電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)-第四章I

1、E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)1E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)3E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 電子示波器簡(jiǎn)稱示波器 它是一種用熒光屏顯示電量隨時(shí)間變化過(guò)程的電子測(cè)量?jī)x器。它能把人的肉眼無(wú)法直接觀察的電信號(hào)，轉(zhuǎn)換成人眼能夠看到的波形，具體顯示在示波屏幕上，以便對(duì)電信號(hào)進(jìn)行定性和定量觀測(cè)，其它非電物理量亦可經(jīng)轉(zhuǎn)換成為電量使用示波器進(jìn)行觀測(cè)，因此示波器是一種廣泛應(yīng)用的電子測(cè)量?jī)x器，它普遍地應(yīng)用于國(guó)防、科研、學(xué)校以及工、農(nóng)、商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。4E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 電子示波器的基本特點(diǎn)是：

2、能顯示信號(hào)波形，可測(cè)量瞬時(shí)值，具有直觀性。 輸入阻抗高，對(duì)被測(cè)信號(hào)影響小。測(cè)量靈敏度高，并有較強(qiáng)的過(guò)載能力。 工作頻帶寬，速度快，便于觀察高速變化的波形的細(xì)節(jié)。 在示波器的熒光屏上可描繪出任意兩個(gè)電壓或電流量的函數(shù)關(guān)系，故可作為比較信號(hào)用的高速XY記錄儀。5E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 電子示波器的主要用途是： 觀測(cè)電信號(hào)波形。 測(cè)量電壓電流的幅度、頻率、時(shí)間、相位等電量參數(shù)。 顯示電子網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。 顯示電子器件的伏安特性。6E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 模擬示波器生產(chǎn)廠家和產(chǎn)品系列 原來(lái)世界上的示波器的三大生產(chǎn)廠家美國(guó)安捷倫(Agilent)有限公司、泰克

3、(Tektronix)公司、力科(Lecroy)公司，目前已經(jīng)不再生產(chǎn)模擬示波器。國(guó)外的模擬示波器的主要生產(chǎn)廠家有日本的日立、菊水(Kikuusi)電子有限公司、鍵伍(KenWood)有限公司等。主要典型產(chǎn)品的新能指標(biāo)如下圖：7E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 模擬示波器生產(chǎn)廠家和產(chǎn)品系列 國(guó)內(nèi)模擬示波器的主要生產(chǎn)廠家有上海新建儀器設(shè)備有限公司(原上海無(wú)線電21廠)、西安紅華儀器廠(原國(guó)營(yíng)第869廠)、江蘇揚(yáng)中電子儀器廠、寧波中策電子有限公司等8E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字示波器生產(chǎn)廠家和產(chǎn)品系列 國(guó)外數(shù)字存儲(chǔ)示波器的三大生產(chǎn)廠家是美國(guó)安捷倫(Agilent)

4、有限公司、泰克(Tektronix)公司和力科(Lecroy)公司，其產(chǎn)品新能高、品種多。國(guó)外DSO的模擬帶寬可以達(dá)到10GHz，數(shù)據(jù)采集速率以及做到20GSa/s，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)長(zhǎng)度最大可擴(kuò)展到1GB。9E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)10E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字示波器生產(chǎn)廠家和產(chǎn)品系列 我國(guó)生產(chǎn)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要廠家有北京普源精電科技有限公司、上海新建儀器設(shè)備有限公司(原上海無(wú)線電21廠)、西安紅華儀器廠(原國(guó)營(yíng)第869廠)、江蘇揚(yáng)中電子儀器廠、寧波中策電子有限公司等11E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)12E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技

5、術(shù)基礎(chǔ)13E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 示波器的核心部件是示波管 示波管是一種整個(gè)被密封在玻璃殼內(nèi)的大型真空電子器件，也叫陰極射線管。 示波管有電子槍、電子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成。用途是將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào)并在熒光屏上顯示。 電子槍的作用發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的作用是決定電子束怎么偏轉(zhuǎn) 熒光屏的作用是顯示偏轉(zhuǎn)電信號(hào)的波形14E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.2.1 電子槍 電子槍由燈絲(h)、陰極(K) 、柵極(G1)、前加速極(G2)、第一陽(yáng)極(A1)和第二陽(yáng)極(A2)組成。15E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.2.1 電

6、子槍 燈絲h用于對(duì)陰極K加熱，加熱后的陰極發(fā)射電子16E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.2.1 電子槍柵極G1電位比陰極K低，對(duì)電子形成排斥力，使電子朝軸向運(yùn)動(dòng)，形成交叉點(diǎn)F1，并且只有初速較高的電子能夠穿過(guò)柵極奔向熒光屏，初速較低的電子則返回陰極，被陰極吸收。如果柵極G1電位足夠低，就可使發(fā)射出的電子全部返回陰極，因此，調(diào)節(jié)柵極G1的電位可控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變熒光屏亮點(diǎn)的輝度。17E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.2.1 電子槍如果柵極G1電位足夠低，就可使發(fā)射出的電子全部返回陰極，因此，調(diào)節(jié)柵極G1的電位可控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變

7、熒光屏亮點(diǎn)的輝度。輝度調(diào)節(jié)旋鈕控制電位器RW1進(jìn)行分壓的調(diào)節(jié)，即調(diào)節(jié)柵極G1的電位。18E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.2.1 電子槍G2、A1、A2構(gòu)成一個(gè)對(duì)電子束的控制系統(tǒng)。這三個(gè)極板上都加有較高的正電位，并且G2與A2相連。穿過(guò)柵極交叉點(diǎn)F1的電子束，由于電子間的相互排斥作用又散開。進(jìn)入G2、A1、A2構(gòu)成的靜電場(chǎng)后，一方面受到陽(yáng)極正電壓的作用加速向熒光屏運(yùn)動(dòng)，另一方面由于A1與G2、A1與A2形成的電子透鏡的作用向軸線聚攏，形成很細(xì)的電子束。19E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.2.1 電子槍如果電壓調(diào)節(jié)得適當(dāng)，電子束恰好聚焦在熒光屏S的中心點(diǎn)F2處。

8、RW2和RW3分別是“聚焦”和“輔助聚焦”旋鈕所對(duì)應(yīng)的電位器，調(diào)節(jié)這兩個(gè)旋鈕使得電子束具有較細(xì)的截面，射到熒光屏上，以便在熒光屏上顯示出清晰的聚焦很好的波形曲線。20E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.2.2 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由水平偏轉(zhuǎn)板X1、X2和垂直偏轉(zhuǎn)板Y1、Y2這兩對(duì)相互垂直的偏轉(zhuǎn)板組成。垂直偏轉(zhuǎn)板Y在前，水平偏轉(zhuǎn)板X在后，如果僅在Y1Y2偏轉(zhuǎn)板間加電壓，則電子束將根據(jù)所形成的電場(chǎng)的強(qiáng)弱與極性在垂直方向上運(yùn)動(dòng)。如：Y1為正，Y2為負(fù)，電子束向上運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)強(qiáng)，則運(yùn)動(dòng)距離大，電場(chǎng)弱，則運(yùn)動(dòng)距離??；電子束最終的運(yùn)動(dòng)情況取決于水平方向和垂直方向電壓的合成作用，當(dāng)X 、 Y偏轉(zhuǎn)板加

9、不同電壓時(shí)，熒光屏上亮點(diǎn)可以移動(dòng)到屏面上的任一位置21E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.2.2 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)電子束最終的運(yùn)動(dòng)情況取決于水平方向和垂直方向電壓的合成作用，當(dāng)X 、Y偏轉(zhuǎn)板加不同電壓時(shí)，熒光屏上亮點(diǎn)可以移動(dòng)到屏面上的任一位置。22為了示波器有較高的測(cè)量靈敏度，Y偏轉(zhuǎn)板置于靠近電子槍的部位，而X偏轉(zhuǎn)板在Y的右邊E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.2.2 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)為了顯示電信號(hào)的波形，通常在水平偏轉(zhuǎn)板上加一線性鋸齒波掃描電壓ux，該掃描電壓將Y方向所加信號(hào)電壓uy作用的電子束在屏幕上按時(shí)間沿水平方向展開，形成一條“信號(hào)電壓時(shí)間”曲線，即信號(hào)波形，參見(jiàn)圖4.2-

10、20水平偏轉(zhuǎn)板X板上所加鋸齒形電壓稱為“時(shí)基信號(hào)”或“掃描信號(hào)”。23E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)1顯示隨時(shí)間變化的圖形（1）Ux、Uy為固定電壓時(shí)，有下面四種情況： 光點(diǎn)出現(xiàn)在熒光屏的中心位置。 (b) Ux=0、Uy=常量光點(diǎn)僅在垂直方向偏移 ：Uy為正電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往垂直方向上移；Uy為負(fù)電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往垂直方向下移。 E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)(c) Ux=常量、Uy=0光點(diǎn)僅在水平方向偏移 ：Ux為正電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往水平方向右移；Ux為負(fù)電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往水平方向左移。 (d) Ux=常量、Uy=常量當(dāng)兩

11、對(duì)偏轉(zhuǎn)板上同時(shí)加固定的正電壓時(shí)，光點(diǎn)位置應(yīng)為兩電壓的矢量合成。 E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)1顯示隨時(shí)間變化的圖形（續(xù)）（2）X、Y偏轉(zhuǎn)板上分別加變化電壓，有下面兩種情況：僅在垂直偏轉(zhuǎn)板的兩板間加正弦變化的電壓，則光點(diǎn)只在熒光屏的垂直方向來(lái)回移動(dòng)，出現(xiàn)一條垂直線段。 E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)僅在水平偏轉(zhuǎn)板的兩板間加鋸齒電壓，則光點(diǎn)只在熒光屏的水平方向來(lái)回移動(dòng)，出現(xiàn)一條水平線段。E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)1顯示隨時(shí)間變化的圖形（續(xù)）（3）Y偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號(hào)電壓，X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓，熒光屏上將顯示出被測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的一個(gè)周期的波形曲線。

12、E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2顯示任意兩個(gè)變量之間的關(guān)系 示波器兩個(gè)偏轉(zhuǎn)板上都加正弦電壓時(shí)顯示的圖形稱為李沙育（Lissajous）圖形，這種圖形在相位和頻率測(cè)量中常會(huì)用到。 若兩信號(hào)的初相相同，且在X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，在熒光屏上畫出一條與水平軸呈45度角的直線。 E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2顯示任意兩個(gè)變量之間的關(guān)系（續(xù)）若兩信號(hào)的初相相差90度，且在X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，在熒光屏上畫出的圖形為圓。E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)3掃描的概念 如果在X偏轉(zhuǎn)板上加一個(gè)隨時(shí)間線形變化的電壓，垂直偏轉(zhuǎn)板不加電壓，那么光點(diǎn)在水平方向的偏移距離為

13、 ，比例系數(shù)Sx稱為示波管的X軸偏轉(zhuǎn)靈敏度。 光點(diǎn)在鋸齒波作用下掃動(dòng)的過(guò)程稱為“掃描”，能實(shí)現(xiàn)掃描的鋸齒波電壓稱為掃描電壓，光點(diǎn)自左向右的連續(xù)掃動(dòng)稱為“掃描正程”，自熒光屏的右端迅速返回左端起掃點(diǎn)的過(guò)程稱為“掃描逆程”。 /xxxSkth t cmsE-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)4同步的概念 （1）Tx=nTy(n為正整數(shù))：熒光屏上將穩(wěn)定顯示n個(gè)周期的被測(cè)信號(hào)波形。 如果掃描電壓周期Tx與被測(cè)電壓周期Ty保持Tx=nTy的關(guān)系，則稱掃描電壓與被測(cè)電壓“同步”。 E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)4同步的概念（續(xù)）（2）TxnTy(n為正整數(shù))，即不滿足同步關(guān)系時(shí)，顯示

14、的波形不穩(wěn)定。 E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)5連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描 掃描電壓是連續(xù)的方式稱為連續(xù)掃描。 當(dāng)欲觀測(cè)脈沖信號(hào)，尤其是占空比很小的脈沖時(shí)，采用連續(xù)掃描存在一些問(wèn)題：選擇掃描周期等于脈沖重復(fù)周期時(shí)，難以看清脈沖波形的細(xì)節(jié)。 TsT=Tstt(a)被測(cè)脈沖(b)連續(xù)掃描，且T=Ts不能觀測(cè)到脈沖細(xì)節(jié)E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)5連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描（續(xù)） 選擇掃描周期等于脈沖底寬時(shí)，觀測(cè)者不易觀察波形，而且掃描的同步很難實(shí)現(xiàn)。 E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)5連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描（續(xù)） 觸發(fā)掃描時(shí)，使掃描脈沖只在被測(cè)脈沖到來(lái)時(shí)才掃描一次；沒(méi)有被測(cè)脈

15、沖時(shí)，掃描發(fā)生器處于等待工作狀態(tài)。E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)6掃描過(guò)程的增輝 為了使回掃產(chǎn)生的波形不在熒光屏上顯示，可以設(shè)法在掃描正程期間，給示波器增輝。 t015234678012345678uytuxTyTx=2TyE-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.2.3 熒光屏 在熒光屏的玻殼內(nèi)側(cè)涂上熒光粉，就形成了熒光屏，它不是導(dǎo)電體。當(dāng)電子束轟擊熒光粉時(shí)，激發(fā)產(chǎn)生熒光形成亮點(diǎn)。不同成份的熒光粉，發(fā)光的顏包不盡相同，一般示波器選用人眼最為敏感的黃綠色。熒光粉從電子激發(fā)停止時(shí)的瞬間亮度下降到該亮度的10所經(jīng)過(guò)的時(shí)間稱為余輝時(shí)間。熒光粉的成份不同，余輝時(shí)間也不同，為適應(yīng)不

16、同需要，將余輝時(shí)間分成為長(zhǎng)余輝(100ms1s)、中余輝(1ms100ms)和短余輝( )的不同規(guī)格。普通示波器需采用中余輝示波管，而慢掃描示波器則采用長(zhǎng)余輝示波管.38mss1010E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)39E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.3.1 電子示波器結(jié)構(gòu)框圖 電子示波器的基本組成框圖如圖4.31所示。電子示波器由Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、掃描時(shí)間校正器、電源幾部分組成。40E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.3.1 電子示波器結(jié)構(gòu)框圖被觀察的波形通過(guò)Y通道探頭，經(jīng)過(guò)衰減加到垂直前置放大器的輸入端，垂直前置放大器的

17、推挽輸出信號(hào)和和經(jīng)過(guò)延遲線、垂直末級(jí)放大器，輸出足夠大的推挽信號(hào)加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板Y1Y2上由時(shí)基發(fā)生器產(chǎn)生線性掃描電壓，經(jīng)水平末級(jí)放大器放大后，輸出推挽的鋸齒波信號(hào)加到水平偏轉(zhuǎn)板X1、X2上。41E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.3.1 電子示波器結(jié)構(gòu)框圖為了在示波管上得到穩(wěn)定的顯示波形 要求每次掃描的鋸齒波信號(hào)起點(diǎn)，應(yīng)對(duì)應(yīng)于周期性被顯示信號(hào)的同一相應(yīng)點(diǎn) 將被顯示信號(hào)的一部分送到觸發(fā)同步電路，當(dāng)該電路得到的信號(hào)相應(yīng)于輸入信號(hào)的某個(gè)電平和極性，觸發(fā)同步電路即產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)去啟動(dòng)時(shí)基發(fā)生器，產(chǎn)生一個(gè)由觸發(fā)信號(hào)控制的掃描電壓。42E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.

18、3.1 電子示波器結(jié)構(gòu)框圖為實(shí)現(xiàn)掃描回程光跡消隱 Z軸電路應(yīng)在時(shí)基發(fā)生器輸出的正程時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生加亮(增輝)信號(hào)加到示波管控制柵極上，使得示波管在掃描正程加亮光跡，在掃描回程使光跡消隱。43E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.3.1 電子示波器結(jié)構(gòu)框圖為確保觸發(fā)掃描與顯示信號(hào)同步 由波形可見(jiàn)，觸發(fā)點(diǎn)即鋸齒波掃描起點(diǎn)并不在被顯示信號(hào)的起始過(guò)零點(diǎn)，因此，信號(hào)前沿?zé)o法觀察。為了克服此缺點(diǎn)，在垂直前置放大器之后加入延遲線，對(duì)Y方向加入的信號(hào)進(jìn)行延遲，并且使其延遲時(shí)間 略大于由水平通道引起的固有觸發(fā)延遲 ，4421E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.3.2 示波器的主要技術(shù)性能

19、1頻率響應(yīng)(頻帶寬度) 示波器最重要的工作特性就是頻率響應(yīng)fh，也叫帶寬。這是指垂直偏轉(zhuǎn)通道(Y方向放大器)對(duì)正弦波的幅頻響應(yīng)下降到中心頻率的0.707(-3dB)的頻率范圍。 為了能夠顯示窄脈沖，示波器y通道帶寬必須很寬。 2偏轉(zhuǎn)靈敏度(S) 單位輸入信號(hào)電壓 引起光點(diǎn)在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的距離H稱為偏轉(zhuǎn)靈敏度S：則45yudHSHuuHSyyd為靈敏度的倒數(shù)，d稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.3.2 示波器的主要技術(shù)性能 3掃描頻率 示波器屏幕上光點(diǎn)水平掃描速度的高低可用掃描速度、時(shí)基因數(shù)、掃描頻率等指標(biāo)來(lái)描述。掃描速度就是光點(diǎn)水平移動(dòng)的速度，其單位是cms或div

20、s(格秒)。掃描速度的倒數(shù)稱為時(shí)基因數(shù)，它表示光點(diǎn)水平移動(dòng)單位長(zhǎng)度(cm或div)所需的時(shí)間。掃描頻率表示水平掃描的鋸齒波的頻率。一般示波器X方向掃描頻率可由tcm或tdiv分檔開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)，此開關(guān)標(biāo)注的是時(shí)基因數(shù)，SR8雙蹤示波器的時(shí)基因數(shù)為1sdiv0.2sdiV，SBM10A型示波器的時(shí)基因數(shù)范圍為0.5scm0.05scm。 掃描速度越高，表示示波器能夠展開高頻信號(hào)或窄脈沖信號(hào)波形的能力越強(qiáng)。為了觀察緩慢變化的信號(hào)，則要求示波器具有較低的掃描速度，因此，示波器的掃描頻率范圍越寬越好。46E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.3.2 示波器的主要技術(shù)性能 4輸入阻抗 輸入阻抗

21、是指示波器輸入端對(duì)地的電阻Ri和分布電容Ci的并聯(lián)阻抗。在觀測(cè)信號(hào)波形時(shí)，把示波器輸入探頭接到被測(cè)電路的觀察點(diǎn)，輸入阻抗越大，示波器對(duì)被測(cè)電路的影響就越小，所以要求輸入電阻Ri大而輸入電容Ci小。輸入電容Ci在頻率越高時(shí)，對(duì)被測(cè)電路的影響越大。 5示波器的瞬態(tài)響應(yīng) 示波器的瞬態(tài)響應(yīng)就是示波器的垂直系統(tǒng)電路在方波脈沖輸入信號(hào)作用下的過(guò)渡特性 示波器的瞬態(tài)響應(yīng)特性一般可用圖中所示脈沖的上升時(shí)間tr，下降時(shí)間tf，上沖s0，下降sn ，預(yù)沖sp及下垂 等參數(shù)表示。 瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)在相當(dāng)大的程度上決定了示波器所能觀測(cè)的脈沖信號(hào)的最小寬度。47E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.3.2 示波

22、器的主要技術(shù)性能 6掃描方式 示波器中的掃描電壓鋸齒波是一種線性時(shí)間基線。線性時(shí)基掃描可分成連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描兩種方式。48連續(xù)掃描電壓波形，回掃后沒(méi)有等待時(shí)間，故適用于觀測(cè)連續(xù)信號(hào)觸發(fā)掃描電壓波形，它只在觸發(fā)信號(hào)的激勵(lì)下才開始掃描，每完成一次掃描后就處于等待狀態(tài)，直到下一次觸發(fā)信號(hào)到來(lái)再進(jìn)行掃描。E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)49E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 通用示波器的組成50 Y輸入電路Y前置放大器觸發(fā)電路延遲線Y后置放大器水平放大器掃描發(fā)生器Y輸入外觸發(fā)內(nèi)外至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器低壓電源高壓電源電源至各電路正高壓負(fù)高壓X輸入校準(zhǔn)信號(hào)輸出E-ma

23、il: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)4.4.1 通用示波器的垂直通道1輸入電路：包括衰減器和輸入選擇開關(guān)。 （1）衰減器 由于經(jīng)常需要觀察幅度較小的電壓波形，示波器的靈敏度設(shè)計(jì)得較高，但當(dāng)需要觀察幅度較大的信號(hào)時(shí)，就必須接入衰減器。 對(duì)衰減器的要求是輸入阻抗高，同時(shí)在示波器的整個(gè)通頻帶內(nèi)衰減的分壓比均勻不變。要達(dá)到這個(gè)要求，僅用簡(jiǎn)單的電阻分壓是達(dá)不到目的的。因?yàn)樵谙乱患?jí)的輸入及引線都存在分布電容，這個(gè)分布電容的存在，對(duì)于被測(cè)信號(hào)高頻分量有嚴(yán)重的衰減，造成信號(hào)的高頻分量的失真(脈沖上升時(shí)間變慢)。為此，必須采用阻容補(bǔ)償分壓器E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)4.4.1 通用示波器的垂直

24、通道1輸入電路：包括衰減器和輸入選擇開關(guān)。 （1）衰減器 vivoR1R2C1C2最佳補(bǔ)償過(guò)補(bǔ)償欠補(bǔ)償Z1Z2最佳補(bǔ)償條件 ：2211CRCR過(guò)補(bǔ)償 ：1122RCR C欠補(bǔ)償：1122RCR C 改變分壓比的開關(guān)為示波器的垂直靈敏度粗調(diào)開關(guān)，在面板上用“V/cm”標(biāo)記。 E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)（2）輸入耦合方式 輸入耦合方式設(shè)有AC、GND、DC三檔選擇開關(guān)。觀察交流信號(hào)時(shí)，置“AC”檔。確定零電壓時(shí)，置“GND”檔。觀測(cè)頻率很低的信號(hào)或帶有直流分量的交流信號(hào) 時(shí)，置“DC”檔。 E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)54 Y輸入電路Y前置放大器觸發(fā)電路延遲線Y后

25、置放大器水平放大器掃描發(fā)生器Y輸入外觸發(fā)內(nèi)外至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器低壓電源高壓電源電源至各電路正高壓負(fù)高壓X輸入校準(zhǔn)信號(hào)輸出E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2前置放大器 前置放大器將信號(hào)適當(dāng)放大，從中取出內(nèi)觸發(fā)信號(hào)，并具有靈敏度微調(diào)、校正、Y軸移位、極性反轉(zhuǎn)等控制作用。 Y前置放大器大都采用差分放大電路，輸出一對(duì)平衡的交流電壓。若在差分電路的輸入端輸入不同的直流電位，相應(yīng)的Y偏轉(zhuǎn)板上的直流電位和波形在Y方向的位置也會(huì)改變。 可通過(guò)調(diào)節(jié)“Y軸位移”旋鈕，調(diào)節(jié)直流電位以改變被測(cè)波形在屏幕上的位置。 E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)56 Y輸入電路Y前置放大器觸發(fā)

26、電路延遲線Y后置放大器水平放大器掃描發(fā)生器Y輸入外觸發(fā)內(nèi)外至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器低壓電源高壓電源電源至各電路正高壓負(fù)高壓X輸入校準(zhǔn)信號(hào)輸出E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)3延遲線 觸發(fā)掃描時(shí)，掃描的開始時(shí)間總是滯后于被觀測(cè)脈沖一段時(shí)間，這樣，脈沖的上升過(guò)程就無(wú)法被完整地顯示出來(lái)。 觸 發(fā) 點(diǎn)輸 入 信 號(hào)掃 描 電 壓顯 示 波 形掃 描起 點(diǎn)tTE-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)3延遲線（續(xù)）延遲線的作用就是把加到垂直偏轉(zhuǎn)板上的脈沖信號(hào)延遲一段時(shí)間，以保證在屏幕上掃描出包括上升時(shí)間在內(nèi)的脈沖全過(guò)程。延遲線的輸入級(jí)需采用低輸出阻抗電路驅(qū)動(dòng)，而輸出級(jí)則采用低輸入

27、阻抗的緩沖器。 觸發(fā)點(diǎn)輸入信號(hào)掃描電壓顯示波形輸入信號(hào)延遲后td掃描起點(diǎn)tTE-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)59 Y輸入電路Y前置放大器觸發(fā)電路延遲線Y后置放大器水平放大器掃描發(fā)生器Y輸入外觸發(fā)內(nèi)外至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器低壓電源高壓電源電源至各電路正高壓負(fù)高壓X輸入校準(zhǔn)信號(hào)輸出E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)4Y輸出放大器Y輸出放大器是將延遲線傳來(lái)的被測(cè)信號(hào)放大到足夠的幅度，用以驅(qū)動(dòng)示波管的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使電子束獲得Y方向的滿偏轉(zhuǎn)。 Y輸出放大器應(yīng)具有穩(wěn)定的增益、較高的輸入阻抗、足夠?qū)挼念l帶、較小的諧波失真 。Y輸出放大器大都采用推挽式放大器，有利于提高共模

28、抑制比?？刹捎酶淖冐?fù)反饋的方法改變放大器的增益 （面板上的“5”或“10”開關(guān) ）。 E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 4.4.2 通用示波器的水平通道 水平通道包括觸發(fā)電路、掃描電路和水平放大器等部分，其主要任務(wù)是產(chǎn)生隨時(shí)間線性變化的掃描電壓，再放大到足夠的幅度，然后輸出到水平偏轉(zhuǎn)板，使光點(diǎn)在熒光屏的水平方向達(dá)到滿偏轉(zhuǎn)。 61觸 發(fā) 源選 擇觸 發(fā) 耦 合方 式 選 擇放 大 整 形電 路掃 描閘 門掃 描 電 壓發(fā) 生 器水 平放 大 器比 較 和釋 抑 電 路觸 發(fā) 信 號(hào)觸 發(fā) 電 路掃 描發(fā) 生 器 環(huán)至 X偏 轉(zhuǎn) 板E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)1觸發(fā)電路

29、 觸發(fā)電路的作用是為掃描信號(hào)發(fā)生器提供符合要求的觸發(fā)脈沖。包括觸發(fā)源選擇、觸發(fā)耦合方式選擇、觸發(fā)方式選擇、觸發(fā)極性選擇、觸發(fā)電平選擇和觸發(fā)放大整形等電路。 放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC低頻抑制HF REJDC常態(tài) 自動(dòng) TV觸發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)方式選擇E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)1觸發(fā)電路（續(xù)）（1）觸發(fā)源選擇 內(nèi)觸發(fā)（INT）：將Y前置放大器輸出（延遲線前的被測(cè)信號(hào)）作為觸發(fā)信號(hào)，適用于觀測(cè)被測(cè)信號(hào)。 外觸發(fā)（EXT）：用外接的、與被測(cè)信號(hào)有嚴(yán)格同步關(guān)系的信號(hào)作為觸發(fā)源，

30、用于比較兩個(gè)信號(hào)的同步關(guān)系。 電源觸發(fā)（LINE）：用50Hz的工頻正弦信號(hào)作為觸發(fā)源，適用于觀測(cè)與50Hz交流有同步關(guān)系的信號(hào)。放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC低頻抑制HF REJDC常態(tài) 自動(dòng) TV觸發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)方式選擇E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)1觸發(fā)電路（續(xù)）（2）觸發(fā)耦合方式“DC”直流耦合：用于接入直流或緩慢變化的觸發(fā)信號(hào)?！癆C”交流耦合：用于觀察從低頻到較高頻率的信號(hào)。 “AC低頻抑制”耦合：用于觀察含有低頻干擾的信號(hào)。“HF REJ”高頻抑制耦合：用于抑

31、制高頻成分的耦合。 放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC低頻抑制HF REJDC常態(tài) 自動(dòng) TV觸發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)方式選擇E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)1觸發(fā)電路（續(xù)）（3）掃描觸發(fā)方式選擇（TRIG MODE） 常態(tài)（NORM）觸發(fā)方式：指有觸發(fā)源信號(hào)并產(chǎn)生了有效的觸發(fā)脈沖時(shí)，熒光屏上才有掃描線。 自動(dòng)（AUTO）觸發(fā)方式：有連續(xù)掃描鋸齒波電壓輸出，熒光屏上總能顯示掃描線。 電視（TV）觸發(fā)方式：是在原有放大、整形電路基礎(chǔ)上插入電視同步分離電路實(shí)現(xiàn)的，以便對(duì)電視信號(hào)（如行、場(chǎng)同步

32、信號(hào)）進(jìn)行監(jiān)測(cè)與電視設(shè)備維修。 放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC低頻抑制HF REJDC常態(tài) 自動(dòng) TV觸發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)方式選擇E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)1觸發(fā)電路（續(xù)）（4）觸發(fā)極性選擇和觸發(fā)電平調(diào)節(jié) 觸發(fā)極性和觸發(fā)電平?jīng)Q定觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻，并決定被顯示信號(hào)的起始點(diǎn)。 觸發(fā)極性是指觸發(fā)點(diǎn)位于觸發(fā)源信號(hào)的上升沿還是下降沿。 觸發(fā)電平是指觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)所對(duì)應(yīng)的觸發(fā)放大器輸出電壓的瞬時(shí)值。 放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC低頻抑制HF REJDC常態(tài) 自動(dòng) TV觸

33、發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)方式選擇E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)（4）觸發(fā)極性選擇和觸發(fā)電平調(diào)節(jié)E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)1觸發(fā)電路（續(xù)）（5）放大整形電路 放大整形電路的作用是對(duì)觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行放大、整形，以滿足觸發(fā)信號(hào)的要求。 整形電路的基本形式是電壓比較器，當(dāng)輸入的觸發(fā)源信號(hào)與通過(guò)“觸發(fā)極性”和“觸發(fā)電平”選擇的信號(hào)之差達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)，比較電路翻轉(zhuǎn)，輸出矩形波，然后經(jīng)過(guò)微分整形，變成觸發(fā)脈沖。 放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC低頻抑制HF REJDC常態(tài) 自動(dòng)TV觸

34、發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)方式選擇E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)69觸 發(fā) 源選 擇觸 發(fā) 耦 合方 式 選 擇放 大 整 形電 路掃 描閘 門掃 描 電 壓發(fā) 生 器水 平放 大 器比 較 和釋 抑 電 路觸 發(fā) 信 號(hào)觸 發(fā) 電 路掃 描發(fā) 生 器 環(huán)至 X偏 轉(zhuǎn) 板E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2掃描發(fā)生器環(huán) 掃描發(fā)生器環(huán)又叫時(shí)基電路，常由積分器、掃描閘門及比較釋抑電路組成 。掃描閘門掃描鋸齒波發(fā)生器比較和釋抑電路+E至X放大器+E“穩(wěn)定度”調(diào)節(jié)比較電平觸發(fā)脈沖輸入“增輝”脈沖

35、E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2掃描發(fā)生器環(huán)（續(xù)） 閘門電路產(chǎn)生快速上升或下降的閘門信號(hào)，閘門信號(hào)啟動(dòng)掃描發(fā)生器工作，產(chǎn)生鋸齒波電壓，同時(shí)把閘門信號(hào)送到增輝電路，以便在掃描正程加亮掃描的光跡。 釋抑電路起到了穩(wěn)定掃描鋸齒波的形成、防止干擾和誤觸發(fā)的作用，確保每次掃描都在觸發(fā)源信號(hào)的同樣的起始電平上開始以獲得穩(wěn)定的圖象。掃描閘門掃描鋸齒波發(fā)生器比較和釋抑電路+E至X放大器+E“穩(wěn)定度”調(diào)節(jié)比較電平觸發(fā)脈沖輸入“增輝”脈沖E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2掃描發(fā)生器環(huán)（續(xù)）（1）掃描方式選擇：包括連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描。（2）掃描門 1）控制積分器掃描。 2）起正程加亮作用。

36、 3）使雙蹤示波器工作于交替狀態(tài)。 掃描閘門掃描鋸齒波發(fā)生器比較和釋抑電路+E至X放大器+E“穩(wěn)定度”調(diào)節(jié)比較電平觸發(fā)脈沖輸入“增輝”脈沖E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2掃描發(fā)生器環(huán)（續(xù)）（2）掃描門常用的閘門電路有雙穩(wěn)態(tài)、施密特觸發(fā)器和隧道二極管整形電路。右圖為施密特觸發(fā)器構(gòu)成的閘門電路。 E-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2掃描發(fā)生器環(huán)（續(xù)）（3）積分器 密勒（Miller）積分器是通用示波器中應(yīng)用最廣的一種積分電路。 01,0 oEEVdtttCRR CE-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2掃描發(fā)生器環(huán)（續(xù)）（3）積分器 積分器產(chǎn)生的鋸齒波電壓被送入X放大

37、器中放大，再加至水平偏轉(zhuǎn)板。 熒光屏上單位長(zhǎng)度所代表的時(shí)間為示波器的掃描速度 （t/cm），x：光跡在水平方向偏轉(zhuǎn)的距離；t：偏轉(zhuǎn)x距離所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。 在示波器中通常改變R或C值作為“掃描速度”粗調(diào)，用改變E值作為“掃描速度”微調(diào)。 /st xE-mail: 西南科技大學(xué)電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2掃描發(fā)生器環(huán)（續(xù)）（4）比較和釋抑電路 在比較電路中，輸入電壓與預(yù)置的參考電平進(jìn)行比較，當(dāng)輸入電壓等于預(yù)置的參考電平時(shí)，輸出端電位產(chǎn)生跳變，并把它作為控制信號(hào)輸出。它決定掃描的終止時(shí)刻。 釋抑電路在掃描逆程開始后，關(guān)閉或抑制掃描閘門，使“抑制”期間掃描電路不再受到同極性觸發(fā)脈沖的觸發(fā)。 掃描閘門掃描鋸齒波發(fā)生器比較和釋抑電路+E至X放大器+E“穩(wěn)定度”調(diào)節(jié)比較電平觸發(fā)脈沖輸