示波器測試技術(shù)

關(guān)于示波器測試技術(shù)第1頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月一、概述示波測試技術(shù)可將電信號作為時間的函數(shù)顯示在屏幕上，能把兩個有關(guān)系的變量轉(zhuǎn)化為電參數(shù)，在熒光屏上顯示這兩個變量之間的關(guān)系。示波器還可以直接觀測一個脈沖信號的前后沿、脈寬、上沖、下沖等參數(shù)，同時，示波測試還是多種電量和非電量測試中的基本技術(shù)。示波器是時域分析的最典型儀器，也是當(dāng)前電子測量領(lǐng)域中，品種最多、數(shù)量最大、最常用的一種儀器；示波測試技術(shù)成為一種最靈活、多用的綜合性技術(shù)。第2頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月示波器的分類1．通用示波器：采用單束示波管,有單蹤型和多蹤型,能定性、定量地觀測信號。2．多束示波器：采用多束示波管。3．取樣示波器：將高頻信號轉(zhuǎn)換為低頻傳號4．記憶、存儲示波器：具有記憶、存儲被觀測信號的功能。5．特種示波器：滿足特殊用途，也叫專用示波器。第3頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月示波器的主要技術(shù)指標(biāo)1．頻帶寬度BW：指Y通道的工作頻率范圍，即Y通道輸入信號上、下限頻率之差?，F(xiàn)代示波器的下限頻率都已延伸至0Hz，因而示波器的頻帶寬度可用上限頻率來表示。通常要求：

BW≥3fmax 式中fmax為被測信號的最高頻率。第4頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月頻帶寬度BW與上升時間tr之間一般有確定的內(nèi)在關(guān)系，即BW·tr=0.35第5頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2．垂直靈敏度示波器可以分辨的最小信號幅度和輸入信號的動態(tài)范圍。一般用V/cm、V/div、mV/cm、mV/div表示。3．輸入阻抗指在示波器輸入端規(guī)定的直流電阻值和并聯(lián)電容值，一般用MΩ//pF表示。第6頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月4．掃描速度也稱掃描時間因數(shù)，是指光點水平移動的速度一般用cm/s、div/s表示。說明示波器能觀察的時間和頻率的范圍。時基因數(shù)：掃描速度的倒數(shù)，單位t/cm、t/div。5．同步（或觸發(fā)）電壓指波形穩(wěn)定的最小輸入電壓。第7頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月二、示波測試的基本原理示波器的測試過程ViVx-VxVy-VyY軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)圖8.1示波器結(jié)構(gòu)的框圖第8頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月基本原理：Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)將輸入的被測交流信號放大；X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)提供一個與時間成線性關(guān)系的鋸齒波電壓；兩組電壓同時加到示波管的偏轉(zhuǎn)板上，示波管中的電子束在偏轉(zhuǎn)電壓的作用下運(yùn)動，在屏幕上形成與被測信號一致的波形。第9頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月陰極射線示波管簡稱示波管，用符號CRT表示。作用：是把電信號轉(zhuǎn)換為光信號而加以顯示。構(gòu)造：與電視機(jī)顯像管相同，主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三大部分組成，三大部分均封裝在密閉呈真空的玻璃殼內(nèi)。第10頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月CRTFKG1G2A1A2Y2X2Y1X1電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)熒光屏圖8.2示波管結(jié)構(gòu)示意圖第11頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月CRT第12頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1．電子槍

作用：是發(fā)射電子并形成聚束的高速電子流。組成：主要由燈絲F、陰極K、控制柵極G、第一陽極A1、第二陽極A2和后加速陽極A3組成。燈絲F——通電后加熱陰極。陰極K——在燈絲的加熱下，發(fā)射出大量的電子.柵極G——呈圓桶狀，中間開孔?？刂仆ㄟ^電子束的數(shù)量，實現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。第一陽極A1、第二陽極A2——對電子束實現(xiàn)加速和聚焦。第13頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2．偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

作用：是使電子束產(chǎn)生在垂直和水平方向上的位移。組成：Y偏轉(zhuǎn)板——水平放置，控制電子束在垂直方向產(chǎn)生位移。X偏轉(zhuǎn)板——垂直放置，控制電子束在水平方向產(chǎn)生位移。線性偏轉(zhuǎn)特性：電子束在垂直和水平方向的偏轉(zhuǎn)距離分別與加在偏轉(zhuǎn)板上的電壓大小成正比。即：y=h’yuyx=hxux=hxkt=h’xt(ux=kt)第14頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)示波管制成后，L、b、S均為常數(shù)，第二陽極的電壓Va也基本不變，所以Y方向的偏轉(zhuǎn)距離y正比于偏轉(zhuǎn)板上的電壓Vy。在一定范圍內(nèi)，熒光屏上光點偏移的距離與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓成正比，這是用示波管觀測波形的理論根據(jù)。第15頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月式中，h’y——比例系數(shù)，稱為示波管的偏轉(zhuǎn)因數(shù)，單位為cm/V，其倒數(shù)Dy=1/h’y，稱為示波管的垂直靈敏度，單位為V/cm。第16頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3．熒光屏：是示波器的顯示部分。熒光屏為圓形曲面或矩形平面，其內(nèi)壁涂有熒光物質(zhì)，形成熒光膜。當(dāng)熒光物質(zhì)受到電子槍發(fā)射的高速電子束轟擊時就能產(chǎn)生熒光亮點，亮點的亮度取決于電子束中電子的數(shù)目、密度和速度。余輝時間：當(dāng)電子束從熒光屏上移去后，光點仍能在屏上保持一定的時間才消失。從電子束移去到光點亮度下降為原始值的10%，所延續(xù)的時間。熒光屏余輝時間的長短隨著各種熒光物質(zhì)的不同而不同，一般可分為：極短余輝、短余輝、中余輝、長余輝、極長余輝。第17頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月圖象顯示的基本原理在電子槍中，電子運(yùn)動經(jīng)過聚焦形成電子束，電子束通過垂直或水平偏轉(zhuǎn)板打到熒光屏上產(chǎn)生亮點，亮點在熒光屏上垂直或水平方向偏轉(zhuǎn)的距離，正比于加在垂直或水平偏轉(zhuǎn)板上的電壓，即亮點在屏幕上移動的軌跡，是加到偏轉(zhuǎn)板上的電壓信號的波形。示波器顯示圖形或波形的原理就是基于電子與電場之間的相互作用原理進(jìn)行的。第18頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1．顯示隨時間變化的圖形圖(a)Vx=Vy=0(b)Vx=0，Vy=常量(c)Vx=常量，Vy=0(d)Vx=常量，Vy=常量

圖8.4固定電壓與光點偏移的關(guān)系圖兩對偏轉(zhuǎn)板上不加任何電壓，則光點在屏的中心；X偏轉(zhuǎn)板不加電壓，Y偏轉(zhuǎn)板加一個固定電壓，則光點在垂直方向偏移；Y偏轉(zhuǎn)板不加電壓，X偏轉(zhuǎn)板加一個固定電壓，則光點在垂直水平偏移；兩對偏轉(zhuǎn)板上加固定電壓，則光點位置應(yīng)由兩電壓的矢量合成；第19頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月可變電壓與光點偏移的關(guān)系圖(a)Y偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號(b)X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波信號圖8.5可變電壓與光點偏移的關(guān)系圖+Vx-VxtTn0234Vx1+VyTSt0234Vy10-Vy234102341第20頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月Y偏轉(zhuǎn)板加被測正弦電壓uy=Umsinωt，X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓ux=kt，則電子束在兩個電壓的同時作用下，在垂直方向和水平方向同時產(chǎn)生位移，屏上將顯示被測信號隨時間變化的波形曲線。第21頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2．顯示任意兩個變量之間的關(guān)系X—Y圖示儀顯示圖形前，先把兩個變量轉(zhuǎn)換成與之成比例的兩個電壓，分別加到X，Y轉(zhuǎn)板上，屏幕上任一瞬間光點的位置都是由偏轉(zhuǎn)板上兩個電壓的瞬時值決定。由于熒光屏有余輝時間和人眼有殘留效應(yīng)，從屏上可以看到全部光點構(gòu)成的曲線，它反映了兩個變量之間的關(guān)系。第22頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月分析：兩對偏轉(zhuǎn)板上均加正弦信號電壓，如果這兩個信號初相相同，則可在熒光屏上畫出一條直線；若X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，這條直線與水平軸呈45°，如圖（a）所示。如果這兩個信號初相相差90°，則在熒光屏上畫出一個正橢圓；若X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，則在熒光屏上畫出一個圓，如圖（b）所示。第23頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月李沙育（Lissajous）圖形：示波器兩個偏轉(zhuǎn)板上都加正弦信號電壓時顯示的圖形。

在測量頻率和相位時常會用到，此時示波器變?yōu)橐粋€X—Y圖示儀。第24頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3．掃描的概念Y偏轉(zhuǎn)板不加電壓，X偏轉(zhuǎn)板加一個隨時間線性變化的電壓，即鋸齒波電壓ux=kt，則光點在水平方向做勻速運(yùn)動，出現(xiàn)一條水平線段，光點在水平方向的偏移距離為x=hxux=hxkt=h’xt，這樣，X方向偏轉(zhuǎn)距離的變化就反映了時間的變化，此時光點水平移動形成的水平亮線稱為“時間基線”。第25頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月掃描電壓：隨時間線性變化的電壓，即鋸齒波電壓。掃描：光點在鋸齒波作用下掃動的過程。掃描正程：光點自左向右的連續(xù)掃動過程。掃描逆程（掃描回程）：光點自右迅速返回左端起掃點的過程。理想鋸齒波電壓：掃描逆程時間為0。第26頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月在X偏轉(zhuǎn)板上加的隨時間而線性變化的電壓，為鋸齒波電壓。當(dāng)鋸齒波電壓達(dá)到最大值時，屏上的光點亦達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)，然后鋸齒波電壓迅速返回起始點，光點也迅速返回屏幕最左端，再重復(fù)前面的變化。光點在鋸齒波作用下掃動的過程稱為掃描，能實現(xiàn)掃描的鋸齒波電壓叫掃描電壓，光點自左向右的連續(xù)掃動稱為“掃描正程”，光點自屏的右端迅速返回起掃點的過程稱為“掃描逆程”。第27頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月4．同步的概念一般的，如果掃描電壓周期與被測電壓保持(n為正整數(shù))則稱掃描電壓與被測電壓“同步”。屏上顯示穩(wěn)定的波形，即每次掃描都有同一個起點，掃描的運(yùn)動軌跡完全重合。第28頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月例如：Tx=2Ty，則熒光屏顯示被測信號兩個周期的波形。第29頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月如果沒有同步關(guān)系，即(n為正整數(shù))，則后一掃描周期描繪的圖形與前一掃描周期的圖形不重合，顯示的波形是不穩(wěn)定的。

第30頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月5．連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描掃描正程緊跟著逆程，逆程結(jié)束又開始新的正程，掃描是不間斷的，這種掃描方式稱為連續(xù)掃描。掃描脈沖只在被測脈沖到來時才掃描一次；沒有被測脈沖時，掃描發(fā)生器處于等待工作狀態(tài)。這種由被測信號激發(fā)掃描發(fā)生器的間斷的工作方式，稱為“觸發(fā)掃描方式”。第32頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月6．掃描過程的增輝在被測脈沖出現(xiàn)的掃描期間，由于增輝脈沖的作用，顯示波形較亮，便于觀測；而在等待掃描期間，即波形為一個光點的情況下，由于沒有增輝脈沖，光點很暗，避免了較亮的光點長久集中于熒光屏上一點。方法：在掃描正程給示波管柵極加正脈沖或給陰極加負(fù)脈沖來實現(xiàn)。第34頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月三、通用示波器

通用示波器是示波器中應(yīng)用最廣泛的一種。它通常泛指采用單束示波管組成的示波器。通用示波器的工作原理是其它大多數(shù)類型示波器工作原理的基礎(chǔ)，只要掌握通用示波器的結(jié)構(gòu)、特性及使用方法，就可以較容易地掌握其它類型示波器的原理與應(yīng)用。

第35頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月通用示波器的組成Y輸入Y輸入電路Y前置放大器延遲線X輸入內(nèi)觸發(fā)電路掃描電路外觸發(fā)輸入Y后置放大器增輝電路X放大電路校準(zhǔn)信號發(fā)生器低壓電源校準(zhǔn)信號輸出各電路高壓電源正高壓負(fù)高壓圖8.11通用示波器的組成框圖

圖7.15放大器幅頻特性測試連線圖第36頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月組成：主要由示波管、垂直（Y軸）通道、水平(X軸）通道三部分。校準(zhǔn)信號發(fā)生器、高低壓電源、增輝與調(diào)輝電路。第37頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月通用示波器的垂直通道垂直通道（Y軸通道）是對被測信號處理的主要通道，它將輸入的被測信號進(jìn)行衰減或線性放大，并在一定范圍內(nèi)保持增益穩(wěn)定，最后，輸出符合示波管偏轉(zhuǎn)要求的信號，以推動垂直偏轉(zhuǎn)板，使被測信號在屏幕上顯示出來。垂直通道包括輸入電路、Y前置放大器、延遲線和Y后置放大器等部分。第38頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1．輸入電路主要是由衰減器和輸入選擇開關(guān)構(gòu)成。①衰減器衰減器由RC組成，用來衰減輸入信號，以保證顯示在熒光屏上的信號不致因過大而失真。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)。第39頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月探極——也稱探頭作用：探極可以提高示波器的輸入阻抗，增強(qiáng)抗干擾能力，擴(kuò)展示波器的量程。分類：分為有源探極——衰減比為1:1，適于測試高頻小信號。無源探極——衰減比分為1:1、10:1，用于高頻測量。無源探極的結(jié)構(gòu)如圖所示：第41頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月無源探極的結(jié)構(gòu)如圖所示：第42頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2．前置放大器前置放大器將信號適當(dāng)放大，并從中取出內(nèi)觸發(fā)信號，并具有靈敏度調(diào)節(jié)、校正、Y軸移位等控制作用。Y前置放大器大都采用差分放大電路，它輸出一對平衡的交流電壓，當(dāng)被測信號的幅度改變時，偏轉(zhuǎn)的基線電位保持不變。若在差分電路的輸入端饋入不同的直流電位，差分輸出電路的兩個輸出端直流電位會改變，對應(yīng)的Y偏轉(zhuǎn)板上的相對直流電位和波形在Y方向的位置也改變。即調(diào)節(jié)“Y軸位移”旋鈕，可以改變被測波形在屏幕上的位置。第43頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3．延遲線延遲線是一種傳輸線，起延遲時間的作用。延遲線的作用就是把加到垂直偏轉(zhuǎn)板的脈沖信號延遲一段時間，使信號出現(xiàn)的時間滯后于掃描開始時間，這樣就能夠保證在屏幕上可以掃出包括上升時間在內(nèi)的脈沖全過程。對延遲線的要求是，它只對信號起延遲時間的作用，不應(yīng)產(chǎn)生失真。目前延遲線主要有兩種，一種是采用雙股螺旋平衡式延遲電纜；另一種是利用LC非線性電路的后滯作用構(gòu)成的多節(jié)LC網(wǎng)絡(luò)。第44頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月4．Y輸出放大器將延遲線傳輸來的被測信號放大到足夠的幅度，用以驅(qū)動示波管的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使電子束獲得Y方向的滿偏轉(zhuǎn)。

Y輸出放大器大都采用推挽式放大器，電路中采用一定的頻率補(bǔ)償電路和較強(qiáng)的負(fù)反饋，以使得在較寬的頻率范圍內(nèi)增益穩(wěn)定。還可采用改變負(fù)反饋的方法變換放大器的增益，例如很多示波器中一般設(shè)有垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)“×5”或“×10”擴(kuò)展功能，它把放大器的放大量提高5倍或10倍，這對于觀測微弱信號或看清波形某個局部的細(xì)節(jié)是很方便的。第45頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月通用示波器的水平通道示波器水平通道（X軸通道）的主要任務(wù)是產(chǎn)生隨時間線性變化的掃描電壓，再放大到足夠幅度，然后輸出推挽信號加到水平偏轉(zhuǎn)板，使光點在熒光屏的水平方向達(dá)到滿偏轉(zhuǎn)。水平通道包括觸發(fā)電路、掃描電路和水平放大器等部分。第46頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月水平系統(tǒng)組成框圖掃描信號發(fā)生器觸發(fā)電路比較和釋抑電路X偏轉(zhuǎn)板觸發(fā)耦合方式選擇

觸發(fā)源選擇放大整形電路掃描閘門掃描電壓產(chǎn)生電路水平放大器圖8.13水平系統(tǒng)組成框圖第47頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月1．觸發(fā)電路觸發(fā)電路的作用是為掃描信號發(fā)生器提供符合要求的觸發(fā)脈沖。觸發(fā)電路包括觸發(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。第48頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月①觸發(fā)源選擇觸發(fā)源的選擇應(yīng)根據(jù)被測信號的特點來確定，以保證熒光屏上顯示的被測波形的穩(wěn)定性。一般有3種類型的觸發(fā)源。a.內(nèi)觸發(fā)（INT）b.外觸發(fā)（EXT）c.電源觸發(fā)(LINE)第49頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月②觸發(fā)耦合方式為了適應(yīng)不同的觸發(fā)信號頻率，示波器一般設(shè)有4種觸發(fā)耦合方式。a.“DC”直流耦合b.“AC”交流耦合c.“LFREJ”低頻抑制耦合d.“HFREJ”高頻抑制耦合第50頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月③掃描觸發(fā)方式選擇（TRIGMODE）a.常態(tài)（NORM）觸發(fā)方式只有在有觸發(fā)源信號，并且產(chǎn)生了有效的觸發(fā)脈沖時，掃描電路才能被觸發(fā)，才能產(chǎn)生掃描鋸齒波電壓，熒光屏上才有掃描線。b.自動（AUTO）觸發(fā)方式掃描電路處于自激狀態(tài)，有連續(xù)掃描鋸齒波電壓輸出，熒光屏上顯示出掃描線。第51頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月④觸發(fā)極性選擇和觸發(fā)電平在電路中設(shè)置這兩種控制方式，可任意選擇被顯示信號的起始點，便于對波形的觀測和比較。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平?jīng)Q定觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的時刻，并決定掃描的起點。觸發(fā)極性是指觸發(fā)點位于觸發(fā)源信號的上升沿還是下降沿。第52頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月⑤觸發(fā)放大整形電路由于輸入到觸發(fā)電路的波形復(fù)雜，頻率、幅度、極性都可能不同，需對觸發(fā)信號進(jìn)行放大、整形。整形電路的基本形式是電壓比較器，當(dāng)輸入的觸發(fā)源信號與通過“觸發(fā)極性和電平”選擇的信號之差達(dá)到某一設(shè)定值時，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。第53頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2．掃描信號發(fā)生電路圖8.16掃描信號發(fā)生器組成框圖比較和釋抑電路電源掃描閘門掃描電壓產(chǎn)生電路送X放大器觸發(fā)脈沖觸發(fā)連續(xù)第54頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月①掃描方式選擇示波器應(yīng)該既能連續(xù)掃描又能觸發(fā)掃描，掃描方式的選擇可通過開關(guān)進(jìn)行。在連續(xù)掃描時，沒有觸發(fā)脈沖信號，掃描閘門也不受觸發(fā)脈沖的控制，仍會產(chǎn)生門控信號，并啟動掃描發(fā)生器工作；在觸發(fā)掃描時，只有在觸發(fā)脈沖作用下才產(chǎn)生門控信號。第55頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月②掃描門a.輸出時間準(zhǔn)確的矩形開關(guān)信號，又稱閘門信號，控制積分器掃描。b.由于閘門信號和掃描正程同時開始，同時結(jié)束，可利用閘門信號作為增輝脈沖控制示波管，起正程加亮作用。c.在雙蹤示波器中，利用閘門信號觸發(fā)電子開關(guān)，使之工作于交替狀態(tài)。第56頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月③積分器

圖8.19密勒積分器的電路模型∑CRuoui∞

i第57頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月④比較和釋抑電路比較電路利用比較、識別電平的功能來控制鋸齒波的幅度，它決定掃描的終止時刻，從而確定鋸齒波的幅度，使電路產(chǎn)生等幅掃描。由于它控制了掃描基線的長度，也稱為掃描長度電路。釋抑電路則在掃描逆程開始后，關(guān)閉或稱抑制掃描閘門，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)，以便掃描電路恢復(fù)到掃描的起始電平上。第58頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3．水平放大器水平放大器的基本作用是選擇X軸信號，并將其放大到足以使光點在水平方向達(dá)到滿偏的程度。X放大器的輸入端有“內(nèi)”、“外”信號的選擇。置于“內(nèi)”時，X放大器放大掃描信號；置于“外”時，水平放大器放大由面板上X輸入端直接輸入的信號。水平放大器的工作原理與垂直放大器類似，也是線性、寬帶多級直接耦合放大器，改變X放大器的增益可以使光跡在水平方向得到擴(kuò)展，或?qū)呙杷俣冗M(jìn)行微調(diào)，以校準(zhǔn)掃描速度。改變X放大器有關(guān)的直流電位也可使光跡產(chǎn)生水平位移。第59頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月通用示波器的其它電路1．高、低壓電源2．Z軸增輝與調(diào)輝3．校準(zhǔn)信號發(fā)生器第60頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月示波器的多波形顯示在電子測量技術(shù)中，常常需要同時觀測幾個信號，并對這些信號進(jìn)行測試和比較，為了實現(xiàn)這一目的，常用的方法是多蹤示波和多線示波.1．多線示波多線示波是利用多槍電子管來實現(xiàn)的。如雙線示波器：在示波管中有兩個獨立的電子槍，配備獨立的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。第61頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2．多蹤示波：單束示波管，增加電子開關(guān)。圖8.23雙蹤示波器垂直系統(tǒng)框圖延遲線電子開關(guān)Y1輸入Y輸入電路Y前置放大器Y1門電路Y2輸入Y輸入電路Y前置放大器Y2門電路Y后置放大器控制信號第62頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月雙蹤示波器5種顯示方式①“Y1”通道（CH1）：單蹤顯示Y1的波形。②“Y2”通道（CH2）：單蹤顯示Y2的波形。③疊加方式（CH1+CH2）：實現(xiàn)兩信號的“和”或“差”的功能——單蹤顯示④交替方式（ALT）⑤斷續(xù)方式（CHOP）第63頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月交替方式（ALT）：適合于觀測高頻信號.電子開關(guān)受閘門信號的控制，轉(zhuǎn)換頻率與掃描頻率相等，每間隔一個掃描周期變換一次狀態(tài)。如第一次掃描時接通Y1通道，第二次掃描時接通Y2通道，交替顯示Y1、Y2通道輸入的信號。第64頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月斷續(xù)方式（CHOP）:適合于觀測頻率較低的信號。電子開關(guān)工作于自激狀態(tài)，在一個掃描周期內(nèi)，高速地輪流接通兩個輸入信號，被測波形由許多線段時斷時續(xù)地顯示出來。只要轉(zhuǎn)換頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于被測信號的頻率,這些線段及其間隔就很短，人眼看到的波形好像是連續(xù)的。第65頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月第66頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月

四、取樣示波器概述1取樣的基本概念就是從被測波形上取得樣點的過程。取樣分為實時取樣和非實時取樣兩種。從一個信號波形中取得所有取樣點，來表示一個信號波形的方法稱為實時取樣；從被測信號的許多相鄰波形上取得樣點的方法成為非實時取樣，或者稱為等效取樣。第67頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2取樣原理欲觀察一個波形，可以把這個波形在示波器上連續(xù)顯示，也可以在這個波形上取很多的點，把連續(xù)波形變換成離散波形，只要取樣點數(shù)足夠多，顯示這些離散點也能夠反映原波形的形狀。也就是說，既可以實時顯示被測波形，也可以非實時顯示被測波形。第68頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月取樣示波器的工作原理1．取樣示波器的基本框圖

圖8.29取樣示波器的原理框圖內(nèi)掃描信號發(fā)生器X放大器觸發(fā)電路外步進(jìn)脈沖發(fā)生器電路延遲線Y輸入取樣電路Y延長門Y放大器第69頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2．取樣示波器的垂直通道圖8.30閉環(huán)取樣電路的基本組成框圖uiA2uo電路反饋至Y放大器CS取樣門脈沖K1取樣門K2A1Cm延長門脈沖延長門第70頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3．取樣示波器的水平通道圖8.31步進(jìn)脈沖發(fā)生器的原理框圖觸發(fā)脈沖階梯波發(fā)生器X放大器電壓比較器電路快斜波發(fā)生器電路泵發(fā)生器取樣脈沖發(fā)生器至取樣門至X偏轉(zhuǎn)板第71頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月4．取樣示波器的主要參數(shù)

①取樣示波器的帶寬

②取樣密度

③等效掃速④掃描延遲時間第72頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月五、數(shù)字存儲示波器數(shù)字存儲示波器的性能特點1．可長期存儲波形2．可進(jìn)行負(fù)延時觸發(fā)3．便于觀測單次過程和突發(fā)事件4．具有多種顯示方式5．便于數(shù)據(jù)分析和處理6．可用數(shù)字顯示測量結(jié)果7．具有多種方式輸出8．便于進(jìn)行功能擴(kuò)展第73頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字存儲示波器的工作原理圖8.33數(shù)字存儲示波器的原理框圖示波管D/AXX放大器控制系統(tǒng)輸入電路

RAMD/AYuiY放大器A/D第74頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理：數(shù)字存儲示波器是將被測信號通過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化，而后存入到數(shù)據(jù)存儲器RAM中。讀出時，將存入的數(shù)字化波形經(jīng)過D/A變換恢復(fù)為模擬信號，在熒光屏上顯示出來。模擬量數(shù)字量需要三個過程：取樣、量化和編碼。第75頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字存儲示波器的顯示方式數(shù)字存儲示波器的顯示方式靈活多樣，可適應(yīng)不同情況下波形觀測的需要。1．基本顯示方式2．抹跡顯示方式3．卷動顯示方式4．顯示技術(shù)的改進(jìn)第76頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字存儲示波器的技術(shù)指標(biāo)1．取樣速2．存儲帶寬3．測量分辨率4．存儲容量5．?dāng)嚯姶鎯r間6．測量計算功能7．測量準(zhǔn)確度8．觸發(fā)延遲范圍9．讀寫速度10．輸出信號第77頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月六、示波器的基本測試技術(shù)示波器的選擇1．根據(jù)要顯示信號數(shù)量，選擇單蹤或雙蹤示波器。2．根據(jù)被測信號的頻率特點選擇示波器。3．根據(jù)被測信號的重現(xiàn)方式選擇示波器。4．根據(jù)被測信號是否含有交直流成分選擇示波器。5．根據(jù)被測信號測試重點選擇示波器。6．根據(jù)是否需存儲被測信號選擇示波器。第78頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月示波器的正確使用1．使用注意事項①使用前必須檢查電網(wǎng)電壓是否與示波器要求的電源電壓一致。②通電后需預(yù)熱幾分鐘再調(diào)整各旋鈕。注意各旋鈕不要馬上旋在極限位置，應(yīng)先大致旋在中間位置，以便找到被測信號波形。③注意示波器的亮度不宜開得過亮，且亮點不宜長期停留在固定位置，特別是暫時不觀測波形時，更應(yīng)該將輝度調(diào)暗，以免縮短示波管的使用壽命。④輸入信號電壓的幅度應(yīng)控制在示波器的最大允許輸入電壓范圍。⑤示波器的探頭有的帶有衰減器，讀數(shù)時需注意。⑥示波器進(jìn)行定量測量時，一定要注意校準(zhǔn)。第79頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月2．通用示波器面板和主要控鍵示意圖第80頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月3．探頭的正確使用

由于示波器放大器的輸入阻抗不夠高，用它去測試電路時，會對被測電路造成影響，所以示波器一般使用探頭輸入。常見探頭為低電容高電阻探頭，它帶有金屬屏蔽層的塑料外殼，內(nèi)裝一個RC并聯(lián)電路，其一端接探針，另一端通過屏蔽電纜接到示波器的輸入端。第81頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月不同補(bǔ)償時的波形（a）補(bǔ)償合適的波形（b）欠補(bǔ)償?shù)牟ㄐ螆D8.36不同補(bǔ)償時的波形（c）過補(bǔ)償?shù)牟ㄐ蔚?2頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月示波器測量電壓1．直流電壓的測量（1）測量原理：利用被測電壓在屏幕上呈現(xiàn)一條直線，該直線偏離零電平線的高度與被測電壓的大小成正比的關(guān)系進(jìn)行。第83頁，課件共95頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）測量方法：（1）置“掃描方式”開關(guān)于“AUTO”位置，選擇掃描速度，以使掃描不發(fā)生閃爍現(xiàn)象。（2）視所測電壓的大小，置“V/div”到適當(dāng)位置，將“微調(diào)”調(diào)至“CAL”位置。（3）置“交流-地-直流”開關(guān)于“GND”位置。