和數(shù)字存儲示波器PPT課件

.,.,2,第6章電子示波器,教學(xué)目的及要求電子示波器主要用來觀測信號波形及測量電壓、頻率、時間等參數(shù)，是電子測量三大儀器之一。本章重點要求掌握波形測試原理及示波器的組成和測試原理，熟悉模擬示波器和數(shù)字示波器的正確使用方法。,.,3,6.1概述,電子示波器簡稱“示波器”，是一種用來觀察電量隨時間變化的儀器。除了顯示波形外，示波器還能用于直接測量電壓、周期、時間、調(diào)幅系數(shù)等參數(shù)。目前，示波器已成為廣泛用于科學(xué)實驗與產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、維修中的“萬用儀器”。此外，在許多尖端設(shè)備和儀器，例如雷達、頻譜分析儀、時域反射計、時域網(wǎng)絡(luò)分析儀等中，示波器已成為必備的組成部分。,.,4,6.1.1示波器的分類,示波器按照其性能和結(jié)構(gòu)可分為以下幾類。(1)通用示波器(2)多束示波器(3)取樣示波器(4)存儲示波器,.,5,6.1.2通用示波器的組成,通用示波器主要由水平系統(tǒng)、垂直系統(tǒng)和主機系統(tǒng)三大部分組成，其組成框圖如圖6-1所示。,.,6,6.1.2通用示波器的組成,1水平系統(tǒng)通用示波器的水平系統(tǒng)又稱為X通道主要由觸發(fā)電路、時基發(fā)生器和X放大器組成，如圖6-2所示。2垂直系統(tǒng)通用示波器的垂直系統(tǒng)又稱為Y通道，主要由輸入電路、前置放大器、延遲線和后置放大器組成，如圖6-4所示。,.,7,6.1.2通用示波器的組成,3主機系統(tǒng)主機系統(tǒng)主要包括校準(zhǔn)信號源、增輝電路、電源、示波管等部分。標(biāo)準(zhǔn)信號源主要為示波器提供校準(zhǔn)信號，通常為方波信號，頻率為1kHz。電源為整機提供所需的電源。示波管主要用來顯示波形。,.,8,6.2示波管及波形顯示原理,示波器采用陰極射線示波管CRT作為顯示器，它是示波器的核心組成部分，主要作用是把電信號轉(zhuǎn)換為光信號，再加以顯示。陰極射線示波管主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三大部分組成。這三部分都封裝在密閉的玻璃殼內(nèi)，如圖6-7所示。,.,9,6.2.1示波管的組成,(1)電子槍，用于發(fā)射電子并形成很細的高速電子束，撞擊熒光屏而發(fā)光。(2)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)用來控制射向熒光屏的電子束，Y軸偏轉(zhuǎn)板在前，X軸偏轉(zhuǎn)板在后。(3)熒光屏。示波管的屏幕是在它的管內(nèi)壁涂上一層磷光物質(zhì)來形成的。,.,10,6.2.2波形顯示原理,1波形顯示2掃描及同步圖6-8所示為掃描電壓實際波形。應(yīng)對回掃線和休止線進行消隱，否則將影響波形的觀測，如圖6-9所示。,.,11,6.3YB4320G雙蹤四跡示波器的使用,6.3.1主要技術(shù)性能1垂直系統(tǒng)2水平系統(tǒng)3觸發(fā)系統(tǒng)4X-Y工作方式5校準(zhǔn)信號6CH1輸出7電源,.,12,6.3.2前面板布局,YB4320G雙蹤四跡示波器的前面板布局如圖6-10所示。,.,13,6.3.3基本操作,(1)聚焦旋鈕置于中間位置，Y輸入耦合方式選擇開關(guān)置于接地，垂直位移旋鈕旋到中間位置，垂直工作方式置于CH1，觸發(fā)方式選擇開關(guān)置于自動，觸發(fā)源置于內(nèi)觸發(fā)，掃描時間因數(shù)選擇開關(guān)置于0.5ms/div。(2)打開電源，順時針旋轉(zhuǎn)輝度旋鈕，調(diào)整Y位移旋鈕，直到顯示出光跡。調(diào)節(jié)聚焦旋鈕使光跡最清晰，為使聚焦效果最好，光跡不可調(diào)得過亮。(3)調(diào)整輸入耦合方式于AC，將示波器的校準(zhǔn)信號輸入至通道1，適當(dāng)調(diào)節(jié)電平旋鈕使波形穩(wěn)定，屏幕上應(yīng)顯示方波信號。,.,14,6.3.4使用注意事項,(1)打開電源前一定要檢查示波器面板上的按鈕和旋鈕是否都處于正常位置。(2)用示波器測量被測信號前一定要對示波器進行校準(zhǔn)。(3)測量電壓時，垂直微調(diào)旋鈕一定要處于“校準(zhǔn)”位置，測量時間時，掃描微調(diào)控制鍵要處于“校準(zhǔn)”位置。否則，測量結(jié)果是錯誤的。(4)輝度不宜調(diào)得過亮，且光點不應(yīng)長時間地停在一點上，以免損壞熒光屏。通電后若暫不觀測波形，應(yīng)將輝度調(diào)暗。(5)定量觀測波形時，盡量在屏幕的中心區(qū)域進行，以減少測量誤差。(6)測試過程中，應(yīng)避免手指或人體其他部位接觸信號輸入端，以免對測試結(jié)果產(chǎn)生影響。(7)若示波器暫停使用并已關(guān)上電源，如需繼續(xù)使用時，應(yīng)待數(shù)分鐘后再開啟電源，以免燒壞保險絲。,.,15,6.4示波器的測試應(yīng)用,示波器是時域測量儀器，可以用來顯示信號波形，測量電壓、頻率、相位、時間、調(diào)制系數(shù)等參數(shù)。,.,16,6.4.1測量電壓,1測量交流電壓1)直接測量法2)間接測量法(比較測量法)2測量直流電壓3測量含有直流成分的交流信號的大小1)測量交流電壓振幅值2)測量直流成分的大小,.,17,6.4.2測量時間,直接測量法又稱為標(biāo)尺法，測量時，將掃描微調(diào)旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，選用合適的輸入耦合方式，調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，使顯示波形的幅度、寬度合適，記錄下+掃描時間：因數(shù)(t/div)的大小(設(shè)為Dx，單位為s/cm或s/div)和波形某兩點(根據(jù)被測量的定義來確定)之間的水平距離(設(shè)為L，單位為cm或div)，則有t=DxL(6-4)式中：t為被測時間量，單位為s。如果掃描擴展為K時，被測時間量等于式(6-4)計算值的1/K。,.,18,6.4.3測量頻率,1周期法用周期法測量頻率時，首先測量出周期，然后再根據(jù)周期、頻率之間的關(guān)系換算出被測信號的頻率。為了減小測量誤差，可采用多個周期測量求平均的方法測量周期。2李沙育圖形法用李沙育圖形法測量頻率時，示波器工作于X-Y方式下，頻率已知的信號與頻率未知的信號加到示波器的兩個輸入端，調(diào)節(jié)已知信號的頻率，使熒光屏上得到李沙育圖形，由此可測出被測信號的頻率。,.,19,6.4.4測量調(diào)幅系數(shù),用直線掃描法測量調(diào)幅系數(shù)時，將被測信號加到示波器Y軸輸入端，調(diào)整示波器相關(guān)的開關(guān)和旋鈕，得到如圖6-16所示的調(diào)幅波波形。,.,20,6.5數(shù)字存儲示波器,具有記憶存儲功能的示波器包括模擬存儲示波器(TSO，TubeStorageOsilloscope)和數(shù)字存儲示波器(DSO，DigitalStorageOsilloscope)兩種。前者利用記憶示波管進行存儲，已很少使用。數(shù)字存儲示波器采用數(shù)字電路，先經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬輸入信號波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，存儲于數(shù)字存儲器中；需要顯示時，再從存儲器中讀出，通過D/A轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成模擬波形，顯示在示波管上。數(shù)字存儲示波器的特點包括使用簡單；可觀測觸發(fā)前的信號；用X-Y方式觀測波形時，兩通道間幾乎沒有相位差；觀測信號時無閃爍現(xiàn)象；準(zhǔn)確率高，可優(yōu)于1%；可很方便地與數(shù)字接口相連，與計算機組成自動測試系統(tǒng)。,.,21,6.5.1數(shù)字存儲示波器的主要優(yōu)點,數(shù)字存儲示波器在微計算機的統(tǒng)一管理下進行工作，與普通模擬示波器相比，數(shù)字存儲示波器有以下優(yōu)點。(1)波形可長期保存、多次顯示。(2)支持負延時觸發(fā)。(3)便于觀測單次過程和突發(fā)事件。(4)具有多種顯示方式。(5)便于進行數(shù)據(jù)分析、處理。(6)可用數(shù)字顯示測量結(jié)果。(7)具有多種輸出方式。(8)便于進行功能擴展和自動測試。,.,22,6.5.2數(shù)字存儲示波器的工作原理,數(shù)字存儲示波器的基本原理框圖如圖6-17所示。,.,23,6.5.3數(shù)字存儲示波器的工作方式,1數(shù)字存儲示波器中存儲器的功能2觸發(fā)工作方式1)常態(tài)觸發(fā)2)預(yù)置觸發(fā)3測量與計算工作方式4面板鍵操作方式,.,24,6.5.4數(shù)字存儲示波器的顯示方式,1存儲顯示2抹跡顯示3卷動顯示4放大顯示5X-Y顯示,.,25,6.5.5數(shù)字存儲示波器的技術(shù)性能指標(biāo),1取樣速率2存儲帶寬3測量分辨率4存儲容量5斷電存儲時間6測量計算功能7測量準(zhǔn)確度8觸發(fā)延遲范圍9讀/寫速度10輸出信號,.,26,6.5.6TDS1002數(shù)字存儲示波器的使用,1概述2前面板布局1)顯示區(qū)2)信息區(qū)域3)菜單系統(tǒng)4)垂直控制,.,27,6.5.6TDS1002數(shù)字存儲示波器的使用,5)水平控制6)觸發(fā)控制7)菜單和控制按鈕,.,28,6.5.6TDS1002數(shù)字存儲示波器的使用,3應(yīng)用示例1)使用“自動設(shè)置”2)使用“自動測量”3)測量兩個信號,.,29,6.6晶體管特性圖示儀,晶體管特性圖示儀(簡稱圖示儀)是以通用電子測量儀器為技術(shù)基礎(chǔ)，以半導(dǎo)體器件為測量對象的電子儀器。它能在示波管屏幕上直接觀察各種晶體三極管(NPN型和PNP型)的共發(fā)射極、共基極電路的輸入特性、輸出特性，測試各種反向飽和電流和擊穿電壓，還可以測量場效應(yīng)管、穩(wěn)壓管、二極管、單結(jié)晶體管、可控硅等器件的各種參數(shù)，是一種用途廣泛、使用方便、操作簡單的特種示波器。,.,30,6.6.1XJ4810型晶體管特性圖示儀面板功能,XJ4810型晶體管特性圖示儀的面板布局如圖6-26所示。,.,31,6.6.2測試前注意事項,為保證在儀器的使用過程中既不會損壞被測晶體管，也不會損壞儀器內(nèi)部線路，使用儀器前應(yīng)注意下列事項。(1)對被測管的主要直流參數(shù)應(yīng)有一個大概的了解和估計，特別要了解被測管的集電極最大允許耗散功率PCM、最大允許電流ICM和擊穿電壓BVEBO、BVCBO。(2)選擇好掃描和階梯信號的極性，以適應(yīng)不同管型和測試項目的需要。(3)根據(jù)所測參數(shù)或被測管允許的集電極電壓，選擇合適的掃描電壓范圍(4)對被測管進行必要的估算，以選擇合適的階梯電流或階梯電壓，一般宜先小一點，再根據(jù)需要逐步加大。測試時不應(yīng)超過被測管的集電極最大允許功耗。(5)在進行ICM的測試時，一般采用單簇為宜，以免損壞被測管。(6)在進行IC或ICM的測試中，應(yīng)根據(jù)集電極電壓的實際情況進行選擇，不應(yīng)超過本儀器規(guī)定的最大電流,.,32,6.6.3基本操作步驟,(1)按下電源開關(guān)，指示燈亮，預(yù)熱15分鐘后，即可進行測試。(2)調(diào)節(jié)輝度、聚焦及輔助聚焦，使光點清晰。(3)將峰值電壓旋鈕調(diào)至零，峰值電壓范圍、極性、功耗限制電阻等開關(guān)置于測試所需位置。(4)對X、Y軸放大器進行10度校準(zhǔn)。(5)調(diào)節(jié)階梯調(diào)零。(6)選擇需要的基極階梯信號，將極性、串聯(lián)電阻置于合適擋位，調(diào)節(jié)級/簇旋鈕，使階梯信號為10級/簇，階梯信號置重復(fù)位置。(7)插上被測晶體管，緩慢地增大峰值電壓，熒光屏上即有曲線顯示。,.,33,實訓(xùn)5模擬示波器的校準(zhǔn),一、實訓(xùn)目的(1)認識模擬示波器上主要控件的名稱及功能。(2)能熟練地進行模擬示波器的校準(zhǔn)。(3)熟悉信號峰-峰值(Up-p)和有效值(Urms)之間的換算。二、實訓(xùn)器材模擬示波器，1臺。三、實訓(xùn)內(nèi)容及步驟四、實訓(xùn)報告要求,.,34,實訓(xùn)6YB1602函數(shù)信號發(fā)生器的使用,一、實訓(xùn)目的(1)認識該系列函數(shù)信號發(fā)生器的面板及其功能。(2)掌握該系列函數(shù)信號發(fā)生器的使用方法。(3)進一步熟悉毫伏表。二、實訓(xùn)器材(1)YB1602函數(shù)信號發(fā)生器，1臺。(2)雙蹤示波器，1臺。(3)毫伏表，1臺。三、實訓(xùn)內(nèi)容及步驟四、實訓(xùn)報告要求,.,35,實訓(xùn)7TFG2000系列DDS函數(shù)信號發(fā)生器的使用,一、實訓(xùn)目的(1)認識DDS函數(shù)信號發(fā)生器的面板及其功能。(2)能熟練地使用TFG2000系列DDS函數(shù)信號發(fā)生器的常用功能。二、實訓(xùn)器材(1)DDS函數(shù)信號發(fā)生器，1臺。(2)雙蹤示波器，1臺。三、實訓(xùn)內(nèi)容及步驟四、實訓(xùn)報告要求,.,36,實訓(xùn)8模擬示波器的使用一,一、實訓(xùn)目的(1)掌握示波器的使用方法，學(xué)會用示波器觀察各種信號的波形。(2)學(xué)會用示波器測量直流、正弦交流信號電壓。(3)觀察李沙育圖，學(xué)會測量正弦信號頻率的方法。二、實訓(xùn)器材(1)雙蹤示波器，1臺。(2)函數(shù)信號發(fā)生器，1臺。(3)交流毫伏表，1臺。三、實訓(xùn)內(nèi)容及步驟1觀察標(biāo)準(zhǔn)方波波形2觀察各種信號波形3電壓測量4時間測量5相位測量6觀察李沙育圖四、實訓(xùn)報告要求,.,37,實訓(xùn)9高頻信號發(fā)生器的使用,一、實訓(xùn)目的(1)加深對示波器及高頻信號發(fā)生器理論知識的理解。(2)掌握雙蹤示波器及高頻信號發(fā)生器的基本操作方法。二、實訓(xùn)器材(1)雙蹤示波器，1臺。(2)高頻信號發(fā)生器，1臺。三、實訓(xùn)內(nèi)容及步驟四、實訓(xùn)報告要求,.,38,實訓(xùn)10模擬示波器的使用二,一、實訓(xùn)目的(1)進一步熟悉模擬示波器的面板。(2)掌握用雙蹤法測量相位差的方法。(3)掌握用示波器測量調(diào)幅波的調(diào)幅系數(shù)的方法。二、實訓(xùn)器材(1)雙蹤示波器，1臺。(2)高頻信號發(fā)生器，1臺。(3)模擬電路實驗箱，1臺。(4)連接導(dǎo)線，若干。三、實訓(xùn)內(nèi)容及步驟四、實訓(xùn)報告要求,.,39,實訓(xùn)11數(shù)字存儲示波器的使用一,一、實訓(xùn)目的(1)加深對數(shù)字存儲示波器理論知識的理解。(2)掌握數(shù)字示波器與模擬示波器的區(qū)別。(3)熟悉數(shù)字存儲示波器的面板按鍵及使用操作。二、實訓(xùn)器材(1)數(shù)字存儲示波器，1臺。(2)函數(shù)信號發(fā)生器，1臺。三、實訓(xùn)內(nèi)容及步驟1熟悉數(shù)字存儲示波器的面板按鈕2功能檢查3波形顯示的自動設(shè)置4垂直系統(tǒng)的練習(xí)5CH1、CH2通道設(shè)置6學(xué)習(xí)、掌握擋位調(diào)節(jié)的設(shè)置方法7學(xué)習(xí)、掌握波形反相的設(shè)置方法8水平系統(tǒng)的練習(xí)9通道帶寬限制的設(shè)置10探頭衰減系數(shù)的設(shè)置11觸發(fā)系統(tǒng)的練習(xí)12學(xué)習(xí)觸發(fā)菜單中“觸發(fā)方式”的三種功能五、實訓(xùn)報告要求,.,40,實訓(xùn)12數(shù)字存儲示波器的使用二,一、實訓(xùn)目的(1)進一步加深對數(shù)字存儲示波器理論知識的理解。(2)熟悉數(shù)字存儲示波器的面板按鍵及使用操作。二、實訓(xùn)器材(1)數(shù)字存儲示波器，1臺。(2)函數(shù)信號發(fā)生器，1臺。三、實訓(xùn)內(nèi)容及步驟1熟悉數(shù)字存儲示波器的面板按鈕2功能檢查3波形顯示的自動設(shè)置4采樣系統(tǒng)的設(shè)置5顯示系統(tǒng)的設(shè)置6輔助