模擬示波器技術(shù)基礎(chǔ)

1、第一章：模擬示波器技術(shù)基礎(chǔ)知識1、1說明和功能模擬示波器就是通常所說的陰極射線示波器。我們可以把示波器簡單地看成是具有圖形顯示的電壓表。普通的電壓農(nóng)是在其度盤上移動的指針或者數(shù)字顯示來給岀信號屯壓的測 量讀數(shù)。而示波器則與其不同。示波器具有屏幕，它能在屏幕上以圖形的方式顯 示信號電壓隨時間的變化，即波形。示波器和電壓表之間的主耍區(qū)別是：1、電壓表可以給岀被測信號的數(shù)值，這通常是有效值，即rms值。但是電 壓表不能給出有關(guān)信號形狀的信息。有的屯壓農(nóng)也能測量信號的峰值屯壓和頻 率。然而，示波器則能以圖形的方式顯示信號隨時間變化的歷史情況。2、電壓表通常只能對一個信號進(jìn)行測量，而示波器則能同時顯示兩

2、個或多 個信號。顯示系統(tǒng)示波器的顯示器件是陰極射線管（即示波管），縮寫為crt,見圖1。陰極 射線管的基礎(chǔ)是一個能產(chǎn)生電了的系統(tǒng)，稱為電了槍。電了槍向屏幕發(fā)射電了。 電子槍發(fā)射的電子經(jīng)聚焦形成電子束，并打在屏幕屮心的一點上。屏幕的內(nèi)表而 涂有熒光物質(zhì)，這樣電子束打中的點就發(fā)出光來。電子在從電子槍到屏幕的途屮要經(jīng)過偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)上施加電壓就 可以使光點在屏幕上移動。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由水平（x）偏轉(zhuǎn)板和垂直（y）偏轉(zhuǎn)板組成。 這種偏轉(zhuǎn)方式稱為靜電偏轉(zhuǎn)。在屏幕的內(nèi)表面用刻劃或腐蝕的方法作出許多水平和垂直的直線形成網(wǎng) 絡(luò)，稱為標(biāo)尺。標(biāo)尺通常在垂直方向有8個，水平方向有10個，每個格為lcm。 有的標(biāo)尺線

3、乂進(jìn)一步分成小格，并且還有標(biāo)明0%和100%的特別線。這些特別 的線和標(biāo)明10%和90%的標(biāo)尺配合使用以進(jìn)行上升時間的測量。我們后面會討 論這個問題。如上所述，受到電子轟擊后，crt±的熒光物質(zhì)就會發(fā)光。當(dāng)電子束移開 后，熒光物質(zhì)在一個短的時間內(nèi)述會繼續(xù)發(fā)光。這個時間稱為余輝時間。余輝時 間的長短隨熒光物質(zhì)的不同而變化。最常用的熒光物質(zhì)是p31,其余輝時間小于 一毫秒（ms） 而熒光物質(zhì)p7的余輝時間則較長，約為300ms,這對于觀察較慢的 信號非常有用。p31材料發(fā)射綠光，rf0p7材料發(fā)光的顏色為黃綠色。將輸入信號加到y(tǒng)軸偏轉(zhuǎn)板上，而示波器自己使電子束沿x軸方向掃描。 這樣就使得

4、光點在屏幕上描繪岀輸入信號的波形。這樣掃出的信號波形稱為波形 軌跡。影響屏幕的控制機(jī)構(gòu)有：1）輝度輝度控制用來調(diào)切波形顯示的亮度。本書屮用作示例的示波器所采用的電 路能夠根據(jù)不同的掃描速度口動調(diào)切輝度。當(dāng)電子束移動得比較快時，熒光物質(zhì) 受到激勵的吋間就變短，因此必須增加輝度才能看清軌跡。相反，當(dāng)電子束移動 緩慢時，屏幕上的光點變得很亮，因此必須減小輝度以免熒光物質(zhì)被燒壞。從而 延長示波管的壽命。對于屏幕上的文字部分，另有單獨(dú)的輝度控制機(jī)構(gòu)。2）聚焦聚焦控制機(jī)構(gòu)用來控制屏幕上光點的大小，以便獲得清晰的波形軌跡。有 些示波器，例如本書用作示例的示波器上，聚集也是出示波器自己進(jìn)行最佳控制 的，從而能

5、在不同的輝度和不同的掃描卜保持清晰的波形軌跡。另外也提供于動 調(diào)節(jié)的聚集控制。3）掃描基線水平度旋轉(zhuǎn)這個控制機(jī)構(gòu)使x軸掃描線和水平標(biāo)尺線對齊。由于地球的磁場在各個地 方是不同的，這將會影響示波管顯示的掃描線。掃跡旋轉(zhuǎn)功能就用來對此進(jìn)行補(bǔ) 償。掃描旋轉(zhuǎn)功能是預(yù)先調(diào)好的，通常只需在示波器搬動后再行調(diào)節(jié)。4）標(biāo)尺照明標(biāo)尺亮度可以單獨(dú)控制。這對于屏幕攝影或在弱光線條件下工作時非常有 用。5）z調(diào)制掃描的輝度可以用電氣的方法通過一個外加的信號來改變。這對于由外部 信號來產(chǎn)生水平偏轉(zhuǎn)以及使用x-y顯示方式來尋找頻率關(guān)系的應(yīng)用屮是十分冇 用的。此信號輸入端通常是示波器后面板上的一個bnc插座。1. 2模擬示

6、波器方框圖crt是所有示波器的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在我們已經(jīng)對它有所了解。下面我們就看一看 示波管是怎樣作為示波器的心臟來起作用的。我們已經(jīng)看到，示波器有兩個垂直偏轉(zhuǎn)板，兩個水平偏轉(zhuǎn)板和一個電了槍。 從電子槍發(fā)射出的電子束的強(qiáng)度可以用電氣的辦法來加以控制。在上術(shù)基礎(chǔ)上，再增添卜面敘述的電路就可以構(gòu)成一個完整的示波器（見圖2)示波管的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括：輸入衰減器（毎通道一個）前置放大器（每通道一個）一用來選擇使用哪一個輸入通道的電子開關(guān)偏轉(zhuǎn)放大器示波器的水平偏傳系統(tǒng)包括：時基、觸發(fā)電路和水平偏轉(zhuǎn)放大器輝度控制電路用電子學(xué)的方法在恰當(dāng)?shù)臅r刻點亮和熄滅掃跡。為使所有這些電路工作，示波器需要有一個電源。此電源從交

7、流市電或者 從機(jī)內(nèi)或外部的屯池獲取能量，使示波器工作。任何示波器的基本性能都是出它 的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的特性來決定的，所以我們首先來詳細(xì)地考察這一部分。1. 3垂直偏轉(zhuǎn)垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)對輸入信號進(jìn)行比例變換，使z能在屏幕上表現(xiàn)出來。示波器 可以顯示峰峰值電壓為兒毫伏到兒i 伏的信號。因此必須把不同幅度的信號進(jìn)行 變換以適應(yīng)屏幕的顯示范圍，這樣就可以按照標(biāo)尺刻度對波形進(jìn)行測量。為此就 要求對大信號進(jìn)行衰減、對小信號進(jìn)行放人。示波器的靈敏度或衰減器控制就是 為此而設(shè)置的。靈敏度是以每格的伏特數(shù)來衡量的看一下圖3可以知道其靈敏度設(shè)置為iv/ 格。因此，峰峰值為6v的信號使得掃跡在垂直方向的6個格內(nèi)偏轉(zhuǎn)變化。

8、知道 了示波器的靈敏度設(shè)置值和電子束在垂直方向掃描的格數(shù)，我們就可以測量出信 號的峰峰電壓值。在多數(shù)的示波器上，靈皺度控制都是按1一2 5的序列步進(jìn)變化的。即靈敏 度。設(shè)置顛倒為10mv/格、20mv/格、50mv/. loomv/格等等。靈敏度通常是用幅 度上升/下降鈕來進(jìn)行控制的，而在有些示波器則是用轉(zhuǎn)動垂直靈敏度旋鈕來進(jìn) 行。如果使用這些靈敏度步進(jìn)不能調(diào)節(jié)信號使z能夠準(zhǔn)確的按照要求在屏幕上 顯示，那么就可以使用可變（var）控制。在第6章我們將會看到，使用標(biāo)尺刻 度來進(jìn)行信號上升吋間的測量就是一個很好的例子?？勺兛刂颇軌蛟?-2-5 的步進(jìn)值之間對靈敏度進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。通常當(dāng)使用可變控制吋

9、，準(zhǔn)確的靈敏度值 是不知道的。我們只知道這時示波器的靈敏度是在1一2 5序列的兩個步進(jìn)值z 間的某個值。這時我們稱該通道的y偏轉(zhuǎn)是未校準(zhǔn)的或表示為zzuncal這種未 校準(zhǔn)的狀態(tài)通常在示波器的前面板或屏幕上指示出來。在更現(xiàn)代化的示波器，例如我們用作示例的示波器，由于彩用了現(xiàn)代先進(jìn)的 技術(shù)進(jìn)行控制和校準(zhǔn)。因此示波器的靈敏度町以在最小值和最人值之間連續(xù)變 化，而始終保持處于校準(zhǔn)狀態(tài)。在老式的示波器上，通道靈敏度的設(shè)置值是從靈敏度控制旋鈕周圍的刻度上 讀出的。而在新型的示波器上，通道靈敏度設(shè)置值清晰地顯示在屏幕上，如圖3 所示，或者用一個單獨(dú)的cd顯示器顯示出來。圖3在靈敏度為lv/格的情況下，峰峰

10、值為6v的信號使電子束在垂直方向偏轉(zhuǎn) 6格耦合耦合控制機(jī)構(gòu)決定輸入信號從示波器前面板上的bnc輸入端通到該通道垂 直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)其它部分的方式。耦合控制可以有兩種設(shè)置方式，即dc耦合和ac 耦合。廠dc耦合方式為信號提供直接的連接通路。因此信號提供直接的連接通路。 因此信號的所有分量（ac和：dc）都會影響示波器的波形顯示。ac耦合方式則在bdc端和衰減器z間吊聯(lián)一個電容。這樣，信號的dc分量 就被阻斷，而信號的低頻ac分量也將受阻或大為衰減。示波器的低頻截止頻率 就是示波器顯示的信號幅度僅為其直實幅度為71%時的信號頻率。示波器的低 頻截止頻率主要決定于其輸入耦合電容的數(shù)值。示波器的低頻截止頻率

11、典型值為 10hz,見圖 4。圖4說明ac及dc耦合、輸入接地以及50 q輸入阻抗功能選擇的簡化輸入電路和耦合控制機(jī)構(gòu)冇關(guān)的另一個功能是輸入接地功能。這時，輸入信號和衰減器斷 開并將衰減器輸入端連至示波器的地電平。當(dāng)選擇接地時，在屏幕上將會看到一 條位于0v電平的直線。這時可以使用位置控制機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)這個參考電平或掃描 基線的位置。輸入阻抗多數(shù)示波器的輸入阻抗為1mq和大約25pf相關(guān)聯(lián)。這足以滿足多數(shù)應(yīng)用場 合的要求，因為它對多數(shù)電路的負(fù)載效應(yīng)極小。有些信號來口 50q輸出阻搞的源。為了準(zhǔn)確的測量這些信號并避免發(fā)生失 真，必須對這些信號進(jìn)行正確的傳送和端接。這時應(yīng)當(dāng)使用50q特性阻抗的電 纜并

12、用50q的負(fù)載進(jìn)行端接。某些示波器，如pm3094和pm3394a,內(nèi)部裝有一 個50q的負(fù)載，提供一種用戶可選擇的功能。為避免誤操作，選擇此功能吋需 經(jīng)再次確認(rèn)。曲于同樣的理曲，50q輸入阻抗功能不能和某些探頭配合使用。位置垂直位置控制或pos控制機(jī)構(gòu)控制掃跡在屏幕y軸的位置。在輸入耦合控制 中選擇接地，這時就將輸入信號斷開，這樣就可以找到地電平的位置。在更先進(jìn) 的示波器上設(shè)有單獨(dú)的地電平指示器，它可以讓用戶能連續(xù)地獲得波形的參考電動態(tài)范動態(tài)范圍就是示波器能夠不失真地顯示信號的最大幅值，在此信號幅值下只 要調(diào)節(jié)示波器的垂直位置仍能觀察到波形的全部。對于fluke公司的示波器來 說，動態(tài)范圍的

13、典型值為24路（3個屏幕）相加和反向簡單的把兩個信號相加起來似乎沒有什么實際意義。然百，把兩個有關(guān)信號 之一反向，再將二者相加，實際上就實現(xiàn)了兩個信號的相減。這對于消除共模干 擾（即交流聲），或者進(jìn)行差分測量都是非常有用的。從一個系統(tǒng)的輸出信號中減去輸入信號，再進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋壤儞Q，就可以 測出被測系統(tǒng)引起的失真。由于很多電子系統(tǒng)本身就具有反向的特性，這樣只要把示波器的兩個輸入 信號相加就能實現(xiàn)我們所期望的信號相減。交替和斷續(xù)示波器crt本身一次只能顯示一條掃跡。然而，在很多示波器應(yīng)用中，常常 要進(jìn)行信號的比較，例如，研究輸入/輸出信號間的關(guān)系，或者一個系統(tǒng)對信號 的延遲等。這就要求示波器實際上

14、能同時顯示不只一個信號。為了達(dá)到這一目的，可以用兩種辦法來控制電了束：1、可以交替地畫完一條掃跡，再畫另一條掃跡。這種方法稱為交替模式， 或簡稱為alt模式。2、可以在兩條掃跡之間迅速的進(jìn)行開關(guān)或斬波切換，從而分段的應(yīng)出兩條 掃嗎。這稱為斷續(xù)模式或chop模式。其結(jié)果是在一次掃描的時間里一段接一段 的畫出兩條掃跡。斷續(xù)模式適合于在低時基速率下顯示低頻率信號，因為這時斬波器開關(guān)能快 速進(jìn)行切換。交替模式適合于需要使用較快吋基設(shè)置的高頻率信號的顯示。木書屮我們用 作示例的示波器在不同的掃描速度下能自動地alt或chop模式以給出最好的顯 示效果。用戶也可以手動選擇alt或chop模式以適合特殊信號

15、的需求。帶寬示波器最生根的技術(shù)指標(biāo)就是帶寬。示波器的帶寬表明了該示波器垂直系統(tǒng) 的頻率響應(yīng)。示波器的帶寬定義為示波器在屏幕上能以不低于真實信號3db的幅 度來顯示信號的最高頻率。-3db點的頻率就是示波器所顯示的信號幅度“vdisp”為示波器輸入端真 實信號值“vinput”的71%吋的信號頻率，如下式所示：設(shè)：db（伏）=201og（電壓比）3db=201og（vdisp/vinput）一0. 15 = log （vdisp/vinput）10-0.15=vdisp/vinput vdisp二0. 7vinput圖5表示出一個100mhz示波器的典型頻率響應(yīng)曲線。圖5 臺典型為100mhz示

16、波器的頻率響應(yīng)曲線(簡化的曲線和實際的曲線)出于現(xiàn)實的理由，通常把帶寬想象成為叔響曲線一直平坦延伸至其截止頻率，然 后從該頻率以一20db/+倍頻程的斜率下降。當(dāng)然，這是一種簡化的考慮。實際上 放人器的靈敏度從較低的頻率就開始下降，百在其截止頻率達(dá)到一3db。圖5中 中同時給出了簡化的頻率響應(yīng)曲線和實際的頻率響應(yīng)曲線。帶寬限制器使用帶寬限制器口j以把通常帶寬在100mhz以上的寬帶示波器的頻帶減小 到20miiz的典型值。這樣就降低了噪聲電平和干擾，這對于進(jìn)行高靈敏度的測量 是非常冇用的。上升時間上升時間直接和帶寬有關(guān)。上升時間通常規(guī)定為信號從其穩(wěn)態(tài)最大值的1 0%到90%所用的時間。上升時間

17、是一個示波器從理論上來說能夠顯示的最快的瞬變的時間。示波 器的高頻響應(yīng)曲線是經(jīng)過認(rèn)真安排的。這就保證了具有高諧波含量的信號，如方 波，能夠在屏幕上精確的再現(xiàn)。如果頻響曲線下降太快，則在信號的快速上升沿 上就會發(fā)生振鈴現(xiàn)象。如果頻響曲線下降太慢，即在頻響曲線上下降開始得過早, 則示波器總的高頻響應(yīng)就受到影響，使得方波失去“方形”特性。對于各種通用示波器來說，其高頻響應(yīng)曲線是類似的。從該曲線我們可以 得到一個示波器帶寬和上升吋間的簡單關(guān)系公式。此公式為：tr(s)二0. 35/bw(hz)對于高頻示波器來說，這個公式可以表示為：tr(ns)=350/bw(mhz)對于一個100mhz的示波器來說，

18、上升時間為3. 5 (ns二納秒10-9秒)在示波器的標(biāo)尺上刻冇標(biāo)明0%和100%的專門的線，用來進(jìn)行上升時間的 測量。測量時我們先用var靈敏度控制機(jī)構(gòu)將被測認(rèn)號的頂部和底部分別和標(biāo)有 0%和100%的線對齊。然后找出信號和標(biāo)尺上標(biāo)冇10%和90%的兩條線的交點。這樣，上升時間 就可以從這兩個交點沿x軸方向的時間間隔讀出來。要想測量一臺示波器的上升時間，我們使用與上述相同的方法，只是要求 測試信號的上升時間應(yīng)當(dāng)比該示波器的上升時間短得多。為獲得2%的測量誤 差，測試信號的上升吋間至少應(yīng)小于示波器上升吋間的五分之一。示波器上顯示 的上升時間應(yīng)當(dāng)是示波器上升時間和信號上升時間和組合函數(shù)。其關(guān)系為

19、trdisplayed= v (trsignal2+trscopem2)請記住這個公式，你將發(fā)現(xiàn)它是很有用的。1. 4水平偏轉(zhuǎn)時基為了描繪一幅圖形，我們必須要有水平和垂直兩個方向的信息。示波器描繪 軌跡表明信號隨時間的變化情況，i大i此其水平偏轉(zhuǎn)必須和時間成正比。示波器中 控制水平偏轉(zhuǎn)，即x軸的系統(tǒng)稱為吋基。在示波器里有一個精確的掃描發(fā)生器。它使得電了朿以精確的、用戶可選擇 的速度在屏幕上掃描。時基發(fā)生器的輸岀示于圖6。牲發(fā)電¥輸入信號mianjwuwuuimuijlfl 觸發(fā)等待新觸發(fā)冋打圖6時皐發(fā)生器的輸出波形。圖中示出掃描時間、凹掃時間和隔離停止（hold-off）時間掃描速度

20、以每格的秒數(shù)（s/格）來度量。一臺典型示波器的掃描速度范圍可 以從20ns/格到0°5s/格。掃描速度也和靈敏度控制一樣按12 5的序列變化。 只要我們知道了每個標(biāo)尺格所代表的時間值，就可以測量出屏幕掃跡上任何兩點 之間的時間例如，圖7和圖8顯示的都是lkllz的止弦波（其周期為1ms）,而掃描速率 分別為1ms/格和200us/格。圖7 1khz的正弦波，時基設(shè)置為1ms/格圖8 lkllz的正弦波，時基設(shè)置為200 u s/格水平位置控制水平或x軸位置控制機(jī)構(gòu)x-pos可以在屏幕上沿水平方向移動掃跡。這樣 我們就可以把掃跡上的某一點和某一條垂直標(biāo)尺線對齊，以便為時間測量規(guī)定一 個

21、起始點?？勺儠r基我們可以選擇不同于標(biāo)準(zhǔn)的1 2 5序列設(shè)置值的掃描速度。這樣我們就能 夠把任意一個波形的一個周期調(diào)整成?？缯麄€屏幕寬度。和在y軸方向使用var 控制機(jī)構(gòu)的情況一樣多數(shù)示波器會給岀指示，說明正在使用可變時基，x軸處于 未校準(zhǔn)狀態(tài)。更先進(jìn)的示波器，如我們用作示例的示波器，可以工作在校準(zhǔn)的連 續(xù)可變時基模式。這時由于可以用整個屏幕來顯示信號中我們感興趣的部分，所 以能獲得更好的測量時間分辨率。同時也能人人減少發(fā)生操作錯誤的可能性。時基放大時基放人功能通常能將x軸偏轉(zhuǎn)掃描放大10倍。這樣在屏幕上看到的等效 吋基速度也變快10倍。所以一臺未經(jīng)吋基放大的吋掃描速度為20ns/格的示波 器經(jīng)

22、時基放大后可以以2ns/格的速度掃描。示波器屏幕現(xiàn)在就成了信號上的一 個可移動的觀察窗口。和簡單的直接選擇更快的時基速度相比，這種方法的好處 是能夠在保持原信號不變的情況卜更加詳細(xì)的觀察信號的細(xì)節(jié)。圖9說明如何使用x軸位置控制來實現(xiàn)信號的滾動顯示。圖9時基放大和x軸位置控制雙時基在很多觀察復(fù)雜信號波形的應(yīng)用場合中，往往需要顯示一個波形的一小部 分，并使它占踞整個屏幕。這種情況的一個典型的例子是觀察研究全部電視信號 屮某一選定的行的波形。在這類情況屮，使用標(biāo)準(zhǔn)吋基通過正常觸發(fā)的方法是無 能為力的。這就是在現(xiàn)代示波器上采用雙時基工作的原因。在這個例了中，示波器的主時基（mtb）可由波形中的主觸發(fā)事

23、件，即全電 視信號中的垂直同步信號來觸發(fā)。mtb掃跡的一部分顯示得更亮一些，這稱為加 亮部分。在此加亮部分的起始點時刻，第二個時基，稱為延遲時基或dtb開始掃 描。這第二個吋基可按自己的掃描速度來設(shè)置。并且掃描速度比主吋基的掃描速 度要快。主時基的起始點和加亮部分開始點之間的延遲時間是可調(diào)的。我們其至可以作到在選定的延遲時間結(jié)束時不啟動dtb掃描，而只是在該時 刻為dtb時基的觸發(fā)電路作好觸發(fā)準(zhǔn)備。如果過一會兒再發(fā)生新的觸發(fā)事件,dtb 掃描即將開始。所以，使用雙吋基吋，電子?xùn)c將以兩個吋基的兩種不同的速度交替的在屏幕 上掃描。讓我們來看圖10o首先主時基以500 u s/格的速度運(yùn)行，在屏幕上

24、描繪出一 個波形。在此掃描期間，過了 2nis即等于4格的時間以后，掃跡被加亮。這段延 遲時間出延遲1控制來設(shè)定。波形上加亮部分的時間長度則由dtb掃描時間控制 機(jī)構(gòu)來高定，在我們的例子屮現(xiàn)在為50 us/格當(dāng)經(jīng)過2ms的延遲吋間后延遲吋 基進(jìn)行掃描時，它只顯示原來主時基掃跡的十分之一。但是這段原來主進(jìn)基掃跡 十分z的波形段則在整個屏幕上顯示出來。圖10雙時基工作（500 us/格及50 u s格，4格延遲）1）在老式的示波器上，延遲控制指的是延遲時間倍增器。一個帶有刻度的多圈電 位器。當(dāng)掃跡的加亮部分在mtb上根據(jù)需耍確定位置以后，其延遲即可rfldtb 時基速度和該電位器示出的刻度讀數(shù)相乘

25、而計算出來。由此延遲控制一詞得名。 當(dāng)我們改變延遲時間時，就改變了延遲吋基掃描的起始點在主時基上的位置。改變延遲時基掃描速度則改變在主時其上顯示出來的波形段的長度。當(dāng)延遲吋基已 經(jīng)設(shè)置好，并顯示出欲觀察的信號段時，我們可以把主時基關(guān)閉。這樣可以使得 延遲掃跡變得更亮。典型雙時基示波器的時基工作模式冇：mtbi =只用主時基只用mtb工作時，示波器的性能和單時基示波器相同。mtb±=主吋基加亮這時示波器只顯示主時基。但是掃跡上的一部分被加亮，以表示出dtb的起 始位置及其掃描速度。mtb加亮和dtb和mtbt相同,但也同時顯示dtb掃描。dtb=延遲吋基。只顯示dtb掃描。在本書的觸發(fā)

26、部分述會進(jìn)一步討論雙時基的問題。時基模式吋基電路有幾種工作。對普通模擬示波器來說，工作模式冇自動、正?；蛴| 發(fā)以及單次或單次捕捉等模式。正常模式時基必須受到觸發(fā)才能產(chǎn)生掃跡。其規(guī)律非常簡單，即沒冇信號就沒冇掃 描軌跡。示波器在選定的觸發(fā)源通道上必須有輸入信號，并口該信號必須大到 足以觸發(fā)吋基電路。如果沒有輸入信號，屏幕上就不會有掃描軌跡。自動模式如果能在沒有輸入信號時也能看到掃跡。這將會是很有用的。在沒有輸入信號以 進(jìn)行觸發(fā)時，自動模式將使時基以低頻率自由運(yùn)行，從而在屏幕上產(chǎn)生掃跡。這 使得用戶可以設(shè)置掃跡的垂直位置，即如果信號僅為一直流電位的情況。單次模式當(dāng)接收到觸發(fā)信號時進(jìn)基將進(jìn)行掃描，并

27、且將只掃描一次。對于每次觸發(fā)事 件都必須使時基電路作好觸發(fā)準(zhǔn)備(atm) o不然的話，下面來的觸發(fā)事件將不 能啟動吋基掃描。對于不同的示波器，按動標(biāo)有單次或復(fù)位的按鈕就使得觸發(fā)電 路重新作好觸發(fā)準(zhǔn)備。為了避免在單次掃描工作時盲目猜測，現(xiàn)代示波器上可以 用屏幕上顯示出伏特數(shù)值或顯示水平線的方式來顯示出其觸發(fā)電平值。1. 5觸發(fā)我們已經(jīng)看到在示波管上輸入信號如何提供垂宜偏轉(zhuǎn)，時基如何給出水平偏 轉(zhuǎn)。但是我們?nèi)绾伪ＷC在電了束打過屏幕時每次都準(zhǔn)確地打過和同的路徑呢？解 決這個問題的關(guān)鍵在于觸發(fā)電路。如果沒有觸發(fā)電路，你在屏幕上看到的將會是 具有隨機(jī)起始點的很多波形朵亂重疊的圖彖。而觸發(fā)電路的作用就在于

28、保證每次 時基在屏幕的掃描的時候，時基掃描都從輸入信號上的一上精確確定的點開始。 這個精確的掃描起始點則由下述控制因素來決定。圖11無觸發(fā)的信號波形觸發(fā)源它決定觸發(fā)信號從哪里獲得。在多數(shù)情況下，觸發(fā)信號來自輸入信號本身。 所以如果只使用一個通道，那么觸發(fā)源就設(shè)置為該通道。如果使用多個通道，那 么觸發(fā)源可以從這些通道中選取。復(fù)合觸發(fā)(composite triggering)則是在顯示不同的通道時輪流使用相應(yīng) 的通道觸發(fā)。這對于顯示頻率不相關(guān)的信號時是非常有用的。如果示波器具冇外部觸發(fā)輸入端(ext),那么它上面連接的信號則口j驅(qū)動 觸發(fā)電路使示波器觸發(fā)。如果要觀測在電源頻率或者源于電源頻率系統(tǒng)

29、的信號，那么電源觸發(fā)功能可 以捉供電源觸發(fā)的能力。這是觀察與電源冇關(guān)的干擾信號的好方法。觸發(fā)電平觸發(fā)屯平控制機(jī)構(gòu)設(shè)置選定觸發(fā)源的信號欲使觸發(fā)屯路啟動時基掃描所必 須跨越的電壓電平值。圖12觸發(fā)電平設(shè)置對顯示波形的影響。composite video analog displwchi os"mtb 63gps *f chip圖13視頻行信號觸發(fā)斜率觸發(fā)斜率控制機(jī)構(gòu)決定觸發(fā)發(fā)生于觸發(fā)源信號的上升沿（止斜率）或者下 降沿（負(fù)斜率）觸發(fā)耦合用以決定選定的觸發(fā)源信號送往觸發(fā)電路的耦合方式 dc耦合觸發(fā)源直接連到觸發(fā)電路。ac耦合觸發(fā)源通過一個串聯(lián)的電容連到觸發(fā)電路。峰()峰值電平一(level

30、 p () p)將觸發(fā)電平控制機(jī)構(gòu)的控制范圍設(shè)置成略小于觸發(fā)源信號的峰（一）峰值。在這種模式下不口j能將觸發(fā)電平設(shè)置為超出輸入信號的值，所以只要冇信號示波 器總能觸發(fā)。hf抑制使觸發(fā)源信號通過低通濾波器以抑制其高頻分量。這意味著既使一個低頻信 號中包含很多高頻噪音，我們?nèi)阅苁蛊浒吹皖l信號觸發(fā)。lf抑制使觸發(fā)源信號通過一個高通濾波器以抑制其低頻成分。這對于顯示包含很多 電源交流聲的信號等情況是很有用的。tv觸發(fā)在這種模式卜觸發(fā)電平控制不起作用。這時示波器使用視頻信號中的同步脈 沖作為觸發(fā)信號。tv觸發(fā)有兩種模式：幀觸發(fā)tvf和行觸發(fā)tvltvf每一幀電視圖象由兩場組成。每一場則包含構(gòu)成一個完整的

31、幀所需行數(shù)的一 半。在電視屏幕上兩場信號交錯顯示以構(gòu)成一幀的畫面。采用這種技術(shù)減少了傳 送一個頻道所需要的帶寬并減小了畫面的閃爍。在每一個場開始的時候都有一個 特別的脈沖序列，稱為幀同步脈沖。在tvf同步模式下，示波器就rfl幀同步脈沖 來觸發(fā)?，F(xiàn)代示波器的觸發(fā)控制可以區(qū)分第一場和第二場。tvl每一場包括若干行。每一行都由一個行同步脈沖即行同步信號開始。示波器 可以由每一個行同步脈沖來觸發(fā)，這樣描繪出的各個行的波形將會重疊在一起。 便用幀觸發(fā)和雙時基我們口j以觀察某一特定行的波形。我們還口j以使用如象 fluke公司的示波器所具有的稱為視頻行選擇器的特殊的附件pm8917來觀察某一特定的行。使

32、用本書中用作示例的組合示波器時，我們可以使用示波器中內(nèi)裝 的視頻行計數(shù)器直接選定所需的行號（僅限于pm3394a系列示波器）。觸發(fā)隔離(trigger hold-off)有些信號具有多個可能的觸發(fā)點。這種情況的一個很好的例子是圖14屮的 數(shù)字信號。該信號雖然在較長的時間周期內(nèi)是重復(fù)的，但是在短時間內(nèi)情況則不 然。為了更詳細(xì)的觀察少數(shù)個別脈沖，必須使用快速的掃描時基。但是這樣一來 每次掃描吋顯示出來的信號波形段就是變化不一的。為了解決這個問題，我們采 用了觸發(fā)隔離功能，即在各次掃描z間加入延遲時間，使得掃描的每次觸發(fā)總是 從相同的信號沿開始。圖14復(fù)雜脈沖的觸發(fā)隔離應(yīng)用延遲時基觸發(fā)從木書前面的時基部分我們已經(jīng)知道，在mtb掃描時基開始后經(jīng)過一段延 遲，dtb開始掃描，即受到觸發(fā)。此延遲時間從mtb觸發(fā)點開始計算。經(jīng)過這段 吋間延遲后，dtb實際上是由延遲系統(tǒng)啟動的。這種模式稱為dtb啟動。和mtb類似，dtb也可以按觸發(fā)模式工作，示波器上設(shè)有相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)以 設(shè)置dtb觸發(fā)源、觸發(fā)電平、觸發(fā)率及耦合方式。這些控制機(jī)構(gòu)與mtbn無關(guān)， 自己獨(dú)立工作。選擇了這種設(shè)置方式后，當(dāng)上述的延遲時間結(jié)束以后，dtb就作 好觸發(fā)準(zhǔn)備。而當(dāng)輸入信號上探測到新的觸發(fā)事件吋dtb才被觸發(fā)開始掃描。1.6附加功能x-y偏轉(zhuǎn)x-y偏轉(zhuǎn)或x-y模式是示波器的另一種顯示方法。這種示波器將時基關(guān)閉， 而用另一個與