第7章信號(hào)波形測(cè)量(new)

第7章信號(hào)波形測(cè)量

7.1概述7.2CRT顯示原理7.3通用示波器7.4取樣示波器7.5波形存儲(chǔ)及顯示技術(shù)7.6示波器的基本測(cè)試技術(shù)

7.1概述7.1.1示波器的分類

根據(jù)示波器對(duì)信號(hào)的處理方式的不同可分為模擬、數(shù)字兩大類：1模擬示波器——采用模擬方式對(duì)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行處理和顯示。2數(shù)字示波器——對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后再顯示。

1模擬示波器模擬示波器可分為通用示波器、多束示波器、取樣示波器、記憶示波器和專用示波器等。

通用示波器采用單束示波管，又可分為單蹤、雙蹤、多蹤示波器。多束示波器采用多束示波管，熒光屏上顯示的每個(gè)波形都由單獨(dú)的電子束掃描產(chǎn)生。取樣示波器可以用較低頻率的示波器測(cè)量高頻信號(hào)。記憶示波器采用有記憶功能的示波管，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的存儲(chǔ)、記憶和反復(fù)顯示。專用示波器是能夠滿足特殊用途的示波器，又稱特種示波器。2數(shù)字示波器數(shù)字示波器將輸入信號(hào)數(shù)字化（時(shí)域取樣和幅度量化）后，經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器再重建波形。

數(shù)字示波器具有記憶、存貯被觀察信號(hào)功能，又稱為數(shù)字存貯示波器。根據(jù)取樣方式不同，數(shù)字示波器又可分為實(shí)時(shí)取樣、隨機(jī)取樣和順序取樣三大類。

7.1.2主要技術(shù)指標(biāo)

1．頻帶寬度BW和上升時(shí)間tr

示波器的頻帶寬度BW一般指Y通道的頻帶寬度。 上升時(shí)間tr是一個(gè)與頻帶寬度BW相關(guān)的參數(shù)，表示由于示波器Y通道的頻帶寬度的限制，反映了示波器Y通道跟隨輸入信號(hào)快速變化的能力。

頻帶寬度BW與上升時(shí)間tr的關(guān)系可近似表示為

7.1.2主要技術(shù)指標(biāo)2．掃描速度

掃描速度是指熒光屏上單位時(shí)間內(nèi)光點(diǎn)水平移動(dòng)的距離，單位為“cm/s”。 熒光屏上通常用間隔1cm的坐標(biāo)線作為刻度線，因此掃描速度的單位也可表示為“cm/div”。 掃描速度的倒數(shù)稱為“時(shí)基因素”，它表示單位距離代表的時(shí)間，單位為“t/cm”或“t/div”，時(shí)間t可為μs、ms或s，在示波器的面板上，通常按“1、2、5”的順序分成很多檔。7.1.2主要技術(shù)指標(biāo)3．偏轉(zhuǎn)因素偏轉(zhuǎn)因素指在輸入信號(hào)作用下，光點(diǎn)在熒光屏上的垂直（Y）方向移動(dòng)1cm（即1格）所需的電壓值，單位為“V/cm”、“mV/cm”（或“V/div”、“mV/div”）。偏轉(zhuǎn)因素表示了示波器Y通道的放大/衰減能力。偏轉(zhuǎn)因素的倒數(shù)稱為“（偏轉(zhuǎn)）靈敏度”。7.1.2主要技術(shù)指標(biāo)4．輸入阻抗 當(dāng)被測(cè)信號(hào)接入示波器時(shí)，輸入阻抗Zi形成被測(cè)信號(hào)的等效負(fù)載。

5．輸入方式 即輸入耦合方式，一般有直流（DC）、交流（AC）和接地（GND）三種，可通過示波器面板選擇。

6．觸發(fā)源選擇方式 觸發(fā)源是指用于提供產(chǎn)生掃描電壓的同步信號(hào)來源，一般有內(nèi)觸發(fā)（INT）、外觸發(fā)（EXT）、電源觸發(fā)（LINE）三種。

7.2CRT顯示原理

7.2.1CRT(Cathodraytube)

CRT主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。

1電子槍

電子槍的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束，它由燈絲F、陰極K、柵極G1和G2和陽極A1、A2組成。通過調(diào)節(jié)G1對(duì)K的負(fù)電位可控制電子束的強(qiáng)弱，從而調(diào)節(jié)光點(diǎn)的亮度，即進(jìn)行“輝度”控制。調(diào)節(jié)A1的電位器稱為“聚焦”旋鈕，通過對(duì)它進(jìn)行調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)G2與A1和A1與A2之間的電位；調(diào)節(jié)A2電位的旋鈕稱為“輔助聚焦”。

1電子槍電子束聚焦的原理是，電子從陰極K發(fā)射，經(jīng)G1、G2、A1、A2聚焦和加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。電子在電子槍中的運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖所示。

2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由兩對(duì)相互垂直的平行金屬板組成，分別稱為垂直偏轉(zhuǎn)板和水平偏轉(zhuǎn)板。當(dāng)有外加電壓作用時(shí)，偏轉(zhuǎn)板之間形成電場(chǎng)；在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)作用下，電子束打向由X、Y偏轉(zhuǎn)板共同決定的熒光屏上的某個(gè)坐標(biāo)位置。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。

2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)電子束在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)作用下的偏轉(zhuǎn)距離與外加偏轉(zhuǎn)電壓成正比：示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度（單位為cm/V）：其倒數(shù)為示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)。偏轉(zhuǎn)靈敏度越大，示波管越靈敏。為提高Y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度，可在偏轉(zhuǎn)板至熒光屏之間加一個(gè)后加速陽極A3。

l為偏轉(zhuǎn)板的長(zhǎng)度；S為偏轉(zhuǎn)板中心到屏幕中心的距離；b為偏轉(zhuǎn)板間距；Va為陽極A2上的電壓。

3熒光屏

熒光屏將電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，是示波管的波形顯示部分。在使用示波器時(shí)，應(yīng)避免電子束長(zhǎng)時(shí)間的停留在熒光屏的一個(gè)位置，否則將使熒光屏受損。因此在示波器開啟后不使用的時(shí)間內(nèi)，可將“輝度”調(diào)暗。當(dāng)電子束停止轟擊熒光屏?xí)r，光點(diǎn)仍能保持一定的時(shí)間，這種現(xiàn)象稱為“余輝效應(yīng)”。7.2.2波形顯示的基本原理

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。

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。

7.2.2波形顯示的基本原理1．顯示隨時(shí)間變化的圖形（續(xù)）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。

當(dāng)兩對(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。

7.2.2波形顯示的基本原理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回移動(dòng)，出現(xiàn)一條垂直線段。

7.2.2波形顯示的基本原理1．顯示隨時(shí)間變化的圖形（續(xù)）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回移動(dòng)，出現(xiàn)一條水平線段。7.2.2波形顯示的基本原理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。

7.2.2波形顯示的基本原理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。

7.2.2波形顯示的基本原理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。7.2.2波形顯示的基本原理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，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)的過程稱為“掃描逆程”。

7.2.2波形顯示的基本原理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。

n=2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”。

7.2.2波形顯示的基本原理4．同步的概念（續(xù)）（2）Tx≠nTy(n為正整數(shù))，即不滿足同步關(guān)系時(shí)，顯示的波形不穩(wěn)定。

7.2.2波形顯示的基本原理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)。

7.2.2波形顯示的基本原理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)。

7.2.2波形顯示的基本原理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)脈沖到來時(shí)才掃描一次；沒有被測(cè)脈沖時(shí)，掃描發(fā)生器處于等待工作狀態(tài)。7.2.2波形顯示的基本原理6．掃描過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。

若不增輝將產(chǎn)生如圖的回掃線7.3通用示波器

7.3.1通用示波器的組成

7.3.1通用示波器的組成(續(xù))

圖

示波器組成框圖及波形關(guān)系圖7.3通用示波器7.3.2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

最佳補(bǔ)償條件：過補(bǔ)償：欠補(bǔ)償：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。

7.3.2通用示波器的垂直通道

（1）衰減器(續(xù))

圖

耦合電路和衰減器7.3通用示波器（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。

7.3.2通用示波器的垂直通道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?？赏ㄟ^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。

7.3.2通用示波器的垂直通道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，脈沖的上升過程就無法被完整地顯示出來。左圖為沒有延遲線時(shí)屏幕上顯示的脈沖。7.3.2通用示波器的垂直通道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)則采用低輸入阻抗的緩沖器。

7.3.3通用示波器的水平通道3．延遲線（續(xù)）圖

示波器組成框圖及波形關(guān)系圖7.3.2通用示波器的垂直通道4．Y輸出放大器

Y輸出放大器是將延遲線傳來的被測(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，有利于提高共模抑制比。可采用改變負(fù)反饋的方法改變放大器的增益（面板上的“×5”或“×10”開關(guān)）。7.3.3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)。

7.3.3通用示波器的水平通道1．觸發(fā)電路

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。

7.3.3通用示波器的水平通道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，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)。7.3.3通用示波器的水平通道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)?！癏FREJ”高頻抑制耦合：用于抑制高頻成分的耦合。

7.3.3通用示波器的水平通道1．觸發(fā)電路（續(xù)）（3）掃描觸發(fā)方式選擇（TRIGMODE）

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)同步信號(hào)）進(jìn)行監(jiān)測(cè)與電視設(shè)備維修。

7.3.3通用示波器的水平通道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)脈沖到來時(shí)所對(duì)應(yīng)的觸發(fā)放大器輸出電壓的瞬時(shí)值。

7.3.3通用示波器的水平通道（4）觸發(fā)極性選擇和觸發(fā)電平調(diào)節(jié)7.3.3通用示波器的水平通道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“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)過微分整形，變成觸發(fā)脈沖。

7.3.3通用示波器的水平通道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。7.3.3通用示波器的水平通道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。7.3.3通用示波器的水平通道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。

3）使雙蹤示波器工作于交替狀態(tài)。

7.3.3通用示波器的水平通道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。

7.3.3通用示波器的水平通道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。

7.3.3通用示波器的水平通道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)。7.3.3通用示波器的水平通道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)。

7.3.3通用示波器的水平通道2．掃描發(fā)生器環(huán)（續(xù)）（4）比較和釋抑電路

比較和釋抑電路與掃描門、積分器構(gòu)成一個(gè)閉合的掃描發(fā)生器環(huán)。掃描門的輸入接受三個(gè)方面的信號(hào)：“穩(wěn)定度”電位器提供的直流電位；來自釋抑電路的釋抑信號(hào)；來自觸發(fā)電路的觸發(fā)脈沖。

1）觸發(fā)掃描過程：

7.3.3通用示波器的水平通道2．掃描發(fā)生器環(huán)（續(xù)）（4）比較和釋抑電路

7.3.3通用示波器的水平通道2．掃描發(fā)生器環(huán)（續(xù)）（4）比較和釋抑電路

2）連續(xù)掃描。在此掃描方式下，通過“穩(wěn)定度”調(diào)節(jié)，使閘門電路的靜態(tài)工作電平高于上觸發(fā)電平E1，則不論是否有觸發(fā)脈沖，掃描閘門都將輸出閘門信號(hào)。掃描閘門仍然受比較和釋抑電路的控制，以控制掃描正程的結(jié)束，從而實(shí)現(xiàn)掃描電壓和被測(cè)電壓的同步。

7.3.3通用示波器的水平通道3．水平放大器

其基本作用是選擇X軸信號(hào)，并將其放大到足以使光點(diǎn)在水平方向達(dá)到滿偏的程度。

X放大器的輸入端置于“內(nèi)”時(shí)，X放大器放大掃描信號(hào)；置于“外”時(shí)，水平放大器放大由面板上X輸入端直接輸入的信號(hào)。7.3.4通用示波器的其他電路

1．高、低壓電源

—分別用于示波器的高、中壓和直流供電。2．Z軸的增輝與調(diào)輝

—增輝：將閘門信號(hào)放大，使顯示的波形正程加亮?！{(diào)輝：加外調(diào)制信號(hào)或時(shí)標(biāo)信號(hào)，使屏幕顯示的波形發(fā)生相應(yīng)地變化。3．校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器

—可產(chǎn)生幅度和頻率準(zhǔn)確的基準(zhǔn)方波信號(hào)，為儀器本身提供校準(zhǔn)信號(hào)源。

7.3.5示波器的多波形顯示

1．多線示波

利用多槍電子管來實(shí)現(xiàn)的。測(cè)試時(shí)各通道、各波形之間產(chǎn)生的交叉干擾可以減少或消除，可獲得較高的測(cè)量準(zhǔn)確度。2．多蹤示波

在單線示波的基礎(chǔ)上增加了電子開關(guān)，利用分時(shí)復(fù)用的原理，分別把多個(gè)垂直通道的信號(hào)輪流接到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板上，最終實(shí)現(xiàn)多個(gè)波形的同時(shí)顯示。

7.3.5示波器的多波形顯示2．多蹤示波“Y1”通道（CH1）、“Y2”通道（CH2）和疊加方式（CH1+CH2）都只顯示一個(gè)波形。7.3.5示波器的多波形顯示2．多蹤示波（續(xù))

交替方式（ALT）：適合于觀察高頻信號(hào)。7.3.5示波器的多波形顯示2．多蹤示波（續(xù))

斷續(xù)方式（CHOP）：適用于被測(cè)信號(hào)頻率較低的情況。7.3.6雙時(shí)基掃描顯示

雙時(shí)基示波器有兩個(gè)獨(dú)立的觸發(fā)和掃描電路，特別適用于在觀察一個(gè)脈沖序列的同時(shí)，仔細(xì)觀察其中一個(gè)或部分脈沖的細(xì)節(jié)。

7.3.6雙時(shí)基掃描顯示為了能同時(shí)觀測(cè)脈沖列的全貌及其中某一部分的細(xì)節(jié)，設(shè)立電子開關(guān)，把兩套掃描電路的輸出交替地接人X放大器。這稱為A延遲B。把A、B掃描門產(chǎn)生的增輝脈沖疊加起來，形成合成增輝信號(hào)，用它來給A通道增輝，則A通道所顯示的脈沖列中，對(duì)應(yīng)B掃描期間的那個(gè)脈沖3被加亮，這稱為B加亮A。包括上兩種方式的，被稱為自動(dòng)雙掃描。

7.3.6雙時(shí)基掃描顯示7.4取樣示波器

7.4.1概述

1．取樣的基本概念取樣就是從被測(cè)波形上取得樣點(diǎn)的過程。取樣分為實(shí)時(shí)取樣和非實(shí)時(shí)取樣兩種。從一個(gè)信號(hào)波形中取得所有取樣點(diǎn)，來表示一個(gè)信號(hào)波形的方法稱為實(shí)時(shí)取樣。從被測(cè)信號(hào)的許多相鄰波形上取得樣點(diǎn)的方法稱為非實(shí)時(shí)取樣，或稱為等效取樣。7.4.1概述1．取樣的基本概念 實(shí)時(shí)取樣示意圖

7.4.1概述1．取樣的基本概念 非實(shí)時(shí)取樣示意圖7.4.1概述2．取樣原理

核心電路取樣保持器示意圖兩個(gè)取樣脈沖的時(shí)間間隔為 ，由于波形包絡(luò)所經(jīng)歷的時(shí)間變長(zhǎng)了，故可用低頻示波器顯示較高頻率的信號(hào)。7.4.1概述2．取樣原理（續(xù)）步進(jìn)間隔Δt與信號(hào)最高頻率fh應(yīng)滿足取樣定理非實(shí)時(shí)采樣只適用于周期性信號(hào)。順序進(jìn)行的取樣稱為順序取樣；否則稱為隨機(jī)取樣。7.4.1概述3顯示原理

順序取樣示波器中的水平掃描信號(hào)為階梯波電壓，階梯持續(xù)時(shí)間，階梯數(shù)對(duì)應(yīng)屏幕上顯示的不連續(xù)的光點(diǎn)數(shù)。

7.4.2取樣示波器的組成及工作原理

1.取樣示波器的基本框圖7.4.2取樣示波器的組成及工作原理2.取樣示波器的垂直通道 垂直通道由延遲線、延長(zhǎng)門和Y放大器等電路組成，最關(guān)鍵的電路是取樣電路，它產(chǎn)生正比于取樣值的階梯電壓。下圖為常用的閉環(huán)取樣電路組成框圖。7.4.2取樣示波器的組成及工作原理2.取樣示波器的垂直通道（續(xù)）第一個(gè)取樣脈沖到來時(shí)，取樣門閉合，輸入的被測(cè)信號(hào)對(duì)取樣電容Cs充電；然后該電壓被送到交流放大器A放大，在延長(zhǎng)門閉合期間對(duì)保持電容Cm充電；最后保持電壓經(jīng)過反饋電路送回取樣電容Cs，故取樣電容Cs上最終得到的電壓為

（K為取樣門的傳輸函數(shù)）。

若kAβ=1，則取樣電路的輸出電壓值正比于輸入電壓的取樣值。

7.4.2取樣示波器的組成及工作原理2.取樣示波器的垂直通道（續(xù)）第二個(gè)取樣脈沖到來時(shí)，取樣門閉合，輸入的被測(cè)信號(hào)與cs上的電壓ui1之差給取樣電容Cs充電，充電的電壓值經(jīng)過傳遞系數(shù)K和增益A后，將在保持電容上與前一次的輸出信號(hào)疊加，得到uo2為取樣電路的輸出是由離散的、與被測(cè)信號(hào)成正比的階梯波構(gòu)成的。7.4.2取樣示波器的組成及工作原理3.取樣示波器的水平通道X通道主要包括觸發(fā)、放大、分頻單元、快斜波發(fā)生器、比較器、階梯波發(fā)生器和X放大器。下圖為階梯波發(fā)生器框圖：7.4.2取樣示波器的組成及工作原理3.取樣示波器的水平通道（續(xù)） 圖示波形說明了步進(jìn)脈沖發(fā)生器的工作過程7.4.2取樣示波器的組成及工作原理4.取樣示波器的主要參數(shù)

（1）取樣示波器的帶寬要提高取樣示波器的帶寬，取樣門用元件的高頻特性要足夠好；其次取樣脈沖本身要足夠窄。取樣脈沖通常有兩種形式：規(guī)則脈沖和尖三角脈沖。取樣門的最高工作頻率為 （τ為取樣脈沖底寬），即與取樣脈沖底邊的寬度成反比。

7.4.2取樣示波器的組成及工作原理4.取樣示波器的主要參數(shù)（續(xù)）（2）取樣密度

指電路掃描時(shí)，在示波器屏幕X軸上顯示的被測(cè)信號(hào)每格所對(duì)應(yīng)的取樣點(diǎn)數(shù)，常用每厘米的光點(diǎn)數(shù)來表示。屏幕上的光點(diǎn)總數(shù)為 （Us為X方向最大偏轉(zhuǎn)電壓；Δus為階梯波每級(jí)上升的電壓）。使ΔUs變小，可使總點(diǎn)數(shù)增加，即取樣密度變大；但取樣點(diǎn)過多可能導(dǎo)致波形閃爍。

7.4.2取樣示波器的組成及工作原理4.取樣示波器的主要參數(shù)（續(xù)）（3）等效掃速

等效掃速定義為被測(cè)信號(hào)經(jīng)歷時(shí)間與水平方向展寬的距離比。在取樣示波器中，雖然在屏幕上顯示n個(gè)亮點(diǎn)需要n（mT+Δt）的時(shí)間，但它等效于被測(cè)信號(hào)經(jīng)過了nΔt的時(shí)間。Us為X方向最大偏轉(zhuǎn)電壓；N為X軸偏轉(zhuǎn)格數(shù)；為快斜波的斜率。

7.5波形存儲(chǔ)及顯示技術(shù)

7.5.1波形模擬存儲(chǔ)技術(shù)和記憶示波器

模擬記憶示波器是利用記憶示波管的波形記憶（存儲(chǔ)）特性實(shí)現(xiàn)波形較長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)，其核心是記憶示波管：7.5.1波形模擬存儲(chǔ)技術(shù)和記憶示波器示波管內(nèi)有兩種電子槍，一種稱為寫入槍，另一種稱為讀出槍。在記錄波形之前，首先對(duì)存儲(chǔ)柵網(wǎng)進(jìn)行清除，清除網(wǎng)上的電子。寫入槍發(fā)射電子束，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)功能。讀出時(shí)，在那些被記錄槍電子束掃描過的區(qū)域，讀出槍發(fā)出的泛射電子可以通過柵網(wǎng)而到達(dá)熒光屏，從而顯示波形。GECAVaq0VcVaGBDFH記憶介質(zhì)材料氟化鎂特性柵網(wǎng)式記憶示波管結(jié)構(gòu)及泛射示意圖柵網(wǎng)式記憶示波管結(jié)構(gòu)及泛射示意圖柵網(wǎng)記錄的潛波形

2.記憶示波器的工作方式記憶示波器又稱為模擬存貯示波器，它以柵網(wǎng)為存貯部件，存貯模擬的電信號(hào)波形。由手記憶示波管與普通示波管不同，因此，記憶示波器組成電路中，比普通示波器多加了一套泛射系統(tǒng)的控制電路，也即讀出電子槍控制電路，該電路提供讀出控制的所有電信號(hào)，并有可變余輝的調(diào)節(jié)功能。與一般存貯器工作相同，向柵網(wǎng)上記錄波形的過程是：首先清除柵網(wǎng)，如同先將黑板擦干凈一樣，然后控制向柵網(wǎng)寫入信號(hào)波形，保存該波形，最后，顯示該波形。國(guó)產(chǎn)SJ—6記憶示波器控制電路方框如圖4.7—3所示。該記憶示波器工作于以下5種方式：記憶示波器控制電路方框圖

(1)可變余輝方式轉(zhuǎn)換開關(guān)Kl置“可變余輝”檔，則選用可變余輝方式顯示波形。多諧振蕩器方波經(jīng)單穩(wěn)A輸出正向脈沖，該正向脈沖幅度寬度均可調(diào)，經(jīng)箝位送到記憶示波管的存貯柵網(wǎng)，存貯柵網(wǎng)的電位高于讀出電子槍的陰極電位，由于不斷地俘獲泛射電子，存貯柵網(wǎng)電位不斷降低，當(dāng)柵網(wǎng)電位與讀出槍陰極電位相等，熒光屏上就沒有波形顯示。正向脈沖的脈寬越寬，則顯示時(shí)間就越短，也即余輝時(shí)間越短。

(2)存貯方式采用可變余輝方式顯示波形時(shí)，會(huì)使得記憶的波形從柵網(wǎng)上消失，為此，存貯示波器設(shè)計(jì)了存貯方式，以保存柵網(wǎng)上的記錄波形。當(dāng)開關(guān)K1置“存．貯”位置時(shí)，即起到在柵網(wǎng)上保存鎖定記錄波形的作用，此時(shí)，由開關(guān)K1E召通過增輝電路將一E2電壓加到寫入槍的控制極g，使記錄槍的電子束截止，不再寫入新的波形。

(3)清除方式開關(guān)K1置于“清除”檔，再按下“清除”按鈕，這時(shí)就給存貯柵網(wǎng)加+85V電壓，按鈕斷開后，脈沖形成電路通過K1C給存貯網(wǎng)加一個(gè)持續(xù)時(shí)間為400ms的正脈沖，在脈沖正跳變時(shí)，存貯網(wǎng)電位上升，吸收泛射電子，400ms過后，脈沖負(fù)跳變，存貯柵網(wǎng)電位下降，且低于截止電平，不再吸收泛射電子，這樣就為記錄新的波形作好準(zhǔn)備。

(4)最大記錄方式記憶示波管的記錄速度取決于電子束的密度，信號(hào)掃速越快，轟擊柵網(wǎng)的電荷密度就會(huì)降低，當(dāng)被測(cè)信號(hào)加快到一定程度，柵網(wǎng)上電荷密度降到一定程度，該波形就不能再被重現(xiàn)，因此，就產(chǎn)生了最大記錄速度這一指標(biāo)。為了記錄快速信號(hào)，可在對(duì)柵網(wǎng)“清除”后，減少柵網(wǎng)表面電位的下降量，這樣可使較弱電荷密度的圖形及泛射電子通過而得到顯示，這就意味著記錄速度的提高。從圖上看，在最大記錄方式時(shí)，柵網(wǎng)通過K1C開關(guān)和電阻接到“清除”開關(guān)，而開關(guān)另一側(cè)則是+85V電位。為了記錄快速信號(hào)，可在對(duì)柵網(wǎng)“清除”后，減少柵網(wǎng)表面電位的下降量，這樣可使較弱電荷密度的圖形及泛射電子通過而得到顯示，這就意味著記錄速度的提高。從圖上看，在最大記錄方式時(shí)，柵網(wǎng)通過K1C開關(guān)和電阻接到“清除”開關(guān)，而開關(guān)另一側(cè)則是+85V電位。

3．記憶示波器發(fā)展概況最早的記憶示波器是由美國(guó)休斯公司在1957年研制的。當(dāng)時(shí)，由于記憶示波管價(jià)格昂貴、易燒壞、壽命短、存貯記錄速度慢、等效帶寬低等缺陷，其使用范圍窄，發(fā)展緩慢。從70年代以來，記憶示波管在制造技術(shù)上有了新的突破，存貯方式不斷增多，在最早的雙穩(wěn)態(tài)存貯方式的基礎(chǔ)上，又研制出了可變余輝存貯和快速轉(zhuǎn)移存貯方式。目前，采用快速存貯轉(zhuǎn)移方式的記憶示波器的存貯記錄速度已達(dá)4000cm／s，存貯帶寬達(dá)500MHz(Tek公司的7934型)。記憶示波管的壽命已接近普通示波管，記憶示波器的價(jià)格在性能類似情況下只比普通示波器貴三分之一左右。但是，存儲(chǔ)時(shí)間短，不便于交流和傳輸，因而受到制約。由于數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字存貯示波器的出現(xiàn)，使得記憶示波器的發(fā)展受到一定的影響。下面介紹數(shù)字存貯示波器。7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器

1．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的組成原理

數(shù)字存儲(chǔ)示波器的組成原理7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器1．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的組成原理（續(xù)）當(dāng)處于存儲(chǔ)工作模式時(shí)，其工作過程一般分為存儲(chǔ)和顯示兩個(gè)階段。在存儲(chǔ)工作階段，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號(hào)，在邏輯控制電路的控制下依次寫入到RAM中。在顯示工作階段，將數(shù)字信號(hào)從存儲(chǔ)器中讀出轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)垂直放大器放大加到CRT的Y偏轉(zhuǎn)板。同時(shí)，CPU的讀地址計(jì)數(shù)脈沖加至D/A轉(zhuǎn)換器，得到一個(gè)階梯波掃描電壓，驅(qū)動(dòng)CRT的X偏轉(zhuǎn)板，7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器2．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)式波器的工作方式

（1）數(shù)字存儲(chǔ)器的功能

—隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM包括信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、參考波形存儲(chǔ)器、測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和顯示緩沖存儲(chǔ)器四種。（2）觸發(fā)工作方式

1）常態(tài)觸發(fā)—同模擬示波器基本一樣。

2）預(yù)置觸發(fā)—可觀測(cè)觸發(fā)點(diǎn)前后不同段落上的波形。

7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器2．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)式波器的工作方式（續(xù)）（3）測(cè)量與計(jì)算工作方式

數(shù)字存儲(chǔ)示波器對(duì)波形參數(shù)的測(cè)量分為自動(dòng)測(cè)量和手動(dòng)測(cè)量?jī)煞N。一般參數(shù)的測(cè)量為自動(dòng)測(cè)量，特殊值的測(cè)量使用手動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。（4）面板按鍵操作方式

數(shù)字存儲(chǔ)示波器的面板按鍵分為立即執(zhí)行鍵和菜單鍵兩種。

7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器3．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的顯示方式

（1）存儲(chǔ)顯示

——適于一般信號(hào)的觀測(cè)。（2）抹跡顯示

——適于觀測(cè)一長(zhǎng)串波形中在一定條件下才會(huì)發(fā)生的瞬態(tài)信號(hào)。（3）卷動(dòng)顯示

——適于觀測(cè)緩變信號(hào)中隨機(jī)出現(xiàn)的突發(fā)信號(hào)。7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器3．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的顯示方式（4）放大顯示

——適于觀測(cè)信號(hào)波形細(xì)節(jié)。

（5）X—Y顯示

7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器3．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的顯示方式（6）顯示的內(nèi)插

插入技術(shù)可以解決點(diǎn)顯示中視覺錯(cuò)誤的問題。主要有線性插入和曲線插入兩種方式。7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器4．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的特點(diǎn)

（1）波形的采樣/存儲(chǔ)與波形的顯示是獨(dú)立的因而可以無閃爍地觀測(cè)極慢變化信號(hào)；對(duì)于觀測(cè)極快信號(hào)來說，數(shù)字存儲(chǔ)示波器可采用低速顯示。（2）能長(zhǎng)時(shí)間地保存信號(hào)便于觀察單次出現(xiàn)的瞬變信號(hào)。（3）先進(jìn)的觸發(fā)功能不僅能顯示觸發(fā)后的信號(hào)，而且能顯示觸發(fā)前的信號(hào)。7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器4．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的特點(diǎn)（續(xù)）（4）測(cè)量準(zhǔn)確度高采用了晶振和高分辨率A/D轉(zhuǎn)換器。（5）很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力內(nèi)含微處理器，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種波形參數(shù)的測(cè)量與顯示；還具有自檢與自校等多種自動(dòng)操作功能。

（6）外部數(shù)據(jù)通信接口可以很方便地將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)或其他的外部設(shè)備，進(jìn)行更復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析處理。7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器5．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）最高取樣速率

指單位時(shí)間內(nèi)取樣的次數(shù)，用每秒鐘完成的A/D轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)來衡量。實(shí)時(shí)取樣速率 （N為每格的取樣數(shù)；t/div為掃描一格所用的時(shí)間即掃描時(shí)間因數(shù)）。（2）存儲(chǔ)帶寬(B)

與取樣速率密切相關(guān)。

7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器5．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的主要技術(shù)指標(biāo)（續(xù)）（3）分辨率

包括垂直分辨率（電壓分辨率）和水平分辨率（時(shí)間分辨率）。垂直分辨率與A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率相對(duì)應(yīng)，常以屏幕每格的分級(jí)數(shù)(級(jí)／div)或百分?jǐn)?shù)來表示。水平分辨率由存儲(chǔ)器的容量決定，常以屏幕每格含多少個(gè)取樣點(diǎn)或用百分?jǐn)?shù)來表示。

7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器5．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的主要技術(shù)指標(biāo)（續(xù)）（4）存儲(chǔ)容量

由采集存儲(chǔ)器（主存儲(chǔ)器）的最大存儲(chǔ)容量來表示。

（5）讀出速度

讀出速度是指將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中讀出的速度，常用(時(shí)間)/div來表示。

7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器6．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的主要部件及要求（1）高速A/D轉(zhuǎn)換器

1）并行比較式ADC采用直接比較原理，轉(zhuǎn)換速度快，有閃爍式A/D（FlashA/D）之稱。

7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器6．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的主要部件及要求（續(xù)）（1）高速A/D轉(zhuǎn)換器

2）并串式ADC

7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器6．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的主要部件及要求（續(xù)）（2）存儲(chǔ)器

可將高速采集的數(shù)據(jù)分路變?yōu)榈退贁?shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以降低對(duì)存儲(chǔ)速度的要求。

7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器6．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的主要部件及要求（續(xù)）（3）控制系統(tǒng)

單處理器系統(tǒng)：僅有一個(gè)CPU，加上在CPLD或FPGA等數(shù)字邏輯的管理下進(jìn)行工作的高速時(shí)鐘電路。多處理器系統(tǒng)：由多個(gè)CPU完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示、人機(jī)控制等功能。7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器７．高速信號(hào)采集技術(shù)（1）CCD器件和A/D相結(jié)合 對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行非實(shí)時(shí)取樣后借助CCD進(jìn)行信號(hào)的模擬存儲(chǔ)。然后將CCD中存儲(chǔ)的信號(hào)讀出并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，其結(jié)果存入RAM。

7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器７．高速信號(hào)采集技術(shù)（續(xù)）（2）掃描交換管和A/D相結(jié)合

將高速信號(hào)存儲(chǔ)在掃描變換管的靶面上，然后通過電子掃描靶面以圖像信號(hào)輸出的形式取出存儲(chǔ)信號(hào)，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換將數(shù)字化結(jié)果存入存儲(chǔ)器。

（3）等效取樣和A/D相結(jié)合

采用等效取樣的方法將高速信號(hào)變?yōu)榈退傩盘?hào)，對(duì)此低速信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)就可能完成測(cè)量任務(wù)。

7.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器７．高速信號(hào)采集技術(shù)（續(xù)）（4）多通道組合

將多個(gè)通道的采集能力均用于一個(gè)通道對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集。7.6示波器的基本測(cè)試技術(shù)

7.6.1示波器的選用（1）根據(jù)要顯示的信號(hào)數(shù)量，選擇單蹤或雙蹤示波器。（2）根據(jù)被測(cè)信號(hào)的頻率特點(diǎn)選擇。

（3）根據(jù)被測(cè)信號(hào)的重現(xiàn)方式選擇。（4）根據(jù)被測(cè)信號(hào)是否含有交直流成分選擇。

（5）根據(jù)被測(cè)信號(hào)的測(cè)試重點(diǎn)選擇。7.6.2示波器的正確使用

１．使用注意事項(xiàng)（1）檢查電源電壓。

（2）通電預(yù)熱后再調(diào)整各旋鈕，同時(shí)注意各旋鈕應(yīng)先大致旋在中間位置。（3）亮度不宜開得過高，且亮點(diǎn)不宜長(zhǎng)期停留在固定位置，不觀測(cè)波形時(shí)，應(yīng)該將輝度調(diào)暗。（4）輸入信號(hào)電壓的幅度應(yīng)控制在示波器的最大允許輸入電壓范圍內(nèi)。（5）輸入信號(hào)電壓測(cè)量前，要對(duì)示波器進(jìn)行校準(zhǔn)。

7.6.2示波器的正確使用2．通用示波器的主要技術(shù)性能

（1）Y軸通道

——包括偏轉(zhuǎn)靈敏度、頻帶寬度、輸入阻抗、最大輸入電壓、工作方式及Y通道延遲時(shí)間等。（2）X軸通道——包括時(shí)基因數(shù)、工作方式、觸發(fā)方式、耦合方式及外觸發(fā)最大輸入電壓等。（3）主機(jī)——包括顯示尺寸、后加速陽極電壓、校準(zhǔn)信號(hào)等。7.6.2示波器的正確使用3．通用示波器的面板示意圖

（1）CH1（X）通道1：垂直輸入端。（2）CH2（Y）通道2：垂直輸入端。（3）VOLTS/DIV輸入衰減器。（4）VERTMODE：垂直方式選擇開關(guān)。（5）SOURCE觸發(fā)源選擇開關(guān)。（6）COUPLING觸發(fā)信號(hào)耦合方式開關(guān)。（7）TIME/DIV掃描時(shí)間選擇開關(guān)。

7.6.2示波器的正確使用3．通用示波器的面板示意圖（續(xù)）（8）SWEEPMODE掃描方式選擇開關(guān)。

（9）EXTTRIG和EXTHOR外觸發(fā)和外水平共用輸入端。

（10）LEVELHOLDOFF觸發(fā)電平和釋抑時(shí)間雙重控制旋鈕。

（11）X-Y方式。

7.6.2示波器的正確使用3．通用示波器的面板示意圖（續(xù)）7.6.2示波器的正確使用4．探頭的正確使用常見探頭為低電容高電阻探頭：

7.6.2示波器的正確使用4．探頭的正確使用（續(xù)）

低電容探頭的應(yīng)用使輸入阻抗大大提高，特別是輸入電容大大減小。但是，將使示波器的靈敏度有所下降。探頭和示波器是配套使用的，不能互換，否則將會(huì)導(dǎo)致分壓比誤差增加或高頻補(bǔ)償不當(dāng)。低電容高電阻探頭的校正方法是以良好的方波電壓通過探頭加到示波器，微調(diào)電容C以達(dá)到出現(xiàn)良好的方波。7.6.3用示波器測(cè)量電壓

1．直流電壓的測(cè)量

（1）測(cè)量原理

利用被測(cè)電壓在屏幕上呈現(xiàn)的直線偏離時(shí)間基線（零電平線）的高度與被測(cè)電壓的大小成正比的關(guān)系進(jìn)行的。

為被測(cè)直流電壓值，h為被測(cè)直流信號(hào)線的電壓偏離零電平線的高度；為示波器的垂直靈敏度，k為探頭衰減系數(shù)。7.6.3用示波器測(cè)量電壓1．直流電壓的測(cè)量（續(xù)）（2）測(cè)量方法

1）將示波器的垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置（CAL）。2）將待測(cè)信號(hào)送至示波器的垂直輸入端。3）確定零電平線。4）將示波器的輸入耦合開關(guān)撥向“DC”檔，確定直流電壓的極性。5）讀出被測(cè)直流電壓偏離零電平線的距離h。

6）計(jì)算被測(cè)直流電壓值。

7.6.3用示波器測(cè)量電壓1．直流電壓的測(cè)量（續(xù)）例7-1

示波器測(cè)直流電壓及垂直靈敏度開關(guān)示意圖如圖所示，h=4cm、V/cm、若k=10：1，求被測(cè)直流電壓值。

(V)7.6.3用示波器測(cè)量電壓2．交流電壓的測(cè)量

（1）測(cè)量原理為被測(cè)交流電壓值（峰-峰值）；h為被測(cè)交流電壓波峰和波谷的高度或任意兩點(diǎn)間的高度；為示波器的垂直靈敏度；為探頭衰減系數(shù)。（2）測(cè)量方法

垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置；接入待測(cè)信號(hào)；輸入耦合開關(guān)置于“AC”；調(diào)節(jié)掃描速度使波形穩(wěn)定顯示；調(diào)節(jié)垂直靈敏度開關(guān)；讀出被測(cè)交流電壓波峰和波谷的高度；計(jì)算被測(cè)交流電壓的峰-峰值。7.6.3用示波器測(cè)量電壓2．交流電壓的測(cè)量（續(xù)）例7-2

示波器正弦電壓如圖所示，h=8cm、V/cm、若K=1：1，求被測(cè)正弦信號(hào)的峰-峰值和有效值。正弦信號(hào)的峰-峰值為正弦信號(hào)的有效值為V7.6.4用示波器測(cè)量時(shí)間和頻率

1．測(cè)量周期和頻率

（1）測(cè)量原理

被測(cè)交流信號(hào)的周期 （x為被測(cè)交流信號(hào)的一個(gè)周期在熒光屏水平方向所占距離；為示波器的掃描速度；為X軸擴(kuò)展倍率。周期的倒數(shù)即為頻率。

7.6.4用示波器測(cè)量時(shí)間和頻率1．測(cè)量周期和頻率（續(xù)）（2）測(cè)量方法

1）將示波器的掃描速度微調(diào)旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置。

2）將待測(cè)信號(hào)送至示波器的垂直輸入端。

3）將示波器的輸入耦合開關(guān)置于“AC”位置。

4）調(diào)節(jié)掃描速度開關(guān)，記錄值。

5）讀出被測(cè)交流信號(hào)的一個(gè)周期在熒光屏水平方向所占的距離x。

6）計(jì)算被測(cè)交流信號(hào)的周期。7.6.4用示波器測(cè)量時(shí)間和頻率1．測(cè)量周期和頻率（續(xù)）例7-3

熒光屏上的波形如圖所示，信號(hào)一周期7cm，掃描速度開關(guān)置于“10ms/cm”位置，掃描擴(kuò)展置于“拉出×10”位置，求被測(cè)信號(hào)的周期。

ms

7.6.4用示波器測(cè)量時(shí)間和頻率2．測(cè)量時(shí)間間隔

（1）測(cè)量同一信號(hào)中任意兩點(diǎn)A與B的時(shí)間間隔的測(cè)量方法如下圖。

A與B的時(shí)間間隔 （為A與B的時(shí)間間隔在熒光屏水平方向所占距離，為示波器的掃描速度）7.6.4用示波器測(cè)量時(shí)間和頻率2．測(cè)量時(shí)間間隔（續(xù)）（2）若A、B兩點(diǎn)分別為脈沖波前后沿的中點(diǎn)，則所測(cè)時(shí)間間隔為脈沖寬度，如下圖示。

7.6.4用示波器測(cè)量時(shí)間和頻率2．測(cè)量時(shí)間間隔（續(xù)）（3）采用雙蹤示波器可測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào)的時(shí)間差。將B脈沖的起點(diǎn)左移1格，讀出兩被測(cè)信號(hào)起始點(diǎn)時(shí)間的水平距離。7.6.5用示波器測(cè)量相位

1．用雙蹤示波法測(cè)量相位

將欲測(cè)量的兩個(gè)信號(hào)A和B分別接到示波器的兩個(gè)輸入通道。利用熒光屏上的坐標(biāo)測(cè)出信號(hào)的一個(gè)周期在水平方向上所占的長(zhǎng)度。再測(cè)量?jī)刹ㄐ紊蠈?duì)應(yīng)點(diǎn)之間的水平距離x，則兩信號(hào)的相位差為7.6.5用示波器測(cè)量相位1．用雙蹤示波法測(cè)量相位（續(xù)）

用這種方法測(cè)相位差時(shí)應(yīng)該注意，只能用其中一個(gè)波形去觸發(fā)另一路信號(hào)。

7.6.5用示波器測(cè)量相位2．用李沙育圖形法測(cè)量頻率或相位

（1）測(cè)量頻率

示波器工作于X-Y方式下，將頻率已知的信號(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。和分別為水平線、垂直線與李沙育圖形的交點(diǎn)數(shù)；、分別為示波器Y和X信號(hào)的頻率。李沙育圖形存在關(guān)系：7.6.5用示波器測(cè)量相位2．用李沙育圖形法測(cè)量頻率或相位（續(xù)） 例7-4如圖所示的李沙育圖形，已知X信號(hào)頻率為6MHz，問Y信號(hào)的頻率是多少？

或MHz

MHz7.6.5用示波器測(cè)量相位2．用李沙育圖形法測(cè)量頻率或相位（續(xù)）

（2）測(cè)量相位差把比較相位差的兩個(gè)頻率、同幅度的正弦信號(hào)分別送入示波器的Y通道和X通道，使示波器工作在X-Y方式，這時(shí)示波器的屏幕上會(huì)顯示出橢圓波形，由橢圓上的坐標(biāo)可求得兩信號(hào)的相位差為

7.6.5用示波器測(cè)量相位2．用李沙育圖形法測(cè)量頻率或相位（續(xù)）

（2）測(cè)量相位差7.6.6數(shù)字存儲(chǔ)示波器的應(yīng)用

1．t和V的測(cè)量

數(shù)字存儲(chǔ)示波器對(duì)屏幕上要測(cè)量的信號(hào)部位加上游標(biāo)，記錄這兩個(gè)采樣點(diǎn)的位置和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算，最后以字符自動(dòng)表示測(cè)量結(jié)果。2．捕捉尖峰干擾

適合在較大時(shí)基設(shè)定范圍內(nèi)捕捉重復(fù)的尖峰干擾或單脈沖干擾。3．非電信號(hào)測(cè)試

只要配有適當(dāng)?shù)膫鞲衅骶湍軠y(cè)量振動(dòng)、加速度、角度、位移、功率以及壓力等機(jī)電參數(shù)。7.7時(shí)域測(cè)量技術(shù)電子測(cè)量的對(duì)象可分為信號(hào)特性和系統(tǒng)特性兩類同一物理信號(hào)和系統(tǒng)特性可以在時(shí)間和頻率兩個(gè)域內(nèi)描述，因此有時(shí)域和頻域兩種測(cè)試方法。頻率測(cè)量研究的是被測(cè)對(duì)象的復(fù)數(shù)頻率特性，即信號(hào)的頻譜和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。時(shí)域測(cè)量研究的是被測(cè)對(duì)象的幅度－時(shí)間特性，即信號(hào)波形和系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)或階躍響應(yīng)。使用時(shí)域測(cè)量技術(shù)及FFT算法求信號(hào)的頻譜

方法：在一個(gè)時(shí)間段中對(duì)被測(cè)信號(hào)x(t)進(jìn)行采樣（采樣次數(shù)為m），對(duì)采樣值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到時(shí)間和幅值均離散的序列x(n)；對(duì)x(n)作快速傅立葉變換（FFT），X(k)為x(n)的復(fù)頻譜，有m個(gè)復(fù)數(shù)值；由X(k)可計(jì)算得到幅度譜和相位譜。優(yōu)點(diǎn)（1）能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)分析；（2）既可以測(cè)量周期信號(hào)的頻譜，也可以測(cè)量非周期信號(hào)和瞬態(tài)信號(hào)的頻譜7.7.1信號(hào)的時(shí)域測(cè)量信號(hào)的時(shí)域測(cè)量是對(duì)以時(shí)間作為自變量的電參量的測(cè)量，即信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的規(guī)律。1．脈沖信號(hào)參數(shù)的時(shí)域測(cè)試

(1)脈沖參數(shù)的定義與時(shí)間有關(guān)的脈沖參數(shù)的定義(2)脈沖參數(shù)的測(cè)量方法 使用示波器對(duì)脈沖波形進(jìn)行測(cè)量，從熒光屏直接讀波形刻度，然后再根據(jù)公式計(jì)算得到各參數(shù)值。1）測(cè)量