第五章波形測試及儀器.ppt

1、第五章 波形測試及儀器,5.1 波形顯示原理,一、示波管：大型的真空電子器件，也叫陰極射線管（CRT） 功能：將電信號轉(zhuǎn)換成為光信號在熒光屏上顯示出來. 組成：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏三部分構(gòu)成。,（一）電子槍：發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束,燈絲：通電后能產(chǎn)生熱量,陰極K：涂有氧化物的鎳制小筒，受熱后氧化層發(fā)射電子.,柵極G1：電位低于K,對電子形成排斥力，使電子向軸心會聚，形成交叉點F1. RW1調(diào)節(jié)G1電位，改變射向熒光屏的電子流密度，控制熒光屏光點的亮暗，所以叫輝度調(diào)節(jié).,重要！,重要！,前加速級G2：對電子束有較強(qiáng)的加速作用，對G1和A1有隔離作用.,第一陽極A1：聚焦陽極；第二陽極

2、A2：加速陽極.,（二）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：X偏轉(zhuǎn)板、Y偏轉(zhuǎn)板，決定電子束怎樣偏轉(zhuǎn)或決定任意瞬間光點在熒光屏上的坐標(biāo). 1、以Y板為例說明光點在熒光屏上位移與什么因素有關(guān). 2、偏轉(zhuǎn)靈敏度： 表示亮點在熒光屏上偏轉(zhuǎn)1cm所需加于偏轉(zhuǎn)板上的電壓值. 此值越小，表示靈敏度越高. 此值是常數(shù)，與偏轉(zhuǎn)板外加偏轉(zhuǎn)電壓無關(guān). （三）熒光屏： 1、余輝時間：短余輝（0.1s) 2、結(jié)構(gòu)：圓形、矩形 3、刻度：內(nèi)刻度、外刻度,二、波形顯示原理 1、掃描時間基準(zhǔn)的概念 掃描基線 掃描電壓：X軸上所加的鋸齒波電壓 掃描:光點在鋸齒波電壓下掃動的過程 掃描正程：光點由左到右連續(xù)掃動 掃描回程：光點由屏的右端迅速返回起點的過程

3、 2、同步的概念 顯示穩(wěn)定波形的條件（同步）：掃描電壓的周期TX與被測信號周期TY的比值為整數(shù)倍，即： 內(nèi)同步：被測信號產(chǎn)生一個同步觸發(fā)信號來控制掃描發(fā)生器. 外同步：外接信號產(chǎn)生一個同步觸發(fā)信號來控制掃描發(fā)生器，但外接信號與被測信號周期有一定關(guān)系.,3、顯示任意兩個變量之間的關(guān)系 李沙育圖形：兩個輸入信號必須是正弦信號，可通過波形形狀得到兩個輸入信號的頻率比.,5.2電子示波器的基本組成,一、示波器的特點、分類、主要技術(shù)性能 、特點： 良好的直觀性 輸入阻抗高 頻帶寬、靈敏度高、失真小、速度快 是一種良好的信號比較器 、類型： 通用示波器：采用單束示波管，有單蹤和多蹤型 多束示波器：采用多束

4、示波管 取樣示波器：用于觀察兆赫以上的高頻信號及脈寬為幾納秒的窄脈沖信號 存儲示波器：分為屏幕存儲示波器、數(shù)字存儲示波器 專用或特殊示波器：如電視示波器、矢量示波器、邏輯示波器,、性能指標(biāo)： 頻率響應(yīng)（頻帶寬度）：通道的工作頻率范圍 偏轉(zhuǎn)靈敏度：表示亮點在熒光屏上偏轉(zhuǎn)1cm(或1格)時所需加于偏轉(zhuǎn)板上的電壓值(峰-峰值). 掃描頻率：水平掃描的鋸齒波頻率 掃描速度：表示亮點在熒光屏X軸方向移動單位長度1cm(或1格)所表示的時間.,其值愈小,偏轉(zhuǎn)靈敏度愈高,越高表示示波器能夠展開高頻信號或窄脈沖信號波形的能力越強(qiáng),輸入阻抗：輸入端對地的電阻和分布電容的并聯(lián)阻抗 瞬態(tài)響應(yīng)：表示通道放大電路在方波

5、脈沖輸入信號作用下的過渡特性。 上升時間tr: 下降時間tf: 上沖s0: 是脈沖波前沿的上沖量b與A之比的百分?jǐn)?shù)。 下沖sn: 是脈沖波后沿的下沖量f與A之比的百分?jǐn)?shù)。 預(yù)沖sp: 是脈沖波階躍之前的預(yù)沖量d與A之比的百分?jǐn)?shù)。 下垂：是脈沖波平頂部分的傾斜幅度e與A之比的百分?jǐn)?shù)。 決定了可觀察的最高信號頻率和脈沖的最小寬度。,二、通用示波器的基本組成,(一)垂直偏轉(zhuǎn)通道（Y軸系統(tǒng)） 由輸入電路、放大器、延遲線三部分構(gòu)成 1、輸入電路： （1）輸入耦合方式:,(2)衰減器:,（1）當(dāng)R9C6=R11C7時稱為最佳補償，此時衰減分壓比與頻率無關(guān)。 （2）由一系列的RC分壓器組成，改變分壓比即可改

6、變示波器的偏轉(zhuǎn)靈敏度。,結(jié)論：,具有頻率補償作用的阻容衰減器（重點）,（3）阻抗變換器 （4）探頭,使示波器對外呈現(xiàn)高阻，射隨器的低輸出阻抗易與后接的低阻抗延遲線相匹配。,作用,（重點）,2、延遲線：內(nèi)同步,作用,把加于垂直偏轉(zhuǎn)板的被測信號延遲一段時間，使信號出現(xiàn)的時間滯后于掃描開始時間。,*100MHz以內(nèi)利用平衡螺旋線來做延遲線，75ns/m,阻抗為100 *200M300MHz,用同軸射頻電纜， 5ns/m,阻抗為75 *500MHz用橢圓雙芯屏蔽延遲線。,為什么要用延遲線？,（重點）,3、放大器 (1)前置放大器 (2)輸出放大器：采用推挽式放大器（差動放大器）,4、垂直通道極性轉(zhuǎn)換電

7、路,(二)水平偏轉(zhuǎn)系通道（X軸系統(tǒng)）-重點和難點 作用： 組成：,形成線性良好的鋸齒波電壓，使屏幕上準(zhǔn)確而穩(wěn)定的顯示被測信號波形。,觸發(fā)電路、掃描電路、X軸放大器,1、觸發(fā)電路：控制時基的掃描閘門，以實現(xiàn)與被測信號的完全同步。 （1）觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)、電源觸發(fā) （2）耦合方式：DC直流耦合、AC交流耦合、AC低頻抑制、AF （3）觸發(fā)極性：正極性、負(fù)極性 （4）觸發(fā)電平：正電平、負(fù)電平,（5）觸發(fā)方式和觸發(fā)整形電路：不同形式的觸發(fā)方式作用在觸發(fā)整形電路上，產(chǎn)生不同形式的掃描觸發(fā)信號。 常態(tài)方式（NORM)：無觸發(fā)信號或觸發(fā)電平不合適，就無觸發(fā)脈沖，也就無掃描基線。 自動觸發(fā)方式（AUTO

8、):觸發(fā)整形電路是一個射級定時的多諧振蕩器，固有頻率由電路時間參數(shù)決定。 高頻觸發(fā)方式：原理同自動觸發(fā)方式。不同點是：射級電容小，自激震蕩頻率較高，高頻信號與之同步時，同步分頻比不需要太高，使同步較為穩(wěn)定。常用來觀測高頻信號。,2、掃描電路（重點和難點） 作用： 組成：,產(chǎn)生線性度良好、頻率固定、幅度相等的鋸齒波電壓,掃描發(fā)生器、閘門電路、比較釋抑電路,（1）掃描發(fā)生器：密勒積分器 *開關(guān)K由晶體管擔(dān)任 *改變R或C作為“掃描速度”粗調(diào) *改變E作為“掃描速度”微調(diào),(2)掃描閘門電路 作用：作為掃描發(fā)生器的開關(guān)的控制信號，控制鋸齒波的起點和終點。 施密特電路：是電平控制的觸發(fā)電路，最大特點是具有滯后特性（回差特性）。,（3）比較釋抑電路（難點）,為保證回掃結(jié)束以前閘門不被可能來的脈沖觸發(fā)，造成回掃未完又開始一次新的掃描，釋抑電容的放電時間常數(shù)明顯大于積分電容的時間常數(shù)。 3、X放大器： 作用：為水平偏轉(zhuǎn)板提供對稱的推動電壓 改變放大器的增益可以使光跡在水平方向得到若干倍的擴(kuò)展 改變放大器有關(guān)的直流電位使光跡產(chǎn)生水平位移,（三）校正 幅度校