電子測量與儀器.ppt

1、電子測量與儀器,福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院精品課程,課程目錄,第1章 電子測量和儀器的基本知識 第2章 信號源 第3章 示波測量技術(shù) 第4章 電壓測量 第5章 頻率、時間和相位的測量 第6章 頻域測量技術(shù) 第7章 電子元器件參數(shù)測量,第1章,電子測量與儀器基本知識,返回 課程目錄,內(nèi)容提要,本章主要介紹學(xué)習(xí)本課程必備的基本知識。 本章內(nèi)容主要有： 電子測量的內(nèi)容、特點和基本方法； 測量誤差的來源、分類和表示方法； 有效數(shù)字的概念和測量結(jié)果的處理； 電子測量儀器有關(guān)知識。,1.1測量及其意義,測量定義：測量是為了獲取被測量對象而進行的實驗過程。,測量結(jié)果=數(shù)值+相應(yīng)的單位 注意：無單位的量值無意義。,

2、測量意義：測量是發(fā)現(xiàn)新問題、提出新理論的依據(jù)；科學(xué)的進步和生產(chǎn)的發(fā)展與測量技術(shù)手段的發(fā)展和進步是相互依賴、相互促進的。,1.2 電子測量的意義和特點,電子測量：即以電子技術(shù)為手段的測量。它是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展的標志。,內(nèi)容： 電能量的測量：如I、U、P等的測量； 電路、元器件參數(shù)的測量：如R、L、C、Q、D等； 電信號特性的測量：如f、 T 、波形、時間等； 電路性能的測量：如放大倍數(shù)、衰減量、靈敏度等； 特性曲線的測量：如幅頻特性、相頻特性等。,特點：,1.測量頻率范圍寬； 2.儀器量程寬； 3.測量準確度高； 4.測量速度快； 5.易于實現(xiàn)遙測； 6.易于實現(xiàn)測量自動化和測量儀器微機

3、化。,1.3電子測量方法的分類,一、按測量方式分類 1、直接測量：直接測量是指用已標定的儀器，直接地測量出某一待測未知量的量值的方法，例如用電壓表直接測量電壓。,2、間接測量：測量某未知量y，必須先對與未知待測量y有確切函數(shù)關(guān)系的其他變量x（或n個變量）進行直接測量，然后再通過函數(shù)計算出待測量y，稱為間接測量。如：電功率P的測量 。,3、組合測量：如有若干個待求量，把這些待求量用不同方式組合（或改變測量條件來獲得這種不同的組合）進行測量（直接或間接），并把測量值與待求量之間的函數(shù)關(guān)系列成方程組 ,只要方程式的數(shù)量大于待求量的個數(shù),可以求出各待求量的數(shù)值，這種方法叫組合測量或聯(lián)立測量。,二、按被

4、測信號性質(zhì)分類,1、時域測量 ：測量被測量對象在不同時刻的特性，這時把被測量對象看成時間的函數(shù)；,2、頻域測量 ：測量被測量對象在不同頻率時的特性，這時把被測量對象看成頻率的函數(shù)；,3、數(shù)據(jù)域測量 ：又稱數(shù)字測量技術(shù)，是對數(shù)字系統(tǒng)邏輯特性的測量。,4、隨機測量 ：隨機測試技術(shù)是認識含有不確定性的事物的重要手段。最普遍存在、最有用的隨機信號是各類噪聲。所以隨機測量技術(shù)又稱為噪聲測試技術(shù)。,1.4 測量誤差的基本概念,一、 測量誤差的定義 1、真值（A0）: 在一定的時間和空間環(huán)境條件下，被測量本身所具有的真實數(shù)值。（實際中不可知） 2、實際值（A）：根據(jù)測量誤差的要求，用高一級或數(shù)級的標準儀器或

5、計量器具測量所得之值。（實際應(yīng)用中可代替真值） 例：微安電流表相比毫安電流表就是高一級測量儀器。 3、示值（X）：被測量的量值。 讀數(shù)：從儀器刻度盤、顯示器等讀數(shù)裝置上直接讀來的數(shù)字。 例：用一電流表測量某電流值，量程選擇10mA檔?？潭缺P指示如下圖所示： 其讀數(shù)為：8； 示值為：8mA 4、標稱值：被測量上標示的數(shù)值。 例：電阻器的色環(huán)標示其阻值；,二、測量誤差的表示方法,式中的真值A(chǔ)0是一個理想概念，無法得到，實際應(yīng)用中通常用實際值A(chǔ)來代替真值A(chǔ)0。實際值也稱為約定真值。,1絕對誤差 1）定義： 由測量所得到的被測量值x與其真值A(chǔ)0之差，稱為絕對誤差，即,測量誤差有絕對誤差和相對誤差兩種表

6、示方法。,特點：絕對誤差既有大小，又有符號和量綱。,2）修正值,與絕對誤差的絕對值大小相等，但符號相反的量值，稱為修正值，用C表示為 C = Ax= x,測量儀器的修正值可以通過上一級標準的檢定給出，修正值可以是數(shù)值表格、曲線或函數(shù)表達式等形式。在日常測量中，利用其儀器的修正值C和該已檢儀器的示值，可求得被測量的實際值 A= xC 。 例：某臺電流表的修正值由以下表格給出，求示值分別為0.4mA和0.8mA時的實際值各為多少？,X/mA,解：A1=X1+C1=0.4+0.02=0.42mA; A2=X2+C2=0.8-0.04=0.76mA,2、相對誤差 意義：相對誤差可以更準確地說明測量的準

7、確度。 例：測量兩個頻率值：f 1=1000Hz，f 2=100000Hz,得絕對誤差分別為 f 1 =1Hz， f 2=10Hz，問那次測量的準確度更高？ 解：比較絕對誤差可得： f 1 f 2，第一次測量誤差較?。?但：,可見：第二次的誤差與實際值相比所占比例比第一次的小，第二次的測量準確度高些。,絕對誤差與被測量的真值之比，稱為相對誤差，用表示 。,分類： 1)相對真誤差:,特點：只有大小和符號，沒有單位。,真值是不能確切得到的，通常用實際值A(chǔ)代替真值來表示相對誤差,2)實際相對誤差,誤差較小、要求不太嚴格的場合，也可以用測量值X代替實際值A(chǔ),3)示值相對誤差,實際中，也常用測量儀器在一

8、個量程范圍內(nèi)出現(xiàn)的最大絕對誤差xm與該量程的滿刻度值（該量程的上限值與下限值之差）Xm之比來表示的相對誤差 。,4）滿度相對誤差（引用相對誤差）,由上式可知，通過滿度誤差實際上給出了儀表各量程內(nèi)絕對誤差的最大值。,電工儀表就是按引用誤差mm之值進行分級的。我國電工儀表共分七級：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5及5.0。如果儀表為S級，則說明該儀表的最大引用誤差不超過S%。 因此，在使用這類儀表測量時，應(yīng)選擇適當?shù)牧砍?，使示值盡可能接近于滿度值，指針最好能偏轉(zhuǎn)在不小于滿度值2/3以上的區(qū)域。,5）相對誤差的對數(shù)表達形式,例1： 鑒定一個1.5及100mA的電流表，發(fā)現(xiàn)在50mA處的

9、誤差最大，為1.4mA,其它刻度處的誤差均小于1.4mA,問這塊電流表是否合格？ 解：,所以：該電流表合格。,例2：,某待測電流約為100mA，現(xiàn)有0.5級量程為400mA和1.5級量程為100mA的兩個電流表，問用哪一個電流表測量較好？,解：用400mA、 0.5級電流表，可求得測量的最大誤差和相對誤差為:,用100mA、1.5級電流表，可求得測量的最大誤差和相對誤差為:,可見.應(yīng)選1.5級100 mA電流表。,1.4.2 測量誤差的來源,1、儀器誤差：由于測量儀器及其附件的設(shè)計、制造、檢定等不完善，以及儀器使用過程中老化、磨損、疲勞等因素而使儀器帶有的誤差。 2、影響誤差：由于各種環(huán)境因素

10、（溫度、濕度、振動、電源電壓、電磁場等）與測量要求的條件不一致而引起的誤差。 3、理論誤差和方法誤差：由于測量原理、近似公式、測量方法不合理而造成的誤差。 4、人身誤差：由于測量人員感官的分辨能力、反應(yīng)速度、視覺疲勞、固有習(xí)慣、缺乏責任心等原因，而在測量中使用操作不當、現(xiàn)象判斷出錯或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差。,1.4.4測量誤差的分類,1、系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差的定義：在同一測量條件下，多次測量重復(fù)同一量時，測量誤差的絕對值和符號都保持不變，或在測量條件改變時按一定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。,2、隨機誤差：隨機誤差的定義：在同一測量條件下（指在測量環(huán)境、測量人員、測量技術(shù)和測量儀器都相同的條

11、件下），多次重復(fù)測量同一量值時（等精度測量），每次測量誤差的絕對值和符號都以不可預(yù)知的方式變化的誤差，稱為隨機誤差。,3、粗大誤差：粗大誤差是一種顯然與實際值不符的誤差，又稱疏失誤差。含有粗差的測量值稱為壞值或異常值，在數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)剔除掉。,15 測量結(jié)果的表示及有效數(shù)字,一、 測量結(jié)果的表示 測量結(jié)果表示為：一定的數(shù)值和相應(yīng)的計量單位。 例：40KV、465KHz等。,二、 有效數(shù)字和有效數(shù)字位 1、定義：對于包含的誤差不大于末位單位數(shù)字的一半的數(shù)，從它最左端一位非零數(shù)字起，到最末一位所有數(shù)字都稱為有效數(shù)字。 2、知識點： 1）可以從有效數(shù)字的位數(shù)估計出測量誤差，一般規(guī)定誤差不超過有效數(shù)字

12、末位單位的一半。 2） “0”在最左面為非有效數(shù)字： 3）有效數(shù)字不能因選用單位的變化而變化。 例：0.1030A 表示含有誤差：0.0001/2=0.00005A； 有效數(shù)字位：1、0、3、0(最左端的0非有效數(shù)字)； 用mA單位表示：103.0 mA;而不是103 mA,末位的0不能去掉。,若保留N位有效數(shù)字，N位以后的數(shù)字，若大于保留數(shù)字末位單位的一半，則舍去的同時第N位加1；若小于保留數(shù)字末位單位的一半，則舍去的同時第N位不變；若等于保留數(shù)字末位單位的一半，如第N位原為奇數(shù)則加1變?yōu)榕紨?shù)，原為偶數(shù)不變。即： 1）小于5舍去，末位不變； 2）大于5進1，在末位增1； 3）等于5時，取偶數(shù)

13、，則當末位是偶數(shù)，末位不變；末位是奇數(shù)，在末位增1。 例1：將下列數(shù)據(jù)舍入保留三位有效數(shù)字： 16.43 16.4 (0.030.1/2=0.05,舍去且往前位增1) 16.35 16.4 (0.05=0.1/2,3為奇數(shù)，舍去且往前位增1) 16.45 16.4 (0.05=0.1/2,4為偶數(shù)，舍去) 16.4501 16.5(0.05010.1/2=0.05,舍去且往前位增1) 38050 (50=100/2,0為偶數(shù)，舍去),三、數(shù)字的舍入規(guī)則,四、數(shù)字近似運算規(guī)則,保留的位數(shù)原則上取決于各數(shù)中準確度最差的那一項。,1、加減規(guī)則：以小數(shù)點后位數(shù)最少的為準（各項無小數(shù)點則 以有效位數(shù)最少

14、者為準），其余各數(shù)可多取一位。,2、乘除規(guī)則：以有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)為準，其余參與運算的數(shù)字及結(jié)果中的有效數(shù)字位數(shù)與之相等或多保留一位有效數(shù)字。 例2：進行下列運算： 1） 2）,第2章,信號源,返回 課程目錄,內(nèi)容提要,本章主要介紹了信號源在電子測量中的作用、組成原理和種類 。 本章內(nèi)容主要有：正弦信號源的性能指標及基本原理； 合成信號源的性能指標及基本原理； 函數(shù)發(fā)生器的組成方案及基本原理； 脈沖發(fā)生器的原理與組成結(jié)構(gòu) ； 任意波形發(fā)生器簡單介紹 。,21概述,1作用 信號源的用途主要有以下三方面： （1）激勵源；（2）信號仿真；（3）標準信號源。,2、分類（按照輸出信號的頻率分 ） 超低

15、頻信號發(fā)生器，頻率范圍為0.0001Hz1000Hz； 低頻信號發(fā)生器，頻率范圍為1Hz1MHz； 視頻信號發(fā)生器，頻率范圍為20Hz10MHz； 高頻信號發(fā)生器，頻率范圍為100KHz30MHz； 甚高頻信號發(fā)生器，頻率在30MHz300MHz； 超高頻信號發(fā)生器，頻率在300MHz以上。,22 正弦信號源,一、 正弦信號源的性能指標,1頻率特性（用以下幾項指標來表征） （1）頻率范圍；（2）頻率準確度；（3）頻率穩(wěn)定度,2輸出特性 （1）輸出電平范圍；（3）輸出電平準確度； （3） 輸出阻抗。,3調(diào)制特性 主要包括調(diào)制頻率，調(diào)幅系數(shù)等。,222 正弦信號源,一、低頻信號發(fā)生器 低頻信號發(fā)生

16、器頻率范圍一般為20Hz20KHz，故又稱音頻信號發(fā)生器。,主振級 作用是產(chǎn)生低頻的正弦波信號，一般采用RC振蕩 器。是低頻信號發(fā)生器的主要部件。,電壓放大級和功率放大級作用：放大隔離。,衰減器和匹配器： 衰減器：其作用是調(diào)節(jié)輸出電壓使之達到所需的值。 匹配器：實際為變壓器，其作用是使輸出端連接不同負載時都能得到最大的輸出功率。,監(jiān)測電壓表 用于監(jiān)測信號源輸出電壓或輸出功率的大小。,二、高頻信號發(fā)生器,高頻信號發(fā)生器輸出頻率范圍一般在300KHz1GHz，輸出電壓在0.1V1V左右，輸出阻抗為標準的50（或75）。信號調(diào)制方式為：30MHz以下采用調(diào)幅方式，30MHz以上采用調(diào)頻方式。,（1）

17、主振級：產(chǎn)生頻率可調(diào)的高頻正弦信號，一般采用LC振蕩電路，信號發(fā)生器的頻率特性主要有主振級決定。,（2）緩沖級：放大主振級輸出的高頻信號；隔離主振級與后續(xù)電路，提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。,（3）調(diào)制級：對主振信號調(diào)幅，輸出調(diào)幅信號，滿足某些測量需要。,（4）內(nèi)調(diào)制信號發(fā)生器；輸出內(nèi)調(diào)制信號，頻率為400HZ或1000HZ。,（5）輸出級：放大、衰減調(diào)制級的輸出信號，使信號發(fā)生器有足夠的電平調(diào)節(jié)范圍；濾除不需要的頻率分量；保證輸出端有固定的輸出阻抗。,（6）可變電抗器：可變電抗器與主振級的諧振電路耦合，使主振級產(chǎn)生調(diào)頻信號，多采用二極管調(diào)頻電路。,24 函數(shù)發(fā)生器,函數(shù)信號發(fā)生器的三種組成方案： 第

18、一種是施密特電路產(chǎn)生方波，然后經(jīng)變換得到三角波和正弦波； 第二種是先產(chǎn)生正弦波再得到方波和三角波； 第三種是先產(chǎn)生三角波再轉(zhuǎn)換為方波和正弦波。,函數(shù)發(fā)生器是一種能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等多種波形的信號發(fā)生器。,一、由方波產(chǎn)生三角波、正弦波的方案,如圖所示：,1、方波三角波的變換原理 變換電路如圖所示：,可見電路主要有雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、密勒積分器和兩個電壓比較器組成。,工作原理如下： 若雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端的電壓u1為正，則積分器的輸出電壓u2將線性下降，當u2下降到等于參考電動勢Er2時，電壓比較器2使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出電壓u1由正變負，積分器的輸出電壓u2將線性上升。當上升到等于參考電動勢

19、Er1時，電壓比較 器1使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器又翻回到原來狀態(tài)，完成一個循環(huán)周期。從雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端可得到方波信號；從積分器的輸出端可得到三角波信號，,2、三角波正弦波變換原理,上圖為實際的正弦波形成網(wǎng)絡(luò)。電路中使用了6對二極管。正、負直流電源和電阻為二用管提供適當?shù)钠珘海钥刂迫遣ū平也〞r轉(zhuǎn)折點的位置。,第3章,示波測量技術(shù),返回 課程目錄,內(nèi)容提要,本章內(nèi)容主要有： CRT顯示原理 通用示波器 取樣示波器 波形存儲及顯示技術(shù) 示波器的基本測試技術(shù),3.1概述,一、 示波器的分類 從示波器對信號的處理方式出發(fā)分為： 模擬示波器 數(shù)字示波器 進一步可分為： 通用示波器 取樣示波器 存儲示波器

20、專用示波器,二、 主要技術(shù)指標 1頻帶寬度BW和上升時間tr BW=fH-fL 2掃描速度 指熒光屏上單位時間內(nèi)光點水平移動的距離，單位為“cm/s”。 3偏轉(zhuǎn)因數(shù) 指在輸入信號作用下，光點在熒光屏上的垂直（Y）方向移動 1cm（即1格）所需的電壓值，單位為“V/cm”、“mV/cm” 。 4輸入阻抗 當輸入直流信號時，輸入阻抗用輸入電阻Ri表示；當輸入交流信號時，輸入阻抗用輸入電阻Ri和輸入電容Ci的并聯(lián)表示。,上升時間tr與BW有關(guān)，它表示由于示波器Y通道的頻帶寬度的限制，當輸入一個理想階躍信號（上升時間為零）時，顯示波形的上升沿的幅度從10%上升到90%所需的時間。它反映了示波器Y通道跟

21、隨輸入信號快速變化的能力。 頻帶寬度BW與上升時間tr的關(guān)系可近似表示為,3.2 CRT顯示原理,一、 陰極射線示波管（CRT） CRT主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成。 其工作原理是： 由電子槍產(chǎn)生的高速電子束轟擊熒光屏的相應(yīng)部位產(chǎn)生熒光，而偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)則能使電子束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，從而改變熒光屏上光點的位置。 CRT內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示：,1電子槍 （1）作用：發(fā)射電子并形成很細的高速電子束。 （2）工作原理：電子聚焦原理,G1、G2、A1、A2的電位關(guān)系為：VG1VG1、VA1VA1，因此，電子從G1至G2、A1至A2將得到匯聚并加速，而從G2至A1將發(fā)散。,(a)電子穿越電場時的加速與減速

22、(b)電子在電子槍中的運動軌跡,（3）組成：燈絲F、陰極K、柵極G和陽極A1、A2。 1）燈絲F、陰極K 當電流流過燈絲后對陰極加熱，陰極產(chǎn)生大量電子，并在后續(xù)電場作用下轟擊熒光屏發(fā)光。 2）控制柵極G 呈圓筒狀，包圍著陰極，只在面向熒光屏的方向開一個小孔，使電子束從小孔中穿過。通過調(diào)節(jié)G對K的負電位可調(diào)節(jié)光點的亮度，即進行“輝度”控制。 3）第一陽極A1、第二陽極A2 A1和A2對電子束進行聚焦并加速，使到達熒光屏的電子形成很細的一束并具有很高速度。調(diào)節(jié)A1的電位，即可調(diào)節(jié)G與A1和A1與A2之間的電位，調(diào)節(jié)A1的電位器稱為“聚焦”旋鈕；調(diào)節(jié)A2電位的旋鈕稱為“輔助聚焦”。,2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) （1

23、）結(jié)構(gòu)： 示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由兩對相互垂直的平行金屬板組成，分別稱為垂直（Y）偏轉(zhuǎn)板和水平（X）偏轉(zhuǎn)板，偏轉(zhuǎn)板在外加電壓信號的作用下使電子槍發(fā)出的電子束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。 當偏轉(zhuǎn)板上沒有外加電壓時，電子束打向熒光屏的中心點；如果有外加電壓，則在偏轉(zhuǎn)電場作用下，電子束打向由X、Y偏轉(zhuǎn)板共同決定的熒光屏上的某個坐標位置。 （2）工作原理：線性偏轉(zhuǎn)理論 電子的位移與所加電壓的大小成正比。,電子將以vo為初速度進入偏轉(zhuǎn)板，電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)板后偏轉(zhuǎn)距離y如下式,式中，l為偏轉(zhuǎn)板的長度；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。,對于設(shè)計定型后的示波器偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，l、S、b、Va可視為常數(shù)，

24、設(shè)比例系數(shù),為示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度（單位為cm/V），,為示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)（單位為V/cm）。,則式子可寫為,上式表示，垂直偏轉(zhuǎn)距離與外加垂直偏轉(zhuǎn)電壓成正比。同樣的，對水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，亦有,為提高Y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度，可適當降低第二陽極電壓，而在偏轉(zhuǎn)板至熒光屏之間加一個后加速陽極A3，使穿過偏轉(zhuǎn)板的電子束在軸向（Z方向）得到較大的速度。這種系統(tǒng)稱為先偏轉(zhuǎn)后加速（PDA，Post Deflection Acceleration）系統(tǒng)，可大大改善了偏轉(zhuǎn)靈敏度。,3熒光屏 熒光屏將電信號變?yōu)楣庑盘枺鞘静ü艿牟ㄐ物@示部分，通常制作成矩形平面。其內(nèi)壁有一層熒光物質(zhì)，面向電子槍的一側(cè)還常覆蓋一層極薄的透

25、明鋁膜，高速電子可以穿透這層鋁膜轟擊屏上的熒光物質(zhì)而發(fā)光，透明鋁膜可保護熒光屏，且消除反光使顯示圖形更清晰。 當電子束停止轟擊熒光屏?xí)r，光點仍能保持一定的時間，這種現(xiàn)象稱為“余 輝效應(yīng)”。從電子束移去到光點亮度下降為原始值的10所持續(xù)的時間稱為余輝時間。 余輝時間與熒光材料有關(guān)，一般將小于10s的為極短余輝；10slms為短余輝；1ms0.ls為中余輝；0.1ls為長余輝；大于ls為極長余輝。,1、顯示隨時間變化的圖形 電子束進入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)后，要受到X、Y兩對偏轉(zhuǎn)板間電場的控制，它們對X、Y的控制作用有如下幾種情況。 （1）Ux、Uy為固定電壓的情況 a）設(shè)Ux=Uy=0，則光點在垂直和水平方向

26、都不偏轉(zhuǎn)，出現(xiàn)在熒光屏的中心位置，如圖a。 b）設(shè)Ux=0、Ux=常量，光點在垂直方向偏移。設(shè)Uy為正電壓，則光點從熒光屏的中心往垂直方向上移，若Uy為負電壓，則光點從熒光屏的中心往垂直方向下移。 c）設(shè)Ux=常量、Uy=0，則光點在水平方向偏移。若Ux為正電壓，則光點從熒光屏的中心往水平方向右移，若Ux為負電壓，則光點從熒光屏的中心往水平方向左移。 d）設(shè)Ux=常量、Uy=常量，當兩對偏轉(zhuǎn)板上同時加固定的正電壓時，應(yīng)為兩電壓的矢量合成。,二、 波形顯示的基本原理 電子束在熒光屏上產(chǎn)生的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。,(2）X、Y偏轉(zhuǎn)板上分別加變化電壓a)設(shè)ux=0，

27、uy=Umsint。由于X偏轉(zhuǎn)板不加電壓，光點在水平方向是不偏移的，則光點只在熒光屏的垂直方向來回移動，出現(xiàn)一條垂直線段，如圖a。b）設(shè)ux=kt，uy=0，由于Y偏轉(zhuǎn)板不加電壓，光點在垂直方向是不移動的，則光點在熒光屏的水平方向上來回移動，出現(xiàn)的也是一條水平線段，如圖b。,(a) (b) 水平和垂直偏轉(zhuǎn)板上分別加變化電壓,（3）Y偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號電壓uy=Umsint，X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓ux=kt 1）當時間t=t0時，ux=-Uxm，uy=0（鋸齒波電壓的最大負值），光點為點“0”。 2）當時間t=t1時，Uy=Uy1、Ux=-Ux1，光點為點“1”。 3）當時間t=t2時，Uy=Uy

28、2、Ux=-Ux2，光點為點“2” 。 4）當時間t=t3時，Uy=Uy3、Ux=Ux3 ，光點為點“3” 。 5）當時間t=t4時，Uy=Uy4、Ux=Ux4 ，光點為點“4” 。,2、顯示任意兩個變量之間的關(guān)系 示波器兩個偏轉(zhuǎn)板上都加正弦電壓時顯示的圖形稱為李沙育（Lissajous）圖形，這種圖形在相位和頻率測量中常會用到。 (a)若兩信號的初相相同，則可在熒光屏上畫出一條直線，若;兩信號在X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，這條直線與水平軸呈45角; (b)如果這兩個信號初相位相差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，則熒光屏上畫出的圖形為圓。,(a) ux、uy同頻同相

29、 (b) ux、uy同頻但相差90,如果在X偏轉(zhuǎn)板上加上一個鋸齒波電壓ux=kt（k為常數(shù)），垂直偏轉(zhuǎn)板不加電壓，那么光點在X方向做勻速運動，光點在水平方向的偏移距離為 式中，x為X方向的偏轉(zhuǎn)距離；Sx為比例系數(shù)，稱為示波管的X軸偏轉(zhuǎn)靈敏度（單位為cm/s）； hx為比例系數(shù)，即光點移動的速度。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”。,3、掃描,（1）定義：光點在掃描電壓作用下掃動的過程。 （2）掃描電壓實際波形：鋸齒波。,Ts:掃描正程時間，電子束從左到右運動； Tb:掃描逆程時間或掃描回程時間，電子束從右到左運動； Tw:掃描休止時間。

30、 掃描電壓周期Tx=Ts+Tb+Tw。 理想狀態(tài)下：Tb=Tw=0，Tx=Ts。,Y偏轉(zhuǎn)板：加被測信號； X偏轉(zhuǎn)板：加掃描電壓信號（設(shè)為理想狀態(tài)）。,4、同步 當掃描電壓的周期是被觀測信號周期的整數(shù)倍時，即Tx=nTy(n為正整數(shù))，稱掃描電壓與被測電壓“同步”。 則每次掃描的起點都對應(yīng)在被測信號的同一相位點上，這就使得掃描的后一個周期描繪的波形與前一周期完全一樣，每次掃描顯示的波形重疊在一起，在熒光屏上可得到清晰而穩(wěn)定的波形。,“同步”原理即： （1）當理想掃描電壓的周期Tx=n Ty(n為正整數(shù))時，波形穩(wěn)定，且顯示n個被測信號波形； （2）當此關(guān)系不成立時,波形顯示不穩(wěn)定。,1-1)設(shè)Y

31、偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號電壓Uy=Umsint，X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓Ux=kt，且有Tx=Ty熒光屏顯示的是被測信號隨時間變化的穩(wěn)定波形。,1-2)設(shè)Y偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號電壓Uy=Umsint，X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓Ux=kt，且有Tx=2Ty熒光屏顯示的是被測信號隨時間變化的穩(wěn)定波形。,2)設(shè)Y偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號電壓Uy=Umsint，X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓Ux=kt，且有Tx=3/2 Ty熒光屏顯示的是被測信號隨時間變化的不穩(wěn)定波形。,5、增輝、消隱現(xiàn)象 實際的掃描電壓中，回程時間與休止時間并不為零，則電子從右端回到左端時，也會有掃描軌跡。 回程軌跡的存在影響被測波形的觀測，為了使回掃產(chǎn)生的波形不在

32、熒光屏上顯示，可以設(shè)法在掃描正程期間，使電子槍發(fā)射的電子遠遠多于掃描逆程，即給示波器增輝，這樣觀測者看的就只有掃描正程顯示的波形。或者示波器中要將回程軌跡消隱，即使得正程軌跡亮度增加，回程軌跡黯淡，凸顯正程。 例： 設(shè)Y偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號電壓Uy=Umsint，X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓Ux， Tx= Ts+ Tb+Tw,且有Ts=2Ty, Tb=Ty,Tw=0,熒光屏顯示如下波形。,掃描正程軌跡,3.3 通用示波器,一、 通用示波器的組成 通用示波器主要由示波管、垂直通道和水平通道三部分組成。此外，還包括電源電路及校準信號發(fā)生器。,下圖為示波器簡化結(jié)構(gòu)示意圖：,二、 通用示波器的垂直通道,（一）作

33、用： 將輸入的被測信號進行衰減或線性放大后，輸出符合示波器偏轉(zhuǎn)要求的信號，驅(qū)動電子運動，使被測信號在屏幕上顯示出來。,（二）構(gòu)成： 輸入電路、Y前置放大器、延遲線和Y后置放大器等。 基本組成框圖如下：,1、輸入電路 （1）作用：引入被測信號，并為前置放大器提供良好的工作條件。 （2）輸入電路方框圖如下：,1）探頭 a 、結(jié)構(gòu)及工作原理：如下圖所示。,Ui與Ui的關(guān)系分析如下：,b 、作用： a) 將原輸入信號進行幅度衰減，擴展其量程； b) 提供示波器的高輸入阻抗; c) 降低示波器的輸入容抗，提高示波器的抗干擾能力。 c 、使用注意事項： a) 探頭要定期校正，調(diào)節(jié)可調(diào)電容。 采用示波器內(nèi)部

34、的方波信號進行探頭校正，可能有以下三種情況。,a) 正常補償 b）欠補償 c）過補償,RiCi=RC,RiCiRC,RiCiRC,b) 探頭與示波器要配套使用。,2）耦合方式選擇開關(guān) AC：交流耦合,適于觀察交流信號； DC：直流耦合,用于觀測頻率很低的信號或帶有直流分量的交流 信號。 GND：接地,用于確定零電壓.,3）衰減器 衰減器作用衰減輸入信號，進行頻率補償。面板上用“V/cm”標記的開關(guān)改變分壓比從而改變示波器的偏轉(zhuǎn)靈敏度。,步進調(diào)節(jié)設(shè)置示例： 電阻衰減直流分量；電容器衰減交流分量。,此時： 被測信號衰減了若干倍，且該衰減器的作用與信號的頻率無關(guān)。,4)阻抗變換倒相器 作用： a 、

35、采用射極跟隨器作阻抗變換器，提高輸入電路的輸入阻抗； b、將來自衰減器的單端輸入信號轉(zhuǎn)換為雙端輸出的對稱信號送給Y前置放大器，以便將被測信號對稱地加到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板。,2前置放大器 作用： （1）將信號適當放大，補償延遲線的損耗； （2）為X通道提供內(nèi)觸發(fā)信號，并具有靈敏度微調(diào)、校正、Y軸移位、極性反轉(zhuǎn)等作用。,3延遲線 作用：把加到垂直偏轉(zhuǎn)板上的信號延遲一段時間，使信號出現(xiàn)的時間滯后于掃描開始時間，保證在屏幕上掃描出信號全過程。,4Y輸出放大器 Y輸出放大器功能是將延遲線傳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)。,三、通用示波器的水平通道,（一）作用

36、：產(chǎn)生隨時間線形變化的掃描電壓，再放大到足夠的幅度，然后輸出到水平偏轉(zhuǎn)板，使光點在熒光屏的水平方向達到滿偏轉(zhuǎn)。,（二）構(gòu)成：觸發(fā)電路、掃描電路和水平放大器等。,1觸發(fā)電路 （1）作用：為掃描信號發(fā)生器提供符合要求的觸發(fā)脈沖。,（2）結(jié)構(gòu)： 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。,1）觸發(fā)源選擇 一般有內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)和電源觸發(fā)三種類型。 內(nèi)觸發(fā)（INT）：將Y前置放大器輸出（延遲線前的被測信號）作為觸發(fā)信號，適用于觀測被測信號。 外觸發(fā)（EXT）：用外接的、與被測信號有嚴格同步關(guān)系的信號作為觸發(fā)源，用于比較兩個信號的同步關(guān)系，或者，當被測

37、信號不適于作觸發(fā)信號時使用。 電源觸發(fā)（LINE）：用50Hz的工頻正弦信號作為觸發(fā)源，適用于觀測與50Hz交流有同步關(guān)系的信號。,2）觸發(fā)耦合方式 一般設(shè)有四種觸發(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。 “AC”交流耦合：用于觀察從低頻到較高頻率的信號。用 “內(nèi)”、“外”觸發(fā)均可。 “AC低頻抑制”（“LF REJ ”）耦合：用于觀察含有低頻干擾的信號。 “AC高頻抑制耦合”（“HF REJ ”）：用于抑制高頻成分的耦合。,3）觸發(fā)極性選擇和觸發(fā)電平調(diào)節(jié) a 、作用： 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，調(diào)節(jié)它們可便于對波形的觀測和比較。 b

38、 、定義： 觸發(fā)極性：指觸發(fā)點位于觸發(fā)源信號的上升沿還是下降沿。觸發(fā) 點處于觸發(fā)源信號的上升沿為“+”極性；觸發(fā)點位于觸發(fā)源信號的下降沿為“”極性。 觸發(fā)電平：指觸發(fā)脈沖到來時所對應(yīng)的觸發(fā)放大器輸出電壓的瞬時值。,正電平 正極性,正電平 負極性,負電平 負極性,負電平 正極性,4）放大整形電路 掃描信號發(fā)生器要穩(wěn)定工作，對觸發(fā)信號有一定的要求，因此，需對觸發(fā)信號進行放大、整形。 整形電路的基本形式是電壓比較器，當輸入的觸發(fā)源信號與通過“觸發(fā)極性”和“觸發(fā)電平”選擇的信號之差達到某一設(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。,2掃描發(fā)生器環(huán)（時基電路） （1）作用：掃描

39、發(fā)生器用來產(chǎn)生線性良好的鋸齒波，通常用掃描發(fā)生器環(huán)來產(chǎn)生掃描信號。 （2）結(jié)構(gòu)：積分器、掃描閘門及比較釋抑電路組成。,（3）掃描發(fā)生器環(huán)的基本工作過程： 觸發(fā)脈沖到來后，打開時基閘門，掃描電壓產(chǎn)生電路開始產(chǎn)生線性變化的鋸齒波電壓，此電壓送至X特大器，控制電子束自左向右掃描，同時也送往比較器； 當鋸齒波電壓達到預(yù)定的幅度后，電壓比較器輸出經(jīng)釋抑電路產(chǎn)生停止信號，關(guān)閉時基閘門，使掃描電壓產(chǎn)生電路進入回程期； 在回程期，釋抑電路起“抑止”作用，防止后續(xù)觸發(fā)脈沖去開啟時基閘門，直到閘門輸入端及掃描電路完全恢復(fù)到初始狀態(tài)才釋放閘門。 掃描正程：從時基閘門打開到閘門關(guān)閉的一段時期。 釋抑期：從掃描正程開始

40、到閘門“釋放”時為止的一段時間為釋抑 期，比逆程期長。 一次掃描至少包括掃描正程和釋抑期，釋抑期內(nèi)既完成掃描回程，又保證電路恢復(fù)到初始狀態(tài)，等待下一個觸發(fā)脈沖觸發(fā)。,3水平放大器 （1）作用： 選擇X軸信號，并將其放大到足以使光點在水平方向達到滿偏的程度。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。 （2）掃描速度： 改變X放大器的增益可以使光跡在水平方向得到擴展，或?qū)呙杷俣冗M行微調(diào)，以校準。改變X放大器有關(guān)的直流電位可以使光跡產(chǎn)生水平位移。,4、掃描方式 （1）連續(xù)掃描： 掃描電壓是連續(xù)的，即掃

41、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。 （2）觸發(fā)掃描： 由被測信號激發(fā)掃描發(fā)生器的間斷的工作方式，適用于測量脈沖信號。 （3）自動掃描： 無觸發(fā)信號時，連續(xù)掃描；有觸發(fā)信號時，觸發(fā)形成掃描。 （4）單次掃描： 只在第一個觸發(fā)脈沖到來時啟動掃描一次，主要用于觀測非周期信號。,連續(xù)掃描與觸發(fā)掃描的比較：,示波器中觸發(fā)方式的設(shè)置： （1）“常態(tài)（NORM）方式”： 相當于觸發(fā)掃描。有信號輸入時屏幕顯示被測信號波形；無信號時屏幕無顯示。 （2）“自動（AUTO）方式”： 有信號時相當于觸發(fā)掃描，屏幕顯示被測信號波形；無信號時相當于連續(xù)掃描，屏幕顯示水平掃描線。 需與觸發(fā)電平配合使

42、用使波形穩(wěn)定顯示。 （3）“峰值自動（P-P AUTO）”： 同“自動方式”，只是不需調(diào)節(jié)觸發(fā)電平葉可使波形穩(wěn)定。,四、 通用示波器的其他電路,1高、低壓電源 低壓電源為電路提供所需的直流電壓。 高壓電源電路多用于示波器的高、中壓供電。 2Z軸的增輝與消隱 作用：是將閘門信號放大，加到示波管上，使顯示的波形正程加亮。 3校準信號發(fā)生器 作用：產(chǎn)生幅度和頻率準確的基準方波信號，為儀器本身提供校準信號源，以便隨時校準示波器的垂直靈敏度和掃描時間因數(shù)。,3.3.5 示波器的多波形顯示,一、多線示波 多線示波是利用多槍電子管來實現(xiàn)的。各通道、各波形之間產(chǎn)生的交叉干擾可以減少或消除，可獲得較高的測量準確

43、度。但其制造工藝要求高，成本也高，所以應(yīng)用不是十分普遍。,二、多蹤示波 1、工作原理： 多蹤示波是在單線示波的基礎(chǔ)上增加了電子開關(guān)而形成的。電子開關(guān)按分時復(fù)用的原理，分別把多個垂直通道的信號輪流接到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板上，最終實現(xiàn)多個波形的同時顯示。 2、雙蹤示波器的Y通道工作原理如圖所示。,雙蹤示波器的Y通道中設(shè)置了兩套相同的輸入和前置放大器，兩個通道的信號都經(jīng)過電子開關(guān)控制的門電路，只要電子開關(guān)的切換頻率滿足人眼的滯留要求，就能同時觀察到兩個被測波形而無閃爍感。根據(jù)電子開關(guān)工作方式的不同，雙蹤示波器有5種顯示方式。,（1）“Y1”通道（CH1）：接入Y1通道，單蹤顯示Y1的波形。,（2）“Y2”通道（

44、CH2）：接入Y2通道，單蹤顯示Y2的波形。,（3）疊加方式（CH1CH2）： 兩通道同時工作，Y1、Y2通道的信號在公共通道放大器中進行代數(shù)相加后送入垂直偏轉(zhuǎn)板，實現(xiàn)兩信號的“和”或“差”的功能。 當“CH2反相”按鈕彈起時，實現(xiàn)CH1+CH2; 當“CH2反相”按鈕按下時，實現(xiàn)CH1CH2。,（4）交替方式（ALT）： 第一次掃描時接通Y1通道，第二次掃描時接通Y2通道，交替地顯示Y1、Y2通道輸入的信號，如圖所示。 該方式適合于觀察高頻信號。若用于觀測頻率較低信號則出現(xiàn)波形“閃爍”。,“交替”方式觸發(fā)源的選擇: 若示波器處于交替觸發(fā)狀態(tài)，即顯示Y1信號時，用Y1信號觸發(fā)，顯示Y2信號時，

45、用Y2信號觸發(fā)，則原來有相位的兩個信號會顯示為相位相同的信號。如下所示：,a）被測信號,b）交替觸發(fā)顯示的波形,此時應(yīng)該使用相位超前的信號作固定的內(nèi)觸發(fā)源或者改用“斷續(xù)”顯示方式，波形如下：,c)固定信號y1觸發(fā)顯示的波形,（5）斷續(xù)方式（CHOP）： 斷續(xù)方式是在一個掃描周期內(nèi)，高速地輪流接通兩個輸入信號，被測波形由許多線段時續(xù)地顯示出來，如圖所示。 該方式適用于被測信號頻率較低的情況。若用于觀測頻率較高信號則會出現(xiàn)波形“斷續(xù)”。,三、雙時基掃描顯示 雙時基示波器有兩個獨立的觸發(fā)和掃描電路，其掃描速度可以相差很多倍。這種示波器特別適用于在觀察一個脈沖序列的同時，仔細觀察其中一個或部分脈沖的細

46、節(jié)。,圖 雙掃描示波器的組成,如圖，輸入信號為由4個脈沖組成的脈沖串，現(xiàn)欲通過雙掃描示波器在同一屏幕上仔細觀測其中的第三個脈沖。這時可用A掃描（稱慢掃描）去完整顯示脈沖列，而用B掃描（稱快掃描）去展開第三個脈沖。,圖 雙掃描示波器的有關(guān)波形,首先脈沖1達到觸發(fā)電平，產(chǎn)生A觸發(fā)，在它的作用下產(chǎn)生A掃描，這個掃描電壓將脈沖14顯示在熒光屏上。與此同時，A掃描電壓與圖中電位器Rp提供的直流電位在比較器中進行比較，當電平一致時產(chǎn)生B觸發(fā)，開始B掃描。B掃描比A掃描延遲的時間可以通過Rp來調(diào)節(jié)，因此，Rp提供的直流電平稱為“延遲觸發(fā)電平”。 為了能同時觀測脈沖列的全貌及其中某一部分的細節(jié)，通過電子開關(guān)，

47、把兩套掃描電路的輸出“交替”地接人X放大器。電子開關(guān)還控制Y線光跡分離電路，它實際上是控制Y放大器的直流電位，使兩種掃描顯示的波形上下分開。由于熒光屏的余輝和人眼的殘留效應(yīng)，就使人感到“同時”顯示了兩種波形。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（見圖），用它來給A通道增輝，使得A通道所顯示的脈沖列中，對應(yīng)B掃描期間的那個脈沖3被加亮（見圖），這稱為“B加亮A”。 在有的雙掃描示波器的實現(xiàn)中，只有A延遲B方式，有的只有B加亮A方式，若兩種方式都有的，被稱為自動雙掃描。,3.4取樣示波器,一、概述,1取樣的基本概念 （1）取樣：就是從被測波形上取得樣點的過程

48、。取樣分為實時取樣和非實時取樣兩種。 （2）實時取樣：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；,（3）非實時取樣：從被測信號的許多相鄰波形上取得樣點的方法，或稱為等效取樣。,在t=t1時，取樣脈沖p(t)到來，取樣門開關(guān)S閉合，輸入信號ui(t)被取樣，形成離散輸出信號uo(t)，uo(t)稱為“取樣信號”。若取樣脈沖寬度很窄，則可以認為每次取樣所得離散的取樣信號幅度就等于該次取樣瞬間輸入信號的瞬時值。依次類推，可取樣點若干。,兩個取樣脈沖的時間間隔為 :,二、取樣原理 在取樣技術(shù)中，取樣保持器是核心電路，取樣保持器在原理上可等效為一個取樣開關(guān)（取樣門）和保持電容的串聯(lián)。,式

49、中：T為被測信號的周期；t為步進延遲時間；m為兩個取樣脈沖之間被測信號周期的個數(shù)（圖中m=1）。 則所得的取樣信號的包絡(luò)可重現(xiàn)原信號波形，因為波形包絡(luò)所經(jīng)歷的時間變長了，故可用低頻示波器顯示。,在實時取樣條件下，以為取樣間隔，完成一個信號周期（T）的采樣需n次，即；在非實時取樣時，設(shè)每m個信號周期取樣一次，經(jīng)過n次取樣之后完成對信號的一次取樣循環(huán)，那么，一次取樣循環(huán)的時間t和信號周期T的關(guān)系為,即，非實時取樣后得到的n個取樣點形成的包絡(luò)等效為原信號的一個周期，而這n個取樣點來自于原信號的（mn+1）個周期，因而，取樣后比原信號頻率降低了（mn+1）倍。非實時采樣只適用于周期性信號。,4、取樣示

50、波器的主要參數(shù) （1）取樣示波器的帶寬 對取樣門的要求是元件的高頻特性要足夠好；取樣脈沖本身要足夠窄，。當取樣門所用元件工作頻率足夠高時，取樣門的最高工作頻率與取樣脈沖底邊的寬度成反比。 可見，取樣示波器的頻帶寬度與取樣脈沖底邊的寬度成反比。 （2）取樣密度 取樣密度是指電路掃描時，在示波器屏幕X軸上顯示的被測信號每格所對應(yīng)的取樣點數(shù)，常用每厘米的光點數(shù)來表示。 （3）等效掃速 等效掃速定義為被測信號經(jīng)歷時間與水平方向展寬的距離比。 在通用示波器中掃描速度為熒光屏每厘米代表的時間（t/cm）。在取樣示波器中，雖然在屏幕上顯示n個亮點需要n（mT+t）的時間，但它等效于被測信號經(jīng)過了nt的時間。

51、,35 數(shù)字存儲示器,一、數(shù)字存儲示波器,數(shù)字存儲示波器（Digital Storage Oscilloscope，簡稱為DSO）是將捕捉到的波形通過A/D轉(zhuǎn)換進行數(shù)字化，而后存入示波管外的數(shù)字存儲器中。,1、數(shù)字存儲示波器的組成原理 一個典型的數(shù)字存儲示波器原理方框圖如圖所示，它的工作過程一般分為存儲和顯示兩個階段。 在存儲工作階段，模擬輸入信號先經(jīng)過適當?shù)胤糯蠡蛩p，然后再經(jīng)過“取樣”和“量化”兩個過程的數(shù)字化處理，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號，最后，數(shù)字化信號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)字信號從存儲器中讀出，并經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，經(jīng)垂直放大器放

52、大加到CRT的Y偏轉(zhuǎn)板。與此同時，CPU的讀地址計數(shù)脈沖加至D/A轉(zhuǎn)換器，得到一個階梯波掃描電壓，加到水平放大器放大，驅(qū)動CRT的X偏轉(zhuǎn)板，從而實現(xiàn)在CRT上以稠密的光點包絡(luò)重現(xiàn)模擬輸入信號。,2數(shù)字存儲示波器的工作方式,3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有基本顯示、抹跡顯示、卷動顯示、放大顯示和XY顯示等，可適應(yīng)不同情況下波形觀測的需要。,4數(shù)字存儲示波器的特點,5、數(shù)字存儲示波器的主要技術(shù)指標,（1）最高取樣速率 最高取樣速率指單位時間內(nèi)取樣的次數(shù)，也稱數(shù)字化速率，用每秒鐘完成的A/D轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)來衡量。取樣速率愈高，儀器捕捉高頻或快速信號的能力愈強。,（2）存儲帶寬(

53、B) 存儲帶寬與取樣速率fs密切相關(guān)。根據(jù)取樣定理，如果取樣速率大于或等于信號頻率的2倍，便可重現(xiàn)原信號。實際上，為保證顯示波形的分辨率，一般取N=410倍或更多，即存儲帶寬。,(3）分辨率 分辨率指示波器能分辨的最小增量。它包括垂直分辨率（電壓分辨率）和水平分辨率（時間分辨率）。 垂直分辨率與A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率相對應(yīng)，常以屏幕每格的分級數(shù)(級div)或百分數(shù)表示。水平分辨率由取樣速率和存儲器的容量決定，常以屏幕每格含多少個取樣點或用百分數(shù)來表示來。,（4）存儲容量 存儲容量又稱記錄長度，它由采集存儲器（主存儲器）的最大存儲容量來表示，常以字(word)為單位。,（5）讀出速度 讀出速度是指

54、將數(shù)據(jù)從存儲器中讀出的速度，常用“(時間)/div”來表示。,36 示波器的選擇和使用,一、 示波器的選擇和使用,（1）根據(jù)要顯示的信號數(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 （3）根據(jù)被測信號的重現(xiàn)方式選擇 (4) 根據(jù)被測信號是否含有交直流成分選擇 (5) 根據(jù)被測信號的測試重點選擇,二、示波器的正確使用,使用前須檢查電網(wǎng)電壓是否與示波器要求的電源電壓一致。通電后需預(yù)熱幾分鐘再調(diào)整各旋鈕。各旋鈕應(yīng)先大致旋在中間位置，以便找到被測信號波形。,1、輝度 使用示波器時，亮點輝度要適中，不宜過亮，且光點不應(yīng)長時間停留在同一點上，以免損壞熒光屏。 2、聚焦 應(yīng)使用光點聚焦，不要

55、用掃描線聚焦。如果用掃描線聚焦，很可能只在垂直方式上聚焦，而在水平方向上并未聚焦。 如下圖所示顯示方波時可能會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象。,3、測量 應(yīng)在示波管屏幕的有效面積內(nèi)進行測量，最好將波形的關(guān)鍵部位移至屏幕中心區(qū)域觀測，這樣可以避免因示波管的邊緣彎曲而產(chǎn)生測量誤差。,4、探頭 探頭要專用，且使用前要校正。將示波器內(nèi)部校正信號（方波信號）經(jīng)探頭接入通道，觀察波形形狀。,a) 正常補償 b）欠補償 c）過補償,37 示波器的基本測量方法,一、測量電壓,1直流電壓的測量 （1）測量原理 示波器測量直流電壓的原理是利用被測電壓在屏幕上呈現(xiàn)一條直線，該直線偏離時間基線（零電平線）的高度與被測電壓的大小成正比

56、的關(guān)系進行的。 被測直流電壓值為：,式中，h為被測直流信號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)。,（2）測量方法 1）首先應(yīng)將示波器的垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度微調(diào)旋鈕置于校準位置（CAL）。 2）將待測信號送至示波器的垂直輸入端。 3）確定零電平線。 將示波器的輸入耦合開關(guān)置于“GND”位置，調(diào)節(jié)垂直位移旋鈕，將熒光屏上的掃描基線（零電平線）移到熒光屏的中央位置。 4）確定直流電壓的極性。 調(diào)整垂直靈敏度開關(guān)到適當位置，將示波器的輸入耦合開關(guān)撥向“DC”檔，觀察此時水平亮線的偏轉(zhuǎn)方向，若位于前面確定的零電平線上，則被測直流電壓為正極性；若向下偏轉(zhuǎn)，則為負極性。 5）讀出被測

57、直流電壓偏離零電平線的距離h。 6）根據(jù)公式計算被測直流電壓值。,2交流電壓的測量,（1）測量原理 使用示波器測量交流電壓的最大優(yōu)點是可以直接觀測到波形的形狀，還可顯示其頻率和相位。但是，只能測量交流電壓的峰-峰值。被測交流電壓值VPP（峰-峰值）為 VPP= HDyK 式中：H為被測交流電壓波峰和波谷的高度或任意兩點間的高度；Dy為示波器的垂直靈敏度；K為探頭衰減系數(shù)。,（2）測量方法 1）首先應(yīng)將示波器的垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度微調(diào)旋鈕置于校準位置（CAL）。 2）將待測信號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，使顯示的波形穩(wěn)定。 5）調(diào)節(jié)垂直靈敏

58、度開關(guān)，使熒光屏上顯示的波形適當，記錄Dy值。 6）讀出被測交流電壓波峰和波谷的高度或任意兩點間的高度H。 7）根據(jù)式上計算被測交流電壓的峰-峰值。,二、測量時間和頻率,1測量周期和頻率 （1）測量原理 對于周期性信號，周期和頻率互為倒數(shù)，只要測出其中一個量，另一個參量可通過公式求出。 被測交流信號的周期T為 T=xDx/k 式中：x為被測交流信號的一個周期在熒光屏水平方向所占距離；Dx為示波器的掃描速度；k為X軸擴展倍率開關(guān)。 （2）測量方法 1）首先將示波器的掃描速度微調(diào)旋鈕置于“校準”（CAL）位置。 2）將待測信號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)，使顯示的波形穩(wěn)定，并記錄值。 5）讀