電子測(cè)量與儀器第四章時(shí)域測(cè)量電子示波器1課件

1、第四章 時(shí)域測(cè)量電子示波器4.1 電子示波器概述4.2 波形顯示技術(shù)4.3 示波器的組成和原理4.4 高速與取樣示波器4.5 記憶示波器儀器科學(xué)與工程系4.6 數(shù)字存儲(chǔ)示波器第1頁(yè)，共72頁(yè)。廠商: Agilent （HP）， Tektronix， RIGOL第2頁(yè)，共72頁(yè)。第3頁(yè)，共72頁(yè)。4.1 電子示波器概述 電子示波器是一種用屏幕(包括熒光屏、液晶屏)顯示電量隨時(shí)間變化過(guò)程的電子測(cè)量?jī)x器。它可直觀地顯示被測(cè)信號(hào)的波形。一、電子示波器的主要用途： 觀測(cè)電信號(hào)波形 測(cè)量電壓電流的幅度、頻率、時(shí)間、相位等 顯示電子網(wǎng)絡(luò)的頻率特性 顯示電子器件的伏安特性 附加功能: 頻譜分析, 信號(hào)加減運(yùn)算

2、等第4頁(yè)，共72頁(yè)。二、電子示波器的基本特點(diǎn)： 能顯示信號(hào)波形，可測(cè)量瞬時(shí)值，具有直觀性。 輸入阻抗高，對(duì)被測(cè)信號(hào)影響小。測(cè)量靈敏度高，并有較強(qiáng)的過(guò)載能力。 工作頻帶寬，速度快，便于觀察高速變化的波形及細(xì)節(jié)。 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，有時(shí)還帶有頻譜分析功能。第5頁(yè)，共72頁(yè)。三、電子示波器的分類： 按技術(shù)原理分：模擬式、數(shù)字式 按性能分： 通用示波器(雙蹤示波器與雙線示波器) 高速示波器和取樣示波器 記憶示波器與存儲(chǔ)示波器 數(shù)字存儲(chǔ)示波器第6頁(yè)，共72頁(yè)。四、示波器的組成： 三大部分：Y通道、X通道、顯示屏Y通道X通道X1X2Y1Y2顯示屏信號(hào)第7頁(yè)，共72頁(yè)

3、。4.2 波形顯示技術(shù)一、示波管(CRT Cathode Ray Tube )亮 度 聚 焦 輔助聚焦6.3V F電子槍熒光屏偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)真空玻璃管后加速極-1kV0V+15kV3部分組成：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏第8頁(yè)，共72頁(yè)。、電子槍燈絲F 采用交流低壓，加熱陰極陰極K 表面涂有逸出功小的材料(BaO)，溫度升高，發(fā)射電子第一柵極G1 電位低于陰極，套于陰極之外，對(duì)電子形成排斥力，使電子朝軸向運(yùn)動(dòng)，形成交叉點(diǎn)，可控制電子流轟擊熒光屏的能量，可調(diào)節(jié)示波器的亮度。（Z軸）第二柵極G2 第一陽(yáng)極A1 第二陽(yáng)極A2 第三陽(yáng)極A3 位于熒光屏附近，高壓，電子加速。先偏轉(zhuǎn)后加速，可減小對(duì)電子偏轉(zhuǎn)的影響。

4、構(gòu)成電子透鏡，使電子束向軸線聚攏，形成很細(xì)的電子束。第9頁(yè)，共72頁(yè)。2、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 偏轉(zhuǎn)分為靜電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)。 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由水平偏轉(zhuǎn)板X(X1、X2)和垂直偏轉(zhuǎn)板Y(Y1、Y2)這兩對(duì)相互垂直的偏轉(zhuǎn)板組成。 在偏轉(zhuǎn)板間加上電壓，電子束在電場(chǎng)的作用下偏轉(zhuǎn)。 偏轉(zhuǎn)距離與電場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)。 電子束最終的運(yùn)動(dòng)情況取決于水平方向和垂直方向電壓的合成作用。第10頁(yè)，共72頁(yè)。 為了顯示信號(hào)波形，通常X方向加一線性鋸齒波掃描電壓，在Y方向加信號(hào)輸入電壓。所形成的電子束在屏幕上按時(shí)間沿水平方向展開，形成一條曲線。 只有掃描電壓頻率與被觀察信號(hào)的頻率成倍數(shù)關(guān)系時(shí)，波形才能穩(wěn)定。Y放大鋸齒波掃描電壓X1X2Y1Y2信號(hào)

5、輸入第11頁(yè)，共72頁(yè)。3、熒光屏 在熒光屏的玻璃殼內(nèi)側(cè)涂上熒光粉，就形成了熒光屏，它不是導(dǎo)電體。當(dāng)電子束轟擊熒光粉時(shí)，激發(fā)產(chǎn)生熒光形成亮點(diǎn)。 不同成份的熒光粉，發(fā)光的顏包不盡相同，一般示波器選用人眼最為敏感的黃綠色。余輝時(shí)間：熒光粉從電子激發(fā)停止時(shí)的瞬間亮度下降到該亮度的10所經(jīng)過(guò)的時(shí)間稱為余輝時(shí)間。熒光粉的成份不同，余輝時(shí)間也不同。 長(zhǎng)余輝(100ms1s)，慢掃描示波器 中余輝(1ms100ms)，普通示波器 短余輝(10us10ms)第12頁(yè)，共72頁(yè)。二、液晶顯示(LCD) (平板顯示) 液晶(Liquid Crystal)是一種介于液體和固體之間(有時(shí)稱為第四態(tài))，具有規(guī)則分子排列

6、的有機(jī)化合物。 液晶加電或受熱后會(huì)呈透明的液體狀態(tài)，斷電或冷卻后會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的渾濁固體狀態(tài)。 可視偏轉(zhuǎn)角 RiCi (c) 欠補(bǔ)償 RC RiCi 最佳補(bǔ)償 過(guò)補(bǔ)償 欠補(bǔ)償匹配使得失真最小.第26頁(yè)，共72頁(yè)。有源探頭：無(wú)源探頭具有分壓作用，不宜用來(lái)測(cè)量微小的信號(hào)。有源探頭采用結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)構(gòu)成源極跟隨器，具有較低的噪聲和較大的過(guò)載能力。適宜用來(lái)探測(cè)頻率較高的微弱信號(hào)。電流探頭：變換器。跟隨器放大器+E到示波器輸入10M歐了解第27頁(yè)，共72頁(yè)。2、輸入耦合方式 DC、AC轉(zhuǎn)換開關(guān)，直流耦合，交流耦合。3、輸入衰減器觀察幅度較大的信號(hào)時(shí)，必須接入衰減器。對(duì)衰減器的要求：輸入阻抗高；線性：同時(shí)在示

7、波器的整個(gè)通頻帶內(nèi)衰減的分壓比均勻不變。因下級(jí)輸入和引線分布電容影響，單純電阻分壓不能達(dá)到要求，引入阻容補(bǔ)償分壓器。第28頁(yè)，共72頁(yè)。輸入R1R2C1C2CKACDCRiCiR1、R2分壓電阻(R2包括下一級(jí)的輸入電阻)C2下一級(jí)的輸入電容和分布電容，C1補(bǔ)償電容。調(diào)節(jié)C1，當(dāng)滿足關(guān)系式C1R1C2R2時(shí)，分壓比K0在整個(gè)通頻帶內(nèi)是均勻的， 它被表示為(無(wú)畸變傳輸)通常用一個(gè)開關(guān)換接不同的R2C2來(lái)改變衰減量。第29頁(yè)，共72頁(yè)。第30頁(yè)，共72頁(yè)。4、阻抗變換器阻抗變換器由RLC網(wǎng)絡(luò)或射極跟隨器構(gòu)成。 高輸入阻抗：使得示波器對(duì)外呈現(xiàn)高輸入阻抗， 低輸出阻抗：易與低阻延遲線相匹配5、延遲線

8、由于掃描觸發(fā)關(guān)系，為了正確顯示波形，必須將接入Y通道的被測(cè)信號(hào)進(jìn)行一定的延遲，以便與水平系統(tǒng)的掃描電壓在時(shí)間上相匹配。通常延遲時(shí)間在50200ns之間，這個(gè)延遲準(zhǔn)確性要求不高，但延遲應(yīng)穩(wěn)定，否則會(huì)導(dǎo)致圖像的水平漂移和晃動(dòng)。(螺旋平衡式延遲電纜、LC延時(shí)網(wǎng)絡(luò))第31頁(yè)，共72頁(yè)。要求：在工作頻帶內(nèi)， 無(wú)失真 產(chǎn)生穩(wěn)定的延時(shí)。 在帶寬較窄的示波器里，一般采用多節(jié)LC網(wǎng)絡(luò)作延遲線；在帶寬較寬(大于15MHz時(shí))，則采用平衡螺旋線作延遲線。無(wú)論采用哪種延遲線，其特性阻抗均在幾百歐姆以下，延遲線的前邊必須用低輸出阻抗的電路作驅(qū)動(dòng)級(jí)，延遲線的后級(jí)用低輸入阻抗的電路作緩沖器。在示波器的實(shí)際電路中，還要接入各

9、種補(bǔ)償電路，以補(bǔ)償延遲線及安裝過(guò)程中引起的失真。第32頁(yè)，共72頁(yè)。6、放大器 被測(cè)信號(hào)經(jīng)探頭檢測(cè)引入示波器后，微弱的信號(hào)必須通過(guò)放大器放大后加到示波器的垂直偏轉(zhuǎn)板，使電子束有足夠大的偏轉(zhuǎn)能量。 放大器要考慮兩個(gè)因素： 放大倍數(shù)：調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，可調(diào)節(jié)靈敏度。 帶寬：具有足夠低的低頻截止頻率和足夠高的高頻截止頻率。fL受耦合電容和旁路電容影響，增大這些電容或采用直流耦合。 fH受晶體管放大倍數(shù)和晶體管輸出端分布電容影響。第33頁(yè)，共72頁(yè)。為擴(kuò)大通頻帶寬度必須采用下列措施： 選用截止頻率高的器件，盡量減小負(fù)載電容和分布電容，并選取小的集電極電阻。 電路中引入強(qiáng)的負(fù)反饋，如放大器開環(huán)增益為K0，反

10、饋系數(shù)為F，則加負(fù)反饋后，高頻截止頻率擴(kuò)展為原來(lái)的(1+K0F)倍。 在電路中用電抗元件(電容或電感)加以補(bǔ)償，使放大器截止頻率高一些，使總的頻率響應(yīng)在高頻端有所提升。第34頁(yè)，共72頁(yè)。放大器的形式： 單端輸入放大器： 差動(dòng)放大器(推挽放大器)：信號(hào)在接入放大器時(shí)變換成差動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大。優(yōu)點(diǎn)是：抑制干擾，改善因環(huán)境溫度、電源電壓、晶體管參數(shù)等變化引起的漂移。第35頁(yè)，共72頁(yè)。B、X通道 X通道即水平偏轉(zhuǎn)通道，其作用是產(chǎn)生一個(gè)與時(shí)間呈線性關(guān)系的電壓，并加到示波管的X偏轉(zhuǎn)板上去，使電子射線沿水平方向線性地偏移，形成時(shí)間基線。 隨時(shí)間線性增長(zhǎng)的掃描電壓加在水平偏轉(zhuǎn)板上，屏幕電子束即能由左向右隨時(shí)

11、間作水平掃描，這種掃描稱為線性時(shí)基掃描。 其它還有圓掃描、對(duì)數(shù)掃描等不作介紹。 掃描方式：連續(xù)掃描，觸發(fā)掃描第36頁(yè)，共72頁(yè)。示波器的X通道包括三部分: 時(shí)基發(fā)生器是水平通道的核心，它產(chǎn)生線性度好、頻率穩(wěn)定；幅度相等的鋸齒波電壓；水平放大器用來(lái)放大鋸齒電壓波，產(chǎn)生對(duì)稱的鋸齒波輸至水平偏轉(zhuǎn)板；觸發(fā)電路控制時(shí)基的掃描閘門，以實(shí)現(xiàn)與被測(cè)信號(hào)的嚴(yán)格同步。觸發(fā)方式選擇脈沖整形電路掃 描閘 門掃 描發(fā)生器水 平放大器釋 抑電 路 觸發(fā)電路 時(shí)基發(fā)生器 水平放大器第37頁(yè)，共72頁(yè)。1、時(shí)基發(fā)生器(掃描發(fā)生器環(huán)) 時(shí)基發(fā)生器由掃描門、積分器、電壓比較器和釋抑電路組成。 掃描門積分器RhChD-E+ERpT

12、b穩(wěn)定度比較和釋抑Ub1E0第38頁(yè)，共72頁(yè)。掃描門電路是一個(gè)典型的施密特電路，它是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，當(dāng)觸發(fā)脈沖在t1時(shí)刻到來(lái)，電路翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，使得掃描電壓發(fā)生器開始工作。積分器為密勒積分器，它能產(chǎn)生高線性度的鋸齒波電壓。當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)，電源電壓E通過(guò)電阻只對(duì)電容C充電，產(chǎn)生負(fù)向鋸齒波Uo，此電壓一路送至水平放大器，另一路送入時(shí)基發(fā)生器的電壓比較器。積分器的兩個(gè)穩(wěn)態(tài)相當(dāng)于開關(guān)K的斷開和閉合，開關(guān)K閉合時(shí)，電容C迅速放電，使Uo迅速回升，形成掃描回程電壓。第39頁(yè)，共72頁(yè)。密勒積分器電壓比較器和釋抑電路用于保證產(chǎn)生穩(wěn)定的掃描信號(hào)，不會(huì)由于脈沖而產(chǎn)生“誤”翻轉(zhuǎn)。第40頁(yè)，共72頁(yè)。比較、釋

13、抑電路保證回掃結(jié)束后才開始下一次的觸發(fā)掃描.回掃時(shí)不會(huì)被誤觸發(fā)又開始一次新的掃描. 正程無(wú)影響t1-掃描開始tp- Ch開始充電，t2-掃描結(jié)束,Ch開始放電回掃時(shí)間tbCh放電時(shí)間th等待時(shí)間tw關(guān)系：thtb 掃描門積分器RhChD-E+ERpTb穩(wěn)定度比較和釋抑Ub1E0+Et1t2t3t4t5tfthtb掃描電壓t1第二次掃描E0E0-E1-E2第41頁(yè)，共72頁(yè)。 觸發(fā)電路包括觸發(fā)源選擇、觸發(fā)信號(hào)耦合方式選擇、觸發(fā)方式和觸發(fā)整形電路。 (1) 觸發(fā)源 觸發(fā)信號(hào)有三種來(lái)源： 內(nèi)觸發(fā)。內(nèi)觸發(fā)信號(hào)來(lái)自于示波器內(nèi)的Y通道觸發(fā)放大器，它位于延遲線前。當(dāng)需要利用被測(cè)信號(hào)觸發(fā)掃描發(fā)生器時(shí)，采用這種

14、方式。 外觸發(fā)。用外接信號(hào)觸發(fā)掃描，該信號(hào)由觸發(fā)“輸入”端接入。 電源觸發(fā)。來(lái)自50Hz交流電源(經(jīng)變壓器)產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖，用于觀察與交流電源頻率有時(shí)間關(guān)系的信號(hào)。如電源紋波電壓、電源干擾等。2、觸發(fā)電路第42頁(yè)，共72頁(yè)。(2) 觸發(fā)耦合方式 為了適應(yīng)不同的信號(hào)頻率，示波器設(shè)有四種觸發(fā)耦合方式。 DC-直流耦合：用于觀察直流或緩慢變化的信號(hào)。 AC-交流耦合：觸發(fā)信號(hào)經(jīng)電容C1接入，用于觀察由低頻到較高頻率的信號(hào)。 AC-低頻抑制：觸發(fā)信號(hào)經(jīng)電容C1及C2接入，電容量減小，阻抗較大，用于抑制2kHz以下的低頻成分。例如觀測(cè)有低頻干擾(50Hz噪聲)的信號(hào)時(shí)，用這一種耦合方式較合適，可以避免波

15、形晃動(dòng)。 HF-高頻耦合：觸發(fā)信號(hào)經(jīng)電容C1及C3接入，電容量較小，用于觀測(cè)大于5MHz的信號(hào)。第43頁(yè)，共72頁(yè)。第44頁(yè)，共72頁(yè)。(2) 觸發(fā)方式和觸發(fā)整形 示波器的觸發(fā)方式通常有常態(tài)、自動(dòng)和高頻三種方式，這三種方式控制觸發(fā)整形電路，產(chǎn)生不同形式的掃描觸發(fā)信號(hào)，形成不同的掃描電壓。 常態(tài)觸發(fā)方式(single)/單次觸發(fā) 常態(tài)觸發(fā)方式是將觸發(fā)信號(hào)輸入整形電路，經(jīng)整形得到足以觸發(fā)掃描電壓電路的觸發(fā)脈沖。它的觸發(fā)極性(觸發(fā)沿)和觸發(fā)電平是可調(diào)節(jié)的。 不足之處：在沒(méi)有輸入信號(hào)或觸發(fā)電平不適當(dāng)時(shí)，就沒(méi)有觸發(fā)脈沖輸出，因而也無(wú)掃描基線。第45頁(yè)，共72頁(yè)。自動(dòng)觸發(fā)方式(sequence) 自動(dòng)觸發(fā)

16、方式時(shí)，整形電路為一射極定時(shí)的自激振蕩器，振蕩器的固有頻率由電路時(shí)間參數(shù)決定，該自激多諧振蕩器的輸出經(jīng)變換后去驅(qū)動(dòng)掃描電壓發(fā)生器。所以，在無(wú)被測(cè)信號(hào)輸入時(shí)仍有掃描。 高頻觸發(fā)方式 高頻觸發(fā)方式原理同自動(dòng)觸發(fā)方式，不同點(diǎn)是射極定時(shí)電容變小，自激振蕩頻率較高，當(dāng)用高頻觸發(fā)信號(hào)去與它同步時(shí)，同步分頻比不需太高。使同步較為穩(wěn)定。高頻觸發(fā)方式常用于觀測(cè)高頻信號(hào)。觸發(fā)整形：觸發(fā)電平與觸發(fā)極性選擇3、水平放大器(與放大器類似) (放大倍數(shù)帶寬)第46頁(yè)，共72頁(yè)。C、校正器(標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源，方波)校正器是示波器內(nèi)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)校準(zhǔn)或檢驗(yàn)示波器X軸和Y軸標(biāo)尺的刻度。一般示波器設(shè)有兩個(gè)校正器，分別是整幅度校正器和掃

17、速校正器。 幅度校正器產(chǎn)生幅度穩(wěn)定不變并經(jīng)過(guò)校正的電壓(一般為方波)用于校正Y通道靈敏度。通過(guò)微調(diào)旋鈕進(jìn)行校正調(diào)節(jié)。 掃速校正器產(chǎn)生頻率固定而穩(wěn)定的信號(hào)，用于校正x軸時(shí)間標(biāo)度，或用來(lái)檢驗(yàn)掃描因數(shù)是否正確。第47頁(yè)，共72頁(yè)。校正源第48頁(yè)，共72頁(yè)。四、雙線和雙蹤示波器 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。便于比較、觀察、測(cè)量和分析。雙蹤示波器雙線示波器第49頁(yè)，共72頁(yè)。1、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。兩個(gè)通道的輸出信號(hào)在電子開關(guān)控制下，交替通過(guò)主通道加于示波管的同一對(duì)垂直偏轉(zhuǎn)板。掃描方式： 1. A 2. B 3.

18、 交替 4. 斷續(xù) 5. A+B 第50頁(yè)，共72頁(yè)。2、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(guò)“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。 多數(shù)雙線示波器共用一個(gè)時(shí)基發(fā)生器。第51頁(yè)，共72頁(yè)。五、示波器的應(yīng)用電壓測(cè)量時(shí)間測(cè)量頻率測(cè)量相位測(cè)量第52頁(yè)，共72頁(yè)。4.4 高速與取樣示波器 通用示波器對(duì)高頻率信號(hào)會(huì)產(chǎn)生畸變，產(chǎn)生畸變的原因主要有：L、C：示波器偏轉(zhuǎn)板電容C與引線電感L的影響。當(dāng)測(cè)量高頻信號(hào)時(shí)，偏轉(zhuǎn)板

19、電容C與引線電感L構(gòu)成的諧振回路，將使階躍信號(hào)產(chǎn)生畸變，在上升沿處，形成過(guò)阻尼、臨界阻尼或 阻尼振蕩(欠阻尼)三種情況。過(guò)阻尼使得上升沿變壞。欠阻尼情況，在上升沿頂部疊加振蕩信號(hào)。第53頁(yè)，共72頁(yè)。減小L： 減小引線長(zhǎng)度。減小C：增大偏轉(zhuǎn)極板間的距離，(但偏轉(zhuǎn)靈敏度降低)。 (電場(chǎng)強(qiáng)度梯度變小)第54頁(yè)，共72頁(yè)。電子渡越時(shí)間的影響：當(dāng)電子束通過(guò)偏轉(zhuǎn)板時(shí)，偏轉(zhuǎn)板上的電壓不變，那么電子束的偏轉(zhuǎn)量正比于偏轉(zhuǎn)電壓。普通示波管中電子通過(guò)偏轉(zhuǎn)板的時(shí)間，即電子渡越時(shí)間為110ns量級(jí)，如果顯示波形周期或脈寬比它大得多，則可以認(rèn)為在波形顯示期間，偏轉(zhuǎn)板上的電壓不變。但是，當(dāng)顯示高頻信號(hào)，即顯示ns級(jí)脈沖或

20、幾百兆赫的正弦波時(shí)，則因電子通過(guò)偏轉(zhuǎn)板期間偏轉(zhuǎn)板上電壓會(huì)有明顯變化，所顯示的波形會(huì)有很大失真。對(duì)于正弦波會(huì)使得波形振幅變小，且引入相位差；對(duì)于脈沖波形，表現(xiàn)為上升沿下降沿均變慢，甚至畸變?yōu)槿切尾ǖ?5頁(yè)，共72頁(yè)。Y偏轉(zhuǎn)放大器帶寬不足。放大器高頻截止頻率不夠高，對(duì)于高頻信號(hào)將產(chǎn)生前后沿失真。掃描速度不夠快。當(dāng)顯示高頻信號(hào)時(shí)，要有足夠快的掃描速度。例如，要求光跡在5ns時(shí)間內(nèi)掃過(guò)10cm長(zhǎng)的距離，掃描速度為0.5nscm，普通示波器無(wú)法達(dá)到。亮度不夠。對(duì)于高速脈沖，例如寬為5ns的脈沖，掃出一個(gè)波形的時(shí)間僅5ns，即使重復(fù)頻率為每秒1000次，圖形亮度仍很低。第56頁(yè)，共72頁(yè)。一、高速示波器

21、 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。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，通常要求Y軸放大器必須有更大的放大倍數(shù)。在要求更高速度時(shí)，采用行波示波管。第57頁(yè)，共72頁(yè)。 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。第58頁(yè)，共72頁(yè)。二、取

22、樣示波器 將高頻(一般為1GHz以上)的重復(fù)性的周期信號(hào)，經(jīng)過(guò)取樣(取樣速率可調(diào)節(jié))，變換成低頻的重復(fù)性的周期信號(hào)，再運(yùn)用通用示波器的原理進(jìn)行顯示和觀測(cè)的示波器稱為取樣示波器。第59頁(yè)，共72頁(yè)。 前面介紹的示波器都是“實(shí)時(shí)信號(hào)”顯示的示波器，而取樣示波器則經(jīng)過(guò)頻率轉(zhuǎn)換，是一種“非實(shí)時(shí)取樣”的示波器。這種非實(shí)時(shí)取樣技術(shù)把一個(gè)高頻或超高頻的信號(hào)經(jīng)過(guò)跨周期的取樣，形成一個(gè)波形和相位完全相同、幅度相等或成某種嚴(yán)格比例的低頻(或中頻)信號(hào)。對(duì)低頻信號(hào)的測(cè)量，要比對(duì)高頻或超高頻信號(hào)的測(cè)量在技術(shù)上成熟得多，測(cè)量精度也易于得到保證。 “取樣裝置+加普通示波器=取樣示波器”，取樣裝置可將頻率上限擴(kuò)展到十幾GH

23、z。1969年HP公司試制的1811A型取樣示波器頻寬為18GHz。第60頁(yè)，共72頁(yè)。1、非實(shí)時(shí)取樣原理 非實(shí)時(shí)取樣保持電路原理圖。圖中K為取樣脈沖p(t)所控制的電子開關(guān)，也叫取樣門。在脈沖持續(xù)期tw相當(dāng)于開關(guān)K閉合，在脈沖間歇期T0相當(dāng)于開關(guān)K斷開。 開關(guān)K閉合時(shí)，取樣電路的輸出us(t)=ui(t)，由于脈沖寬度tw很窄，可以認(rèn)為在此期間ui(t)的電壓幅度是不變的。us(t)是寬度與脈沖寬度tw相同的離散取樣信號(hào). 在脈沖間歇期期間，開關(guān)K斷開，輸入信號(hào)ui(t)不能通過(guò)開關(guān)，則us(t)輸出信號(hào)幅度為0，這樣通過(guò)取樣脈沖的作用，將連續(xù)的輸入信號(hào)ui(t)，變成了離散的信號(hào)us(t)

24、。第61頁(yè)，共72頁(yè)。取樣門及取樣脈沖第62頁(yè)，共72頁(yè)。非實(shí)時(shí)取樣過(guò)程第63頁(yè)，共72頁(yè)。2、取樣示波器組成 取樣示波器組成框圖。 被測(cè)信號(hào)通過(guò)取樣門后，變成窄脈沖信號(hào)，經(jīng)放大后，送入延長(zhǎng)電路，形成信號(hào)包絡(luò)。Y通道由取樣門、放大電路及延長(zhǎng)電路組成，延長(zhǎng)電路中有保持電容及直流放大器，以便將窄脈沖取樣信號(hào) 展寬，得到量化的包絡(luò)信號(hào)。 為了在屏幕上顯示出由不連續(xù)的亮點(diǎn)構(gòu)成的取樣信號(hào)波形，必須采用與取樣信號(hào)同步的階梯波掃描電壓。 波形對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。第64頁(yè)，共72頁(yè)。取樣示波器組成框圖第65頁(yè)，共72頁(yè)。顯示過(guò)程在量化信號(hào)(a)與階梯掃描信號(hào)(b)共同作用下，就可在熒光屏上顯示出被測(cè)高頻信號(hào)的波形如圖

25、(c)，當(dāng)取樣點(diǎn)足夠密時(shí)， 即圖(c)中亮點(diǎn)足夠密時(shí)，該波形便能無(wú)失真地表現(xiàn)被測(cè)高頻波形。(兩個(gè)通道加的都是階梯波，Y階梯電壓值對(duì)應(yīng)取樣值，X階梯電壓值與時(shí)間成正比。)第66頁(yè)，共72頁(yè)。 取樣示波器的X通道中的時(shí)基單元，除了產(chǎn)生階梯波電壓外，還產(chǎn)生與掃描電壓同步的t延遲脈沖，用以同步取樣門及延長(zhǎng)門脈沖發(fā)生器，使整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)地工作。 取樣示波器是一種非實(shí)時(shí)取樣過(guò)程，它只能觀測(cè)重復(fù)信號(hào)，對(duì)非重復(fù)的高頻信號(hào)或單次信號(hào)，只能用高速示波器進(jìn)行觀測(cè)。第67頁(yè)，共72頁(yè)。4.5 記憶示波器(了解) 記憶示波器，又稱為模擬存貯示波器，它的記憶功能是由記憶示波管完成的。利用具有記憶能力的材料制成的示波管結(jié)合相

26、應(yīng)的電子線路，就形成了記憶示波器。 記憶示波管可分為可變余輝存貯方式和快速轉(zhuǎn)移存貯方式兩種示波管，它們都是將記憶信號(hào)存貯于示波管的柵網(wǎng)上，需要顯示時(shí)，將它顯示出來(lái)。 第68頁(yè)，共72頁(yè)。柵網(wǎng)式記憶示波管結(jié)構(gòu)示意圖第69頁(yè)，共72頁(yè)。 記錄波形的過(guò)程：首先清除柵網(wǎng)，如同先將黑板擦干凈一樣，然后控制向柵網(wǎng)寫入信號(hào)波形，保存該波形，最后，顯示該波形。 由于數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字存貯示波器的出現(xiàn)，使得記憶示波器的發(fā)展受到一定的影響，數(shù)字存儲(chǔ)示波器 逐漸取代了記憶示波器。第70頁(yè)，共72頁(yè)。樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識(shí)。8月-228月-22Friday, August 5, 2022人生得意須盡

27、歡，莫使金樽空對(duì)月。06:34:5206:34:5206:348/5/2022 6:34:52 AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。8月-2206:34:5206:34Aug-2205-Aug-22加強(qiáng)交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。06:34:5206:34:5206:34Friday, August 5, 2022安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。8月-228月-2206:34:5206:34:52August 5, 2022踏實(shí)肯干，努力奮斗。2022年8月5日6:34 上午8月-228月-22追求至善憑技術(shù)開拓市場(chǎng)，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹立形象。05 八月 20226:34:52 上午06:34:528月-22嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。八月 226:34 上午8月-2206:34August 5, 2022作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/8/5 6:34:5206:34:5205 August 2022