示波器測(cè)試技術(shù)

關(guān)于示波器測(cè)試技術(shù)第一頁，共九十五頁，2022年，8月28日一、概述示波測(cè)試技術(shù)可將電信號(hào)作為時(shí)間的函數(shù)顯示在屏幕上，能把兩個(gè)有關(guān)系的變量轉(zhuǎn)化為電參數(shù)，在熒光屏上顯示這兩個(gè)變量之間的關(guān)系。示波器還可以直接觀測(cè)一個(gè)脈沖信號(hào)的前后沿、脈寬、上沖、下沖等參數(shù)，同時(shí)，示波測(cè)試還是多種電量和非電量測(cè)試中的基本技術(shù)。示波器是時(shí)域分析的最典型儀器，也是當(dāng)前電子測(cè)量領(lǐng)域中，品種最多、數(shù)量最大、最常用的一種儀器；示波測(cè)試技術(shù)成為一種最靈活、多用的綜合性技術(shù)。第二頁，共九十五頁，2022年，8月28日示波器的分類1．通用示波器：采用單束示波管,有單蹤型和多蹤型,能定性、定量地觀測(cè)信號(hào)。2．多束示波器：采用多束示波管。3．取樣示波器：將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻傳號(hào)4．記憶、存儲(chǔ)示波器：具有記憶、存儲(chǔ)被觀測(cè)信號(hào)的功能。5．特種示波器：滿足特殊用途，也叫專用示波器。第三頁，共九十五頁，2022年，8月28日示波器的主要技術(shù)指標(biāo)1．頻帶寬度BW：指Y通道的工作頻率范圍，即Y通道輸入信號(hào)上、下限頻率之差?，F(xiàn)代示波器的下限頻率都已延伸至0Hz，因而示波器的頻帶寬度可用上限頻率來表示。通常要求：

BW≥3fmax 式中fmax為被測(cè)信號(hào)的最高頻率。第四頁，共九十五頁，2022年，8月28日頻帶寬度BW與上升時(shí)間tr之間一般有確定的內(nèi)在關(guān)系，即BW·tr=0.35第五頁，共九十五頁，2022年，8月28日2．垂直靈敏度示波器可以分辨的最小信號(hào)幅度和輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。一般用V/cm、V/div、mV/cm、mV/div表示。3．輸入阻抗指在示波器輸入端規(guī)定的直流電阻值和并聯(lián)電容值，一般用MΩ//pF表示。第六頁，共九十五頁，2022年，8月28日4．掃描速度也稱掃描時(shí)間因數(shù)，是指光點(diǎn)水平移動(dòng)的速度一般用cm/s、div/s表示。說明示波器能觀察的時(shí)間和頻率的范圍。時(shí)基因數(shù)：掃描速度的倒數(shù)，單位t/cm、t/div。5．同步（或觸發(fā)）電壓指波形穩(wěn)定的最小輸入電壓。第七頁，共九十五頁，2022年，8月28日二、示波測(cè)試的基本原理示波器的測(cè)試過程ViVx-VxVy-VyY軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)圖8.1示波器結(jié)構(gòu)的框圖第八頁，共九十五頁，2022年，8月28日基本原理：Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)將輸入的被測(cè)交流信號(hào)放大；X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)提供一個(gè)與時(shí)間成線性關(guān)系的鋸齒波電壓；兩組電壓同時(shí)加到示波管的偏轉(zhuǎn)板上，示波管中的電子束在偏轉(zhuǎn)電壓的作用下運(yùn)動(dòng)，在屏幕上形成與被測(cè)信號(hào)一致的波形。第九頁，共九十五頁，2022年，8月28日陰極射線示波管簡稱示波管，用符號(hào)CRT表示。作用：是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)而加以顯示。構(gòu)造：與電視機(jī)顯像管相同，主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三大部分組成，三大部分均封裝在密閉呈真空的玻璃殼內(nèi)。第十頁，共九十五頁，2022年，8月28日CRTFKG1G2A1A2Y2X2Y1X1電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)熒光屏圖8.2示波管結(jié)構(gòu)示意圖第十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日CRT第十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日1．電子槍

作用：是發(fā)射電子并形成聚束的高速電子流。組成：主要由燈絲F、陰極K、控制柵極G、第一陽極A1、第二陽極A2和后加速陽極A3組成。燈絲F——通電后加熱陰極。陰極K——在燈絲的加熱下，發(fā)射出大量的電子.柵極G——呈圓桶狀，中間開孔?？刂仆ㄟ^電子束的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。第一陽極A1、第二陽極A2——對(duì)電子束實(shí)現(xiàn)加速和聚焦。第十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日2．偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

作用：是使電子束產(chǎn)生在垂直和水平方向上的位移。組成：Y偏轉(zhuǎn)板——水平放置，控制電子束在垂直方向產(chǎn)生位移。X偏轉(zhuǎn)板——垂直放置，控制電子束在水平方向產(chǎn)生位移。線性偏轉(zhuǎn)特性：電子束在垂直和水平方向的偏轉(zhuǎn)距離分別與加在偏轉(zhuǎn)板上的電壓大小成正比。即：y=h’yuyx=hxux=hxkt=h’xt(ux=kt)第十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日當(dāng)示波管制成后，L、b、S均為常數(shù)，第二陽極的電壓Va也基本不變，所以Y方向的偏轉(zhuǎn)距離y正比于偏轉(zhuǎn)板上的電壓Vy。在一定范圍內(nèi)，熒光屏上光點(diǎn)偏移的距離與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓成正比，這是用示波管觀測(cè)波形的理論根據(jù)。第十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日式中，h’y——比例系數(shù)，稱為示波管的偏轉(zhuǎn)因數(shù)，單位為cm/V，其倒數(shù)Dy=1/h’y，稱為示波管的垂直靈敏度，單位為V/cm。第十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日3．熒光屏：是示波器的顯示部分。熒光屏為圓形曲面或矩形平面，其內(nèi)壁涂有熒光物質(zhì)，形成熒光膜。當(dāng)熒光物質(zhì)受到電子槍發(fā)射的高速電子束轟擊時(shí)就能產(chǎn)生熒光亮點(diǎn)，亮點(diǎn)的亮度取決于電子束中電子的數(shù)目、密度和速度。余輝時(shí)間：當(dāng)電子束從熒光屏上移去后，光點(diǎn)仍能在屏上保持一定的時(shí)間才消失。從電子束移去到光點(diǎn)亮度下降為原始值的10%，所延續(xù)的時(shí)間。熒光屏余輝時(shí)間的長短隨著各種熒光物質(zhì)的不同而不同，一般可分為：極短余輝、短余輝、中余輝、長余輝、極長余輝。第十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日?qǐng)D象顯示的基本原理在電子槍中，電子運(yùn)動(dòng)經(jīng)過聚焦形成電子束，電子束通過垂直或水平偏轉(zhuǎn)板打到熒光屏上產(chǎn)生亮點(diǎn)，亮點(diǎn)在熒光屏上垂直或水平方向偏轉(zhuǎn)的距離，正比于加在垂直或水平偏轉(zhuǎn)板上的電壓，即亮點(diǎn)在屏幕上移動(dòng)的軌跡，是加到偏轉(zhuǎn)板上的電壓信號(hào)的波形。示波器顯示圖形或波形的原理就是基于電子與電場(chǎng)之間的相互作用原理進(jìn)行的。第十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日1．顯示隨時(shí)間變化的圖形圖(a)Vx=Vy=0(b)Vx=0，Vy=常量(c)Vx=常量，Vy=0(d)Vx=常量，Vy=常量

圖8.4固定電壓與光點(diǎn)偏移的關(guān)系圖兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板上不加任何電壓，則光點(diǎn)在屏的中心；X偏轉(zhuǎn)板不加電壓，Y偏轉(zhuǎn)板加一個(gè)固定電壓，則光點(diǎn)在垂直方向偏移；Y偏轉(zhuǎn)板不加電壓，X偏轉(zhuǎn)板加一個(gè)固定電壓，則光點(diǎn)在垂直水平偏移；兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板上加固定電壓，則光點(diǎn)位置應(yīng)由兩電壓的矢量合成；第十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日可變電壓與光點(diǎn)偏移的關(guān)系圖(a)Y偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號(hào)(b)X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波信號(hào)圖8.5可變電壓與光點(diǎn)偏移的關(guān)系圖+Vx-VxtTn0234Vx1+VyTSt0234Vy10-Vy234102341第二十頁，共九十五頁，2022年，8月28日Y偏轉(zhuǎn)板加被測(cè)正弦電壓uy=Umsinωt，X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓ux=kt，則電子束在兩個(gè)電壓的同時(shí)作用下，在垂直方向和水平方向同時(shí)產(chǎn)生位移，屏上將顯示被測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的波形曲線。第二十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日2．顯示任意兩個(gè)變量之間的關(guān)系X—Y圖示儀顯示圖形前，先把兩個(gè)變量轉(zhuǎn)換成與之成比例的兩個(gè)電壓，分別加到X，Y轉(zhuǎn)板上，屏幕上任一瞬間光點(diǎn)的位置都是由偏轉(zhuǎn)板上兩個(gè)電壓的瞬時(shí)值決定。由于熒光屏有余輝時(shí)間和人眼有殘留效應(yīng)，從屏上可以看到全部光點(diǎn)構(gòu)成的曲線，它反映了兩個(gè)變量之間的關(guān)系。第二十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日分析：兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板上均加正弦信號(hào)電壓，如果這兩個(gè)信號(hào)初相相同，則可在熒光屏上畫出一條直線；若X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，這條直線與水平軸呈45°，如圖（a）所示。如果這兩個(gè)信號(hào)初相相差90°，則在熒光屏上畫出一個(gè)正橢圓；若X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，則在熒光屏上畫出一個(gè)圓，如圖（b）所示。第二十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日李沙育（Lissajous）圖形：示波器兩個(gè)偏轉(zhuǎn)板上都加正弦信號(hào)電壓時(shí)顯示的圖形。

在測(cè)量頻率和相位時(shí)常會(huì)用到，此時(shí)示波器變?yōu)橐粋€(gè)X—Y圖示儀。第二十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日3．掃描的概念Y偏轉(zhuǎn)板不加電壓，X偏轉(zhuǎn)板加一個(gè)隨時(shí)間線性變化的電壓，即鋸齒波電壓ux=kt，則光點(diǎn)在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，出現(xiàn)一條水平線段，光點(diǎn)在水平方向的偏移距離為x=hxux=hxkt=h’xt，這樣，X方向偏轉(zhuǎn)距離的變化就反映了時(shí)間的變化，此時(shí)光點(diǎn)水平移動(dòng)形成的水平亮線稱為“時(shí)間基線”。第二十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日掃描電壓：隨時(shí)間線性變化的電壓，即鋸齒波電壓。掃描：光點(diǎn)在鋸齒波作用下掃動(dòng)的過程。掃描正程：光點(diǎn)自左向右的連續(xù)掃動(dòng)過程。掃描逆程（掃描回程）：光點(diǎn)自右迅速返回左端起掃點(diǎn)的過程。理想鋸齒波電壓：掃描逆程時(shí)間為0。第二十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日在X偏轉(zhuǎn)板上加的隨時(shí)間而線性變化的電壓，為鋸齒波電壓。當(dāng)鋸齒波電壓達(dá)到最大值時(shí)，屏上的光點(diǎn)亦達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)，然后鋸齒波電壓迅速返回起始點(diǎn)，光點(diǎn)也迅速返回屏幕最左端，再重復(fù)前面的變化。光點(diǎn)在鋸齒波作用下掃動(dòng)的過程稱為掃描，能實(shí)現(xiàn)掃描的鋸齒波電壓叫掃描電壓，光點(diǎn)自左向右的連續(xù)掃動(dòng)稱為“掃描正程”，光點(diǎn)自屏的右端迅速返回起掃點(diǎn)的過程稱為“掃描逆程”。第二十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日4．同步的概念一般的，如果掃描電壓周期與被測(cè)電壓保持(n為正整數(shù))則稱掃描電壓與被測(cè)電壓“同步”。屏上顯示穩(wěn)定的波形，即每次掃描都有同一個(gè)起點(diǎn)，掃描的運(yùn)動(dòng)軌跡完全重合。第二十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日例如：Tx=2Ty，則熒光屏顯示被測(cè)信號(hào)兩個(gè)周期的波形。第二十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日如果沒有同步關(guān)系，即(n為正整數(shù))，則后一掃描周期描繪的圖形與前一掃描周期的圖形不重合，顯示的波形是不穩(wěn)定的。

第三十頁，共九十五頁，2022年，8月28日第三十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日5．連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描掃描正程緊跟著逆程，逆程結(jié)束又開始新的正程，掃描是不間斷的，這種掃描方式稱為連續(xù)掃描。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)。這種由被測(cè)信號(hào)激發(fā)掃描發(fā)生器的間斷的工作方式，稱為“觸發(fā)掃描方式”。第三十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日第三十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日6．掃描過程的增輝在被測(cè)脈沖出現(xiàn)的掃描期間，由于增輝脈沖的作用，顯示波形較亮，便于觀測(cè)；而在等待掃描期間，即波形為一個(gè)光點(diǎn)的情況下，由于沒有增輝脈沖，光點(diǎn)很暗，避免了較亮的光點(diǎn)長久集中于熒光屏上一點(diǎn)。方法：在掃描正程給示波管柵極加正脈沖或給陰極加負(fù)脈沖來實(shí)現(xiàn)。第三十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日三、通用示波器

通用示波器是示波器中應(yīng)用最廣泛的一種。它通常泛指采用單束示波管組成的示波器。通用示波器的工作原理是其它大多數(shù)類型示波器工作原理的基礎(chǔ)，只要掌握通用示波器的結(jié)構(gòu)、特性及使用方法，就可以較容易地掌握其它類型示波器的原理與應(yīng)用。

第三十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日通用示波器的組成Y輸入Y輸入電路Y前置放大器延遲線X輸入內(nèi)觸發(fā)電路掃描電路外觸發(fā)輸入Y后置放大器增輝電路X放大電路校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器低壓電源校準(zhǔn)信號(hào)輸出各電路高壓電源正高壓負(fù)高壓圖8.11通用示波器的組成框圖

圖7.15放大器幅頻特性測(cè)試連線圖第三十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日組成：主要由示波管、垂直（Y軸）通道、水平(X軸）通道三部分。校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器、高低壓電源、增輝與調(diào)輝電路。第三十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日通用示波器的垂直通道垂直通道（Y軸通道）是對(duì)被測(cè)信號(hào)處理的主要通道，它將輸入的被測(cè)信號(hào)進(jìn)行衰減或線性放大，并在一定范圍內(nèi)保持增益穩(wěn)定，最后，輸出符合示波管偏轉(zhuǎn)要求的信號(hào)，以推動(dòng)垂直偏轉(zhuǎn)板，使被測(cè)信號(hào)在屏幕上顯示出來。垂直通道包括輸入電路、Y前置放大器、延遲線和Y后置放大器等部分。第三十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日1．輸入電路主要是由衰減器和輸入選擇開關(guān)構(gòu)成。①衰減器衰減器由RC組成，用來衰減輸入信號(hào)，以保證顯示在熒光屏上的信號(hào)不致因過大而失真。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)。第三十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日第四十頁，共九十五頁，2022年，8月28日探極——也稱探頭作用：探極可以提高示波器的輸入阻抗，增強(qiáng)抗干擾能力，擴(kuò)展示波器的量程。分類：分為有源探極——衰減比為1:1，適于測(cè)試高頻小信號(hào)。無源探極——衰減比分為1:1、10:1，用于高頻測(cè)量。無源探極的結(jié)構(gòu)如圖所示：第四十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日無源探極的結(jié)構(gòu)如圖所示：第四十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日2．前置放大器前置放大器將信號(hào)適當(dāng)放大，并從中取出內(nèi)觸發(fā)信號(hào)，并具有靈敏度調(diào)節(jié)、校正、Y軸移位等控制作用。Y前置放大器大都采用差分放大電路，它輸出一對(duì)平衡的交流電壓，當(dāng)被測(cè)信號(hào)的幅度改變時(shí)，偏轉(zhuǎn)的基線電位保持不變。若在差分電路的輸入端饋入不同的直流電位，差分輸出電路的兩個(gè)輸出端直流電位會(huì)改變，對(duì)應(yīng)的Y偏轉(zhuǎn)板上的相對(duì)直流電位和波形在Y方向的位置也改變。即調(diào)節(jié)“Y軸位移”旋鈕，可以改變被測(cè)波形在屏幕上的位置。第四十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日3．延遲線延遲線是一種傳輸線，起延遲時(shí)間的作用。延遲線的作用就是把加到垂直偏轉(zhuǎn)板的脈沖信號(hào)延遲一段時(shí)間，使信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間滯后于掃描開始時(shí)間，這樣就能夠保證在屏幕上可以掃出包括上升時(shí)間在內(nèi)的脈沖全過程。對(duì)延遲線的要求是，它只對(duì)信號(hào)起延遲時(shí)間的作用，不應(yīng)產(chǎn)生失真。目前延遲線主要有兩種，一種是采用雙股螺旋平衡式延遲電纜；另一種是利用LC非線性電路的后滯作用構(gòu)成的多節(jié)LC網(wǎng)絡(luò)。第四十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日4．Y輸出放大器將延遲線傳輸來的被測(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輸出放大器大都采用推挽式放大器，電路中采用一定的頻率補(bǔ)償電路和較強(qiáng)的負(fù)反饋，以使得在較寬的頻率范圍內(nèi)增益穩(wěn)定。還可采用改變負(fù)反饋的方法變換放大器的增益，例如很多示波器中一般設(shè)有垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)“×5”或“×10”擴(kuò)展功能，它把放大器的放大量提高5倍或10倍，這對(duì)于觀測(cè)微弱信號(hào)或看清波形某個(gè)局部的細(xì)節(jié)是很方便的。第四十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日通用示波器的水平通道示波器水平通道（X軸通道）的主要任務(wù)是產(chǎn)生隨時(shí)間線性變化的掃描電壓，再放大到足夠幅度，然后輸出推挽信號(hào)加到水平偏轉(zhuǎn)板，使光點(diǎn)在熒光屏的水平方向達(dá)到滿偏轉(zhuǎn)。水平通道包括觸發(fā)電路、掃描電路和水平放大器等部分。第四十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日水平系統(tǒng)組成框圖掃描信號(hào)發(fā)生器觸發(fā)電路比較和釋抑電路X偏轉(zhuǎn)板觸發(fā)耦合方式選擇

觸發(fā)源選擇放大整形電路掃描閘門掃描電壓產(chǎn)生電路水平放大器圖8.13水平系統(tǒng)組成框圖第四十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日1．觸發(fā)電路觸發(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。觸發(fā)電路包括觸發(fā)源選擇、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)放大整形等電路。第四十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日①觸發(fā)源選擇觸發(fā)源的選擇應(yīng)根據(jù)被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)來確定，以保證熒光屏上顯示的被測(cè)波形的穩(wěn)定性。一般有3種類型的觸發(fā)源。a.內(nèi)觸發(fā)（INT）b.外觸發(fā)（EXT）c.電源觸發(fā)(LINE)第四十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日②觸發(fā)耦合方式為了適應(yīng)不同的觸發(fā)信號(hào)頻率，示波器一般設(shè)有4種觸發(fā)耦合方式。a.“DC”直流耦合b.“AC”交流耦合c.“LFREJ”低頻抑制耦合d.“HFREJ”高頻抑制耦合第五十頁，共九十五頁，2022年，8月28日③掃描觸發(fā)方式選擇（TRIGMODE）a.常態(tài)（NORM）觸發(fā)方式只有在有觸發(fā)源信號(hào)，并且產(chǎn)生了有效的觸發(fā)脈沖時(shí)，掃描電路才能被觸發(fā)，才能產(chǎn)生掃描鋸齒波電壓，熒光屏上才有掃描線。b.自動(dòng)（AUTO）觸發(fā)方式掃描電路處于自激狀態(tài)，有連續(xù)掃描鋸齒波電壓輸出，熒光屏上顯示出掃描線。第五十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日④觸發(fā)極性選擇和觸發(fā)電平在電路中設(shè)置這兩種控制方式，可任意選擇被顯示信號(hào)的起始點(diǎn)，便于對(duì)波形的觀測(cè)和比較。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平?jīng)Q定觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻，并決定掃描的起點(diǎn)。觸發(fā)極性是指觸發(fā)點(diǎn)位于觸發(fā)源信號(hào)的上升沿還是下降沿。第五十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日⑤觸發(fā)放大整形電路由于輸入到觸發(fā)電路的波形復(fù)雜，頻率、幅度、極性都可能不同，需對(duì)觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行放大、整形。整形電路的基本形式是電壓比較器，當(dāng)輸入的觸發(fā)源信號(hào)與通過“觸發(fā)極性和電平”選擇的信號(hào)之差達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)，比較電路翻轉(zhuǎn)，輸出矩形波，然后經(jīng)過微分整形，變成觸發(fā)脈沖。第五十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日2．掃描信號(hào)發(fā)生電路圖8.16掃描信號(hào)發(fā)生器組成框圖比較和釋抑電路電源掃描閘門掃描電壓產(chǎn)生電路送X放大器觸發(fā)脈沖觸發(fā)連續(xù)第五十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日①掃描方式選擇示波器應(yīng)該既能連續(xù)掃描又能觸發(fā)掃描，掃描方式的選擇可通過開關(guān)進(jìn)行。在連續(xù)掃描時(shí)，沒有觸發(fā)脈沖信號(hào)，掃描閘門也不受觸發(fā)脈沖的控制，仍會(huì)產(chǎn)生門控信號(hào)，并啟動(dòng)掃描發(fā)生器工作；在觸發(fā)掃描時(shí)，只有在觸發(fā)脈沖作用下才產(chǎn)生門控信號(hào)。第五十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日②掃描門a.輸出時(shí)間準(zhǔn)確的矩形開關(guān)信號(hào)，又稱閘門信號(hào)，控制積分器掃描。b.由于閘門信號(hào)和掃描正程同時(shí)開始，同時(shí)結(jié)束，可利用閘門信號(hào)作為增輝脈沖控制示波管，起正程加亮作用。c.在雙蹤示波器中，利用閘門信號(hào)觸發(fā)電子開關(guān)，使之工作于交替狀態(tài)。第五十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日③積分器

圖8.19密勒積分器的電路模型∑CRuoui∞

i第五十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日④比較和釋抑電路比較電路利用比較、識(shí)別電平的功能來控制鋸齒波的幅度，它決定掃描的終止時(shí)刻，從而確定鋸齒波的幅度，使電路產(chǎn)生等幅掃描。由于它控制了掃描基線的長度，也稱為掃描長度電路。釋抑電路則在掃描逆程開始后，關(guān)閉或稱抑制掃描閘門，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)，以便掃描電路恢復(fù)到掃描的起始電平上。第五十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日3．水平放大器水平放大器的基本作用是選擇X軸信號(hào)，并將其放大到足以使光點(diǎn)在水平方向達(dá)到滿偏的程度。X放大器的輸入端有“內(nèi)”、“外”信號(hào)的選擇。置于“內(nèi)”時(shí)，X放大器放大掃描信號(hào)；置于“外”時(shí)，水平放大器放大由面板上X輸入端直接輸入的信號(hào)。水平放大器的工作原理與垂直放大器類似，也是線性、寬帶多級(jí)直接耦合放大器，改變X放大器的增益可以使光跡在水平方向得到擴(kuò)展，或?qū)呙杷俣冗M(jìn)行微調(diào)，以校準(zhǔn)掃描速度。改變X放大器有關(guān)的直流電位也可使光跡產(chǎn)生水平位移。第五十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日通用示波器的其它電路1．高、低壓電源2．Z軸增輝與調(diào)輝3．校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器第六十頁，共九十五頁，2022年，8月28日示波器的多波形顯示在電子測(cè)量技術(shù)中，常常需要同時(shí)觀測(cè)幾個(gè)信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行測(cè)試和比較，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，常用的方法是多蹤示波和多線示波.1．多線示波多線示波是利用多槍電子管來實(shí)現(xiàn)的。如雙線示波器：在示波管中有兩個(gè)獨(dú)立的電子槍，配備獨(dú)立的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。第六十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日2．多蹤示波：單束示波管，增加電子開關(guān)。圖8.23雙蹤示波器垂直系統(tǒng)框圖延遲線電子開關(guān)Y1輸入Y輸入電路Y前置放大器Y1門電路Y2輸入Y輸入電路Y前置放大器Y2門電路Y后置放大器控制信號(hào)第六十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日雙蹤示波器5種顯示方式①“Y1”通道（CH1）：單蹤顯示Y1的波形。②“Y2”通道（CH2）：單蹤顯示Y2的波形。③疊加方式（CH1+CH2）：實(shí)現(xiàn)兩信號(hào)的“和”或“差”的功能——單蹤顯示④交替方式（ALT）⑤斷續(xù)方式（CHOP）第六十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日交替方式（ALT）：適合于觀測(cè)高頻信號(hào).電子開關(guān)受閘門信號(hào)的控制，轉(zhuǎn)換頻率與掃描頻率相等，每間隔一個(gè)掃描周期變換一次狀態(tài)。如第一次掃描時(shí)接通Y1通道，第二次掃描時(shí)接通Y2通道，交替顯示Y1、Y2通道輸入的信號(hào)。第六十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日斷續(xù)方式（CHOP）:適合于觀測(cè)頻率較低的信號(hào)。電子開關(guān)工作于自激狀態(tài)，在一個(gè)掃描周期內(nèi)，高速地輪流接通兩個(gè)輸入信號(hào)，被測(cè)波形由許多線段時(shí)斷時(shí)續(xù)地顯示出來。只要轉(zhuǎn)換頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于被測(cè)信號(hào)的頻率,這些線段及其間隔就很短，人眼看到的波形好像是連續(xù)的。第六十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日第六十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日

四、取樣示波器概述1取樣的基本概念就是從被測(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。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)波形的方法稱為實(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)的方法成為非實(shí)時(shí)取樣，或者稱為等效取樣。第六十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日2取樣原理欲觀察一個(gè)波形，可以把這個(gè)波形在示波器上連續(xù)顯示，也可以在這個(gè)波形上取很多的點(diǎn)，把連續(xù)波形變換成離散波形，只要取樣點(diǎn)數(shù)足夠多，顯示這些離散點(diǎn)也能夠反映原波形的形狀。也就是說，既可以實(shí)時(shí)顯示被測(cè)波形，也可以非實(shí)時(shí)顯示被測(cè)波形。第六十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日取樣示波器的工作原理1．取樣示波器的基本框圖

圖8.29取樣示波器的原理框圖內(nèi)掃描信號(hào)發(fā)生器X放大器觸發(fā)電路外步進(jìn)脈沖發(fā)生器電路延遲線Y輸入取樣電路Y延長門Y放大器第六十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日2．取樣示波器的垂直通道圖8.30閉環(huán)取樣電路的基本組成框圖uiA2uo電路反饋至Y放大器CS取樣門脈沖K1取樣門K2A1Cm延長門脈沖延長門第七十頁，共九十五頁，2022年，8月28日3．取樣示波器的水平通道圖8.31步進(jìn)脈沖發(fā)生器的原理框圖觸發(fā)脈沖階梯波發(fā)生器X放大器電壓比較器電路快斜波發(fā)生器電路泵發(fā)生器取樣脈沖發(fā)生器至取樣門至X偏轉(zhuǎn)板第七十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日4．取樣示波器的主要參數(shù)

①取樣示波器的帶寬

②取樣密度

③等效掃速④掃描延遲時(shí)間第七十二頁，共九十五頁，2022年，8月28日五、數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器的性能特點(diǎn)1．可長期存儲(chǔ)波形2．可進(jìn)行負(fù)延時(shí)觸發(fā)3．便于觀測(cè)單次過程和突發(fā)事件4．具有多種顯示方式5．便于數(shù)據(jù)分析和處理6．可用數(shù)字顯示測(cè)量結(jié)果7．具有多種方式輸出8．便于進(jìn)行功能擴(kuò)展第七十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日數(shù)字存儲(chǔ)示波器的工作原理圖8.33數(shù)字存儲(chǔ)示波器的原理框圖示波管D/AXX放大器控制系統(tǒng)輸入電路

RAMD/AYuiY放大器A/D第七十四頁，共九十五頁，2022年，8月28日工作原理：數(shù)字存儲(chǔ)示波器是將被測(cè)信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化，而后存入到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM中。讀出時(shí)，將存入的數(shù)字化波形經(jīng)過D/A變換恢復(fù)為模擬信號(hào)，在熒光屏上顯示出來。模擬量數(shù)字量需要三個(gè)過程：取樣、量化和編碼。第七十五頁，共九十五頁，2022年，8月28日數(shù)字存儲(chǔ)示波器的顯示方式數(shù)字存儲(chǔ)示波器的顯示方式靈活多樣，可適應(yīng)不同情況下波形觀測(cè)的需要。1．基本顯示方式2．抹跡顯示方式3．卷動(dòng)顯示方式4．顯示技術(shù)的改進(jìn)第七十六頁，共九十五頁，2022年，8月28日數(shù)字存儲(chǔ)示波器的技術(shù)指標(biāo)1．取樣速2．存儲(chǔ)帶寬3．測(cè)量分辨率4．存儲(chǔ)容量5．?dāng)嚯姶鎯?chǔ)時(shí)間6．測(cè)量計(jì)算功能7．測(cè)量準(zhǔn)確度8．觸發(fā)延遲范圍9．讀寫速度10．輸出信號(hào)第七十七頁，共九十五頁，2022年，8月28日六、示波器的基本測(cè)試技術(shù)示波器的選擇1．根據(jù)要顯示信號(hào)數(shù)量，選擇單蹤或雙蹤示波器。2．根據(jù)被測(cè)信號(hào)的頻率特點(diǎn)選擇示波器。3．根據(jù)被測(cè)信號(hào)的重現(xiàn)方式選擇示波器。4．根據(jù)被測(cè)信號(hào)是否含有交直流成分選擇示波器。5．根據(jù)被測(cè)信號(hào)測(cè)試重點(diǎn)選擇示波器。6．根據(jù)是否需存儲(chǔ)被測(cè)信號(hào)選擇示波器。第七十八頁，共九十五頁，2022年，8月28日示波器的正確使用1．使用注意事項(xiàng)①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。②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。③注意示波器的亮度不宜開得過亮，且亮點(diǎn)不宜長期停留在固定位置，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。④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。⑤示波器的探頭有的帶有衰減器，讀數(shù)時(shí)需注意。⑥示波器進(jìn)行定量測(cè)量時(shí)，一定要注意校準(zhǔn)。第七十九頁，共九十五頁，2022年，8月28日2．通用示波器面板和主要控鍵示意圖第八十頁，共九十五頁，2022年，8月28日3．探頭的正確使用由于示波器放大器的輸入阻抗不夠高，用它去測(cè)試電路時(shí)，會(huì)對(duì)被測(cè)電路造成影響，所以示波器一般使用探頭輸入。常見探頭為低電容高電阻探頭，它帶有金屬屏蔽層的塑料外殼，內(nèi)裝一個(gè)RC并聯(lián)電路，其一端接探針，另一端通過屏蔽電纜接到示波器的輸入端。第八十一頁，共九十五頁，2022年，8月28日不同補(bǔ)償時(shí)的波形（a）補(bǔ)償合適的波形（b）欠補(bǔ)償?shù)牟ㄐ螆D8.36不同補(bǔ)償時(shí)的波形（c）過補(bǔ)償?shù)牟ㄐ蔚诎耸?，共九十五頁?022年，8月28日示波器測(cè)量電壓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)一條直線，該直線偏離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。第八十三頁，共九十五頁，2022年，8月28日（2）測(cè)量方法：（1）置“掃描方式”開關(guān)于“AUTO”位置，選擇掃描速度，以使掃描不發(fā)生閃爍現(xiàn)象。（2）視所測(cè)電壓的大小，置“V/div”到適當(dāng)位置，將“微調(diào)”調(diào)至“CAL”位置。（3）置“交流-地-直流”開關(guān)于“GND”位置。此時(shí)的掃