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1、 用途：它是一種顯示被測信號波形的電子儀器，具有直觀、簡便、快速的特點(diǎn)。可用來觀察和測量隨時間變化的電信號圖形，對信號進(jìn)行定性及定量分析。 其本質(zhì)上是一種電壓測試儀。既可測各種電量 也可測各種非電物理量。它是進(jìn)行電信號特性測試的常用電子儀器。 示波器概述第1頁/共35頁 示波器能夠直接顯示被測信號的波形，測量功能全面，加之具有靈敏度高，輸入阻抗大和過載能力強(qiáng)等一系列特點(diǎn)，所以在近代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中得到了極其廣泛的應(yīng)用。第2頁/共35頁 示波器的種類很多，根據(jù)其用途和特點(diǎn)一般分為： （1）通用示波器：包括單蹤型和多蹤型。 （2）取樣示波器 將高頻信號以取樣的方式轉(zhuǎn)換成低頻信號，然后再用類似通用示波

2、器的方式進(jìn)行顯示。用于觀察高頻信號及脈沖信號。第3頁/共35頁 （3）記憶與存儲示波器 具有記憶、存儲信息的功能，一般將利用記憶示波器實(shí)現(xiàn)存儲功能的稱為記憶示波器，利用半導(dǎo)體數(shù)字存儲器的稱為存儲示波器。 （4）特殊示波器 能滿足特殊用途或具有特殊裝置的專用示波器，例如高壓示波器等。第4頁/共35頁2、電子示波器的結(jié)構(gòu)（以通用示波器為例） 普通示波器主要由： 示波管、Y軸放大器（垂直放大）、X軸放大器（水平放大）、掃描發(fā)生器（鋸齒波發(fā)生器）及電源等部分組成。 其結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。 第5頁/共35頁圖31電子示波器的基本結(jié)構(gòu)第6頁/共35頁 A A、示波管、示波管 核心部件由電子槍、偏轉(zhuǎn)板、熒

3、光屏等三部分組成。第7頁/共35頁 B、Y軸放大器 其輸入通常是被測信號，輸出送至垂直偏轉(zhuǎn)板上。 作用：將被測信號電壓放大至足夠的幅度，然后加在垂直偏轉(zhuǎn)板上，它還帶有衰減器用以調(diào)節(jié)垂直幅度、確保顯現(xiàn)圖形的垂直幅度適當(dāng)或進(jìn)行定量測量，這一部分也叫做Y通道。第8頁/共35頁C、掃描信號發(fā)生器 產(chǎn)生一個與時間成線性關(guān)系的周期性鋸齒波電壓（稱掃描電壓），經(jīng)過X軸放大器放大以后，加在水平偏轉(zhuǎn)板上（只在Y一t方式時起作用），將Y通道的被測信號展開。 它也帶有衰減器，這部分也稱為X通道或時基。其作用是產(chǎn)生水平掃描信號，能顯示以時間為橫坐標(biāo)的波形。第9頁/共35頁 D、水平（X軸）放大器 其輸入可以是掃描電壓

4、或外加電壓信號，輸出電壓施加于X軸偏轉(zhuǎn)板上。 若其輸入是掃描電壓，則用以產(chǎn)生水平掃描信號，此時從屏幕上看到的是從Y軸放大器輸入的隨時間變化的信號波形；若其輸入是X輸入端子上的外加電壓信號，則觀察到的是關(guān)系曲線y=f（x）。 第10頁/共35頁E、電源 為220V單相交流電源，提供示波器所需的高、低壓電源。第11頁/共35頁 3、示波器顯示被測信號波形的原理 a、示波器顯示從Y軸輸入的信號Y（t）的波形 （以示顯正弦波形y(t) =Umsint為例）第12頁/共35頁 被測電壓y(t)加至Y軸偏轉(zhuǎn)板上，內(nèi)部的鋸齒波電壓加至x軸偏轉(zhuǎn)板上，僅有y(t)時，電子束上下移動，僅有鋸齒波電壓時，電子束在水

5、平方向上移動（水平掃描線）。兩者共同作用時，電子束的運(yùn)動軌跡便是y(t)的波形。第13頁/共35頁 可以想象當(dāng)一個隨時間變化的正弦函數(shù)波加在Y偏轉(zhuǎn)板上而不用鋸齒波掃描時，在熒光屏上顯示出來的只是一根垂直線。 為了使每一個周期內(nèi)uy和ux的合成圖形穩(wěn)定，必須保證uy和ux的頻率一致或具有整數(shù)倍關(guān)系，這樣熒光屏上的圖形才是穩(wěn)定不動（重合）的。 通常這是由鋸齒波信號發(fā)生器內(nèi)的同步電路來完成的。它能夠強(qiáng)迫鋸齒波的頻率與uy的頻率（或外來信號頻率）保持同步。第14頁/共35頁b、示波器的同步方式 同步 使得頻率一致或具有整數(shù)倍的關(guān)系，以保證熒光屏上的圖形保持穩(wěn)定不動。 這一般由鋸齒波信號發(fā)生器內(nèi)的同步電

6、路完成。同步方式：共三種第15頁/共35頁 (1)內(nèi)同步從Y軸放大器中取出被測信號電壓來控制鋸齒波的掃描頻率。 當(dāng)利用被測信號作為觸發(fā)同步信號時，常采用這種方式。 （2）外同步用外接電壓控制鋸齒波的周期。由同步輸入端接入外接電壓。此時外接電壓周期與被測信號同周期或成整數(shù)倍關(guān)系。 當(dāng)用單線示波器測量兩相關(guān)波形的相位時，或當(dāng)被測電壓不適于作觸發(fā)信號時，采用這種同步方式。第16頁/共35頁 （3）電源同步從電源變壓器中取出50Hz交流電壓來控制鋸齒波的頻率。 常用來測量與電源頻率有關(guān)的信號。 第17頁/共35頁C、示波器的掃描方式（兩種） （1）連續(xù)掃描指加在X軸偏轉(zhuǎn)板上的電壓是一個連續(xù)時間函數(shù)（如

7、連續(xù)的鋸齒波） ，在這個連續(xù)函數(shù)波形電壓的作用下，光點(diǎn)在熒光屏上連續(xù)移動。 適用于觀察正弦波、方波等連續(xù)信號，當(dāng)uy=0時，光點(diǎn)在一條水平線上來回掃描，顯示出一條水平亮線，稱為時間基線。第18頁/共35頁 （2）觸發(fā)掃描又稱為等待掃描。示波器掃描電路只有在觸發(fā)信號的激勵下才開始掃描，當(dāng)脈沖信號到來時掃描一次，否則掃描電壓發(fā)生器處于等待狀態(tài)，直到下一個觸發(fā)信號到來時才再次激勵，進(jìn)行另一次掃描。 只要適當(dāng)調(diào)節(jié)“電平”旋鈕，就可以觀測到連續(xù)信號的穩(wěn)定波形或脈沖波形。第19頁/共35頁 5.示波器的基本測量方法示波器有兩種工作方式： y-t方式方式 y-x方式方式 可用示波器測量信號的幅值、頻率及相位

8、關(guān)系（均可采用以上兩種工作方式）。 第20頁/共35頁 圖圖 測測UrUr波形波形 每個信號線分出兩根線：一根為輸入信號線，一根為地線，接線如圖所示。第21頁/共35頁1）電壓幅值的測量（y-t方式下） khUPP,/2cmvK （h格數(shù)，kv/cm）則VUPP2 .1126 . 5若第22頁/共35頁2）電流幅值的測量（1）（2）為線性的，則（3）為無感電阻Zro00ruir采用取樣電阻串連于回路中（注意“共地”問題）。對取樣電阻ro的要求：r0第23頁/共35頁3）同頻率信號的相位差（角）的測量 相角差實(shí)際上仍然是時間量的差值。 將被測信號Y1、Y2之間的相角差折算成時間量以后即可測出。

9、1、y-t工作方式下測量相位差第24頁/共35頁圖 相位差的測量方法 例：如圖測得Y1信號的周期所占的格子數(shù)為A， Y1、Y2的相位差為B格。360ABX那么Y1、Y2的相位差角X為： 第25頁/共35頁wtAsinx )(sinwtBy2、李薩如圖形法（y-x方式下測量）示波器工作在y-x工作方式。設(shè)加于x軸和y軸的兩正弦量為：第26頁/共35頁baarcsin此法只能測出相差角度，不能判定超前、滯后關(guān)系。第27頁/共35頁二端元件的測量方法 二端電阻元件的測量方法 電容元件特性的測量 電感元件特性的測量第28頁/共35頁4 4、TDS210TDS210型數(shù)字示波器設(shè)備簡介型數(shù)字示波器設(shè)備簡

10、介第29頁/共35頁 信號發(fā)生器是產(chǎn)生各種波形的信號電源。 按調(diào)制方式分為：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、脈沖調(diào)制等信號發(fā)生器。 按其輸出波形劃為：正弦、脈沖、函數(shù)發(fā)生器等。 正弦信號發(fā)生器按其頻率分為：超低頻、低頻、高頻、超高頻信號發(fā)生器。信號發(fā)生器第30頁/共35頁 函數(shù)信號發(fā)生器是能輸出多種波形的信號源，它能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等多種波形的信號，其頻率一般在20MHz以下。 函數(shù)信號發(fā)生器原理也多種多樣，但多是選用觸發(fā)電路產(chǎn)生方波或矩形波，然后經(jīng)積分器變換出三角波或鋸齒波，經(jīng)變換網(wǎng)絡(luò)（例如二極管整流網(wǎng)絡(luò)等）將三角波轉(zhuǎn)換成正弦波，因?yàn)椴ㄐ沃g的轉(zhuǎn)換是通過函數(shù)變換來實(shí)現(xiàn)的，所以稱為函數(shù)信號發(fā)生器。第31頁/共35頁 電路實(shí)驗(yàn)中用到的信號發(fā)生器，其工作頻率一般在低頻范圍之內(nèi)。 信號發(fā)生器的核心部分是振蕩器，振蕩器產(chǎn)生的信號放大后作為電壓或功率輸出。 一般，輸出電壓的幅值由儀器面板上幅度調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。有的信號發(fā)生器設(shè)衰減開關(guān)，以獲得小信號電壓輸出。 信號的頻率通過面板上的“頻率粗調(diào)頻率粗調(diào)”和“頻率頻率細(xì)調(diào)細(xì)調(diào)”兩個旋紐進(jìn)行調(diào)節(jié)。第32頁/共35頁 波形選擇用波形選擇開關(guān)。 對于有功率輸出的信號發(fā)生器，為使負(fù)載從信號獲得最大功率，信號源的輸出阻抗和負(fù)載阻抗要相匹配。 另外，有的函數(shù)發(fā)生器調(diào)節(jié)面板