第5章-電子示波器

5.1概述

概念：電子示波器（示波器）是一種用熒光屏顯示電量隨時間變化過程的電子測量儀器。

作用：把無法直接觀察的電信號，轉(zhuǎn)換成人眼能夠看到的波形，具體顯示在示波屏幕上，以便對電信號進行定性和定量觀測，其它非電物理量亦可經(jīng)轉(zhuǎn)換成為電量使用示波器進行觀測

應(yīng)用廣泛：調(diào)試電路、實驗實訓(xùn)、科學(xué)研究、電子產(chǎn)品維修等目前一頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

示波器的基本特點：

①能顯示信號波形，可測量瞬時值，具有直觀性。②輸入阻抗高，對被測信號影響小。測量靈敏度高，并有較強的過載能力。③工作頻帶寬，速度快，便于觀察高速變化的波形的細節(jié)。④在示波器的熒光屏上可描繪出任意兩個電壓或電流量的函數(shù)關(guān)系。目前二頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點示波器的主要用途：①觀測電信號波形。②測量電壓電流的幅度、頻率、時間、相位等電量參數(shù)。③顯示電子網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。④顯示電子器件的伏安特性。

目前三頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點電子示波器的發(fā)展：19世紀末研制成的第一支冷陰極靜電偏轉(zhuǎn)電子射線示波管。20世紀40年代末，逐漸建立起專門生產(chǎn)示波器的廠家。電子管示波器→晶體管、集成電路的示波器；模擬電路→數(shù)字電路；通用寬帶示波器→多種類型示波器（高速取樣示波器、記憶示波器、數(shù)字存儲示波器、邏輯示波器等）→與微型計算機連接組成智能測量系統(tǒng)目前四頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點目前五頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.2示波管

示波器的核心部件是示波管。示波管是一種整個被密封在玻璃殼內(nèi)的大型真空電子器件，也叫陰極射線管。常見類似用途：電視機的彩色顯像管和計算機的監(jiān)視器（CRT）目前六頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點示波管組成：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏

用途：將電信號轉(zhuǎn)變成光信號并在熒光屏上顯示。發(fā)射電子，并形成高速電子束決定電子束的偏轉(zhuǎn)方向顯示偏轉(zhuǎn)電信號的波形目前七頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點示波器內(nèi)部詳細結(jié)構(gòu)圖目前八頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.2.1電子槍

電子槍由燈絲(h)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。㈠燈絲h用于對陰極K加熱，加熱后的陰極發(fā)射電子。

目前九頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點㈡柵極G1電位比陰極K低，對電子形成排斥力，使電子朝軸向運動，形成交叉點F1，且只有初速較高的電子能夠穿過柵極奔向熒光屏，初速較低的電子則返回陰極，被陰極吸收。如果柵極G1電位足夠低，就可使發(fā)射出的電子全部返回陰極，因此，調(diào)節(jié)柵極G1的電位可控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變熒光屏亮點的輝度。目前十頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

圖中輝度調(diào)節(jié)旋鈕控制電位器RW1進行分壓的調(diào)節(jié)，即調(diào)節(jié)柵極G1的電位?？刂戚x度的另一種方法：以外加電信號控制柵陰極間電壓，使亮點輝度隨電信號強弱而變化(像電視顯像管那樣)，這種工作方式稱為“輝度調(diào)制”。這個外加電信號的控制形成了除X

方向和Y

方向之外的三維圖形顯示，稱為Z軸控制。目前十一頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點㈢G2、A1、A2

構(gòu)成一個對電子束的控制系統(tǒng)。這三個極板上都加有較高的正電位，并且G2與A2相連。穿過柵極交叉點F1的電子束，由于電子間的相互排斥作用又散開。進入G2、A1、A2構(gòu)成的靜電場后，一方面受到陽極正電壓的作用加速向熒光屏運動，另一方面由于A1與G2、A1與A2形成的電子透鏡的作用向軸線聚攏，形成很細的電子束。目前十二頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

如果電壓調(diào)節(jié)得適當，電子束恰好聚焦在熒光屏S的中心點F2處。圖中RW2和RW3分別是“聚焦”和“輔助聚焦”旋鈕所對應(yīng)的電位器，調(diào)節(jié)這兩個旋鈕使得電子束具有較細的截面，射到熒光屏上，以便在熒光屏上顯示出清晰的聚焦很好的波形曲線。目前十三頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

5.2.2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由水平偏轉(zhuǎn)板X1、X2和垂直偏轉(zhuǎn)板Y1、Y2這兩對相互垂直的偏轉(zhuǎn)板組成。垂直偏轉(zhuǎn)板Y在前，水平偏轉(zhuǎn)板X在后，如果僅在Y1、Y2（或者X1、X2

）偏轉(zhuǎn)板間加電壓，則電子束將根據(jù)所形成的電場的強弱與極性在垂直（或者水平）方向上運動。

如：Y1為正，Y2為負，電子束向上運動，電場強，則運動距離大，電場弱，則運動距離小；若Y1為負，Y2為正，電子束向下運動。目前十四頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

為了顯示電信號的波形，通常在水平偏轉(zhuǎn)板上加一線性鋸齒波掃描電壓ux，該掃描電壓將Y方向所加信號電壓uy作用的電子束在屏幕上按時間沿水平方向展開，形成一條“信號電壓—時間”曲線，即信號波形。水平偏轉(zhuǎn)板X

板上所加鋸齒形電壓ux稱為“時基信號”或“掃描信號”。目前十五頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

例：當uy信號為正弦波時，只有在掃描電壓ux的頻率fx與被觀察的信號電壓uy的頻率fy

相等或成整倍數(shù)n時，才能穩(wěn)定地顯示一個或n個正弦波形Tx=2Ty增加顯示波形數(shù)，則要增大掃描電壓的周期目前十六頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.2.3熒光屏在熒光屏的玻殼內(nèi)側(cè)涂上熒光粉，就形成了熒光屏，它不是導(dǎo)電體。一般示波器選用人眼最為敏感的黃綠色（熒光粉成分不同，發(fā)光顏色不同）。當電子束轟擊熒光粉時，激發(fā)產(chǎn)生熒光形成亮點。

動能光能熱能轉(zhuǎn)化注意：使用示波器時，盡量不要使亮點長時間停留在同一位置。目前十七頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

余輝時間：熒光粉從電子激發(fā)停止時的瞬間亮度下降到該亮度的10%所經(jīng)過的時間。余輝時間的長短與熒光粉的成分有關(guān)。根據(jù)余輝時間不同，將示波管分為長余輝(100ms～1s)、中余輝(1ms～100ms)和短余輝(10μs~10ms)的不同規(guī)格。高頻示波器：采用短余輝示波管；

普通示波器：采用中余輝示波管；

超低頻示波器：采用長余輝示波管。目前十八頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.3電子示波器的結(jié)構(gòu)框圖與性能

5.3.1電子示波器結(jié)構(gòu)框圖電子示波器組成：

Y通道（垂直通道）

X通道（水平通道）

Z通道（主機部分）

示波管（CRT）校正器：幅度和掃描時間

電源目前十九頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點圖4.3-1示波器組成框圖及波形關(guān)系圖④⑥目前二十頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

？問題：觸發(fā)點即鋸齒波掃描起點并不在被顯示信號的起始過零點——信號前沿無法觀察。（見波形③④⑤）

！解決方案：在垂直前置放大器之后加入延遲線，對Y方向加入的信號②③進行延遲，并且使其延遲時間τ2略大于由水平通道引起的固有觸發(fā)延遲τ1

，以確保觸發(fā)掃描與顯示信號同步?！皟?nèi)”同步：來自Y通道的同步信號(被測信號)“外”同步：來自儀器外部的同步信號目前二十一頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

輸入電路一般由衰減器、射極跟隨器和放大器組成。校正器用來校準示波器的主要特征。常用的有幅度校正器和掃描時間校正器。電源：由高壓整流器（示波管高壓電壓）和低壓整流器（電路等低壓電壓）兩個整流器組成。電子束控制電路：包括亮度、聚焦、輔助聚焦和光點位置控制，與電源連在一起。目前二十二頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

5.3.2示波器的主要技術(shù)性能（六項）

1．頻率響應(yīng)（頻帶寬度）頻率響應(yīng)fh：示波器最重要的工作特性，也稱最高工作頻率，即帶寬。定義：垂直偏轉(zhuǎn)通道（Y方向放大器）對正弦波的幅頻響應(yīng)下降到中心頻率的0.707（-3dB）的頻率范圍。示波器Y通道帶寬越大越好。目前二十三頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

2．偏轉(zhuǎn)靈敏度(S)

單位輸入信號電壓uy引起光點在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的距離H稱為偏轉(zhuǎn)靈敏度S：（4.3-1）（4.3-2）則式中，d

為靈敏度的倒數(shù)1/S，稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)

S的單位為cm/V、cm/mV或div/V(格/伏)d的單位為V/cm目前二十四頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點3．掃描頻率

①掃描速度：光點水平移動的速度。cm/s或div/s(格/秒)②時基因數(shù)：掃描速度的倒數(shù)，它表示光點水平移動單位長度(cm或div)所需的時間。③掃描頻率：水平掃描的鋸齒波的頻率。一般示波器X方向掃描頻率可由t/cm或t/div分檔開關(guān)進行調(diào)節(jié)，此開關(guān)標注的是時基因數(shù)。掃描速度越高：示波器能夠展開高頻信號或窄脈沖信號波形的能力越強。掃描速度越低：便于觀察緩慢變化的信號

示波器的掃描頻率范圍越寬越好。目前二十五頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點4．輸入阻抗輸入阻抗：示波器輸入端對地的電阻Ri和分布電容Ci的并聯(lián)阻抗。在觀測信號波形時，把示波器輸入探頭接到被測電路的觀察點，輸入阻抗越大，示波器對被測電路的影響就越小，所以要求輸入電阻Ri大而輸入電容Ci

小。輸入電容Ci在頻率越高時，對被測電路的影響越大。目前二十六頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

5．示波器的瞬態(tài)響應(yīng)示波器瞬態(tài)響應(yīng)：示波器的垂直系統(tǒng)電路在方波脈沖輸入信號作用下的過渡特性。示波器的瞬態(tài)響應(yīng)特性一般脈沖的上升時間tr，下降時間tf，上沖s0，下沖sn

，預(yù)沖sp及下垂δ

等參數(shù)表示。圖4.3-2示波器的瞬態(tài)響應(yīng)目前二十七頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

示波器說明書中通常只標示出上升時間tr及上沖s0的數(shù)值。由于示波器中的放大器是線性網(wǎng)絡(luò)，因此放大器的頻帶寬度fB與上升時間tr有確定的關(guān)系：fB×tr≈350。由頻帶寬度fB可計算出tr≈350/fB，其中fB的單位為MHz，tr的單位為ns。示波器中，fB=fh。

例：SBM-10A型示波器的fh=30MHz，由此可求得上升時間為

上升時間tr越小越好瞬態(tài)響應(yīng)指標：決定了示波器所能觀測的脈沖信號的最小寬度。目前二十八頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點6．掃描方式線性時基掃描可分成連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描兩種方式。連續(xù)掃描電壓波形，回掃后沒有等待時間，適用于觀測連續(xù)信號。觸發(fā)掃描電壓波形，只在觸發(fā)信號的激勵下才開始掃描，每完成一次掃描后就處于等待狀態(tài)，直到下一次觸發(fā)信號到來再進行掃描。連續(xù)掃描電壓波形觸發(fā)掃描電壓波形目前二十九頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.4電子示波器的基本部件5.4.1垂直偏轉(zhuǎn)通道（Y通道）

垂直通道的任務(wù)：①檢測被觀察的信號，并將它無失真或失真很小地傳輸?shù)绞静ü艿拇怪逼D(zhuǎn)極板上②為了與水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)配合工作，要將被測信號進行一定的延遲垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由輸入電路、阻抗變換器、延遲線和放大器組成。目前三十頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點1．輸入電路

輸入電路由探頭、衰減器組成。

1）輸入耦合方式①通頻帶下限不是零的示波器，放大器為交流耦合放大器，其輸入端用電容耦合；②通頻帶從零開始的示波器，可以觀察信號的直流分量或觀察變化極慢的信號，放大器是直接耦合的(直流放大器)。

目前三十一頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點2）衰減器示波器的靈敏度設(shè)計得較高（經(jīng)常需要觀察幅度較小的電壓波形），但當需要觀察幅度較大的信號時，就必須接入衰減器。對衰減器的要求：輸入阻抗高，同時在示波器的整個通頻帶內(nèi)衰減的分壓比均勻不變。①簡單的電阻分壓：不能達到這個要求（分布電容會對被測信號高頻分量有嚴重的衰減）②阻容補償分壓器：可以無畸變地傳輸窄脈沖信號，僅僅對信號幅度衰減。目前三十二頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點3）探頭用示波器觀察信號波形時，長長的引線往往會引進各種雜散干擾，所以通常使用同軸電纜作為輸入引線，以避免干擾影響。而同軸電纜內(nèi)外導(dǎo)體間存在電容使輸入電容Ci顯著增加，不利于觀察高頻電路或窄脈沖。圖4.4-2示波器探頭目前三十三頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

探頭里有一可調(diào)的小電容C(5～10pF)和大電阻R并聯(lián)。如果設(shè)計示波器輸入電阻Ri為1MΩ時，R應(yīng)取9MΩ，同時調(diào)整補償電容C可以得到最佳補償，即滿足C·R≈RiCi

。

調(diào)整補償電容C時可得到相應(yīng)的補償波形。圖(a)為理想補償?shù)牟ㄐ危瑘D(b)為過補償?shù)牟ㄐ?。通?c)為欠補償?shù)牟ㄐ?。通常調(diào)整C，以達到圖(a)所示的理想補償波形。目前三十四頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點2．阻抗變換器阻抗變換器一般可由射極跟隨器構(gòu)成。①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②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，也可在發(fā)射極接一個電位器，以便微調(diào)所顯示波形的幅度目前三十五頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點3．延遲線為了正確顯示波形，必須將接入Y通道的被測信號進行一定的延遲，以便與水平系統(tǒng)的掃描電壓在時間上相匹配。通常延遲時間在50～200ns之間，延遲應(yīng)穩(wěn)定。對延遲線的基本要求：在垂直系統(tǒng)的工作頻帶內(nèi)，它能夠無失真地并有一定延時地傳遞信號。在帶寬較窄的示波器里，一般采用多節(jié)LC網(wǎng)絡(luò)作延遲線目前三十六頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點4．垂直偏轉(zhuǎn)放大器㈠放大器對信號放大倍數(shù)應(yīng)足夠：被測信號經(jīng)探頭檢測引入示波器后，微弱的信號必須通過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。當示波管靈敏度及示波器偏轉(zhuǎn)因數(shù)一定時，放大器的增益K

為：(4.4-2)

式中，S為示波器偏轉(zhuǎn)因數(shù)，SV為示波管靈敏度。當S為1cm/50mV時，高靈敏度示波管SV

＝0.5cm/V，此時，要求放大器的放大倍數(shù)K＝40，一般示波管SV

＝0.04cm/V，則要求放大器的放大倍數(shù)K＝500。目前三十七頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點㈡波形無失真放大：放大器應(yīng)具有足夠的帶寬，就是具有足夠低的低頻截止頻率和足夠高的高頻截止頻率。為擴大通頻帶寬度必須采用下列措施：①選用截止頻率高的器件。②電路中引入強的負反饋。③在電路中用電抗元件(電容或電感)加以補償，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。目前三十八頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.4.2水平偏轉(zhuǎn)通道（X通道）

水平通道的任務(wù)：產(chǎn)生一個與時間呈線性關(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，形成時間基線。

設(shè)Sx為水平方向的偏轉(zhuǎn)靈敏度，水平板上所加電壓為Ux(t)，則偏轉(zhuǎn)距離x

為：x=SxUx(t)

隨時間線性增長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間作水平掃描，這種掃描稱為線性時基掃描。目前三十九頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點1．掃描分類線性時基掃描方式分為連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描兩類。

1）連續(xù)掃描

掃描電壓是周期性的鋸齒波電壓。在掃描電壓的作用下，示波管光點將在屏幕上作連續(xù)重復(fù)周期的掃描①若無Y通道的信號電壓，屏幕上只顯示出一條時間基線。②若在Y通道加入周期變化的信號電壓，則可顯示信號波形。

？連續(xù)掃描最主要的問題：如何保證在屏幕上顯示出穩(wěn)定的信號波形。目前四十頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

為了得到穩(wěn)定的波形顯示，必須使掃描鋸齒波電壓周期T與被測信號周期Ty，保持整數(shù)倍的關(guān)系，即T=nTy

。一般采用被測信號(或與被測信號相關(guān)的信號)控制、觸發(fā)時基電路，使T=nTy

，這個過程稱為同步。圖4.4-4連續(xù)掃描的波形顯示目前四十一頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點2）觸發(fā)掃描

連續(xù)掃描方式在觀測脈沖波形時有問題。圖4.4-5脈沖信號的連續(xù)掃描與觸發(fā)掃描顯示目前四十二頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點2．水平通道組成框圖（三部分）①觸發(fā)電路

包括觸發(fā)方式選擇、脈沖整形電路。作用：控制時基的掃描閘門，以實現(xiàn)與被測信號的嚴格同步。②時基發(fā)生器由閘門電路、掃描發(fā)生器和釋抑電路組成。它是水平通道的核心，產(chǎn)生線性度好、頻率穩(wěn)定、幅度相等的鋸齒波電壓。

③水平放大器用來放大鋸齒電壓波，產(chǎn)生對稱的鋸齒波輸至水平偏轉(zhuǎn)板圖4.4-6水平通道的結(jié)構(gòu)框圖目前四十三頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點3．時基發(fā)生器圖4.4-7時基發(fā)生器目前四十四頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

4．觸發(fā)電路包括觸發(fā)源、觸發(fā)信號耦合方式、觸發(fā)方式及觸發(fā)整形電路。

1）觸發(fā)源①內(nèi)觸發(fā)。內(nèi)觸發(fā)信號來自于示波器內(nèi)的Y

通道觸發(fā)放大器，它位于延遲線前。用途：當需要利用被測信號觸發(fā)掃描發(fā)生器時

②外觸發(fā)。用外接信號觸發(fā)掃描，該信號由觸發(fā)“輸入”端接入。用途：被測信號不適于作觸發(fā)信號；為了比較兩個信號的時間關(guān)系

③電源觸發(fā)。來自50Hz交流電源(經(jīng)變壓器)產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖。用途：觀察與交流電源頻率有時間關(guān)系的信號目前四十五頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

2）觸發(fā)耦合方式（新示波器已沒有這個功能）四種觸發(fā)耦合方式來適應(yīng)不同的信號頻率，用開關(guān)進行選擇。①“DC”直流耦合：用于接入直流或緩慢變化的信號，或者頻率較低并且有直流成分的信號，一般用“外”觸發(fā)或連續(xù)掃描方式。②“AC”交流耦合：觸發(fā)信號經(jīng)電容C1接入，用于觀察由低頻到較高頻率的信號，用內(nèi)觸發(fā)或外觸發(fā)均可。目前四十六頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點③“AC低頻抑制”：觸發(fā)信號經(jīng)電容C1、C2

接入，電容量減少，阻抗較大，用于抑制2kHz以下的低頻成分。例：觀測有低頻干擾(50Hz噪聲)的信號時，用這一種耦合方式較合適，可以避免波形晃動。④“HF”高頻耦合：觸發(fā)信號經(jīng)電容C1、C3

接入，電容量較小用于觀測大于5MHz的信號。目前四十七頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

3）觸發(fā)方式及觸發(fā)整形電路示波器的觸發(fā)方式通常有常態(tài)、自動和高頻三種方式作用：三種方式控制觸發(fā)整形電路→不同形式的掃描觸發(fā)信號→觸發(fā)掃描電壓發(fā)生器→不同形式的掃描電壓

①常態(tài)觸發(fā)方式

優(yōu)點：觸發(fā)極性可調(diào)，上升沿觸發(fā)即為正極性觸發(fā)，下降沿觸發(fā)即為負極性觸發(fā)；另外還可調(diào)節(jié)觸發(fā)電平。

缺點：在沒有輸入信號或觸發(fā)電平不適當時，就沒有觸發(fā)脈沖輸出，因而也無掃描基線。目前四十八頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點②自動觸發(fā)方式在無被測信號輸入時仍有掃描，一旦有觸發(fā)信號且其頻率高于自激頻率時，則自激多諧振蕩器由觸發(fā)信號同步而形成觸發(fā)掃描，一般測量均使用自動觸發(fā)方式。③高頻觸發(fā)方式

原理同自動觸發(fā)方式，不同點是自激振蕩頻率較高，當用高頻觸發(fā)信號去與它同步時，同步較為穩(wěn)定。高頻觸發(fā)方式常用于觀測高頻信號。目前四十九頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.4.3校正器

校正器是示波器內(nèi)設(shè)的標準，用來校準或檢驗示波器X軸和Y軸標尺的刻度，一般Y軸校正單位為電壓，X軸校正單位為時間。當示波器X、Y軸標尺經(jīng)校正后，就可根據(jù)該標尺方便地測量未知電壓，脈沖寬度，信號周期等參數(shù)。一般示波器設(shè)有兩個校正器，分別調(diào)整幅度和掃描速度。目前五十頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點1．幅度校正器——用于檢驗幅度標度是否準確

幅度校正器產(chǎn)生幅度穩(wěn)定不變并經(jīng)過校正的方波電壓，用于校正Y通道靈敏度。設(shè)校正器輸出電壓幅度為U校，把它加到Y(jié)輸入端，熒光屏上顯示電壓波形的高度為H校，則示波器偏轉(zhuǎn)靈敏度為

或偏轉(zhuǎn)因數(shù)為

※當用探頭輸入進行測量時，因探頭衰減了10倍，示波器偏轉(zhuǎn)因數(shù)應(yīng)當是開關(guān)位置指示的讀數(shù)的10倍，測量電壓的計算應(yīng)乘以10倍。目前五十一頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點2．掃描時間校正器掃描時間校正器產(chǎn)生的信號，用于校正X

軸時間標度，或用來檢驗掃描因數(shù)是否正確。在檢驗示波器掃描因數(shù)時，把它的輸出接到Y(jié)

輸入端，在熒光屏上便顯示出它的波形?！镞M行這兩種校正時，將Y軸幅度校正的V/div的微調(diào)旋鈕旋到校準位置，將X軸時間校正的t/div的微調(diào)旋鈕亦旋到校準位置目前五十二頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.5雙蹤和雙線示波器

雙蹤和雙線示波器都可在一個示波管熒光屏上同時顯示出兩個信號波形比較被測系統(tǒng)的輸出和輸入信號研究波形變換器的各級信號用途：觀察脈沖電路各點波形信號通過網(wǎng)絡(luò)時的波形畸變測量相移目前五十三頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.5.1雙蹤示波器（雙跡示波器）

雙蹤示波器的垂直偏轉(zhuǎn)通道由A和B兩個通道組成。

A、B兩個通道是相同的，兩個通道的輸出信號在電子開關(guān)控制下，交替通過主通道加于示波管的同一對垂直偏轉(zhuǎn)板。

平衡倒相器的作用是把輸入信號轉(zhuǎn)換為對稱的波形輸出。圖4.5-1雙蹤示波器垂直偏轉(zhuǎn)通道框圖目前五十四頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

前置放大器中設(shè)有移位控制，可分別控制兩個顯示圖形的上下位置（與單蹤示波器不同）電子開關(guān)由觸發(fā)電路控制的一對放大器(或射極跟隨器)構(gòu)成。觸發(fā)電路的兩個穩(wěn)定狀態(tài)分別控制兩個放大器，把通道A或通道B接于主通道。主通道由中間放大器、延遲線、末級放大器組成，它對兩個通道是公用的。圖4.5-1雙蹤示波器垂直偏轉(zhuǎn)通道框圖目前五十五頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

電子開關(guān)可使雙蹤示波器工作于五種不同的狀態(tài)：“A”、“B”、交替、斷續(xù)、“A+B”。

(1)“A”：電子開關(guān)將A通道信號接于Y偏轉(zhuǎn)板，形成A通道獨立工作的狀態(tài)。

(2)“B”：電子開關(guān)將B通道信號接于Y偏轉(zhuǎn)板，形成B通道獨立工作的狀態(tài)。

(3)交替：將A、B兩通道信號輪流加于Y偏轉(zhuǎn)板，熒光屏上顯示兩個通道的信號波形。即：每次掃描后，改變所接通道，使得每兩次掃描分別顯示一次A通道波形和一次B通道波形。目前五十六頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點(4)斷續(xù)：當輸入信號頻率較低時，交替顯示會發(fā)生明顯的閃爍。采用斷續(xù)工作方式，使電子開關(guān)工作于自激振蕩狀態(tài)，振蕩頻率高達500kHz～1MHz，自動地輪流將A、B兩通道信號加于Y偏轉(zhuǎn)板上，顯示圖形由點線組成，這樣就可使每掃描一次，完成兩個通道波形的顯示。

(5)“A+B”：A、B兩通道信號代數(shù)相加后，接到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板，顯示兩信號迭加后的波形。

目前五十七頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.5.2雙線示波器雙線示波器采用雙線示波管構(gòu)成，內(nèi)有兩個相互無關(guān)的Y通道A和B。雙線示波管在一個玻璃殼內(nèi)裝有兩個完全獨立的電子槍和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

→即：把兩個示波管封裝在一個玻璃殼內(nèi)公用一個熒光屏，可以同時觀察兩個相互獨立的信號波形。圖4.5-2雙線示波器框圖目前五十八頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點㈠雙蹤示波器：

①優(yōu)點：比普通示波器增加的部件不多，指標較高，價格只增加15％，現(xiàn)在生產(chǎn)的示波器幾乎都具有雙蹤功能。②缺點：工作于交替方式時，需兩次掃描才能顯示兩個波形，無法觀察兩個快速的單次信號或短時間的非周期信號。㈡雙線示波器①優(yōu)點：兩個通道完全獨立，可以彌補雙蹤示波器的不足；兩個偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以用不同的時基發(fā)生器，儀器更為靈活多用。②缺點：示波管性能的限制，技術(shù)指標一般較低。目前五十九頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

5.5.3SR-8雙蹤示波器

1．面板介紹

目前六十頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點示波器的Y軸靈敏度開關(guān)“V/div”位于0.2擋，其“微調(diào)”位于“校準”位置，若被測波形占Y軸的坐標幅度H為5div，則信號電壓Uy幅度為：

Uy=V/div×H(div)

=0.2V/div×5div=1V2．使用

1）電壓測量圖4.5-4電壓測量目前六十一頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點若被測信號經(jīng)探頭輸入，則應(yīng)將探頭衰減10倍的因素考慮在內(nèi)，被測信號Uy幅度為

Uy=0.2V/div×5div×10

=10V直流電壓的測量：將直流電壓信號線與時基線比較，求出直流電壓占Y軸的坐標幅度H，得到直流電壓幅度值。目前六十二頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

2）時間測量

將X通道掃描控制開關(guān)“t/div”的“微調(diào)”置于“校準”位置上，由開關(guān)的指示值直接計算出時基線上X

方向被測兩點之間距離D的時間間隔為：T=t/div×D(div)例：掃描控制開關(guān)置于0.2ms/div，被測波形兩點間距離D為6div，則時間間隔T為

T=0.2ms/div×6div=1.2ms

★當距離D為某一周期波形的一個周期距離時，T為該波形的周期。圖4.5-5時間間隔測量目前六十三頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

當距離D

為某兩個波形間距離時，T為該兩個波形間的時間差。圖4.5-6時間差測量圖4.5-7脈寬測量

當距離D

為脈沖寬度時，T為該脈沖的持續(xù)時間。目前六十四頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點3）頻率測量對周期性的重復(fù)頻率來說，按時間測量的公式測定其每一周的時間T

，按照頻率f與周期T

的倒數(shù)關(guān)系來計算頻率，即目前六十五頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點

4）相位測量雙蹤顯示可測得兩個相同頻率信號的相位關(guān)系。例：被測波形的一個周期占橫坐標刻度上8個div，則每1div對應(yīng)45o相位，即360o×1/8，兩波形相位間隔D為1.5div，則兩波形間相位差φ為

φ=D(div)×45°/div=1.5div×45°/div=67.5°圖4.5-8相位測量目前六十六頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.6高速和取樣示波器

一般示波器在觀察ns、ps級脈沖波形時，會引入很大的畸變，主要因素是：（1）示波器偏轉(zhuǎn)板電容C與引線電感L的影響。（2）電子渡越時間的影響。（3）Y偏轉(zhuǎn)放大器帶寬不足。（4）掃描速度不夠快。（5）亮度不夠。目前六十七頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.6.1高速示波器（>100MHz）不同于普通示波器的關(guān)鍵：示波管、Y

放大器和時基發(fā)生器。

1．示波管采用專用示波管：保證示波器的靈敏度，Y軸放大器有大的放大倍數(shù)。

2．放大器

Y

軸放大器是寬帶放大器（>1000MHz）

3．時基發(fā)生器時基發(fā)生器的掃描速度很高，回掃時間很短。目前六十八頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點示波器的使用1：示波器的使用2：目前六十九頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點5.6.2取樣示波器概念：將高頻（>1000MHz）的重復(fù)性的周期信號，經(jīng)過取樣（取樣速率可調(diào)節(jié)），變換成低頻的重復(fù)性的周期信號，再運用通用示波器的原理進行顯示和觀測的示波器。之前的示波器——“實時信號”顯示的示波器取樣示波器——

“非實時取樣”示波器（經(jīng)過頻率轉(zhuǎn)換）取樣示波器=取樣裝置+普通示波器高頻、超高頻信號波形、相位一致幅值相同或成比例中低頻信號跨周期取樣目前七十頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點1．非實時取樣原理

S為取樣脈沖p(t)控制的電子開關(guān)（取樣門）。

①tw期間，S閉合：us(t)=ui(t)【在極短的tw期間ui(t)的電壓幅度不變的；us(t)是寬度與脈寬tw

相同的離散取樣信號】

②T0期間，S斷開：us(t)=0【輸入信號ui(t)不能通過開關(guān)S】

取樣脈沖的作用：連續(xù)的輸入信號ui(t)→離散的輸出信號us(t)

圖4.6-2取樣門及取樣脈沖目前七十一頁\總數(shù)八十二頁\編于二十一點圖4.6-3非實時取樣過程

非實時取樣過程：對輸入信號是進行跨周期采樣取樣脈沖的間隔：T+Δt，即每次取樣點為前一個取樣點時間延遲Δt

多次取樣：通過若干周期對波形的不同點的采樣us(t)，將高頻信號ui(t)波形展寬顯示→低頻信號uy(t)

當取樣點足夠多時，uy(t)能比較準確地反映ui(t)的波形被測的高頻信號ui(