)數(shù)器D/A轉(zhuǎn)換器垂直放大器水平放大器掃描發(fā)生器邏輯控制電路（微處理器）輸入外觸發(fā)內(nèi)外實(shí)時(shí)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)存儲(chǔ)至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板1數(shù)字存儲(chǔ)示波器的組成原理續(xù)）當(dāng)處于存儲(chǔ)工作模式時(shí)，其工作過程一般分為存儲(chǔ)和顯示兩個(gè)階段。在存儲(chǔ)工作階段，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號(hào)，在邏輯控制電路的控制下依次寫入到RAM中。在顯示工作階段，將數(shù)字信號(hào)從存儲(chǔ)器中讀出轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)垂直放大器放大加到CRT的Y偏轉(zhuǎn)板。同時(shí)，CPU的讀地址計(jì)數(shù)脈沖加至D/A轉(zhuǎn)換器，得到一個(gè)階梯波掃描電壓，驅(qū)動(dòng)CRT的X偏轉(zhuǎn)板， 2數(shù)字存儲(chǔ)示波器的工作方式 （1數(shù)字存儲(chǔ)器的功能 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM包括信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、參考波形存儲(chǔ)器、測(cè)量

25、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和顯示緩沖存儲(chǔ)器四種。 （2觸發(fā)工作方式 1常態(tài)觸發(fā) 同模擬示波器基本一樣。 2預(yù)置觸發(fā) 可觀測(cè)觸發(fā)點(diǎn)前后不同段落上的波形。 2數(shù)字存儲(chǔ)式波器的工作方式續(xù)）（3測(cè)量與計(jì)算工作方式 數(shù)字存儲(chǔ)示波器對(duì)波形參數(shù)的測(cè)量分為自動(dòng)測(cè)量和手動(dòng)測(cè)量?jī)煞N。一般參數(shù)的測(cè)量為自動(dòng)測(cè)量，特殊值的測(cè)量使用手動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。（4面板按鍵操作方式 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的面板按鍵分為立即執(zhí)行鍵和菜單鍵兩種。 3數(shù)字存儲(chǔ)示波器的顯示方式 （1存儲(chǔ)顯示 適于一般信號(hào)的觀測(cè)。 （2抹跡顯示 適于觀測(cè)一長(zhǎng)串波形中在一定條件下才會(huì)發(fā)生的瞬態(tài)信號(hào)。 （3卷動(dòng)顯示 適于觀測(cè)緩變信號(hào)中隨機(jī)出現(xiàn)的突發(fā)信號(hào)。 （4放大顯示 適于觀測(cè)信號(hào)波形

26、細(xì)節(jié)。 （5XY顯示（6顯示的內(nèi)插 插入技術(shù)可以解決點(diǎn)顯示中視覺錯(cuò)誤的問題。 主要有線性插入和曲線插入兩種方式。 4數(shù)字存儲(chǔ)示波器的特點(diǎn) （1波形的采樣/存儲(chǔ)與波形的顯示是獨(dú)立的 因而可以無閃爍地觀測(cè)極慢變化信號(hào) ；對(duì)于觀測(cè)極快信號(hào)來說，數(shù)字存儲(chǔ)示波器可采用低速顯示。 （2能長(zhǎng)時(shí)間地保存信號(hào) 便于觀察單次出現(xiàn)的瞬變信號(hào)。 （3先進(jìn)的觸發(fā)功能 不僅能顯示觸發(fā)后的信號(hào)，而且能顯示觸發(fā)前的信號(hào)。 （4測(cè)量準(zhǔn)確度高 采用了晶振和高分辨率A/D轉(zhuǎn)換器。 （5很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力 內(nèi)含微處理器，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種波形參數(shù)的測(cè)量與顯示；還具有自檢與自校等多種自動(dòng)操作功能。 （6外部數(shù)據(jù)通信接口 可以很方便地將存儲(chǔ)

27、的數(shù)據(jù)送到計(jì)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(yùn)算和分析處理。 1使用注意事項(xiàng) 使用前必須檢查電網(wǎng)電壓是否與示波器要求的電源電壓一致。 通電后需預(yù)熱幾分鐘再調(diào)整各旋鈕。注意各旋鈕不要馬上旋在極限位置，應(yīng)先大致旋在中間位置，以便找到被測(cè)信號(hào)波形。注意示波器的亮度不宜開得過亮，且亮點(diǎn)不宜長(zhǎng)期停留在固定位置，特別是暫時(shí)不觀測(cè)波形時(shí)，更應(yīng)該將輝度調(diào)暗，以免縮短示波管的使用壽命。輸入信號(hào)電壓的幅度應(yīng)控制在示波器的最大允許輸入電壓范圍。示波器的探頭有的帶有衰減器，讀數(shù)時(shí)需注意。示波器進(jìn)行定量測(cè)量時(shí)，一定要注意校準(zhǔn)。 3探頭的正確使用 常見探頭為低電容高電阻探頭： vivoRRiCCiZ1Z2C0輸入探

28、頭示波器最佳補(bǔ)償過補(bǔ)償欠補(bǔ)償顯示波形低電容探頭的應(yīng)用使輸入阻抗大大提高，特別是輸入電容大大減小。但是，將使示波器的靈敏度有所下降。探頭和示波器是配套使用的，不能互換，否則將會(huì)導(dǎo)致分壓比誤差增加或高頻補(bǔ)償不當(dāng)。低電容高電阻探頭的校正方法是以良好的方波電壓通過探頭加到示波器，微調(diào)電容C以達(dá)到出現(xiàn)良好的方波。 1直流電壓的測(cè)量 （1測(cè)量原理 利用被測(cè)電壓在屏幕上呈現(xiàn)的直線偏離時(shí)間基線零電平線的高度與被測(cè)電壓的大小成正比的關(guān)系進(jìn)行的。為被測(cè)直流電壓值，h為被測(cè)直流信號(hào)線的電壓偏離零電平線的高度；Dy為示波器的垂直靈敏度， k為探頭衰減系數(shù)。DCyVhDk 1直流電壓的測(cè)量續(xù)） （2測(cè)量方法 1將示波器的垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置CAL）。 2將待測(cè)信號(hào)送至示波器的垂直輸入端。 3確定零電平線。 4將示波器的輸入耦合開關(guān)撥向“DC檔，確定直流電壓的極性。 5讀出被測(cè)直流電壓偏離零電平線的距離h。 6計(jì)算被測(cè)直流電壓值。 0.51251025010050255VmVV/div零電平線顯示波形（直流電壓）40.5 1020DCyVhDk1直流電壓的測(cè)量續(xù)）例7-1 示波器測(cè)直流電壓及垂直靈敏度開關(guān)示意圖如圖所示，h=4cm、V/cm、若k=10：1，求被測(cè)直流電壓值。 2交流