電子測量與儀器課件第四章波形測試與儀器2

1、第4章 波形測試與儀器 1電子槍電子槍控制柵極控制柵極G陰極陰極K燈絲燈絲F偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)第一陽極第一陽極A1第二陽極第二陽極A2Y1Y2X1X2后加速陽極后加速陽極A3熒光屏熒光屏偏轉(zhuǎn)板偏轉(zhuǎn)板輔助聚焦輔助聚焦聚焦聚焦輝度輝度+RP1RP2RP3圖圖4.1 陰極射線示波管結(jié)構(gòu)示意圖陰極射線示波管結(jié)構(gòu)示意圖 第4章 波形測試與儀器 2探探極極Y衰減器衰減器Y前置前置放大器放大器延遲級延遲級Y輸出輸出放大器放大器Y偏偏轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)板觸發(fā)觸發(fā)電路電路掃描電路掃描電路X放放大器大器標(biāo)準(zhǔn)信號標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器發(fā)生器電源電源增輝增輝電路電路控制柵極控制柵極(或陰極或陰極)主機(jī)主機(jī)Y通道通道X偏偏轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)板“X”輸入

2、輸入外同步外同步觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入標(biāo)準(zhǔn)信號標(biāo)準(zhǔn)信號輸出輸出“X-Y”X通道通道“掃描掃描”S2S1內(nèi)內(nèi)外外電源電源示波管示波管被測被測信號信號輸入輸入圖圖4.5 通用示波器基本組成通用示波器基本組成第4章 波形測試與儀器 3射極跟隨器射極跟隨器觸發(fā)放大器觸發(fā)放大器觸發(fā)形成器觸發(fā)形成器時基閘門時基閘門積分器積分器電壓比較器電壓比較器外觸發(fā)輸入外觸發(fā)輸入X放大器放大器X偏轉(zhuǎn)板偏轉(zhuǎn)板“X”輸入輸入從電源來從電源來從從Y通道來通道來射極射極跟隨器跟隨器觸發(fā)觸發(fā)類型類型耦合耦合方式方式觸發(fā)電平觸發(fā)電平去去Z通道通道去去Y通道通道+穩(wěn)定度穩(wěn)定度自動自動電路電路觸發(fā)電路觸發(fā)電路掃描電路掃描電路內(nèi)內(nèi)外外電電源源

3、S1S2掃速掃速釋抑電路釋抑電路擴(kuò)展擴(kuò)展移位移位尋跡尋跡“掃描掃描”“X-Y”圖圖4.11 X通道組成框圖通道組成框圖4.5 通用示波器通用示波器X通道（水平系統(tǒng)）通道（水平系統(tǒng)）第4章 波形測試與儀器 4C1C2C3DCACAC(H)HFS2S1內(nèi)內(nèi)外外電源電源放 大放 大整 形整 形電 路電 路S3+觸發(fā)電平觸發(fā)電平觸發(fā)電平及斜率選擇器觸發(fā)電平及斜率選擇器+圖圖4.12 觸發(fā)電路組成框圖觸發(fā)電路組成框圖掃描掃描電路電路RP4.5.1 觸發(fā)電路觸發(fā)電路觸發(fā)電路用來選擇觸發(fā)源并產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的觸發(fā)信號，以觸發(fā)產(chǎn)生穩(wěn)觸發(fā)電路用來選擇觸發(fā)源并產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的觸發(fā)信號，以觸發(fā)產(chǎn)生穩(wěn)定的掃描電壓。定的掃描

4、電壓。（1）觸發(fā)源）觸發(fā)源（2）耦合方式）耦合方式（3）觸發(fā)方式）觸發(fā)方式（4）觸發(fā)電平及斜率選擇器）觸發(fā)電平及斜率選擇器（5）觸發(fā)放大及觸發(fā)形成電路）觸發(fā)放大及觸發(fā)形成電路作用是對前級輸出信號進(jìn)行放大整形，產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的觸發(fā)脈沖。作用是對前級輸出信號進(jìn)行放大整形，產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的觸發(fā)脈沖。第4章 波形測試與儀器 5觸發(fā)電平及觸發(fā)極性可以直接從顯示波形上進(jìn)行判斷。觸發(fā)電平及觸發(fā)極性可以直接從顯示波形上進(jìn)行判斷。圖圖4.13(a)圖圖4.13(f)的觸發(fā)電平及觸發(fā)極性分別為零電平、正極性，負(fù)電平、的觸發(fā)電平及觸發(fā)極性分別為零電平、正極性，負(fù)電平、正極性，正電平、正極性，零電平、負(fù)極性，負(fù)電平、負(fù)極

5、性，正電平、正極性，正電平、正極性，零電平、負(fù)極性，負(fù)電平、負(fù)極性，正電平、負(fù)極性。負(fù)極性。(a)(b)(d)(c)(e)(f)圖圖4.13 觸發(fā)電平、觸發(fā)極性與波形顯示的關(guān)系觸發(fā)電平、觸發(fā)極性與波形顯示的關(guān)系第4章 波形測試與儀器 64.5.2 掃描電路掃描電路(時基電路)產(chǎn)生符合要求的掃描電壓；為產(chǎn)生符合要求的掃描電壓；為Z通道提供增輝、消隱脈沖；通道提供增輝、消隱脈沖；為雙蹤示波器電子開關(guān)提供交替顯示的控制信號。為雙蹤示波器電子開關(guān)提供交替顯示的控制信號。掃描電路主要由時基閘門電路、積分器、電壓比較器和掃描電路主要由時基閘門電路、積分器、電壓比較器和釋抑電路等四個呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)的電路組成。釋

6、抑電路等四個呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)的電路組成。（1）時基閘門）時基閘門時基閘門電路又稱為掃描門，是施密特觸發(fā)器。它的作時基閘門電路又稱為掃描門，是施密特觸發(fā)器。它的作用是在觸發(fā)脈沖作用下或在自激狀態(tài)下產(chǎn)生閘門脈沖，閘門脈用是在觸發(fā)脈沖作用下或在自激狀態(tài)下產(chǎn)生閘門脈沖，閘門脈沖是積分器的控制信號。另外，閘門脈沖還通過射隨器加到?jīng)_是積分器的控制信號。另外，閘門脈沖還通過射隨器加到Z通道去實(shí)現(xiàn)增輝消隱，以及加到雙蹤示波器通道去實(shí)現(xiàn)增輝消隱，以及加到雙蹤示波器Y通道電子開關(guān)作通道電子開關(guān)作為交替顯示的控制信號。為交替顯示的控制信號。第4章 波形測試與儀器 7掃描正程掃描正程掃描休止掃描休止掃描逆程掃描逆程時基閘門

7、上觸發(fā)電平時基閘門上觸發(fā)電平時基閘門輸出時基閘門輸出穩(wěn)定度確定的直流電平穩(wěn)定度確定的直流電平時基閘門下觸發(fā)電平時基閘門下觸發(fā)電平掃描電壓掃描電壓參考電壓參考電壓Vr觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖抑制抑制釋放釋放圖圖4.14 掃描電路工作波形圖（觸發(fā)掃描）掃描電路工作波形圖（觸發(fā)掃描）時基閘門輸入時基閘門輸入第4章 波形測試與儀器 8 （2）積分器）積分器 積分器又稱為掃描電壓發(fā)生器，是密勒積分器，它具有輸入阻抗高、線積分器又稱為掃描電壓發(fā)生器，是密勒積分器，它具有輸入阻抗高、線性好的特點(diǎn)，電路結(jié)構(gòu)框圖如圖性好的特點(diǎn)，電路結(jié)構(gòu)框圖如圖4.16所示。所示。 改變改變RC的值，即改變了掃描電的值，即改變了掃描電壓

8、正程斜率，也就改變了掃描速度。壓正程斜率，也就改變了掃描速度。改變積分電阻、積分電容的旋鈕稱改變積分電阻、積分電容的旋鈕稱為為“時基因數(shù)（時基因數(shù)（s/div）”旋鈕。旋鈕。 當(dāng)當(dāng)S閉合時，積分電容放電，產(chǎn)閉合時，積分電容放電，產(chǎn)生掃描逆程電壓。生掃描逆程電壓。tRCEdtERCut0s)(1 + + 運(yùn)放運(yùn)放ERCS時基閘時基閘門電路門電路電壓比較器電壓比較器X放大器放大器圖圖4.16 掃描電壓發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)框圖掃描電壓發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)框圖第4章 波形測試與儀器 9（3）電壓比較器）電壓比較器如圖如圖4.17所示，二極管與有關(guān)電路一起構(gòu)成電壓比較器，所示，二極管與有關(guān)電路一起構(gòu)成電壓比較器，（

9、4）釋抑電路）釋抑電路釋抑電路一般是釋抑電路一般是RC電路，如圖電路，如圖4.17所示。釋抑電路的作用是使每次所示。釋抑電路的作用是使每次掃描水平方向上起始點(diǎn)在熒光屏上的位置都相同，以保證每次掃描得到的掃描水平方向上起始點(diǎn)在熒光屏上的位置都相同，以保證每次掃描得到的波形能夠重合，這是得到穩(wěn)定波形的重要條件之一。波形能夠重合，這是得到穩(wěn)定波形的重要條件之一。掃描實(shí)際過程分為掃描正程、掃描逆程和掃描等待三個過程掃描實(shí)際過程分為掃描正程、掃描逆程和掃描等待三個過程。第4章 波形測試與儀器 10射隨器射隨器RhCh射隨器射隨器參考電壓參考電壓Vr積分器積分器電壓比較器電壓比較器釋抑電路釋抑電路+穩(wěn)定度

10、穩(wěn)定度時基閘門時基閘門圖圖4.17 電壓比較器和釋抑電路原理圖電壓比較器和釋抑電路原理圖第4章 波形測試與儀器 114.5.3 X放大器放大器 X放大器的作用是：將單端輸入的信號進(jìn)行放大變換成為大小合適的雙端信號放大器的作用是：將單端輸入的信號進(jìn)行放大變換成為大小合適的雙端信號加在加在X偏轉(zhuǎn)板上，使電子束在水平方向上產(chǎn)生足夠的偏轉(zhuǎn)，得到合適的波形。偏轉(zhuǎn)板上，使電子束在水平方向上產(chǎn)生足夠的偏轉(zhuǎn)，得到合適的波形。 當(dāng)示波器用于顯示被測信號波形時，當(dāng)示波器用于顯示被測信號波形時，X放大器的輸入信號是掃描電壓；放大器的輸入信號是掃描電壓； 當(dāng)示波器工作在當(dāng)示波器工作在“X-Y”方式時，輸入信號是外加的

11、方式時，輸入信號是外加的X信號。信號?！癤-Y”方式時，示波方式時，示波器器X偏轉(zhuǎn)板上所加的信號不再是掃描電壓而是外加的偏轉(zhuǎn)板上所加的信號不再是掃描電壓而是外加的X信號，該信號與信號，該信號與Y信號是各自信號是各自獨(dú)立的，它們各自在獨(dú)立的，它們各自在X、Y偏轉(zhuǎn)板間建立偏轉(zhuǎn)電場對電子束共同作用而產(chǎn)生一個新的偏轉(zhuǎn)板間建立偏轉(zhuǎn)電場對電子束共同作用而產(chǎn)生一個新的圖形，例如，將兩個同頻正弦波加到示波器上時，得到的波形為橢圓、圓或直線，圖形，例如，將兩個同頻正弦波加到示波器上時，得到的波形為橢圓、圓或直線，兩個正弦波加到示波器得到的圖形稱為李沙育圖形。兩個正弦波加到示波器得到的圖形稱為李沙育圖形。 與與X

12、放大器有關(guān)的開關(guān)旋鈕有：放大器有關(guān)的開關(guān)旋鈕有：“水平移位水平移位”、“掃描擴(kuò)展掃描擴(kuò)展”、“尋跡尋跡”等開等開關(guān)旋鈕。關(guān)旋鈕?！八揭莆凰揭莆弧笔峭ㄟ^改變水平偏轉(zhuǎn)板上疊加的對稱直流電壓的大小來實(shí)現(xiàn)是通過改變水平偏轉(zhuǎn)板上疊加的對稱直流電壓的大小來實(shí)現(xiàn)波形水平移位的。波形水平移位的?！皰呙钄U(kuò)展掃描擴(kuò)展”是通過成倍增大是通過成倍增大X放大器增益來實(shí)現(xiàn)波形擴(kuò)展的。放大器增益來實(shí)現(xiàn)波形擴(kuò)展的。“尋跡尋跡”是通過將是通過將X放大器輸入端接地來實(shí)現(xiàn)水平方向?qū)ほE。放大器輸入端接地來實(shí)現(xiàn)水平方向?qū)ほE。 第4章 波形測試與儀器 124.6 示波器的多波形顯示示波器的多波形顯示一種是采用多束示波管（又稱為多線示

13、波管）制成的多束示波器。多一種是采用多束示波管（又稱為多線示波管）制成的多束示波器。多束示波管內(nèi)裝有兩個或兩個以上的電子槍。束示波管內(nèi)裝有兩個或兩個以上的電子槍。另一種方法是采用單束示波管制成的多蹤示波器。單束示波管內(nèi)只有另一種方法是采用單束示波管制成的多蹤示波器。單束示波管內(nèi)只有一個電子槍，示波管內(nèi)只有一套一個電子槍，示波管內(nèi)只有一套Y偏轉(zhuǎn)板。多蹤示波器是利用偏轉(zhuǎn)板。多蹤示波器是利用Y通道上增設(shè)通道上增設(shè)的電子開關(guān)控制被測信號輪流快速地接入的電子開關(guān)控制被測信號輪流快速地接入Y偏轉(zhuǎn)板而顯示出多個波形的，即偏轉(zhuǎn)板而顯示出多個波形的，即采用了時分復(fù)用技術(shù)，這一技術(shù)充分利用了電子開關(guān)的高速變換特性

14、和人采用了時分復(fù)用技術(shù)，這一技術(shù)充分利用了電子開關(guān)的高速變換特性和人眼的視覺惰性。比較常用的是雙蹤示波器，即能夠顯示兩個波形的多蹤示眼的視覺惰性。比較常用的是雙蹤示波器，即能夠顯示兩個波形的多蹤示波器。本節(jié)只討論雙蹤示波器的多波形顯示原理，即雙蹤顯示原理。波器。本節(jié)只討論雙蹤示波器的多波形顯示原理，即雙蹤顯示原理。4.6.1 雙蹤顯示原理雙蹤顯示原理電子開關(guān)又稱為通道變換器，基本工作原理如圖電子開關(guān)又稱為通道變換器，基本工作原理如圖4.18(a)所示，其輸入所示，其輸入端接前置放大器，端接前置放大器，S1S8為模擬電子開關(guān)。電子開關(guān)有為模擬電子開關(guān)。電子開關(guān)有“信道信道1”、“信道信道2”、“

15、疊加疊加”、“交替交替”和和“斷續(xù)斷續(xù)”五種工作狀態(tài)。五種工作狀態(tài)。 第4章 波形測試與儀器 13CH1S1S2S4S3CH2S5S6S8S7+延延 遲遲 級級(a)(b)(c)圖圖4.18 雙蹤波形顯示原理示意圖雙蹤波形顯示原理示意圖第4章 波形測試與儀器 14輸入耦合輸入耦合方式選擇方式選擇1衰衰減減器器1阻抗變換及阻抗變換及倒相放大器倒相放大器1前置放前置放大器大器1門電路門電路延遲級延遲級Y輸出輸出放大器放大器輸入耦合輸入耦合方式選擇方式選擇2衰衰減減器器2阻抗變換及阻抗變換及倒相放大器倒相放大器2前置放前置放大器大器2Y偏轉(zhuǎn)板偏轉(zhuǎn)板CH1CH2射極跟隨器射極跟隨器觸發(fā)電路觸發(fā)電路掃描

16、電路掃描電路電子開關(guān)電子開關(guān)增輝消隱電路增輝消隱電路圖圖4.19 雙蹤示波器基本組成框圖雙蹤示波器基本組成框圖X放大器放大器X偏偏轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)板控制柵極控制柵極外觸發(fā)外觸發(fā)或或“X”輸入輸入CH2外外CH1S1掃描掃描X-YS24.6.2 雙蹤示波器的基本組成雙蹤示波器的基本組成第4章 波形測試與儀器 15 4.9 取樣示波器取樣示波器 由于受到垂直放大器通頻帶、掃描速度、圖像亮度等各種因素的影由于受到垂直放大器通頻帶、掃描速度、圖像亮度等各種因素的影響，通用示波器一般不能觀測響，通用示波器一般不能觀測100MHz以上的高頻或超高頻信號。為了觀以上的高頻或超高頻信號。為了觀測高頻信號，在普通示波器的

17、前面加一個專門的取樣裝置，運(yùn)用取樣技術(shù)測高頻信號，在普通示波器的前面加一個專門的取樣裝置，運(yùn)用取樣技術(shù)把高頻信號變成波形與之相似的低頻或中頻信號，然后在熒光屏上以斷續(xù)把高頻信號變成波形與之相似的低頻或中頻信號，然后在熒光屏上以斷續(xù)的亮點(diǎn)顯示出被測信號的波形來，這樣就構(gòu)成了取樣示波器。取樣示波器的亮點(diǎn)顯示出被測信號的波形來，這樣就構(gòu)成了取樣示波器。取樣示波器可以觀測吉赫茲以上的超高頻信號?？梢杂^測吉赫茲以上的超高頻信號。 4.9.1 工作原理工作原理取樣示波器與普通示波器的主要區(qū)別在于前者運(yùn)用了取樣技術(shù)。取樣技術(shù)取樣示波器與普通示波器的主要區(qū)別在于前者運(yùn)用了取樣技術(shù)。取樣技術(shù)的實(shí)質(zhì)是頻率變換，基

18、本的取樣方式（又稱為順序取樣）有實(shí)時取樣與非的實(shí)質(zhì)是頻率變換，基本的取樣方式（又稱為順序取樣）有實(shí)時取樣與非實(shí)時取樣兩種方式。測量高頻信號應(yīng)采用非實(shí)時取樣技術(shù)。實(shí)時取樣兩種方式。測量高頻信號應(yīng)采用非實(shí)時取樣技術(shù)。第4章 波形測試與儀器 16tp(t)T0+Sui(t)us(t)圖圖4.31 取樣原理取樣原理實(shí)時取樣：實(shí)時取樣信號的頻率比輸入信號的頻率高，不能用于觀測高頻實(shí)時取樣：實(shí)時取樣信號的頻率比輸入信號的頻率高，不能用于觀測高頻非實(shí)時取樣：取樣點(diǎn)分別來自輸入信號若干周期式稱為，即跨周期取樣，非實(shí)時取樣：取樣點(diǎn)分別來自輸入信號若干周期式稱為，即跨周期取樣，第4章 波形測試與儀器 17如果輸入

19、信號如果輸入信號ui(t)的周期為的周期為T，取樣脈沖的周期為，取樣脈沖的周期為T=mT+t,(m=1、2、3)ui(t)t5Tt2t3t4t5t61234p(t)t6tt1t2 t3t4 t5ttus(t)uy(t)612345圖圖4.32 非實(shí)時取樣過程非實(shí)時取樣過程第4章 波形測試與儀器 182. 取樣示波器的波形合成取樣示波器的波形合成 取樣示波器兩對偏轉(zhuǎn)板上均加階梯波，如圖取樣示波器兩對偏轉(zhuǎn)板上均加階梯波，如圖4.33所示。經(jīng)展寬、放大所示。經(jīng)展寬、放大的階梯波的階梯波uy(t)加至加至Y偏轉(zhuǎn)板上，每取樣一次階梯上升一級、每一級持續(xù)時偏轉(zhuǎn)板上，每取樣一次階梯上升一級、每一級持續(xù)時間為

20、間為mT+t的階梯掃描電壓的階梯掃描電壓ux(t)信號加到信號加到X偏轉(zhuǎn)板上，熒光屏上得到許多偏轉(zhuǎn)板上，熒光屏上得到許多單個的亮點(diǎn)，每個亮點(diǎn)的高度反映出樣品信號單個的亮點(diǎn)，每個亮點(diǎn)的高度反映出樣品信號us(t)的幅度，眾多亮點(diǎn)就構(gòu)的幅度，眾多亮點(diǎn)就構(gòu)成了被測信號成了被測信號ui(t)的波形。的波形。 4.9.2 組成組成 取樣示波器主取樣示波器主要由主機(jī)、要由主機(jī)、Y通道通道和和X通道三大部分通道三大部分組成，如圖組成，如圖4.34所所示。主機(jī)部分與通示。主機(jī)部分與通用示波器的相同用示波器的相同。tuy(t)tux(t) 00圖圖4.33 取樣示波器的波形合成取樣示波器的波形合成第4章 波形測

21、試與儀器 19取樣門取樣門放大電路放大電路延長門延長門取樣門脈沖取樣門脈沖信號源信號源延長門脈沖延長門脈沖信號源信號源時基單元時基單元取樣脈沖取樣脈沖t步進(jìn)延遲脈沖步進(jìn)延遲脈沖mT+tmT同步信號同步信號輸入信號輸入信號圖圖4.34 取樣示波器組成框圖取樣示波器組成框圖取樣電路取樣電路延長電路延長電路Y通道通道X通道通道第4章 波形測試與儀器 20取樣示波器與通用示波器的區(qū)別主要有：取樣示波器與通用示波器的區(qū)別主要有：取樣示波器延遲級放在取樣門前面，以便在內(nèi)觸發(fā)時提前提取一取樣示波器延遲級放在取樣門前面，以便在內(nèi)觸發(fā)時提前提取一部分被測信號作為觸發(fā)信號。部分被測信號作為觸發(fā)信號。取樣示波器取樣

22、示波器X通道產(chǎn)生時基掃描信號，是利用每一個通道產(chǎn)生時基掃描信號，是利用每一個t步進(jìn)延遲步進(jìn)延遲脈沖去觸發(fā)階梯波形成電路，使之輸出增長一級，掃描信號是線性階梯波。脈沖去觸發(fā)階梯波形成電路，使之輸出增長一級，掃描信號是線性階梯波。由于由于t步進(jìn)延遲脈沖的作用，掃描信號與取樣脈沖是同步的。步進(jìn)延遲脈沖的作用，掃描信號與取樣脈沖是同步的。通用示波器中，每觸發(fā)一次能產(chǎn)生一個完整掃描信號，而取樣示通用示波器中，每觸發(fā)一次能產(chǎn)生一個完整掃描信號，而取樣示波器中，每觸發(fā)一次只能獲得一個樣點(diǎn)。波器中，每觸發(fā)一次只能獲得一個樣點(diǎn)。(取樣示波器中的掃描信號是階取樣示波器中的掃描信號是階梯波梯波)。取樣示波器顯示的波

23、形由許多點(diǎn)組成，它能反映被測信號形狀，取樣示波器顯示的波形由許多點(diǎn)組成，它能反映被測信號形狀，但它是經(jīng)過變換得到的，波形經(jīng)歷的時間遠(yuǎn)大于被測信號的實(shí)際經(jīng)歷時間。但它是經(jīng)過變換得到的，波形經(jīng)歷的時間遠(yuǎn)大于被測信號的實(shí)際經(jīng)歷時間。故取樣示波器只能測量頻率較高的重復(fù)信號，而不能對單次脈沖，極低頻故取樣示波器只能測量頻率較高的重復(fù)信號，而不能對單次脈沖，極低頻信號進(jìn)行觀測信號進(jìn)行觀測. 4.9.3 技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) （1）取樣密度）取樣密度 （2）等效掃描速度）等效掃描速度 （3）取樣頻率）取樣頻率第4章 波形測試與儀器 21 4.10 數(shù)字存儲示波器數(shù)字存儲示波器具有記憶存儲功能的示波器具有記憶存儲

24、功能的示波器. 模擬存儲示波器模擬存儲示波器:利用記憶示波管進(jìn)行存儲利用記憶示波管進(jìn)行存儲數(shù)字存儲示波器數(shù)字存儲示波器:利用數(shù)字存儲技術(shù)進(jìn)行存儲，利用數(shù)字存儲技術(shù)進(jìn)行存儲， 4.10.1 工作原理工作原理利用利用A/D變換器將輸入的模擬信號變換成數(shù)字信號，然后變換器將輸入的模擬信號變換成數(shù)字信號，然后存儲于數(shù)字存儲器中，需要時再將存儲器中存儲的內(nèi)容調(diào)出存儲于數(shù)字存儲器中，需要時再將存儲器中存儲的內(nèi)容調(diào)出（讀出），通過相應(yīng)的（讀出），通過相應(yīng)的D/A變換器，再將數(shù)字信號恢復(fù)為模擬變換器，再將數(shù)字信號恢復(fù)為模擬信號，顯示在示波管熒光屏上。信號，顯示在示波管熒光屏上。第4章 波形測試與儀器 22輸入

25、前置輸入前置放大器放大器觸發(fā)觸發(fā)掃描電路掃描電路Y放大器放大器X放大器放大器A/DD/A地址計(jì)數(shù)脈沖地址計(jì)數(shù)脈沖與邏輯控制與邏輯控制D/A存儲器存儲器模擬輸模擬輸出接口出接口數(shù)字輸數(shù)字輸出接口出接口電源電源地址地址IEEE488RS232C111222示波管示波管圖圖4.35 數(shù)字存儲示波器基本框圖數(shù)字存儲示波器基本框圖S1S2S3uy第4章 波形測試與儀器 234.36(e)的波形即能夠準(zhǔn)確代表圖的波形即能夠準(zhǔn)確代表圖4.36(a)所示的被測波形。所示的被測波形。將數(shù)字存儲技術(shù)和將數(shù)字存儲技術(shù)和CPU微處理器用于取微處理器用于取樣示波器，可以構(gòu)成存儲取樣示波器。樣示波器，可以構(gòu)成存儲取樣示波

26、器。 4.10.2 工作方式工作方式 1.數(shù)字存儲器的功能數(shù)字存儲器的功能 數(shù)字存儲示波器的隨機(jī)存儲器數(shù)字存儲示波器的隨機(jī)存儲器RAM包括信號數(shù)據(jù)存儲器、參考波形存儲器、包括信號數(shù)據(jù)存儲器、參考波形存儲器、測量數(shù)據(jù)存儲器和顯示緩沖存儲器四種。測量數(shù)據(jù)存儲器和顯示緩沖存儲器四種。uyU1U2U3t1t0t2t3t4t5t6t7ta1a2a3a4a5a6a7a000H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07HD0D1D2D3D4D5D6D7(a)(b)(c)(d)圖4.36 存儲器工作過程(e)第4章 波形測試與儀器 24 2. 觸發(fā)工作方式觸發(fā)工作方式 數(shù)字存儲示波器的觸發(fā)包括常態(tài)

27、觸發(fā)和預(yù)置觸發(fā)兩種方式。數(shù)字存儲示波器的觸發(fā)包括常態(tài)觸發(fā)和預(yù)置觸發(fā)兩種方式。 （1）常態(tài)觸發(fā)）常態(tài)觸發(fā) 常態(tài)觸發(fā)是在存儲工作方式下自動形成的，同模擬示波常態(tài)觸發(fā)是在存儲工作方式下自動形成的，同模擬示波 （2）預(yù)置觸發(fā)）預(yù)置觸發(fā):即延時觸發(fā)即延時觸發(fā)3.測量與計(jì)算工作方式測量與計(jì)算工作方式 數(shù)字存儲示波器對波形參數(shù)的測量分為自動測量和手動測量數(shù)字存儲示波器對波形參數(shù)的測量分為自動測量和手動測量4.面板鍵操作方式面板鍵操作方式 第4章 波形測試與儀器 254.10.3 顯示方式顯示方式 數(shù)字存儲示波器的顯示方式通常有以下幾種：數(shù)字存儲示波器的顯示方式通常有以下幾種： 1.存儲顯示存儲顯示 存儲顯示

28、方式是數(shù)字存儲示波器的基本顯示方式，適于一般信號的存儲顯示方式是數(shù)字存儲示波器的基本顯示方式，適于一般信號的觀測。在一次觸發(fā)形成并完成信號數(shù)據(jù)的存儲后，經(jīng)過顯示前的緩沖存儲，觀測。在一次觸發(fā)形成并完成信號數(shù)據(jù)的存儲后，經(jīng)過顯示前的緩沖存儲，并控制緩沖存儲器的地址順序，依次將欲顯示的數(shù)據(jù)讀出并進(jìn)行并控制緩沖存儲器的地址順序，依次將欲顯示的數(shù)據(jù)讀出并進(jìn)行D/A變換，變換，然后將信號穩(wěn)定地顯示在熒光屏上。然后將信號穩(wěn)定地顯示在熒光屏上。 2.抹跡顯示抹跡顯示 抹跡顯示方式適于觀測一長串波形中在一定條件下才會發(fā)生的瞬態(tài)信抹跡顯示方式適于觀測一長串波形中在一定條件下才會發(fā)生的瞬態(tài)信號。號。3.卷動顯示卷

29、動顯示 卷動顯示方式適于觀測緩變信號中隨機(jī)出現(xiàn)的突發(fā)信號，它包括兩種卷動顯示方式適于觀測緩變信號中隨機(jī)出現(xiàn)的突發(fā)信號，它包括兩種方式。方式。第4章 波形測試與儀器 26一種是用新波形逐漸代替舊波形，變化點(diǎn)自左向右移動，如圖一種是用新波形逐漸代替舊波形，變化點(diǎn)自左向右移動，如圖4.37(a)所示。另一種是波形從右端推出向左移動，在左端消失，如圖所示。另一種是波形從右端推出向左移動，在左端消失，如圖4.37(b)所示。所示。當(dāng)異常波形出現(xiàn)時，可按下存儲鍵，將此波形存儲在熒光屏上或存入?yún)⒖籍?dāng)異常波形出現(xiàn)時，可按下存儲鍵，將此波形存儲在熒光屏上或存入?yún)⒖疾ㄐ未鎯ζ髦?，以便作更?xì)致的觀測與分析。波形存儲

30、器中，以便作更細(xì)致的觀測與分析。(a)(b)(c)圖圖4.37卷動顯示方式和延遲掃描放大顯示方式卷動顯示方式和延遲掃描放大顯示方式4.放大顯示放大顯示 5. X-Y顯示顯示第4章 波形測試與儀器 27本章小結(jié)本章小結(jié) 本章主要介紹了通用電子示波器的基本組成、工作原理及其應(yīng)用。本章主要介紹了通用電子示波器的基本組成、工作原理及其應(yīng)用。（1 1）陰極射線示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)板和熒光屏三部分組成。電子）陰極射線示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)板和熒光屏三部分組成。電子示波器測量各種物理量的原理依據(jù)是示波管的線性偏轉(zhuǎn)特性。示波器掃描示波器測量各種物理量的原理依據(jù)是示波管的線性偏轉(zhuǎn)特性。示波器掃描過程分為掃描正程、掃描逆程、掃描等待三個過程。掃描正程時顯示波形；過程分為掃描正程、掃描逆程、掃描等待三個過程。掃描正程時顯示波形；掃描逆程和掃描等待時，電子束回到起始點(diǎn)，要對回掃線和休止線消隱。掃描逆程和掃描等待時，電子束回到起始點(diǎn)，要對回掃線和休止線消隱。示波器得到穩(wěn)定波形的條件是掃描電壓的周期等于被測信號周期的整數(shù)倍。示波器得到穩(wěn)定波形的條件是掃描電壓的周期等于被測信號周期的整數(shù)倍。（2 2）示波器的掃描方式分為圓掃描、螺旋掃描和直線掃描三大類。）示波器的掃描方式分為圓掃描、螺旋掃描和直線掃描