10.示波器工作原理

1、第三章 示波測試和測量技術 一、概述 二、示波測試的基本原理 三、示波器多波形顯示 四、取樣技術在示波測量中的應用 五、波形的存儲和記憶 六、示波器的使用1第三章 示波測試及測量技術一、概述：1931年美國無線電公司發(fā)明。特點：1、直接觀測和真實顯示被測波形。可顯示脈沖信號的前后沿、脈寬、上升下降時間。22、是時域測試典型儀器，能檢測信號波形是否正常，有無失真以及相關關系。3、X-Y圖示儀。 4、是多種電量和非電量測試和測量中的基 本測試儀器。分類通過描繪被研究的信號隨時間的變化，可用于調試電子電路、維修儀器設備。是構成其他兩個測試領域的儀器設備的基礎。根據(jù)示波器的性能和結構，分為：通用示波器

2、；多束示波器；取樣示波器；記憶、存儲示波器；專用或特殊示波器。3二、示波測試的基本原理：衰減Y前置放大器延遲線Y輸出放大器掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)電路X放大器電源輸入輸入 X Y外觸發(fā)輸入校準信號發(fā)生器校準輸出s2Y通道X通道s150Hz電源4燈絲陰極K柵極G1G2陽極A1A2FY2Y1X2X1電子槍偏轉系統(tǒng)一、陰極射線示波管示波管由電子槍、偏轉系統(tǒng)、熒光屏組成5電子槍KA1A2G1G2_+輝度聚焦輔助聚焦熒光屏偏轉系統(tǒng)X偏轉板Y偏轉板A2VabVy+_ s Ly靈敏度：Dy =1/hy6二、圖象顯示的基本原理：示波器圖象顯示原理分為顯示y=f（t）圖形和顯示任意兩波形關系變量的圖形。1、顯示y=f（

3、t）時變圖形（1）、掃描A、偏轉特性：測試信號波形的理論依據(jù)是：示波器CRT偏轉特性靜電特性，y Vy，x Vx光點在鋸齒波作用下掃動的過程稱為掃描，從左到右稱為掃描正程，從右到左為回程。7B、掃描的同步TsTnTnTn =2TsTn =Ts+1/4Ts為得到穩(wěn)定的波形，必須保證同步關系，即 Tn=NTs N-為整數(shù)8C、連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描 Ts被測脈沖連續(xù)掃描Tn=Tst TntTn連續(xù)掃描Tn=t觸發(fā)掃描tvy9*連續(xù)掃描的特點：1、掃描發(fā)生器連續(xù)工作；2、無輸入信號時顯示一條時基線；*觸發(fā)掃描的特點：1、被測脈沖到來時掃描一次；2、平時為等待掃描狀態(tài)；3、主要用于觀測占空比很小的脈沖，掃

4、描電壓持續(xù)時間的選擇應等于或稍大于脈沖底寬。在有的示波器上，會有一個按鈕來進行選擇。10D、關于增輝、消隱存在的問題解決的辦法 如圖所示：掃描正程時加上增輝脈沖，11電子槍KG1G2_+輝度聚焦輔助聚焦熒光屏A1A2增輝消隱！對于觸發(fā)掃描，掃描正程增輝可避免無信號時中心亮點毀壞屏幕。12E、掃描信號鋸齒波的產生#對于掃描信號要求： 要求波形線性好，下降快；如線性不好時，信號觀測會產生失真，下降不夠快時，會出現(xiàn)回掃。 如圖所示，X通道主要功能即為產生掃描信號。13衰減Y前置放大器延遲線Y輸出放大器掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)電路X放大器電源輸入 X校準信號發(fā)生器校準輸出s2Y通道X通道s1輸入 Y外觸發(fā)輸入

5、50Hz電源14掃描門積分器比較和釋抑電路增輝至X放大器E掃描發(fā)生器環(huán)151、掃描門：采用施密特電路 E2E1tt0V0 又稱為時基閘門，連續(xù)掃描時，沒有觸發(fā)信號也有門控信號輸出；觸發(fā)掃描時只有在觸發(fā)脈沖作用下才應產生觸發(fā)信號。輸入端由三個方面信號控制：穩(wěn)定度提供直流電位觸發(fā)電路觸發(fā)脈沖釋抑電路釋抑信號16 2、積分器：采用密勒積分器，使熒光屏上水平距離代表時間RAViVoT+EC（1）、使熒光屏上水平距離代表時間（2）（3）掃描速度粗調改變 R 或 C掃描速度微調改變 E 或改變X放大器的增益掃描速度（t/cm）17 3、比較和釋抑電路作用：通過判斷積分器輸出電壓來控制掃描門關閉，同時使積分

6、器復位。復位過程即為回掃過程。E0E1E2Vrt12t1t1t2t3t4t5 連續(xù)掃描時，穩(wěn)定度 旋鈕電平E0大于上觸 發(fā)電平E1 觸發(fā)掃描時，E0 介于E1與 E2之間 脈沖到來時觸發(fā)E1E0E2Vr釋抑電路充電釋抑電路放電釋抑電路充電釋抑電路放電18（2）、觸發(fā)電路作用：產生周期與被測信號有關的觸發(fā)電路脈沖，加至掃描門。組成：方式開關、電平旋鈕、極性開關、S1開關組成。+ DCHFAC低抑內外+ 電源電平方式極性AC“極性”決定上升沿或下降沿觸發(fā)“電平”決定正半周或負半周觸發(fā)方式開關決定不同的耦合方式：AC、DC191、正極性，正電平觸發(fā)點202、負極性，正電平觸發(fā)點213、正極性，負電平

7、觸發(fā)點224、負極性，負電平觸發(fā)點232、顯示兩個任意變量的關系李沙育圖形，例題1 示波功能的擴展，例題2241、多線示波器 發(fā)射多個相互獨立的電子束，多槍多束或單槍多束；常用雙線示波器。缺點：工藝要求較高，價格較貴。2、多蹤示波器 組成與普通示波器類似，增加了一個電子開關，具有多個垂直通道。電子開關的切換或轉換方式有交替和斷續(xù)兩種，屬于時間分割方式。三、示波器多波形顯示25A門電子開關B門垂直位移垂直位移A通道輸入B通道輸入至垂直偏轉板雙蹤示波器Y通道方框圖：26“交替”方式“斷續(xù)”方式273、雙掃描示波顯示前置放大延遲線A觸發(fā)A掃描A門電壓比較B觸發(fā)B掃描電子開關Y線分離B門X放大Y放大R

8、p功能：在觀察一個脈沖序列的同時，可以仔細觀察其中一個或部分脈沖的細節(jié)有兩個獨立的觸發(fā)和掃描電路，掃速可相差很多倍延遲觸發(fā)電平28被測信號 A 觸發(fā)A掃描 B觸發(fā)B掃描A增輝B增輝合成增輝雙掃描示波器的有關波形29四、取樣技術在示波測量中的應用取樣分為實時取樣非實時取樣實時取樣：指在信號經歷的實際時間內對一個信號波形進行取樣。缺點：不能解決示波器在觀測高頻信號時所遇到的頻帶限制的困難。非實時取樣：取樣點分別取自若干個信號波形的不同位置。優(yōu)點：解決了實時取樣的缺點。30Tt2t3 t4 t 5tt1t2t3t4t5t612345631五、波形的存儲和記憶記憶示波器利用記憶示波管組成的電路，可記憶

9、 一周左右。數(shù)字存儲示波器六、示波器的使用（一）、工作特性和選用1、工作特性：（1）、偏轉靈敏度:10V-10nV，體現(xiàn)測量強弱信號的能力。32（2）、掃描速度Ss：10S/cm-1nS/cm（3）、帶寬：儀器響應降低3dB時的上限頻率。信號上升時間/示波器對信號的上升時間 測量誤差 1/1 41% 3/1 5.2% 5/1 2% 10/1 0.5% 結論:示波器帶寬越寬，上升時間越短，測量誤差越小。332、示波器的選用依據(jù)：1、根據(jù)工作特性2、性能價格比3、測量的準確度4、通道數(shù)5、數(shù)據(jù)處理方式6、采樣速率7、評價存檔能力8、易使用34（二）、基本測量技術1、電壓測量直接法比較法位移法2、時

10、間測量直接法時標法位移法 掌握各種方法的原理、使用，及其優(yōu)缺點。353、相位測量線形掃描法36李沙育圖形法測相位 返回374、調幅系數(shù)測量梯形法Y通道X通道38包絡法示波器BA39（三）、正確使用1、探頭配套使用2、注意電壓高低3、注意保護屏幕4、注意通電40 階梯波電壓發(fā)生器 集電極掃描電壓YXCEB返回50Hz全波整流波形取樣電壓保證階梯波掃描電壓的周期為集電極掃描電壓周期的整數(shù)倍晶體三極管輸出特性41本章內容及要求1、掌握示波測試的基本原理及示波器顯示穩(wěn)定波形的基本原理觸發(fā)和掃描；2、掌握通用示波器的基本組成及其工作特性；3、掌握雙掃描系統(tǒng)基本原理及雙蹤雙掃描示波器的顯示方式； 觸發(fā)分為：內觸發(fā)外觸發(fā)電源極性電平掃描：同步問題框圖424、了解CRT偏轉特性及其電子槍中兩個電位關系；5、了解波形的存儲，及取樣技術在示波測量中的應用。示波器中增輝和消隱在模擬示波器中，存儲和取樣技術的實