第四章電子示波器

第四章電子示波器1第1頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三它具有下述特點(diǎn)①能顯示波形，能測信號(hào)瞬時(shí)值，具有良好的直觀性。②靈敏度高(10μv/div)(微伏/格)，顯示速度快，工作頻帶寬，可方便觀察瞬變信號(hào)細(xì)節(jié)。③輸入阻抗高，對被測電路影響小。④可顯示任意兩個(gè)電壓或電流量的函數(shù)關(guān)系，可作比較信號(hào)用。2第2頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三示波器按其性能、結(jié)構(gòu)分為：（1）通用示波器通用示波器采用單束示波管，它分為單蹤、雙蹤、多蹤示波器。單蹤示波器在熒光屏上只能顯示一個(gè)信號(hào)的波形，雙蹤示波器在熒光屏上可顯示兩個(gè)信號(hào)的波形，多蹤示波器在熒光屏上可同時(shí)顯示兩個(gè)以上信號(hào)的波形。（2）多束示波器多束示波器又稱為多線示波器，它采用多束示波管，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，能同時(shí)觀測、比較兩個(gè)以上的波形。（3）取樣示波器取樣示波器將高頻、超高頻信號(hào)經(jīng)取樣變換為較低頻率信號(hào)后再顯示，適用于測量高頻、超高頻信號(hào)。（4）存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)示波器具有存儲(chǔ)被測信號(hào)的功能，適用于異地觀測、異地分析測量。（5）專用示波器專用示波器能夠滿足特殊的用途，如監(jiān)測調(diào)試電視系統(tǒng)的電視示波器，用于調(diào)試彩色電視中有關(guān)色度信號(hào)幅度和相位的矢量示波器和用于觀測調(diào)試計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)的邏輯示波器等。3第3頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三4.2示波管

示波器將電信號(hào)波形轉(zhuǎn)換成人眼能直接觀察的圖像，是通過其核心部件示波管來實(shí)現(xiàn)的。示波管是電子示波器的顯示器件，也是示波器的心臟。近來，許多新型的光顯示器件有了很大的發(fā)展，例如：電發(fā)光陣、砷化鎵二極管固態(tài)光發(fā)射陣、液晶離子器件等。目前，電子射線管（CRT）仍然是示波器的重要顯示器件。4第4頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三示波管原理電子槍控制柵極G陰極K燈絲F偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)第一陽極A1第二陽極A2Y1Y2X1X2后加速陽極A3熒光屏偏轉(zhuǎn)板輔助聚焦聚焦輝度+－RP1RP2RP3圖4.1陰極射線示波管結(jié)構(gòu)示意圖5第5頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三一、電子槍

電子槍由燈絲（Ｆ）、陰極（Ｋ）、控制柵極（Ｇ）、第一陽極（Ａ１）、第二陽極（Ａ２）和后加速極（Ａ３）組成。其作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束，撞擊熒光屏而發(fā)光。燈絲用于加熱陰極，陰極提供熱電子發(fā)射所產(chǎn)生的電子?？刂茤艠O則用來控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變熒光屏亮點(diǎn)的輝度。調(diào)節(jié)電位器RP1改變柵、陰極之間的電位差，即可達(dá)到此目的，故RP1在面板上的旋鈕標(biāo)以“輝度”。第一陽極和第二陽極對電子束有加速作用，同時(shí)和控制柵極構(gòu)成一個(gè)對電子束的控制系統(tǒng)，起聚焦作用。調(diào)節(jié)RP2可以改變第一陽極的電位，調(diào)節(jié)RP3可以改變第二陽極的電位，適當(dāng)調(diào)節(jié)RP2(“聚焦”)和RP3(“輔助聚焦”)，可使電子束恰好在熒光屏上會(huì)聚成細(xì)小的點(diǎn)，保證顯示波形的清晰度。調(diào)節(jié)“輝度”時(shí)會(huì)使聚焦受到影響，示波管的“輝度”與“聚焦”兩者經(jīng)常要配合調(diào)節(jié)。后加速極A3位于熒光屏與偏轉(zhuǎn)板之間，其作用是對電子束作進(jìn)一步加速，增加光跡輝度。6第6頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三二、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

示波管中，在第二陽極的后面，由兩對相互垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，Y軸偏轉(zhuǎn)板在前（靠近第二陽極），X軸偏轉(zhuǎn)板在后。兩對偏轉(zhuǎn)板各自形成靜電場，分別控制電子束在垂直方向和水平方向的偏轉(zhuǎn)。為了顯示出被測信號(hào)的波形，掃描電壓和被測信號(hào)電壓分別加在示波管X、Y偏轉(zhuǎn)板上。掃描電壓是與時(shí)間成正比的鋸齒波，因此，電子束在水平方向上的偏轉(zhuǎn)距離與時(shí)間成正比，這是示波器測量時(shí)間、周期等參數(shù)的原理依據(jù)。改變掃描電壓的大小，可以調(diào)整顯示波形的寬度。鋸齒波和被測信號(hào)都變換成極性相反的對稱信號(hào)后加到偏轉(zhuǎn)板上，如圖4.1所示。被測信號(hào)變換后加在Y偏轉(zhuǎn)板上，使電子束產(chǎn)生與信號(hào)電壓成正比的偏移，這是示波器測量電壓等參數(shù)的原理依據(jù)。改變Y偏轉(zhuǎn)板上的信號(hào)電壓大小，可以調(diào)整顯示波形的幅度。7第7頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

當(dāng)在Y1、Y2偏轉(zhuǎn)板上再疊加上對稱的正、負(fù)直流電壓時(shí)，顯示波形會(huì)整體向上移位，反之，向下移位，調(diào)節(jié)該直流電壓的旋鈕稱為“垂直移位(VERTICAL)”旋鈕。當(dāng)在X1、X2偏轉(zhuǎn)板上再疊加上對稱的正、負(fù)直流電壓時(shí)，顯示波形會(huì)整體向左移位，反之，向右移位，調(diào)節(jié)該直流電壓的旋鈕稱為“水平移位（HORIZONTAL）”旋鈕。P107(a)圖8第8頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三補(bǔ)充：波形顯示原理

如果只在示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上加如圖4-3所示的鋸齒波形的掃描電壓（以下稱掃描電壓），則會(huì)使得電子束沿水平方向偏轉(zhuǎn)，熒光屏上就出現(xiàn)水平掃描線；如果只在垂直偏轉(zhuǎn)板上加此掃描電壓時(shí)，則會(huì)使得電子束沿豎直方向偏轉(zhuǎn)，則熒光屏上就出現(xiàn)豎直掃描線；如果在水平偏轉(zhuǎn)板加上掃描電壓，同時(shí)又在垂直偏轉(zhuǎn)板加被測量信號(hào)電壓時(shí)，電子束就同時(shí)受到水平和垂直方向上的電場力的作用，則電子束就向二力的合力方向偏轉(zhuǎn),如圖4-4所示。在X偏轉(zhuǎn)板加掃描電壓的同時(shí)，并在Y偏轉(zhuǎn)板上加測量信號(hào)電壓，就可以將其波形顯示在熒光屏上。圖4-3鋸齒波電壓

圖4-4光點(diǎn)的偏轉(zhuǎn)9第9頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三uy12340tTsuxuyuxX1X2Y1Y212340t0Tn12340圖4.5掃描過程當(dāng)t=1時(shí)水平偏轉(zhuǎn)板加掃描電壓（右正、左負(fù)），垂直偏轉(zhuǎn)板上加正弦波電壓（上正、下負(fù)），則光點(diǎn)就向右上方運(yùn)動(dòng)并達(dá)到“1”的位置；其余可依次類推。當(dāng)光點(diǎn)移到“4”位置時(shí)，Y軸上電壓已變化了一周，X軸上電壓也回到零，這樣使得電子束在熒光屏上掃描出了一個(gè)周期正弦波形；緊接著又進(jìn)行與第一個(gè)周期的相同的掃描過程，從而形成第二周期的正弦波形。P107(bc)圖10第10頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三

上述是TX=TY（即fY=fx）的情況。如果使TX=2TY（即fY=2fX），則在熒光屏上顯示兩個(gè)周期的正弦波形。由此可見，如想增加顯示波形的周期數(shù)，則應(yīng)增大掃描電壓ux的周期，即降低ux的掃描頻率。熒光屏顯示被測信號(hào)的周期個(gè)數(shù)就等于Tx與TY之比值n（n為正整數(shù)）。如果Tx與TY的比值不是整數(shù)倍，則會(huì)出現(xiàn)正弦波形向左或向右移動(dòng)。這是在調(diào)節(jié)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象。11第11頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三三、熒光屏P107示波管的屏幕是在它的管面內(nèi)壁涂上一層熒光粉形成的。由熒光粉組成的熒光膜在受到高速電子轟擊后，將電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為光能，形成光點(diǎn)，并出現(xiàn)余輝時(shí)間。從電子束停止作用到光點(diǎn)亮度下降到其原始值的10％所延續(xù)的時(shí)間利用熒光屏的余輝，當(dāng)電子束隨信號(hào)電壓偏轉(zhuǎn)時(shí)，才能看到由光點(diǎn)的移動(dòng)軌跡而形成的整個(gè)信號(hào)波形。示波管按余輝時(shí)間可分為：短余輝（小于1ms）示波管，觀察高速信號(hào)；中余輝（1~100ms）示波管，用于通用的示波器；長余輝（大于100ms）示波管。觀察低速信號(hào)。12第12頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三4.3電子示波器的組成結(jié)構(gòu)一、電子示波器的結(jié)構(gòu)框圖P108示波器能用來觀測信號(hào)波形是基于示波管的線性偏轉(zhuǎn)特性，即電子束的偏轉(zhuǎn)距離正比于加到偏轉(zhuǎn)板上的電壓大小。電子束沿水平和垂直方向上的運(yùn)動(dòng)是相互獨(dú)立的，打在熒光屏上亮點(diǎn)的位置取決于兩副偏轉(zhuǎn)板上的電壓。當(dāng)兩副偏轉(zhuǎn)板上不加任何信號(hào)（或分別為等電位）時(shí)，亮點(diǎn)則處于熒光屏的中心位置。13第13頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三二、主要技術(shù)指標(biāo)P1091.示波器的頻帶寬度BW:

如不加說明,示波器頻帶寬度BW均為Y通道的頻帶寬度，屏上顯示的圖象高度對于中心頻率時(shí)的高度下降3dB所對應(yīng)的信號(hào)的下限頻率?1到上限頻率?2的寬度（?2-?1）2.偏轉(zhuǎn)靈敏度S、偏轉(zhuǎn)因素偏轉(zhuǎn)靈敏度：在單位輸入信號(hào)電壓的作用下屏幕上光點(diǎn)在垂直方向的偏轉(zhuǎn)距離，其單位為cm／v(或cm／mV）。偏轉(zhuǎn)因素的倒數(shù)稱為“（偏轉(zhuǎn)）靈敏度”。偏轉(zhuǎn)因素指在輸入信號(hào)作用下，光點(diǎn)在熒光屏上的垂直（Y）方向移動(dòng)1cm（即1格）所需的電壓值，單位為“V/cm”、“mV/cm”（或“V/div”、“mV/div”）。偏轉(zhuǎn)因素表示了示波器Y通道的放大/衰減能力。14第14頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三3.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/div”。 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μs、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．輸入阻抗示波器輸入阻抗Zi，即示波器輸入接線端對被測信號(hào)源呈現(xiàn)的阻抗，可等效為輸入電阻Ri和輸入電容Ci的并聯(lián)。通常規(guī)定Ri=（1±5%）MΩ，要求Ci隨頻帶寬度的增加而減小，Ci一般在35pF左右。測量高頻信號(hào)時(shí)應(yīng)考慮輸入電容的影響。15第15頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三5．示波器的瞬態(tài)相應(yīng)（時(shí)域響應(yīng)）

P110圖4.10瞬態(tài)響應(yīng)的表示方法16第16頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三17第17頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三與時(shí)間有關(guān)的脈沖參數(shù)的定義18第18頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三6.掃描方式P111線性時(shí)基掃描(P114)可分為連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描兩類。連續(xù)掃描：沒有等待時(shí)間，適合觀測連續(xù)信號(hào)。但觀察脈沖信號(hào)時(shí)，不能觀測細(xì)節(jié)部分。波形如圖P111

觸發(fā)掃描：只有在觸發(fā)信號(hào)的激勵(lì)下才開始掃描。完成一次掃描后，處于等待狀態(tài)，等第二個(gè)觸發(fā)信號(hào)到來再進(jìn)行第二次掃描，適宜觀察占空系數(shù)小的脈沖信號(hào)。波形如圖P11119第19頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三4.4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極管的、除取樣示波器及專用或特殊示波器以外的各種示波器。雖然通用示波器的種類繁多，但其組成部分都應(yīng)包括下圖所示的三個(gè)組成部分。

20第20頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三通用示波器組成21第21頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三通用示波器組成1.Y軸系統(tǒng)（垂直系統(tǒng)）：由衰減器、放大器及延遲線等組成。其主要作用是放大被測信號(hào)電壓，使之達(dá)到適當(dāng)幅度，以驅(qū)動(dòng)電子束作垂直偏轉(zhuǎn)。2.X軸系統(tǒng)（水平系統(tǒng)）：由觸發(fā)整形電路、掃描發(fā)生器及X放大器組成。其作用是產(chǎn)生掃描鋸齒波并加以放大，以驅(qū)動(dòng)電子束進(jìn)行水平掃描；觸發(fā)整形電路則保證熒光屏上顯示的波形穩(wěn)定。3.主機(jī)系統(tǒng)：主要包括示波管、增輝電路、電源和校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。增輝電路的作用是在掃描正程使光跡加亮，而在掃描回程使光跡消隱。電源電路將交流市電變換成多種高、低壓電源，以滿足示波管及其他電路工作需要。校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器則提供峰峰值1V、頻率為1KHz的標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)，用作校準(zhǔn)示波器的有關(guān)性能指標(biāo)。22第22頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三Y通道的作用和要求是被測信號(hào)的傳輸通道。用示波器觀測信號(hào)時(shí)，欲使熒光屏顯示的波形盡量接近被測信號(hào)本身具有的波形，則要求Y系統(tǒng)必須準(zhǔn)確地再現(xiàn)輸入信號(hào)。Y通道探測被測信號(hào)，并對它進(jìn)行不失真的衰減和放大，還要具有倒相作用，以便將被測信號(hào)對稱地加到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板，提供電子束在Y方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)所需電壓。和X軸系統(tǒng)相配合，Y軸系統(tǒng)還具有延時(shí)功能，并能向X通道提供內(nèi)觸發(fā)源。基本組成如下：23第23頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三Y通道輸入電路

輸入電路：引入被測信號(hào)，為前置放大器提供良好的工作條件。并在輸入信號(hào)與前置放大器之間起阻抗變換、電壓變換的作用。輸入電路的組成如圖P111。24第24頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三⑴Y通道輸入耦合方式P111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。

25第25頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三⑵衰減器P112輸入衰減器用來衰減輸入信號(hào)，以保證顯示在熒光屏上的信號(hào)不致因過大而失真。RC阻容分壓電路R1、R2為分壓電阻，C1為補(bǔ)償電容，C2為下一級的輸入電容和分布電容。改變分壓比的開關(guān)即為示波器靈敏度粗調(diào)開關(guān),在面板上常用V/cm標(biāo)記26第26頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三衰減器衰減器的衰減量為輸出電壓VO與輸入電壓Vi之比，也等于R1C1的并聯(lián)阻抗Z1與R2C2的并聯(lián)阻抗Z2的分壓比。其中27第27頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三衰減器

只有當(dāng)滿足R1C1=R2C2時(shí)，衰減器才具有平坦的幅頻特性，即示波器偏轉(zhuǎn)因數(shù)與輸入信號(hào)頻率無關(guān)，其衰減比為R2/(R1+R2)。直流、低頻分壓比高頻分壓比當(dāng)滿足

28第28頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三⑶探頭P112被測信號(hào)與示波器的連接可以選用引線或附帶的探頭，通常選用高頻特性良好、抗干擾能力強(qiáng)的高輸入阻抗探頭。 探頭分為有源探頭和無源探頭兩種。29第29頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三

無源探頭的結(jié)構(gòu)如圖4.7所示。如果要正確地測量高頻波和方波，需要調(diào)節(jié)探頭補(bǔ)償電容器C。補(bǔ)償電容的位置有的在探針處（圖4.7(a)），有的在探頭末端（圖4.7(b)）。調(diào)整補(bǔ)償電容時(shí)，將示波器標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的方波加到探頭上，用螺刀左右旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償電容C，直到調(diào)出圖4.8(a)所示的方波（即正確補(bǔ)償）為止。否則，會(huì)出現(xiàn)圖4.8(b)、圖4.8(c)所示的電容過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償情況。(b)輸入示波器探頭CiRi1MΩ

(a)C9MΩ高阻同軸電纜探針地線輸入示波器探頭CiRi1MΩC9MΩ高阻同軸電纜探針地線圖4.7兩種無源探頭的結(jié)構(gòu)30第30頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三探頭RpCp=RiCiRpCp>RiCiRpCp<RiCi圖4.831第31頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三2.阻抗變換器113阻抗變換器一般由射極跟隨器構(gòu)成。射極跟隨器的高輸入阻抗使得示波器對外呈現(xiàn)高輸入阻抗，射極跟隨器的低輸出阻抗容易與后接的低阻延遲線相匹配。為了顯示穩(wěn)定的脈沖波形，示波器通常采用內(nèi)觸發(fā)方式來產(chǎn)生掃描電壓。只有當(dāng)被測信號(hào)達(dá)到一定的觸發(fā)電平時(shí)，才能產(chǎn)生觸發(fā)脈沖并形成掃描電壓，但被測信號(hào)從零電平開始上升到一定的觸發(fā)電平需要經(jīng)歷一定的時(shí)間，這表明掃描電壓要比被測信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間晚，從而使被測信號(hào)的前沿?zé)o法完整顯示。為了完整顯示被測信號(hào)波形，在Y通道中設(shè)置延遲級對被測信號(hào)進(jìn)行延遲,延遲時(shí)間一般為60～200ns，常取100ns左右。32第32頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三3.延遲線P113

圖4.10為延遲級原理示意圖，圖4.10(a)、(b)、(c)、(d)分別為被測信號(hào)uy(t)、觸發(fā)脈沖p(t)、掃描電壓ux(t)的波形和被測信號(hào)的顯示波形，Ut為觸發(fā)電平.

由此可見，經(jīng)過延遲級適當(dāng)延遲后即可看到完整的被測信號(hào)波形。但觀測正弦等緩慢變化的信號(hào)時(shí)，延遲級的作用卻不顯著，故簡易示波器中一般不設(shè)置延遲級。無延遲級顯示的波形延遲時(shí)間τ有延遲級顯示的波形t00ux(t)p(t)tuy(t)Ut0t圖4.10延遲級原理示意圖(a)(b)(c)(d)33第33頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三4.Y放大器P113Y放大器使示波器具有觀測微弱信號(hào)的能力。Y放大器應(yīng)該有穩(wěn)定的增益、較高的輸入阻抗、足夠?qū)挼念l帶和對稱輸出的輸出級。通常把Y放大器分成前置放大器和輸出放大器兩部分。

主要按鈕：垂直（Y）位移-----調(diào)Y放大器直流電位，使水平基線上下移動(dòng)。尋跡-----有時(shí)Y增益過大,基線跑出屏幕,按“尋跡”倍率-----若把“倍率”置于“×5”,使增益大大降低拉回基線增益增加5倍，這便于觀測微弱信號(hào)。34第34頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三二、水平偏轉(zhuǎn)通道P114示波器水平通道的主要內(nèi)容是：產(chǎn)生并放大與時(shí)間成線性關(guān)系的鋸齒波掃描電壓，使電子束沿水平方向隨時(shí)間線性偏移，形成時(shí)間基線；能選擇適當(dāng)?shù)挠|發(fā)或同步信號(hào)，并在此信號(hào)作用下產(chǎn)生穩(wěn)定的掃描電壓，以確保顯示波形的穩(wěn)定；能產(chǎn)生增輝或消隱信號(hào)，去控制示波器的Z通道。35第35頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三增輝與消隱在示波器中，一個(gè)完整的掃描過程應(yīng)該包括正向掃描(從左到右)和回掃兩個(gè)部分?；貟呤侵腹恻c(diǎn)從水平掃描終端返回起點(diǎn)的過程。我們不希望光點(diǎn)在回掃描期間在熒光屏上得到顯示。Z軸放大器就是為此而設(shè)置的，它在示波管不掃描的靜止期間或回掃期間，輸出低電平加到示波管的控制柵極，使電子束截止而讓光點(diǎn)或回掃線消失。在正向掃描期間，Z袖放大器則輸出高電平(又稱為增輝電壓)，使示波管在正掃期間以正常輝度顯示波形。掃描分為正程和回程，通常掃描回程需要一定的時(shí)間，但對于觀測者而言，在回程時(shí)并不需要顯示光跡，如右圖所示。36第36頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三1.掃描分類P114-115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)，這時(shí)熒光屏顯示的脈沖波形集在掃描線的起始部分，圖象被“擠成”一條豎線(只占整個(gè)寬度的τ/Ts)，難以看清被測脈沖波形的細(xì)節(jié)。

37第37頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描（續(xù)）

選擇掃描周期等于脈沖底寬時(shí)，脈沖波形可以展開，但熒光屏上的脈沖部分顯示暗淡而圖象底部橫線(掃描基線)卻由于電子束的多次(在這里是Ts/τ次)重復(fù)掃描而非常明亮(被測信號(hào)原無此橫線)。38第38頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描（續(xù)）

觸發(fā)掃描時(shí)，使掃描脈沖只在被測脈沖到來時(shí)才掃描一次；沒有被測脈沖時(shí)，掃描發(fā)生器處于等待工作狀態(tài)。取T略大于τ。T39第39頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三2.水平通道P116觸發(fā)電路的作用：為掃描信號(hào)發(fā)生器提供符合要求的觸發(fā)脈沖。40第40頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三3.時(shí)基發(fā)生器116時(shí)基發(fā)生器是X通道的核心,包括。作用：產(chǎn)生一個(gè)與時(shí)間呈線性關(guān)系的掃描電壓。為了在屏幕上穩(wěn)定地顯示信號(hào)波形，時(shí)基電路產(chǎn)生的掃描電壓必須與被測信號(hào)同步。41第41頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三時(shí)基閘門時(shí)基閘門電路是施密特電路(雙穩(wěn)觸發(fā)電路)。當(dāng)觸發(fā)脈沖到來時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出的高低電平，作為掃描發(fā)生器的控制信號(hào)，這個(gè)信號(hào)叫門控信號(hào)或閘門信號(hào)。畫圖說明！42第42頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三掃描發(fā)生器116掃描發(fā)生器是一個(gè)密勒積分器，產(chǎn)生鋸齒波電壓。密勒電路原理如圖116圖4.4-8所示，當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí),E通過R對C充電，產(chǎn)生負(fù)向鋸齒波UO，此電壓一路送X放大器，另一路送時(shí)基電路的電壓比較器。當(dāng)K閉合時(shí)，電容C迅速放電，使Uo迅速回升，回到掃描的起點(diǎn)。

43第43頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三電壓比較器11644第44頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三釋抑電路116釋抑電路是一個(gè)簡單的RC電路。為獲穩(wěn)定的顯示圖像，每一次掃描必須在同一起始電平上開始，這一點(diǎn)由釋抑電路來保證。掃描電路一旦被觸發(fā)，釋抑電路就“抑制”觸發(fā)脈沖對時(shí)基發(fā)生器的觸發(fā)作用，直至一次掃描結(jié)束。掃描電壓回到起始電平后，釋抑電路“釋放”掃描發(fā)生器，使它能夠再次被觸發(fā)脈沖觸發(fā)。

45第45頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三4.觸發(fā)電路117觸發(fā)源包括內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)和電源觸發(fā)。內(nèi)觸發(fā)信號(hào)(INT)來自Y通道，當(dāng)用被觀測的信號(hào)作觸發(fā)源時(shí)，采用此。外觸發(fā)(EXT)用外接信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)。電源觸發(fā)信號(hào)(LINE)：來自示波器內(nèi)部電源引出的50Hz工頻電壓，它適于觀測與工頻電壓相關(guān)的各種信號(hào)。觸發(fā)源的選擇觸發(fā)電路包括觸發(fā)源選擇、觸發(fā)信號(hào)的耦合方式和極性選擇、比較和整形電路等部分。46第46頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三⑵耦合方式選擇117圖4.4-9

DC方式：如果接入含有直流或緩慢變化的信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)時(shí)，用直流（DC）方式，通常用于外觸發(fā)或連續(xù)掃描方式圖AC耦合：適合于低頻到高頻信號(hào)的觸發(fā)，這時(shí)電路中的電容C1起隔直流作用

。圖AC低頻抑制耦合：利用串聯(lián)后的電容增大阻抗，抑制信號(hào)中的低頻成份，削弱了低頻干擾對觸發(fā)的影響。圖HF高頻耦合：利用另外兩個(gè)電容串聯(lián)后只允許通過頻率很高的波形，用來觀測5MHz以上的高頻信號(hào)圖47第47頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三⑶觸發(fā)方式選擇

117“常態(tài)”(Normal)觸發(fā)方式：沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，掃描發(fā)生器不工作；當(dāng)有適當(dāng)幅度的觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)，掃描發(fā)生器能在觸發(fā)信號(hào)激勵(lì)下產(chǎn)生掃描。

“自動(dòng)”(Auto)觸發(fā)方式：沒有同步信號(hào)時(shí)，掃描發(fā)生器呈振蕩狀態(tài)，屏幕上有時(shí)間基線，這便于觀測和校準(zhǔn)時(shí)間基線在屏幕上的位置。當(dāng)有同步信號(hào)時(shí)，掃描發(fā)生器按同步方式工作。48第48頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三觸發(fā)方式選擇“高頻”觸發(fā)：觀測頻率較高的波形，觸發(fā)電路變?yōu)樯錁O定時(shí)的自激多諧振蕩器，產(chǎn)生高頻信號(hào)，當(dāng)用高頻信號(hào)去觸發(fā)它時(shí)，便于與被測信號(hào)同步。49第49頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三X放大器116圖X放大器把掃描發(fā)生器輸出的掃描電壓或從示波器X軸輸入端送來的信號(hào)進(jìn)行放大后，并把單端信號(hào)變?yōu)殡p端輸出，加到X偏轉(zhuǎn)板上，使電子射線獲得足夠的水平偏轉(zhuǎn)。其電路結(jié)構(gòu)是一寬帶多級直耦放大器，有較大的動(dòng)態(tài)范圍。調(diào)節(jié)電位器，改變X放大器的直流電平，可使熒光屏上的波形水平移動(dòng)，稱為水平“移位”。50第50頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三X、Y通道功能小結(jié)Y通道主要是一個(gè)放大器，通常是用來放大被觀測的信號(hào)的。用示波器觀測隨時(shí)間變化的波形時(shí)，X通道的主要內(nèi)容是產(chǎn)生一個(gè)與被測信號(hào)同步的，既可以連續(xù)掃描又可以觸發(fā)掃描的鋸齒波電壓。51第51頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三4.5雙蹤和雙線示波器52第52頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三補(bǔ)充：示波器的應(yīng)用??！原則上說，一切時(shí)間函數(shù)，以及自變量與時(shí)間成正比的函數(shù)圖形，都可以用電子示波器顯示出來。當(dāng)信息載于波形上時(shí)，則反映信息的特征量可以用示波器進(jìn)行測量。53第53頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三示波器的選擇（1）根據(jù)要顯示的信號(hào)數(shù)量，選擇單蹤或雙蹤示波器。（2）根據(jù)被測信號(hào)的頻率特點(diǎn)選擇。（3）根據(jù)被測信號(hào)的重現(xiàn)方式選擇。（4）根據(jù)被測信號(hào)是否含有交直流成分選擇。（5）根據(jù)被測信號(hào)的測試重點(diǎn)選擇。要求不失真的重現(xiàn)被測信號(hào)波形，其基本條件之一是垂直通道頻帶要足夠?qū)挘话闱闆r下，示波器的帶寬應(yīng)為被測信號(hào)最高頻率分量的三倍。

54第54頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三示波器的選擇(探頭)常見的探頭有：低電容探頭。使用示波器探頭時(shí)應(yīng)注意下面幾點(diǎn)。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。55第55頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三示波器的選擇(探頭)若高頻補(bǔ)償良好，應(yīng)顯示圖(a)波形。若補(bǔ)償不足或過補(bǔ)償，則分別會(huì)出現(xiàn)圖(b)和(c)波形，這時(shí)可微調(diào)探頭的電容Cp，直至調(diào)到出現(xiàn)良好的方波。沒有方波發(fā)生器時(shí)，可利用示波器本身的幅值校準(zhǔn)電壓。56第56頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三示波器的選擇(與被測電路的連接)

低頻或幾百千赫連續(xù)波可以用一般導(dǎo)線連接，信號(hào)幅度較小時(shí)應(yīng)當(dāng)用屏蔽線以免外界干擾，脈沖和高頻信號(hào)必須用高頻同軸電纜連接。當(dāng)信號(hào)過強(qiáng)而必須采用外接分壓器時(shí)，分壓器輸入阻抗要高，輸出阻抗要低，使接上示波器后不影響分壓比。分壓比應(yīng)在寬的頻率范圍內(nèi)保持不變，以免波形失真。57第57頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三示波器的面板示意圖（1）CH1（X）通道1：垂直輸入端。（2）CH2（Y）通道2：垂直輸入端。（3）VOLTS/DIV輸入衰減器。（4）VERTMODE：垂直方式選擇開關(guān)。（5）SOURCE觸發(fā)源選擇開關(guān)。（6）COUPLING觸發(fā)信號(hào)耦合方式開關(guān)。（7）TIME/DIV掃描時(shí)間選擇開關(guān)。（8）SWEEPMODE掃描方式選擇開關(guān)。（9）EXTTRIG和EXTHOR外觸發(fā)和外水平共用輸入端。（10）LEVELHOLDOFF觸發(fā)電平和釋抑時(shí)間雙重控制旋鈕。（11）X-Y方式。

58第58頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三電壓的測量

利用示波器測量電壓有它獨(dú)特的特點(diǎn)，那就是它可以測量各種波形的電壓幅度，包括測量脈沖和測量各種非正弦波電壓的幅度．更有實(shí)際意義的是，它可以測量一個(gè)脈沖電壓波形的各部分的電壓幅值，例如上沖量、頂部下降量等。59第59頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三直流電壓的測量測量方法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）讀出被測直流電壓偏離零電平線的距離h。6）計(jì)算被測直流電壓值。測量原理：利用被測電壓在屏幕上呈現(xiàn)的直線偏離時(shí)間基線（零電平線）的高度與被測電壓的大小成正比的關(guān)系進(jìn)行的。

為被測直流電壓值，h為被測直流信號(hào)線的電壓偏離零電平線的高度；為示波器的垂直靈敏度，k為探頭衰減系數(shù)。60第60頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三電壓的測量(直流電壓)例示波器測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，求被測直流電壓值。

(V)61第61頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三電壓的測量(交流電壓)（1）測量原理為被測交流電壓值（峰-峰值）；h為被測交流電壓波峰和波谷的高度或任意兩點(diǎn)間的高度；為示波器的垂直靈敏度；為探頭衰減系數(shù)。（2）測量方法

垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度“V/div”微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置；接入待測信號(hào)；輸入耦合開關(guān)置于“AC”；調(diào)節(jié)掃描速度使波形穩(wěn)定顯示；調(diào)節(jié)垂直靈敏度開關(guān)；讀出被測交流電壓波峰和波谷的高度h

；計(jì)算被測交流電壓的峰-峰值。62第62頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三電壓的測量(交流電壓)使用探頭，將探頭的衰減量計(jì)算在內(nèi)。使用10∶1的探頭，則所測電壓值應(yīng)為下圖為示波器測電壓示意圖。63第63頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三電壓的測量(交流電壓)例示波器正弦電壓如圖所示，h=8cm、Dy=1V/cm、若K=1：1，求被測正弦信號(hào)的峰-峰值和有效值。正弦信號(hào)的峰-峰值為正弦信號(hào)的有效值為V64第64頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三時(shí)間測量時(shí)間測量多指對脈沖波形的寬度、周期、上升時(shí)間、下降時(shí)間等時(shí)間參數(shù)的測量。眾所周知，時(shí)間、頻率和相位是三個(gè)密切相關(guān)的參量，我們可通過測量時(shí)間，求得頻率和相位。65第65頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三時(shí)間測量(測周期)將示波器水平掃描速度開關(guān)“t/div”的“微調(diào)”旋至校準(zhǔn)位置。觀測信號(hào)時(shí)，示波器的時(shí)基因數(shù)Dx已知，若屏幕上某兩點(diǎn)的水平距離為x，則這兩點(diǎn)間所對應(yīng)的時(shí)間為

如果使用“掃描擴(kuò)展”，擴(kuò)展倍數(shù)為K(一般為5或10)則當(dāng)x為被測交流信號(hào)的一個(gè)周期在熒光屏水平方向所占距離，t即為被測交流信號(hào)的周期。66第66頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三X擴(kuò)展----X放大器增益：×5；×1