現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)第三章波形測(cè)量ppt課件

1、30.350.35,10rrtst nsBW MHzBW MHz或FKG1G2A1A2Y偏轉(zhuǎn)板X(qián)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V1V2EV2V11221聚攏并加速V1V2E12發(fā)散并減速21V2V1KG1G2A1A2(a)電子穿越電場(chǎng)時(shí)的加速與減速 (b)電子在電子槍中的運(yùn)動(dòng)軌跡圖7-2 電子束的聚焦原理示意圖A2lVaySbVy偏轉(zhuǎn)板熒光屏電子evo圖7-3 電子束的偏轉(zhuǎn)2yalSyVbVl為偏轉(zhuǎn)板的長(zhǎng)度；S為偏轉(zhuǎn)板中心到屏幕中心的距離；b為偏轉(zhuǎn)板間距；Va為陽(yáng)極A2上的電壓。 2yalSSbV(a) Ux=0、Uy=0(b) Ux=0、Uy=常量光點(diǎn)僅在垂直方向偏

2、移光點(diǎn)僅在垂直方向偏移 ：UyUy為正電壓時(shí)，為正電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往垂直方向上移；光點(diǎn)從熒光屏的中心往垂直方向上移；UyUy為為負(fù)電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往垂直方向負(fù)電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往垂直方向下移。下移。 (c) Ux=常量、Uy=0光點(diǎn)僅在水平方向偏移光點(diǎn)僅在水平方向偏移 ：UxUx為正電壓時(shí)，為正電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往水平方向右移；光點(diǎn)從熒光屏的中心往水平方向右移；UxUx為負(fù)電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往水平為負(fù)電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往水平方向左移。方向左移。 (d) Ux=常量、Uy=常量當(dāng)兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板上同時(shí)加固定當(dāng)兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板上同時(shí)加固定的正電壓時(shí)，光點(diǎn)位置

3、應(yīng)為的正電壓時(shí)，光點(diǎn)位置應(yīng)為兩電壓的矢量合成。兩電壓的矢量合成。 Uy0123401324Uy-Uyt僅在垂直偏轉(zhuǎn)板的僅在垂直偏轉(zhuǎn)板的兩板間加正弦變化兩板間加正弦變化的電壓，則光點(diǎn)只的電壓，則光點(diǎn)只在熒光屏的垂直方在熒光屏的垂直方向來(lái)回移動(dòng)，出現(xiàn)向來(lái)回移動(dòng)，出現(xiàn)一條垂直線段。一條垂直線段。 Ux0123401324Ux-UxtUy0123401324Uy-Uyt0UxtUx-Uxt0123401234uytux01234若兩信號(hào)的初相相同，且在若兩信號(hào)的初相相同，且在X X、Y Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，在熒光屏上畫(huà)出一條與水平在熒光屏上畫(huà)出一條與水平軸呈軸呈4545度角的直線

4、。度角的直線。 t0123401234uytux01234024若兩信號(hào)的初相相差若兩信號(hào)的初相相差9090度，且在度，且在X X、Y Y方向的偏方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，在熒光屏轉(zhuǎn)距離相同，在熒光屏上畫(huà)出的圖形為圓。上畫(huà)出的圖形為圓。/xxxSkth t cmsuyTyTxuxtt如果掃描電壓周如果掃描電壓周期期TxTx與被測(cè)電壓與被測(cè)電壓周期周期TyTy保持保持Tx=nTyTx=nTy的關(guān)系，的關(guān)系，則稱(chēng)掃描電壓與則稱(chēng)掃描電壓與被測(cè)電壓被測(cè)電壓“同同步步”。 t015(6)234789012345678uytuxTy54xyTT101110911TsT=Tstt(a)被測(cè)脈沖(b)連續(xù)掃描，且T

5、=Ts不能觀測(cè)到脈沖細(xì)節(jié)Tstt(a)被測(cè)脈沖(c)連續(xù)掃描，且T=T=脈沖得到展寬，但波形顯示暗，而時(shí)基線太亮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t015234678012345678uytuxTyTx=2Ty 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正高壓負(fù)高壓X輸入校準(zhǔn)信號(hào)輸出vivoR1R2C1C2最佳補(bǔ)償過(guò)補(bǔ)償欠補(bǔ)償Z1Z22211CRCR1122RCR C1122RCR C左圖為沒(méi)有延遲線時(shí)屏幕上左圖為沒(méi)有延遲線時(shí)屏幕上顯示的脈沖。顯示的脈沖。觸 發(fā) 點(diǎn)

6、輸 入 信 號(hào)掃 描 電 壓顯 示 波 形掃 描起 點(diǎn)tT觸發(fā)點(diǎn)輸入信號(hào)掃描電壓顯示波形輸入信號(hào)延遲后td掃描起點(diǎn)tT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(mén)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) 板放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC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(a) 正電平、正極性(b) 正電平、負(fù)極性(c) 負(fù) 電 平 、 負(fù) 極 性

7、(d) 負(fù) 電 平 、 正 極 性?huà)呙栝l門(mén)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uiCRb1ReRc1Rc2Rb2V1V2uo+E01,0 oEEVdtttCRR C來(lái)自?huà)呙栝l門(mén)-+RC+E掃描鋸齒波輸出Vo/st xE1E0E2Er來(lái) 自 比 較 電 路的 參 考 電 平（ 比 較 電 平 ）掃 描 發(fā) 生器 輸 出 Vo上 觸 發(fā) 電 平下 觸 發(fā) 電 平通 過(guò) “ 穩(wěn) 定 度” 調(diào) 節(jié) 的 靜 態(tài)工 作 電 平 E0觸 發(fā) 脈 沖12345抑 制 期回 掃 期開(kāi) 始 下 一次 掃 描跟 隨 Vo6釋 放閘 門(mén) 輸 出疊 加 后 的閘

8、 門(mén) 輸 入Y1輸入電路Y1前置放大器Y1門(mén)電路電子開(kāi)關(guān)延遲線Y后置放大器Y2輸入電路Y2前置放大器Y2門(mén)電路至Y偏轉(zhuǎn)板Y1輸入Y2輸入控制信號(hào)uy1uy2uxuy1uy2ux取樣脈沖p(t)輸入信號(hào)Vi(t)取樣信號(hào)Vo(t)tttt輸入信號(hào)取樣脈沖取樣信號(hào)經(jīng)放大和延長(zhǎng)電路后的信號(hào)（顯示波形）mTt2 t3 t4 tsTmTt 12345輸入信號(hào)輸出信號(hào)Vi(t)Vo(t)取樣脈沖p(t)取樣門(mén)RCSsTmTt12htf 輸入信號(hào)Y放大器輸出tmTt2 t 3 t4 tsTmTt12345tX放大器輸出（掃描階梯波電壓）延遲線取樣電路觸發(fā)電路Y延長(zhǎng)門(mén)垂直放大器水平放大器步進(jìn)脈沖發(fā)生器Y輸入外

9、觸發(fā)內(nèi)外掃描信號(hào)發(fā)生器至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板A反饋電路CsCmui(t)S1取樣門(mén)取樣脈沖延長(zhǎng)門(mén)脈沖S2延長(zhǎng)門(mén)+-至Y放大器uo(t)跟隨器交流放大器1csiuKA u21212oiiiiuKAuKA uuKAu快斜波發(fā)生器水平放大器電壓比較器觸發(fā)脈沖階梯波發(fā)生器取樣脈沖發(fā)生器泵發(fā)生器至取樣門(mén)至X偏轉(zhuǎn)板觸發(fā)脈沖t2 t3 tsTmTt 步進(jìn)延遲脈沖快斜波、階梯波mT123430.44 0.64dBfssUnU1sFFUtTN UUsUs為為X X方向最大偏轉(zhuǎn)電壓；方向最大偏轉(zhuǎn)電壓；N N為為X X軸軸偏轉(zhuǎn)格數(shù)；為快斜波的斜率。偏轉(zhuǎn)格數(shù)；為快斜波的斜率。 KGA1A2G11G12G21G22K1K

10、2收集極存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)柵網(wǎng)熒光屏YX寫(xiě)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)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)板新波形到來(lái)移出，消逝輸入波形放大顯示波形(a) 卷動(dòng)顯示(b) 放大顯示/divNft+-+-+-編碼邏輯電路輸出寄存器ViRRR+Vr-Vr采樣時(shí)鐘比較器nn-11nn-11MSBLSBS/H4位并行A/D4位并行A/D4位D/A-+減法放大器b7b6b5b4b3b2b1b0(MSB)(LSB)ViV1A/D

11、轉(zhuǎn)換器寄存器RAM1RAM2Vi/2fsYA順序取樣YB順序取樣通道轉(zhuǎn)換器AB通道轉(zhuǎn)換器A/DRAMViAViBADC1ADC2RAM1RAM2Vifs數(shù)據(jù)輸出Vifs反相fs(a) 原理框圖(b) 采樣與存儲(chǔ)波形圖vivoRRiCCiZ1Z2C0輸入探頭示波器最佳補(bǔ)償過(guò)補(bǔ)償欠補(bǔ)償顯示波形DCyVhDkDCVyD40.5 1020DCyVhDk(V)0.51251025010050255VmVV/div零電平線顯示波形（直流電壓）PPyyVhDkP PVyDyk0.51251025010050255VmVV/div零電平線顯示波形（交流電壓）8 1 18VP PyVhDk 82.322 22

12、2PP PVVVV/xxT xD kxDxkxD0.20.5121010010110050Smst/div55nsx7 10/710 xxTxDkms ms A BA BxTxDA BxxDxA-BxA-BxA-BTxo360Txxx1x2xTHNVNyfxfyHxVfNfN26MHz26HyxVNffN16MHz23HyxVNffNMHz MHz NHNV00arcsin,arcsinmmyxyx或2x02xm2y02ym220rrxrttt( )x t( )y t激勵(lì)激勵(lì)響應(yīng)響應(yīng)系 統(tǒng)系 統(tǒng)（微分方程）（微分方程）（傳遞函數(shù)）（傳遞函數(shù)）（頻率響應(yīng)函數(shù)）（頻率響應(yīng)函數(shù)）（脈沖響應(yīng)函數(shù)）（脈

13、沖響應(yīng)函數(shù)）t t0 0)(tt t0 0u(t)u(t)(a)單位脈沖信號(hào)單位脈沖信號(hào)(b)單位階躍信號(hào)(b)單位階躍信號(hào)1 10( )00ttt( )1t dt且10( )00tu tt( )( )( )( )tdu ttt dtu tdt( )( )( )() ( )( ) ()y tx th tx thdxh td脈沖響應(yīng)脈沖響應(yīng)輸入單位脈沖信號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸出。輸入單位脈沖信號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸出。階躍響應(yīng)階躍響應(yīng)輸入單位階躍信號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)的輸出輸入單位階躍信號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)的輸出 脈沖響應(yīng)的積分為階躍響應(yīng)脈沖響應(yīng)的積分為階躍響應(yīng)階躍響應(yīng)的微分就是脈沖響應(yīng)階躍響應(yīng)的微分就是脈沖響應(yīng) 微微

14、分分器器示示波波器器被被測(cè)測(cè)系系統(tǒng)統(tǒng)單單位位階階躍躍信信號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)生生器器示示波波器器被被測(cè)測(cè)系系統(tǒng)統(tǒng)單單位位脈脈沖沖信信號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)生生器器被被測(cè)測(cè)系系統(tǒng)統(tǒng)示示波波器器微微分分器器單單位位階階躍躍信信號(hào)號(hào)發(fā)發(fā)生生器器h h( (t t) )h h( (t t) )h h( (t t) )u u( (t t) )u u( (t t) )階階躍躍響響應(yīng)應(yīng))(t)(t( )( ) ()( ) ()( )( )( )( )mmy nx m h nmh m x nmx nh nh nx n( )( )(1/ ) ( )( )( )(1/ ) ( )h ty tx tx ty th t或( )( )(1/ )

15、 ( )( )( )(1/ ) ( )h ny nx nx ny nh n或( )( )( )() ( )y tx th tx thd()()()Y jX jH j()()()()()()Y jY jH jX jX jH j或111() ( )( )()() ( )Y jF y th tFH jFFX jF x t111() ( )( )()() ( )Y jF y tx tFX jFFH jF h t( ) ( )( )( )( ) ( )Y kFFT y nh nIFFT H kIFFTIFFTX kFFT x n( ) ( )( )( )( ) ( )Y kFFT y nx nIFFT X kIFFTIFFTH kFFT h n取取樣樣頭頭計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)數(shù)數(shù)字字存存儲(chǔ)儲(chǔ)示示波波器器脈脈沖沖信信號(hào)號(hào)源源連接被測(cè)系統(tǒng)連接被測(cè)系統(tǒng)KSKSm mR RSLSLG GSCSC單位長(zhǎng)度單位長(zhǎng)度( )002222( )1004( )( )( )( )( )1( )lslsR ZsE seH sE sRZss eE E1 1( (s s) )( (a a) )參參考考電電壓壓模模型型E E2 2( (s s) )lE