示波測試與測量技術(shù)

示波測試與測量技術(shù)第一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一本章要點示波器的功用、分類、組成和波形顯示原理通用示波器的組成原理、特性與應(yīng)用取樣技術(shù)在示波器中的應(yīng)用數(shù)字示波器的組成原理、信號采集處理技術(shù)、特性與功能第二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一TEK2465A350MHz示波器概述第三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一TEK2012數(shù)字存儲示波器概述第四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一概述1、電子示波器（簡稱示波器）的功能：一種用熒光屏顯示信號（電量）隨時間變化過程（f(t)）的電子測量儀器。把人的肉眼無法直接觀察的電信號，轉(zhuǎn)換成人眼能夠看到的波形，具體顯示在示波屏幕上，以便對電信號進行定性和定量觀測，其它非電物理量亦可經(jīng)轉(zhuǎn)換成為電量使用示波器進行觀測，因此示波器是一種廣泛應(yīng)用的電子測量儀器，它普遍地應(yīng)用于國防、科研、學(xué)校以及工、農(nóng)、商業(yè)等各個領(lǐng)域。第五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一2、電子示波器的基本特點是：①能顯示信號波形，可測量瞬時值，具有直觀性。②輸入阻抗高，對被測信號影響小。測量靈敏度高，并有較強的過載能力。目前示波器的最高靈敏度可達到。③工作頻帶寬，速度快，便于觀察高速變化的波形的細節(jié)。目前示波器的工作頻帶最寬可達1000MHz，預(yù)計不久將研制出帶寬2GHz以上的示波器。第六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一2、電子示波器的基本特點是：④在示波器的熒光屏上可描繪出任意兩個電壓或電流量的函數(shù)關(guān)系，故可作為比較信號用的高速X-Y記錄儀。由于示波器的上述特點，電子示波器除直接用于電量測試外，也可配以其他設(shè)備組成綜合測量儀器。第七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一3、電子示波器的主要用途是：①觀測電信號波形。②測量電壓電流的幅度、頻率、時間、相位等電量參數(shù)。③顯示電子網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。④顯示電子器件的伏安特性。第八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一4、示波器的分類（性能和結(jié)構(gòu)）模擬示波器（1）通用示波器：采用單束示波管的示波器。（2）多束示波器：采用多束示波管的示波器。（3）取樣示波器：根據(jù)取樣原理將高頻傳號轉(zhuǎn)換為低頻傳號，然后再用通用示波器顯示其波形。數(shù)字示波器（1）數(shù)字存儲示波器（2）數(shù)字熒光示波器第九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一4、示波器的分類（性能和結(jié)構(gòu)）混合示波器：是把數(shù)字示波器對信號細節(jié)的分析能力和邏輯分析儀對多通道的定時測量能力組合在一起的儀器。專用示波器：不屬于以上幾類、能滿足特殊用途的示波器稱為專用示波器或特殊示波器。第十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一第十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一第十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一示波器的發(fā)展100多年前，德國著名物理學(xué)家卡爾·費丁南德·布勞恩發(fā)明了世界上第一個陰極射線管示波器；20世紀(jì)40年代是電子示波器興起的時代；1972年，Nicolet公司首創(chuàng)了數(shù)字示波器（DSO）；1984年，惠普公司真正實現(xiàn)了DSO的商業(yè)化和技術(shù)改進；雷達和電視的開發(fā)需要性能良好的波形觀察工具，帶寬10MHz的同步示波器的成功開發(fā)，是近代示波器的基礎(chǔ)。第十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一一、陰極射線管(CRT：CathodeRayTube)典型的示波器利用CRT作為顯示器，CRT是示波器的重要組成部分，其作用就是把電信號轉(zhuǎn)換為光信號而加以顯示。

CRT構(gòu)造與電視機顯像管（磁偏轉(zhuǎn)）相同，主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三大部分組成，三部分均封裝在密閉呈真空的玻璃殼內(nèi)?！?.1示波測試的基本原理第十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖3-1電場偏轉(zhuǎn)的陰極射線示波管結(jié)構(gòu)示意圖第十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖3-1電場偏轉(zhuǎn)的陰極射線示波管結(jié)構(gòu)示意圖（一）電子槍：發(fā)射電子并形成強度可控制的電子束燈絲第一柵極第二柵極第一陽極第二陽極陰極第十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（二）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

水平、垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)第十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖3-2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作原理圖電子束最終的運動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，熒光屏上亮點可以移動到屏面上的任一位置。（二）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

第十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（三）熒光屏在示波管的玻殼內(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，激發(fā)產(chǎn)生熒光形成亮點。不同成份的熒光粉，發(fā)光的顏色不盡相同，一般示波器選用人眼最為敏感的黃綠色。第十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（三）熒光屏熒光粉從電子激發(fā)停止時的瞬間亮度下降到該亮度的10％所經(jīng)過的時間稱為余輝時間。熒光粉的成份不同，余輝時間也不同，為適應(yīng)不同需要，將余輝時間分成為長余輝(100ms～1s)、中余輝(1ms～100ms)和短余輝(10μs～1ms)等不同規(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余輝示波管。第二十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一二、圖像顯示的基本原理（一）顯示隨時間變化的圖形光點掃描顯示原理只將信號f(t)=Vmsinωt加到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板上，電子束在Y方向按信號的規(guī)律變化，但只能在熒光屏上看到一條垂直的直線。只在X偏轉(zhuǎn)板上加一線性鋸齒波掃描電壓ux，電子束在X方向的變化反映了時間的變化規(guī)律，但只能在熒光屏上看到一條水平的直線，稱為時間基線。ToTo第二十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一1.光點掃描顯示原理光點在鋸齒波的作用下掃動的過程稱為掃描。水平偏轉(zhuǎn)板上所加鋸齒波電壓稱為掃描電壓（時基信號）。掃描正程及掃描回程。在Y偏轉(zhuǎn)板加上被觀測信號，掃描電壓ux加在X偏轉(zhuǎn)板上，則Y方向所加信號電壓uy作用下的電子束在屏幕上按時間沿水平方向展開，因掃描電壓與時間成比例，熒光屏上就形成一條“信號電壓-時間”曲線，即信號波形，參見圖3-3c。To第二十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一Back只加信號電壓時間基線的獲得圖3-3掃描過程信號波形在時間軸上展開第二十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一二、圖像顯示的基本原理（一）顯示隨時間變化的圖形信號與掃描電壓的同步當(dāng)掃描電壓（鋸齒波）的周期與垂直方向信號的周期相同時，可以在熒光屏上顯示出一個完整周期的波形，而且每次掃描出現(xiàn)的波形完全重合，因而在熒光屏上觀察到的波形是穩(wěn)定的。如果掃描電壓的周期Tn是垂直方向信號周期Ts的整數(shù)倍n，則熒光屏上將顯示n個穩(wěn)定的垂直方向信號波形，此時被測信號與掃描電壓同步，稱為掃描同步。第二十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖3-4掃描電壓與被測信號同步第二十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖3-4掃描電壓與被測信號同步第二十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖3-4掃描電壓與被測信號同步第二十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖3-5掃描電壓與被測電壓不同步Tn=Ts5/4第二十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一信號與掃描電壓的同步為了得到穩(wěn)定的波形顯示，必須使掃描鋸齒波電壓周期Tn與被測信號周期Ts，保持整數(shù)倍的關(guān)系，即Tn=nTs。由于掃描電壓是由示波器本身的時基電路產(chǎn)生，它與被測信號電壓是不相關(guān)的，為此一般采用被測信號(或與被測信號相關(guān)的信號)產(chǎn)生同步觸發(fā)信號控制時基電路中的掃描發(fā)生器，這個過程稱為同步。利用這種同步方法可使掃描信號發(fā)生器在一定頻率穩(wěn)定度范圍內(nèi)保證Tn與Ts的整數(shù)關(guān)系，實現(xiàn)穩(wěn)定的顯示。第二十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描連續(xù)掃描：觀察信號和掃描電壓都是連續(xù)信號時的掃描。此時，在掃描電壓的作用下，示波管光點將在屏幕上作連續(xù)重復(fù)周期的掃描，若沒有Y通道的信號電壓，屏幕上只顯示出一條時間基線。在時域測量中，在Y通道加入周期變化的信號電壓，則可顯示信號波形。連續(xù)掃描最主要的問題是如何保證在屏幕上顯示出穩(wěn)定的信號波形,即信號與掃描電壓的同步。第三十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一連續(xù)信號的連續(xù)掃描的波形顯示

第三十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一觸發(fā)掃描連續(xù)掃描時，被測波形與掃描電壓的同步問題在觀測脈沖波形時，尤為突出。圖3-6是連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描觀測脈沖波形的比較。第三十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一To脈沖信號的掃描顯示比較第三十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一其中圖(a)是被測脈沖波形，可看到脈沖的持續(xù)時間與重復(fù)周期比(τ/Ts)很小，式中τ為被測脈沖底寬。圖(b)(c)是用連續(xù)掃描方式顯示被測脈沖波形，掃描周期分別Tn=Ts和Tn=τ。從圖(b)上很難看清波形的細節(jié)，特別是脈沖波的上升沿。如果用增加掃描頻率(圖(c)所示的波形)，雖可以觀察被測脈沖細節(jié)，但光點在水平方向多次掃描中，只有一次掃描出脈沖波形，因此顯示的脈沖波形本身很暗淡，而時基線卻很亮，這不僅觀察困難，而且同步也較難。第三十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖(d)所示是觸發(fā)掃描的情形，掃描發(fā)生器平時處于等待工作狀態(tài)，只有送入觸發(fā)脈沖時才產(chǎn)生一次掃描電壓，在屏幕上掃出一個展寬的脈沖波形，而不顯示出時間基線。第三十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一掃描過程的增輝實際上回掃是需要一定時間的，這就對顯示波形產(chǎn)生了一定的影響。圖3-7：仍是掃描周期等于兩倍信號周期，只是掃描電壓有一定的回掃時間（圖中7-8段）。圖3-7掃描回程對顯示波形的影響為使回掃產(chǎn)生的波形不在熒光屏上顯示（或在觸發(fā)掃描等待期間）：掃描正程：增輝掃描回程：消隱第三十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖3-8兩個同頻率正弦信號構(gòu)成的李沙育圖形（二）顯示任意兩個變量之間的關(guān)系兩個同頻率正弦信號：1）若X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同；2）初相同，可在熒光屏上畫出一條直線兩個同頻率正弦信號：1）若X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同；2）初相差90°，在熒光屏上畫出一個正橢圓Uy與Ux同相位Uy超前Ux90°第三十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一§3.2

模擬示波器一、模擬示波器的基本組成通用示波器主要由示波管、垂直偏轉(zhuǎn)（Y）通道、水平偏轉(zhuǎn)（X）通道以及電源、校準(zhǔn)等部分組成。校準(zhǔn)電源Y輸入第三十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一模擬示波器組成框圖第三十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一二、模擬示波器的垂直偏轉(zhuǎn)通道（Y通道）Y通道的任務(wù)：調(diào)整被觀測的信號，并將它無失真或失真很小地傳輸?shù)绞静ü艿腨偏轉(zhuǎn)極板上。同時，為了與水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)配合工作，要將被測信號進行一定的延遲。為了完成上述任務(wù)，垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由輸入電路、延遲線和放大器組成。圖3-10模擬示波器的垂直通道To第四十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（一）Y通道輸入電路Y通道輸入電路:由輸入耦合及衰減器電路和阻抗變換器組成。第四十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一(1)輸入耦合被測信號輸入端的耦合視需要而定，可用開關(guān)K來控制是直流耦合或交流耦合，如圖3-11所示。示波器面板上布置有DC、AC轉(zhuǎn)換開關(guān)。第四十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一

(2)衰減器

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)計得較高，但當(dāng)需要觀察幅度較大的信號時，就必須接入衰減器。第四十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一

(2)衰減器對衰減器的要求：輸入阻抗高，且在示波器的整個通頻帶內(nèi)衰減的分壓比均勻不變。（在下一級的輸入及引線都存在分布電容，分布電容對于被測信號高頻分量有嚴(yán)重的衰減，造成信號的高頻分量的失真，即脈沖上升時間變慢。）不能用簡單的電阻分壓，必須采用圖3-11所示的阻容補償分壓器。

第四十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一第四十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖中R1、R2為分壓電阻（R2包括下一級的輸入電阻），C2為下一級的輸入電容和分布電容，C1為補償電容。調(diào)節(jié)C1，當(dāng)滿足關(guān)系式C1R1＝C2R2（最佳補償）時，分壓比K0在整個通頻帶內(nèi)是均勻的，它被表示為：(3-3)這時，分壓比與頻率無關(guān)。按此分壓器做成的衰減器就可以無畸變地傳輸窄脈沖信號，僅僅是信號幅度降為原幅度的1／K0。第四十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一通常用一個開關(guān)換接不同的R2C2來改變衰減量。早期的示波器開關(guān)位置都標(biāo)上衰減量，如衰減30、100等?，F(xiàn)在都標(biāo)以偏轉(zhuǎn)因數(shù)值，當(dāng)示波器最高靈敏度為0.02cm／mV時，最小偏轉(zhuǎn)因數(shù)為50mV／cm，衰減2、4、l0倍時，分別標(biāo)以偏轉(zhuǎn)因數(shù)100mV／cm、200mV／cm、0.5V／cm。設(shè)計示波器應(yīng)做到開關(guān)在不同位置時，示波器的輸入阻抗不變。第四十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一(3)探頭（阻容分壓器式輸入）用示波器觀察信號波形時，長長的引線往往會引進各種雜散干擾，所以通常使用同軸電纜作為輸入引線，以抑制干擾影響。因同軸電纜內(nèi)外導(dǎo)體間存在電容使輸入電容顯著增加，這對觀察高頻電路或窄脈沖是很不利的，因此，高頻示波器常用下圖所示的探頭檢測被觀察信號。第四十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一

探頭:一可調(diào)的小電容C2(5～l0pF)與一固定電容C1并聯(lián)再和大電阻R并聯(lián)。如分壓比10:1，則設(shè)計示波器輸入電阻Ri=1MΩ時，R=9MΩ，同時調(diào)整補償電容C2以得到最佳補償，即滿足。調(diào)整C2時的波形如下圖，圖中(a)正常補償?shù)牟ㄐ危?b)高頻過補償?shù)牟ㄐ危?c)高頻欠補償?shù)牟ㄐ?。?yīng)調(diào)整C2，使達到圖(a)的正確補償情況。第四十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一(4)阻抗變換器：一般可由射極跟隨器構(gòu)成。射極跟隨器的高輸入阻抗使得示波器對外呈現(xiàn)高輸入阻抗，射極跟隨器的低輸出阻抗容易與后接的低阻延遲線相匹配，亦可于發(fā)射極接一個電位器，以便微調(diào)所顯示波形的幅度。第五十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（二）延遲線當(dāng)示波器工作在內(nèi)觸發(fā)狀態(tài)時，利用垂直通道輸入的被測信號去觸發(fā)水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生掃描電壓波，從接受觸發(fā)到開始掃描需要一小段時間；這樣，會有當(dāng)被測信號到達Y偏轉(zhuǎn)板而掃描信號尚未到達X偏轉(zhuǎn)板的情況。為了正確顯示波形，必須將接入Y通道的被測信號進行一定的延遲，以便與水平系統(tǒng)的掃描電壓在時間上相匹配；第五十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖3-12延遲線的作用第五十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一通常延遲時間在50～200ns之間，這個延遲準(zhǔn)確性要求不高，但延遲應(yīng)穩(wěn)定，否則會導(dǎo)致圖像的水平漂移和晃動。對延遲線的基本要求：在垂直系統(tǒng)的工作頻帶內(nèi)，它能夠無失真地并有一定延時地傳遞信號。第五十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一在帶寬較窄的示波器里，一般采用多節(jié)LC網(wǎng)絡(luò)作延遲線，在帶寬較寬（大于15MHz時），則采用平衡螺旋線（延遲電纜）作延遲線。無論采用哪種延遲線，其特性阻抗均在幾百歐姆以下，延遲線的前邊必須用低輸出阻抗的電路作驅(qū)動級，延遲線的后邊用低輸入阻抗的電路作緩沖器。在示波器的實際電路中，還要接入各種補償電路，以補償延遲線及安裝過程中引起的失真。第五十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（三）Y放大器被測信號經(jīng)探頭檢測引入示波器后，微弱的信號必須通過放大器放大后加到示波器的垂直偏轉(zhuǎn)板，使電子束有足夠大的偏轉(zhuǎn)能量。對Y放大器的要求：穩(wěn)定的增益、較高的輸入阻抗、足夠?qū)挼念l帶和對稱的輸出級。前置放大器：輸出放大器：第五十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一做一個穩(wěn)定可靠的寬帶高增益

Y放大器必須采用下列措施：（了解內(nèi)容）①選用截止頻率高的器件，盡量減小負載電容和分布電容，并選取小的集電極電阻。②電路中引入強的負反饋，如放大器開環(huán)增益為K0，反饋系數(shù)為F，則加負反饋后，高頻截止頻率擴展為原來的(1+K0F)倍。③在電路中用電抗元件(電容或電感)加以補償，使放大器截止頻率高一些，使總的頻率響應(yīng)在高頻端有所提升。第五十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一三、模擬示波器的水平偏轉(zhuǎn)通道（X通道）X通道的作用：產(chǎn)生一個與時間呈線性關(guān)系的電壓，并加到示波管的X偏轉(zhuǎn)板上，使電子束沿水平方向線性地偏移，形成時間基線；接外部信號。設(shè)Dx為水平方向的偏轉(zhuǎn)靈敏度，水平板上所加電壓為，偏轉(zhuǎn)距離為x，則有：第五十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一

X通道組成框圖及各部分作用：見圖3-13掃描發(fā)生器環(huán)（時基電路）：由掃描閘門電路、掃描電壓發(fā)生器和比較釋抑電路組成；X通道的核心，它產(chǎn)生線性度好、頻率穩(wěn)定、幅度相等的鋸齒波電壓。觸發(fā)電路：其中包括觸發(fā)源、觸發(fā)方式選擇、觸發(fā)整形電路；控制時基電路的掃描閘門，以實現(xiàn)與被測信號的嚴(yán)格同步。

X放大器：放大掃描信號，產(chǎn)生對稱的鋸齒波輸至水平偏轉(zhuǎn)板；放大外部潰入信號。第五十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖3-13模擬示波器的水平通道結(jié)構(gòu)框圖第五十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（一）掃描發(fā)生器環(huán)（時基電路）：由時基掃描閘門、掃描電壓發(fā)生器、電壓比較和釋抑電路組成，結(jié)構(gòu)框圖及各點波形如圖3-14所示。圖3-14掃描發(fā)生器環(huán)的組成第六十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一掃描電壓發(fā)生器：是一個密勒積分器，能產(chǎn)生高線性度的鋸齒波電壓，其原理如圖3-15所示。開關(guān)S斷開：電源電壓通過電阻對電容C充電，產(chǎn)生負向鋸齒波vo，此電壓一路送至X放大器，另一路送入時基電路的電壓比較器(見圖3-14)。開關(guān)S閉合：電容C迅速放電，使vo迅速回升，形成掃描回程電壓。To第六十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一掃描電壓發(fā)生器的工作原理：積分器（3-4）（3-5）掃描時間因數(shù)或掃描速度Ss（t/cm）：水平方向單位長度所代表的時間。時基閘門電路的兩個穩(wěn)態(tài)相當(dāng)于開關(guān)S的斷開和閉合；兩個穩(wěn)態(tài)分別對應(yīng)掃描正程和掃描回程。第六十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一掃描門（時基閘門）：施密特電路，即射極耦合雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，產(chǎn)生掃描電壓發(fā)生器中的門控信號。第六十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一掃描門（時基閘門）電路的三個輸入信號：穩(wěn)定度旋鈕的電位器提供的直流電位：選擇連續(xù)/觸發(fā)掃描/X信號輸入；從觸發(fā)電路來的觸發(fā)脈沖：與被測信號同步；從釋抑電路來的釋抑信號：保證每次掃描都開始在同樣的起始電平，并決定何時關(guān)閉掃描門抑制回掃觸發(fā)第六十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一比較和釋抑電路：與掃描門和積分器構(gòu)成一個閉合的掃描發(fā)生器環(huán)。第六十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一觸發(fā)掃描時比較和釋抑電路：決定何時關(guān)閉掃描門，并保證每次掃描都開始在同樣的起始電平上。第六十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一連續(xù)掃描時比較和釋抑電路：決定何時關(guān)閉掃描門，并保證每次掃描都開始在同樣的起始電平上。第六十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一不論是觸發(fā)掃描還是連續(xù)掃描，比較釋抑電路與掃描門及積分器配合，都可以產(chǎn)生穩(wěn)定的等幅信號，也都可以做到掃描信號與被測信號的同步。掃描正程，掃描門都輸出正脈沖作為門控信號，可以作為增輝控制信號。第六十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一比較和釋抑電路（觸發(fā)掃描為例）3個時刻：t1（掃描開始）、（釋抑電路Ch充電開始）、t2（掃描結(jié)束，積分電容放電開始，Ch放電開始）；3個時間：tb（回掃時間）、th（Ch放電時間）、tw（等待時間）；1個關(guān)系：th>tb。第六十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（二）觸發(fā)電路觸發(fā)電路的作用：選擇觸發(fā)源并產(chǎn)生（與被測信號有關(guān)的）穩(wěn)定可靠的觸發(fā)信號，以觸發(fā)掃描發(fā)生器產(chǎn)生穩(wěn)定的掃描電壓。觸發(fā)電路的組成：由觸發(fā)源選擇、觸發(fā)信號耦合方式選擇開關(guān)、觸發(fā)電平及極性選擇、比較放大整形電路等組成。第七十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一第七十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（二）觸發(fā)電路(1)觸發(fā)源選擇：內(nèi)觸發(fā)；外觸發(fā)；電源觸發(fā)(2)觸發(fā)耦合選擇：DC直接耦合；AC交流耦合；AC低頻抑制；HF高頻耦合(3)觸發(fā)電平及觸發(fā)極性選擇：讓使用者選定在被測信號波形的某一點上產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，即可以自由選定從信號的某一點開始觀測。(4)比較整形電路：產(chǎn)生觸發(fā)脈沖第七十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一圖3-19不同觸發(fā)電平、觸發(fā)極性下的顯示波形(a)被測正弦信號(b)零電平正極性觸發(fā)(c)正電平正極性觸發(fā)(d)正電平負極性觸發(fā)(e)負電平負極性觸發(fā)(f)負電平正極性觸發(fā)第七十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一

(1)觸發(fā)源選則①內(nèi)觸發(fā)：內(nèi)觸發(fā)信號來自于示波器內(nèi)的Y通道觸發(fā)放大器，它位于延遲線前。當(dāng)需要利用被測信號觸發(fā)掃描發(fā)生器時，采用這種方式。②外觸發(fā)：用外接信號觸發(fā)掃描，該信號由觸發(fā)“輸入”端接入。當(dāng)被測信號不適于作觸發(fā)信號或為了比較兩個信號的時間關(guān)系等用途時，可用外觸發(fā)。例如，觀測微分電路輸出的尖峰脈沖時，可以用產(chǎn)生此脈沖的矩形波電壓進行觸發(fā)，更便于使波形穩(wěn)定。③電源觸發(fā)：來自50Hz交流電源(經(jīng)變壓器)產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖，用于觀察與交流電源頻率有時間關(guān)系的信號。例如，整流濾波的紋波電壓等波形，在判斷電源干擾時也可以用它。第七十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一

(2)觸發(fā)耦合方式：為了適應(yīng)不同的信號頻率，示波器設(shè)有四種觸發(fā)耦合方式，可用開關(guān)進行選擇。見圖3-20。①“DC”直流耦合：用于接入直流或緩慢變化的信號，或者頻率較低并且有直流成分的信號，一般用“外”觸發(fā)或連續(xù)掃描方式。②“AC”交流耦合：觸發(fā)信號經(jīng)電容C1接入，用于觀察由低頻到較高頻率的信號，用內(nèi)觸發(fā)或外觸發(fā)均可。使用方便，所以常用這一耦合方式。第七十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一③“AC低頻抑制”：觸發(fā)信號經(jīng)電容C1及C2接入，電容量減小，阻抗較大，用于抑制2kHz以下的低頻成分。例如觀測有低頻干擾(50Hz噪聲)的信號時，用這一種耦合方式較合適，可以避免波形晃動。見圖3-20。④“HF”高頻耦合：觸發(fā)信號經(jīng)電容C1及C3接入，電容量較小，用于觀測大于5MHz的信號。第七十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一(3)觸發(fā)整形電路：常采用雙端輸入的單穩(wěn)電路，其一端接一個可調(diào)的直流電壓（觸發(fā)電平），另一端接觸發(fā)信號。第七十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（三）X放大器觸發(fā)電路和掃描發(fā)生器環(huán)：產(chǎn)生掃描電壓，以顯示隨時間變化的信號。X放大器輸入信號：內(nèi)輸入：放大掃描信號；外輸入：放大X通道直接饋入信號。與Y通道類似，當(dāng)改變X放大器的增益，即調(diào)節(jié)掃描時間開關(guān)，可以使電子束在水平方向得到若干倍的擴展，或?qū)呙杷俣冗M行微調(diào)，以校準(zhǔn)掃描速度。第七十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一SR-8型雙蹤示波器面板布置圖To第七十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一§3.3

數(shù)字存儲示波器（DSO:DigitalStorageOscilloscope）DSO有以下優(yōu)點：①有數(shù)據(jù)存儲能力：可以永久地存貯信息，在熒光屏上再現(xiàn)波形信息，跡線既不會衰減也不會模糊；信息在存儲器中存儲，動態(tài)分析之后即可更新存貯器內(nèi)容；既能觀測觸發(fā)后的信息，也能觀測觸發(fā)前的信息。②能與PC交換數(shù)據(jù)。③多種數(shù)字信號處理功能。④能觀測單次或緩慢變化信號。DSO的缺點：相對價格高；用于處理、顯示而不是數(shù)據(jù)采集的時間過長等。第八十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一一、數(shù)字存儲示波器的組成和工作原理μP系統(tǒng)：單處理器；多處理器電源：采樣存儲：衰減及放大；采樣/保持及A/D；采樣存儲器觸發(fā)與時基：顯示：§3.3

數(shù)字存儲示波器（DSO）第八十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一數(shù)字存儲示波器（DSO）的組成第八十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（一）采樣存儲：衰減及放大；采樣/保持及A/D；采樣存儲器1、采樣方式（掌握）實時采樣：在信號實際經(jīng)歷的時間內(nèi)完成全部采樣，每間隔一定時間△t采樣一點，需要遵循采樣定理。非實時順序采樣：經(jīng)過若干次信號波形才完成采樣，每經(jīng)mT+△t采集一點，使示波器的通頻帶可以做得很寬。不能觀測單次信號。非實時隨機采樣：每個采樣周期采集一定數(shù)量的采樣點，經(jīng)過多個采樣周期的樣點積累，最終恢復(fù)出被測信號波形。不能觀測單次和緩慢變化信號。第八十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一返回第八十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一返回第八十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一2、數(shù)字示波器的混淆失真（掌握）產(chǎn)生原因：欠采樣解決方法：過采樣、峰值檢測、示波器使用第八十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一3、數(shù)字示波器的存儲（掌握）存儲容量：超快、超長的存儲器是現(xiàn)代DSO的重要改進措施之一DSO的采樣存儲器的循環(huán)存儲功能：可以觀測觸發(fā)點前后的波形，對于觀測單次非周期信號意義重大（如故障檢測，毛刺觸發(fā)識別尖峰干擾等。）觸發(fā)與延遲：觸發(fā)點只是開啟存儲門的參考點；而延遲可以改變采集窗口與觸發(fā)點的相對位置。預(yù)采樣：能觀測觸發(fā)前的波形第八十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（二）信息顯示1、CRT光柵增輝顯示（掌握）示波管：電場偏轉(zhuǎn)的CRT顯像管：磁場偏轉(zhuǎn)的CRTCRT光柵增輝顯示基本原理：暗光柵的形成：電子束在行和場（即x、y偏轉(zhuǎn)線圈）掃描的配合下，從左到右、從上到下掃描出略有傾斜的水平亮線。第八十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一光柵顯示的掃描過程光柵顯示：是三維(x,y,z)坐標(biāo)顯示，x、y偏轉(zhuǎn)決定光點在屏幕上的位置，z軸（即示波管的G1）用于控制光點顯示的強弱亮暗，與被測信號有關(guān)。第八十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一2、平板顯示原理平板顯示器件：EL屏、PDP顯示器、LCD、VFD等LCD（液晶顯示）原理：液晶的特點：LCD的一個像素結(jié)構(gòu)原理圖：第九十頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一

LCD（液晶顯示）原理：LCD的驅(qū)動：數(shù)碼LCD的驅(qū)動；點陣LCD的驅(qū)動：第九十一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一3、波形顯示的樣點抽取與內(nèi)插技術(shù)（掌握）采樣點少，則信號觀測效果差解決辦法：①提高采樣頻率，增加采樣點②利用計算機軟件內(nèi)插技術(shù)，插補采樣點間的部分DSP內(nèi)插器的內(nèi)插點數(shù)控制：內(nèi)插倍數(shù)=內(nèi)插后總點數(shù)/原波形樣點數(shù)內(nèi)插點間的曲線擬合算法：正弦內(nèi)插、線性內(nèi)插：第九十二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一

二、數(shù)字示波器的特性（一）DSO功能：（二）DSO的主要技術(shù)指標(biāo)：（掌握）帶寬：B3≧

(3～5)fh上升時間：tr=0.35/B3

≦

tx/(3～5)采樣率：單位S/s（fs=N/(t/div)）存儲深度：存儲容量大，采樣率不必隨掃速改變垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)（垂直靈敏度）：單位V/cm或V/div掃描速度（時間因數(shù)：s/div）：單位cm/s或div/s垂直/水平分辨率：顯示更新率：第九十三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一（三）采樣速率受存儲深度及掃描時間因數(shù)的影響（掌握）存儲顯示密度(SDD)(S/div)=實際采樣率(S/s)×掃描時間因數(shù)(S/div)超快、超長的存儲器：是現(xiàn)代DSO的重要改進措施之一；可以看信號的全貌（低頻），也可以查看局部細節(jié)（高頻）。第九十四頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一

§3.4

示波器的應(yīng)用一、示波器的基本應(yīng)用時域測試儀器：觀測信號的幅度和時間參數(shù)X-Y圖示儀：觀測兩信號的相位差和頻率比第九十五頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一

§3.4

示波器的應(yīng)用一、示波器的基本應(yīng)用（一）用示波器觀測幅度（電壓的測量）直接測量法：Vpp=Dy·ypp

自動參數(shù)測量法：DSO功能光標(biāo)法：△V比較測量法：Vpp=Vr·ypp/yr第九十六頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一

（二）用示波器觀測時間直接測量法：Tpp=Ss·xpp

自動參數(shù)測量法：DSO功能光標(biāo)法：△T比較測量法：Tpp=Tr·xpp/xr第九十七頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一一、示波器的基本應(yīng)用（三）用示波器觀測相位差、頻率比線性掃描法測相位差：用于多波形顯示的示波器(θ=360°·x1/x2)，注意觸發(fā)源選擇。習(xí)題3-9用李沙育圖形測相位差：利用李沙育圖形測頻率比：ToTo§3.4

示波器的應(yīng)用To第九十八頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一X、Y：分別接兩個正弦波uy=Vymsin(ωt+θ)ux=Vxmsinωt則θ=sin-1(Vy0/Vym)第九十九頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一示波器顯示李沙育圖利用李沙育圖比較兩個信號之間的相位差：

X、Y輸入相同頻率不同相位時的李沙育圖形

第一百頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一nx：李沙育圖形與水平線的交點數(shù)目ny：李沙育圖形與垂直線的交點數(shù)目第一百零一頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一示波器顯示李沙育圖不同頻率、相位差時的李沙育圖形第一百零二頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一二、示波器的應(yīng)用擴展（了解內(nèi)容）具有參變量的X-Y圖示儀記錄單次信號將非電量信號轉(zhuǎn)換為電信號觀測通信測量應(yīng)用實例:眼圖,脈沖模板利用DSO的運算功能利用示波器自行構(gòu)成其他儀器第一百零三頁，共一百一十四頁，編輯于2023年，星期一三、示波器的使用注意事項（一）選用參考因素：性價比（功能性能指標(biāo)）（二）探頭的選擇和使用：習(xí)題3-341:1探頭：低電容分壓探頭：與Y輸入衰減電路原理相同有源射極輸出探頭：差分探頭：高壓探頭：（三）