和數(shù)字存儲(chǔ)示波器.ppt

1、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(lái)觀測(cè)信號(hào)波形及測(cè)量電壓、頻率、時(shí)間等參數(shù)，是電子測(cè)量三大儀器之一。本章重點(diǎn)要求掌握波形測(cè)試原理及示波器的組成和測(cè)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(jiǎn)稱“示波器”，是一種用來(lái)觀察電量隨時(shí)間變化的儀器。 除了顯示波形外，示波器還能用于直接測(cè)量電壓、周期、時(shí)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(shí)驗(yàn)與產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、維修中的“萬(wàn)用儀器”。此外，在許多尖端設(shè)備和儀器，例如雷達(dá)、頻譜分析儀、時(shí)域反射計(jì)、時(shí)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

2、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(chǔ)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(jī)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(shí)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(jī)系統(tǒng) 主機(jī)系統(tǒng)主要包括校準(zhǔn)信號(hào)源、增輝電路、電源、示波管等部分。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源主

3、要為示波器提供校準(zhǔn)信號(hào)，通常為方波信號(hào)，頻率為1kHz。電源為整機(jī)提供所需的電源。示波管主要用來(lái)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(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，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(xì)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(yáng)極的后面，由兩對(duì)相互垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)用來(lái)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。

4、 (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(lái)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(shí)際波形。 應(yīng)對(duì)回掃線和休止線進(jìn)行消隱，否則將影響波形的觀測(cè)，如圖6-9所示。,11,6.3 YB4320G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(hào) 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(kāi)關(guān)置于接地，垂直位移旋鈕旋到中間位置，垂

5、直工作方式置于CH1，觸發(fā)方式選擇開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)，觸發(fā)源置于內(nèi)觸發(fā)，掃描時(shí)間因數(shù)選擇開(kāi)關(guān)置于0.5ms/div。 (2)打開(kāi)電源，順時(shí)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(guò)亮。 (3)調(diào)整輸入耦合方式于AC，將示波器的校準(zhǔn)信號(hào)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(hào)。,14,6.3.4 使用注意事項(xiàng),(1)打開(kāi)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(cè)量被測(cè)信號(hào)前一定要對(duì)示波器進(jìn)行校準(zhǔn)。 (3)測(cè)量電壓時(shí)，垂直微調(diào)旋鈕一定要處于“校準(zhǔn)”位置，測(cè)量時(shí)間時(shí)，掃描微調(diào)控制鍵要處

6、于“校準(zhǔn)”位置。否則，測(cè)量結(jié)果是錯(cuò)誤的。 (4)輝度不宜調(diào)得過(guò)亮，且光點(diǎn)不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間地停在一點(diǎn)上，以免損壞熒光屏。通電后若暫不觀測(cè)波形，應(yīng)將輝度調(diào)暗。 (5)定量觀測(cè)波形時(shí)，盡量在屏幕的中心區(qū)域進(jìn)行，以減少測(cè)量誤差。 (6)測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)避免手指或人體其他部位接觸信號(hào)輸入端，以免對(duì)測(cè)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(shí)，應(yīng)待數(shù)分鐘后再開(kāi)啟電源，以免燒壞保險(xiǎn)絲。,15,6.4 示波器的測(cè)試應(yīng)用,示波器是時(shí)域測(cè)量?jī)x器，可以用來(lái)顯示信號(hào)波形，測(cè)量電壓、頻率、相位、時(shí)間、調(diào)制系數(shù)等參數(shù)。,16,6.4.1 測(cè)量電壓,1測(cè)量交流電壓 1)直接測(cè)量法 2)間接測(cè)量法(比較測(cè)量

7、法) 2測(cè)量直流電壓 3測(cè)量含有直流成分的交流信號(hào)的大小 1)測(cè)量交流電壓振幅值 2)測(cè)量直流成分的大小,17,6.4.2 測(cè)量時(shí)間,直接測(cè)量法又稱為標(biāo)尺法，測(cè)量時(shí)，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(shí)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(diǎn)(根據(jù)被測(cè)量的定義來(lái)確定)之間的水平距離(設(shè)為L(zhǎng)，單位為cm或div)，則有 t=DxL (6-4) 式中：t為被測(cè)時(shí)間量，單位為s。如果掃描擴(kuò)展為K時(shí)，被測(cè)時(shí)間量等于式(6-4)計(jì)算值的1/K。,18,6.4.3 測(cè)量頻率,1周期法 用周期

8、法測(cè)量頻率時(shí)，首先測(cè)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(cè)信號(hào)的頻率。為了減小測(cè)量誤差，可采用多個(gè)周期測(cè)量求平均的方法測(cè)量周期。 2李沙育圖形法 用李沙育圖形法測(cè)量頻率時(shí)，示波器工作于X-Y方式下，頻率已知的信號(hào)與頻率未知的信號(hào)加到示波器的兩個(gè)輸入端，調(diào)節(jié)已知信號(hào)的頻率，使熒光屏上得到李沙育圖形，由此可測(cè)出被測(cè)信號(hào)的頻率。,19,6.4.4 測(cè)量調(diào)幅系數(shù),用直線掃描法測(cè)量調(diào)幅系數(shù)時(shí)，將被測(cè)信號(hào)加到示波器Y軸輸入端，調(diào)整示波器相關(guān)的開(kāi)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(chǔ)示波器,具有記憶存儲(chǔ)功能的示波器包括模擬存儲(chǔ)示波器(TSO，Tube Storage

9、 Osilloscope)和數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO，Digital Storage Osilloscope)兩種。前者利用記憶示波管進(jìn)行存儲(chǔ)，已很少使用。 數(shù)字存儲(chǔ)示波器采用數(shù)字電路，先經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬輸入信號(hào)波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，存儲(chǔ)于數(shù)字存儲(chǔ)器中；需要顯示時(shí)，再?gòu)拇鎯?chǔ)器中讀出，通過(guò)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(chǔ)示波器的特點(diǎn)包括使用簡(jiǎn)單；可觀測(cè)觸發(fā)前的信號(hào)；用X-Y方式觀測(cè)波形時(shí)，兩通道間幾乎沒(méi)有相位差；觀測(cè)信號(hào)時(shí)無(wú)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(jì)算機(jī)組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。,21,6.5.1 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要優(yōu)點(diǎn),數(shù)字存

10、儲(chǔ)示波器在微計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一管理下進(jìn)行工作，與普通模擬示波器相比，數(shù)字存儲(chǔ)示波器有以下優(yōu)點(diǎn)。 (1)波形可長(zhǎng)期保存、多次顯示。 (2)支持負(fù)延時(shí)觸發(fā)。 (3)便于觀測(cè)單次過(guò)程和突發(fā)事件。 (4)具有多種顯示方式。 (5)便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理。 (6)可用數(shù)字顯示測(cè)量結(jié)果。 (7)具有多種輸出方式。 (8)便于進(jìn)行功能擴(kuò)展和自動(dòng)測(cè)試。,22,6.5.2 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的工作原理,數(shù)字存儲(chǔ)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(chǔ)示波器的工作方式,1數(shù)字存儲(chǔ)示波器中存儲(chǔ)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(cè)量與計(jì)算工作方式 4面板鍵操作方式,24,6.5.

11、4 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的顯示方式,1存儲(chǔ)顯示 2抹跡顯示 3卷動(dòng)顯示 4放大顯示 5X-Y顯示,25,6.5.5 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的技術(shù)性能指標(biāo),1取樣速率 2存儲(chǔ)帶寬 3測(cè)量分辨率 4存儲(chǔ)容量 5斷電存儲(chǔ)時(shí)間 6測(cè)量計(jì)算功能 7測(cè)量準(zhǔn)確度 8觸發(fā)延遲范圍 9讀/寫(xiě)速度 10輸出信號(hào),26,6.5.6 TDS1002數(shù)字存儲(chǔ)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,27,6.5.6 TDS1002數(shù)字存儲(chǔ)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,28,6.5.6 TDS1002數(shù)字存儲(chǔ)示波器的使用,3應(yīng)用示例 1)使用“自動(dòng)設(shè)置”

12、2)使用“自動(dòng)測(cè)量” 3)測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào),29,6.6 晶體管特性圖示儀,晶體管特性圖示儀(簡(jiǎn)稱圖示儀)是以通用電子測(cè)量?jī)x器為技術(shù)基礎(chǔ)，以半導(dǎo)體器件為測(cè)量對(duì)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(cè)試各種反向飽和電流和擊穿電壓，還可以測(cè)量場(chǎng)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(jiǎn)單的特種示波器。,30,6.6.1 XJ4810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(cè)試前注意事項(xiàng),為保證在儀器的使用

13、過(guò)程中既不會(huì)損壞被測(cè)晶體管，也不會(huì)損壞儀器內(nèi)部線路，使用儀器前應(yīng)注意下列事項(xiàng)。 (1)對(duì)被測(cè)管的主要直流參數(shù)應(yīng)有一個(gè)大概的了解和估計(jì)，特別要了解被測(cè)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(hào)的極性，以適應(yīng)不同管型和測(cè)試項(xiàng)目的需要。 (3)根據(jù)所測(cè)參數(shù)或被測(cè)管允許的集電極電壓，選擇合適的掃描電壓范圍 (4)對(duì)被測(cè)管進(jìn)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(diǎn)，再根據(jù)需要逐步加大。測(cè)試時(shí)不應(yīng)超過(guò)被測(cè)管的集電極最大允許功耗。 (5)在進(jìn)行ICM的測(cè)試時(shí)，一般采用單簇為宜，以免損壞被測(cè)管。 (6)在進(jìn)行IC或IC

14、M的測(cè)試中，應(yīng)根據(jù)集電極電壓的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，不應(yīng)超過(guò)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(kāi)關(guān)，指示燈亮，預(yù)熱15分鐘后，即可進(jìn)行測(cè)試。 (2)調(diào)節(jié)輝度、聚焦及輔助聚焦，使光點(diǎn)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(kāi)關(guān)置于測(cè)試所需位置。 (4)對(duì)X、Y軸放大器進(jìn)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(hào)，將極性、串聯(lián)電阻置于合適擋位，調(diào)節(jié)級(jí)/簇旋鈕，使階梯信號(hào)為10級(jí)/簇，階梯信號(hào)置重復(fù)位置。 (7)插上被測(cè)晶體管，緩慢地增大峰值電壓，熒光屏上即有曲線顯示。,33,實(shí)訓(xùn)5 模擬示波器的校準(zhǔn),一、實(shí)訓(xùn)目的

15、(1)認(rèn)識(shí)模擬示波器上主要控件的名稱及功能。 (2)能熟練地進(jìn)行模擬示波器的校準(zhǔn)。 (3)熟悉信號(hào)峰-峰值(Up-p)和有效值(Urms)之間的換算。 二、實(shí)訓(xùn)器材 模擬示波器，1臺(tái)。 三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟 四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,34,實(shí)訓(xùn)6 YB1602函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用,一、實(shí)訓(xùn)目的 (1)認(rèn)識(shí)該系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的面板及其功能。 (2)掌握該系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用方法。 (3)進(jìn)一步熟悉毫伏表。 二、實(shí)訓(xùn)器材 (1)YB1602函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。 (2)雙蹤示波器，1臺(tái)。 (3)毫伏表，1臺(tái)。 三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟 四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,35,實(shí)訓(xùn)7 TFG2000系列DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的

16、使用,一、實(shí)訓(xùn)目的 (1)認(rèn)識(shí)DDS函數(shù)信號(hào)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(hào)發(fā)生器的常用功能。 二、實(shí)訓(xùn)器材 (1)DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。 (2)雙蹤示波器，1臺(tái)。 三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟 四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,36,實(shí)訓(xùn)8 模擬示波器的使用一,一、實(shí)訓(xùn)目的 (1)掌握示波器的使用方法，學(xué)會(huì)用示波器觀察各種信號(hào)的波形。 (2)學(xué)會(huì)用示波器測(cè)量直流、正弦交流信號(hào)電壓。 (3)觀察李沙育圖，學(xué)會(huì)測(cè)量正弦信號(hào)頻率的方法。 二、實(shí)訓(xùn)器材 (1)雙蹤示波器，1臺(tái)。 (2)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。 (3)交流毫伏表，1臺(tái)。 三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟 1觀察標(biāo)準(zhǔn)方波波形 2觀

17、察各種信號(hào)波形 3電壓測(cè)量 4時(shí)間測(cè)量 5相位測(cè)量 6觀察李沙育圖 四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,37,實(shí)訓(xùn)9 高頻信號(hào)發(fā)生器的使用,一、實(shí)訓(xùn)目的 (1)加深對(duì)示波器及高頻信號(hào)發(fā)生器理論知識(shí)的理解。 (2)掌握雙蹤示波器及高頻信號(hào)發(fā)生器的基本操作方法。 二、實(shí)訓(xùn)器材 (1)雙蹤示波器，1臺(tái)。 (2)高頻信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。 三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟 四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,38,實(shí)訓(xùn)10 模擬示波器的使用二,一、實(shí)訓(xùn)目的 (1)進(jìn)一步熟悉模擬示波器的面板。 (2)掌握用雙蹤法測(cè)量相位差的方法。 (3)掌握用示波器測(cè)量調(diào)幅波的調(diào)幅系數(shù)的方法。 二、實(shí)訓(xùn)器材 (1)雙蹤示波器，1臺(tái)。 (2)高頻信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。 (3)模

18、擬電路實(shí)驗(yàn)箱，1臺(tái)。 (4)連接導(dǎo)線，若干。 三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟 四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,39,實(shí)訓(xùn)11 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的使用一,一、實(shí)訓(xùn)目的 (1)加深對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器理論知識(shí)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(chǔ)示波器的面板按鍵及使用操作。 二、實(shí)訓(xùn)器材 (1)數(shù)字存儲(chǔ)示波器，1臺(tái)。 (2)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。 三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟 1熟悉數(shù)字存儲(chǔ)示波器的面板按鈕 2功能檢查 3波形顯示的自動(dòng)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(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,40,實(shí)訓(xùn)12 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的使用二,一、實(shí)訓(xùn)目的 (1)進(jìn)一步加深對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器理論知識(shí)的理解。 (2)熟悉數(shù)字存儲(chǔ)示波器的面板按鍵及使用操作。 二、實(shí)訓(xùn)器材 (1)數(shù)字存儲(chǔ)示波器，1臺(tái)。 (2)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。 三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟 1熟悉數(shù)字存儲(chǔ)示波器的面板按鈕 2功能檢查 3波形顯示的自動(dòng)設(shè)置 4采樣系統(tǒng)的設(shè)置 5顯示系統(tǒng)的設(shè)置 6輔助系統(tǒng)功能的設(shè)置 7迅速