电子示波器章节

1、第第4章章 电子示波器电子示波器第第4 4章章 电子示波器电子示波器 示波器示波器 - - 电子工程师的眼睛电子工程师的眼睛第第4章章 电子示波器电子示波器示波器示波器的的首要任务首要任务准确地显示波形准确地显示波形, 保证信号完整性测量保证信号完整性测量第第4章章 电子示波器电子示波器第第4 4章章 电子示波器电子示波器 4.1 4.1 概概 述述4.2 4.2 示示 波波 管管4.3 4.3 电子示波器的结构框图与性能电子示波器的结构框图与性能4.4 4.4 电子示波器的电子示波器的Y、X通道及通道及校正器校正器4.5 4.5 双踪和双线示波器双踪和双线示波器4.6 4.6 高速和取样示波

2、器高速和取样示波器4.7 4.7 记忆示波器与存贮示波器记忆示波器与存贮示波器4.8 .8 数字化波形处理系统简介数字化波形处理系统简介第第4章章 电子示波器电子示波器本章要点：本章要点：u示波器的功用、分类、组成和示波器的功用、分类、组成和波形显示原理波形显示原理u 通用示波器的组成原理、特性与应用通用示波器的组成原理、特性与应用u 取样技术在示波器中的应用取样技术在示波器中的应用u数字示波器的组成原理数字示波器的组成原理、信号采集处理技术、信号采集处理技术、特性与功能特性与功能第第4章章 电子示波器电子示波器 示波器的功用基本概述示波器的功用基本概述 示波器能让人们观察到信号波形的全貌，能

3、测量信号的示波器能让人们观察到信号波形的全貌，能测量信号的幅度、频率、周期等基本参量，能测量脉冲信号的脉宽、占空幅度、频率、周期等基本参量，能测量脉冲信号的脉宽、占空比、上升（下降）时间、上冲、振铃等参数，还能测量两个信比、上升（下降）时间、上冲、振铃等参数，还能测量两个信号的时间和相位关系。这些功能是其它电子仪器难以胜任的。号的时间和相位关系。这些功能是其它电子仪器难以胜任的。 1.1. 示波器是一种基本的、示波器是一种基本的、应用最广泛应用最广泛的的时域测量仪器时域测量仪器。90%90%1010%2.2. 是一种是一种全息仪器全息仪器。3.3. 示波器从早期的示波器从早期的定性观测定性观测

4、，已发展到可以进行，已发展到可以进行精确测量精确测量。4.4. 示波器是其它示波器是其它图式仪器的基础图式仪器的基础。把示波器弄懂了。把示波器弄懂了, ,对扫频对扫频仪、频谱仪、逻辑分析仪以及医用仪、频谱仪、逻辑分析仪以及医用B B超等各种图示仪器就容易超等各种图示仪器就容易理解了。理解了。第第4章章 电子示波器电子示波器4.1 概概 述述一、示波器的定义及应用领域一、示波器的定义及应用领域二、示波器的基本特点及主要用二、示波器的基本特点及主要用途途三、示波器的分类三、示波器的分类四、示波器的发展和现状四、示波器的发展和现状第第4章章 电子示波器电子示波器 定义：定义：电子示波器电子示波器简称

5、简称示波器示波器( (oscilloscope) 。它是一种用。它是一种用荧光屏显示电量随时间变化过程的电子测量仪器。荧光屏显示电量随时间变化过程的电子测量仪器。一、示波器的定义及应用领域一、示波器的定义及应用领域 应用领域：国防应用领域：国防、科研科研、学校学校以及以及工、农、商业工、农、商业等各领域。等各领域。第第4章章 电子示波器电子示波器二、示波器的基本特点及主要用途二、示波器的基本特点及主要用途（2 2）主要用途：）主要用途： 观测电信号波形。观测电信号波形。 测量电压电流的幅度、频率、时间、相位等电量参数。测量电压电流的幅度、频率、时间、相位等电量参数。 显示电子网络的频率特性。显

6、示电子网络的频率特性。 显示电子器件的伏安特性。显示电子器件的伏安特性。 （1）电子示波器的基本特点是：电子示波器的基本特点是： 能显示信号波形，可测量瞬时值；可显示任意两量之间能显示信号波形，可测量瞬时值；可显示任意两量之间的函数关系的函数关系（XY记录仪）记录仪）。 输入阻抗高，对被测信号影响小。输入阻抗高，对被测信号影响小。 测量灵敏度高，并有较强的过载能力。测量灵敏度高，并有较强的过载能力。 工作频带工作频带宽宽，速度快，便于观察高速变化的波形细节。，速度快，便于观察高速变化的波形细节。第第4章章 电子示波器电子示波器三、示波器的分类三、示波器的分类A/D，D/AB100MHz第第4章

7、章 电子示波器电子示波器四、示波器的发展和现状四、示波器的发展和现状大致可分为三个阶段大致可分为三个阶段(1)20(1)20世纪世纪30305050年代年代通用示波器的诞生和实用化并且品种缤纷的阶段通用示波器的诞生和实用化并且品种缤纷的阶段 (2)20 (2)20世纪世纪6060年代年代 示波器技术进一步得到提高，示波器技术进一步得到提高，19691969年通用示波器的带宽年通用示波器的带宽达到达到300MHz300MHz，取样示波器的带宽达到，取样示波器的带宽达到18GHz18GHz(3)20(3)20世纪世纪7070年代以后年代以后 19791979年示波器带宽达到年示波器带宽达到1GHz

8、1GHz，创造了通用示波器带宽，创造了通用示波器带宽的高峰，的高峰，19831983年数字存储示波器年数字存储示波器(DSO)(DSO)问世。问世。注：注：数字荧光示波器数字荧光示波器DPO是是Tektronix公司推陈出新的一种公司推陈出新的一种示波器平台。示波器平台。第第4章章 电子示波器电子示波器四、示波器的发展和现状四、示波器的发展和现状示波器的品牌示波器的品牌高端的主要是美国的几款高端的主要是美国的几款AgilentAgilent（美国安捷伦）（美国安捷伦）TektronixTektronix（美国泰克）（美国泰克）Lecrop Lecrop （美国力科示波器）（美国力科示波器）国产

9、示波器向中高端市场迈进国产示波器向中高端市场迈进 近几年，国内厂商在数字示波器市场开拓及技创新方面近几年，国内厂商在数字示波器市场开拓及技创新方面取得了很好的成绩取得了很好的成绩。 主要品牌有：主要品牌有：普源精仪普源精仪(RIGOL)(RIGOL)、台湾固纬、台湾固纬(GW)(GW)、鼎阳鼎阳科技科技、优利得、绿杨、利利普、优利得、绿杨、利利普、同惠电子同惠电子、中策。、中策。第第4章章 电子示波器电子示波器通用示波器通用示波器SDS1000C系列数字存储示波器系列数字存储示波器美国林科美国林科LINK虚拟数字存储示波器虚拟数字存储示波器 福禄克福禄克Fluke手持数字存储示波器手持数字存储

10、示波器泰克泰克 混合信号示波器混合信号示波器(注：混合信号指注：混合信号指模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号) 第第4章章 电子示波器电子示波器示波器的组成示波器的组成水平系统水平系统垂直系统垂直系统扫描系统扫描系统触发系统触发系统显示系统显示系统第第4章章 电子示波器电子示波器4.2 4.2 示示 波波 管管 模拟示波器的模拟示波器的核心部件核心部件是是示波管示波管。示波管又称。示波管又称阴极射线管阴极射线管（，是能够把是能够把电信号转换为光信号电信号转换为光信号的显示器件。的显示器件。一、示波管一、示波管二、波形显示原理二、波形显示原理主要内容主要内容第第4章章 电子示波器电子示波器组成

11、：组成：电子枪电子枪、偏转系统偏转系统和和荧光屏荧光屏是一种整个被密封在玻璃壳内的大型真空电子器件是一种整个被密封在玻璃壳内的大型真空电子器件示波器的核心部件：示波器的核心部件：示波管示波管荧光屏荧光屏偏转电极偏转电极电子枪电子枪真空玻璃管一、示波管一、示波管第第4章章 电子示波器电子示波器第第4章章 电子示波器电子示波器电子束在电子枪内产生两次会聚，又称双凸透镜系统电子束在电子枪内产生两次会聚，又称双凸透镜系统 第第4章章 电子示波器电子示波器Y放大器放大器锯齿波锯齿波信号信号输入输入Y1Y2X1X2uXuY它的作用是决定电子束怎样偏转它的作用是决定电子束怎样偏转第第4章章 电子示波器电子示

12、波器电子枪控制栅极G阴极K灯丝h偏转系统第一阳极A1第二阳极A2Y1Y2X1X2后加速阳极A3荧光屏偏转板辅助聚焦聚焦辉度+RP1RP2RP3阴极射线示波管结构示意图第第4章章 电子示波器电子示波器二、波形显示原理二、波形显示原理 补充补充加在偏转板上的电压信号加在偏转板上的电压信号（推挽信号）（推挽信号）uy1 12 23 34 40 0t tT Ts suxuyuxX1X2Y1Y21 12 23 34 40 0t t0 0T Tn n1 12 23 34 40 0第第4章章 电子示波器电子示波器二、波形显示原理二、波形显示原理 补充补充电子束运动电子束运动光点位置控制：光点位置控制：( (

13、示波管荧光屏示波管荧光屏) )+ + + + + + +- - - - - - - - - - - - - -+ + + + + + +光点在合力作用下移动光点在合力作用下移动 电子束沿电子束沿垂直偏转垂直偏转电压电压UY和和水平偏转水平偏转电压电压UX共同作用的共同作用的合成方向运动合成方向运动。 在荧光屏上显示在荧光屏上显示的光点按的光点按平行四边平行四边形法则形法则合成，合成，光点光点的轨迹反映的轨迹反映UY和和UX的关系的关系。第第4章章 电子示波器电子示波器二、波形显示原理二、波形显示原理 补充补充1显示随时间变化的图形显示随时间变化的图形（1）Ux、Uy为固定电压为固定电压时，有下

14、面四种情况：时，有下面四种情况：(c)Ux=常量；常量； Uy=0(d)Ux=常量常量 ；Uy=常量常量第第4章章 电子示波器电子示波器（2）X、Y偏转板上分别加变化电压，有下面两种情况：偏转板上分别加变化电压，有下面两种情况： 0 01 12 23 34 40 02 24 41 13 3第第4章章 电子示波器电子示波器仅在水平偏转板的两仅在水平偏转板的两板间加锯齿电压板间加锯齿电压，则，则光点只在荧光屏的水光点只在荧光屏的水平方向来回移动，出平方向来回移动，出现一条水平线段。现一条水平线段。0 01 13 32 24 40 00 01 12 23 34 4（2）X、Y偏转板上分别加变化电压，

15、有下面两种情况：偏转板上分别加变化电压，有下面两种情况：第第4章章 电子示波器电子示波器二、二、电子枪电子枪 偏转板偏转板 荧光屏荧光屏正弦电压正弦电压 + + 可调节直流电压可调节直流电压, ,亮线在竖直方向平移亮线在竖直方向平移第第4章章 电子示波器电子示波器（3）Y偏转板加偏转板加正弦波信号电压，正弦波信号电压，X偏转板加锯齿波偏转板加锯齿波电压电压二、二、第第4章章 电子示波器电子示波器t0123401234uytux01234 示波器两个偏转板上都加正弦电压示波器两个偏转板上都加正弦电压时显示的图形称为时显示的图形称为李沙李沙育育（LissajousLissajous）图形，这种图形

16、在相位和频率测量中常会用到。图形，这种图形在相位和频率测量中常会用到。 若两信号的若两信号的初相相同初相相同，且在，且在X X、Y Y方向的偏转距离相同，方向的偏转距离相同，在荧光屏上在荧光屏上画出一条与水平画出一条与水平轴呈轴呈4545度角的直线度角的直线。 (4) (4) 显示任意两个变量之间的关系显示任意两个变量之间的关系XY(Ux)(Uy)第第4章章 电子示波器电子示波器t0123401234uytux01234024若两信号的若两信号的初相相差初相相差9090度度，且在，且在X X、Y Y方向的偏方向的偏转距离相同，在荧光屏转距离相同，在荧光屏上画出的上画出的图形为圆图形为圆。122

17、xyuu(4) (4) 显示任意两个变量之间的关系显示任意两个变量之间的关系第第4章章 电子示波器电子示波器2 2稳定显示波形的条件稳定显示波形的条件同步同步当扫描电压周期当扫描电压周期Tx x为被测信号周期为被测信号周期TY的整数倍的整数倍(即即TxnTY(n1，2，3，)时，时，第二个扫描周期第二个扫描周期显示的波形与第一个扫描周期显示的显示的波形与第一个扫描周期显示的波形完全重叠，波形完全重叠，这种现象叫这种现象叫同步同步。 第一个第一个扫描周期扫描周期第二个第二个扫描周期扫描周期tUytUxyxTT3显示稳定的波形显示稳定的波形？显示正弦波显示正弦波稳定显示稳定显示！显示什么波形显示什

18、么波形？yxTT3（1）Tx=nTy(n为正整数为正整数)：荧光屏上将稳定显示荧光屏上将稳定显示n个周期的个周期的被测信号波形。被测信号波形。(书书P107)第第4章章 电子示波器电子示波器xyxtTx=2TytyT图像显示原理：图像显示原理：例例：请思考：请思考：如果如果Ux 、 Uy不同步，不同步，屏幕上会显示什么波形？屏幕上会显示什么波形？第第4章章 电子示波器电子示波器（2）TxnTy(n为正整数为正整数)，即不满足同步关系时，显示的波即不满足同步关系时，显示的波形不稳定。形不稳定。 013467810911012345678109110123458tux54xT tux54xT -

19、Tyt015(6)234789uyTy1011t015(6)234789uyTy101110911xT第第4章章 电子示波器电子示波器tyxyxtTTx=1.5Ty例例：第第4章章 电子示波器电子示波器Y Y放大器放大器延迟级延迟级Y Y输入输入回路回路Y Y输出输出放大器放大器触发电路触发电路时基发时基发生器环生器环X X输出输出放大器放大器Z Z轴增轴增辉电路辉电路电源（直流高、低压）电源（直流高、低压）示示波波管管通用示波器的结构框图与工作原理通用示波器的结构框图与工作原理第第4章章 电子示波器电子示波器E EK KG G1 1G G2 2A A1 1A A2 2Y Y偏转板偏转板X X

20、偏转板偏转板电子束的电子束的产生、聚产生、聚焦与调辉焦与调辉电子束偏转电子束偏转控制作用控制作用波波形形显显示示作作用用荧光屏荧光屏偏转系统偏转系统电子枪电子枪示波器波形显示原理示波器波形显示原理第第4章章 电子示波器电子示波器三、荧光屏三、荧光屏在荧光屏的玻壳内侧涂上荧光粉，就形成了荧光屏在荧光屏的玻壳内侧涂上荧光粉，就形成了荧光屏。蓝色）蓝色）极短余辉极短余辉极长余辉（黄色）极长余辉（黄色）（大于大于1s1s）显示偏转电信号的波形。显示偏转电信号的波形。作用：作用：第第4章章 电子示波器电子示波器4.3 4.3 电子示波器的结构框图与性能电子示波器的结构框图与性能主要内容主要内容一、示波器

21、的结构框图一、示波器的结构框图二、示波器的主要性能指标二、示波器的主要性能指标 电子示波器由电子示波器由Y通道、通道、X通道、通道、Z通道、示波管、幅通道、示波管、幅度校正器、扫描时间校正器、电源几部分组成。度校正器、扫描时间校正器、电源几部分组成。第第4章章 电子示波器电子示波器4.3 4.3 电子示波器的结构框图与性能电子示波器的结构框图与性能 一、一、电子示波器结构框图电子示波器结构框图衰衰减减Y前置前置放大器放大器延迟线延迟线Y输出输出放大器放大器扫描扫描发生器环发生器环触发触发电路电路X放大器放大器电源电源输入输入输入输入 X Y外触发输入外触发输入校准信号校准信号发生器发生器校准输

22、出校准输出s2Y通道X通道s150Hz电源电源Z轴电路轴电路“外外”同步同步“内内”同步同步第第4章章 电子示波器电子示波器示波管示波管光点显示控制光点显示控制X通道控制通道控制Y通道控制通道控制校正源输出校正源输出第第4章章 电子示波器电子示波器1.Y通道：通道：波形关系图波形关系图推挽信号推挽信号延迟时间延迟时间作用：作用：获得时间被延迟、获得时间被延迟、幅度被放大或衰减的幅度被放大或衰减的 Y方向上的偏转电压。方向上的偏转电压。被观测信号被观测信号 一、一、电子示波器结构框图电子示波器结构框图?第第4章章 电子示波器电子示波器扫描电压扫描电压内同步内同步触发脉冲触发脉冲同步控制同步控制外

23、同步外同步同步方式：同步方式：同步信号来自被观测信号同步信号来自被观测信号同步信号来自仪器外部输入同步信号来自仪器外部输入同步同步信号信号作用：作用：获得获得X方向上的方向上的扫描偏转电压扫描偏转电压。 一、一、电子示波器结构框图电子示波器结构框图2.X通道：通道：第第4章章 电子示波器电子示波器3.3.延迟线的作用：延迟线的作用：延迟被测信号延迟被测信号2 时间，时间，使它略大于触发延迟时间使它略大于触发延迟时间1以以确保触发扫确保触发扫描与显示信号描与显示信号同步同步，能能观察到信号的前沿观察到信号的前沿。12被观测信号被观测信号扫描电压扫描电压触发脉冲触发脉冲Y通道通道X通道通道 一、一

24、、电子示波器结构框图电子示波器结构框图第第4章章 电子示波器电子示波器 (1)当扫描电压的周期是被测信号周期的整数倍时，即Tx=nTy（n为正整数），扫描的后一个周期描绘的波形与前一个周期完全重合，荧光屏上得到稳定的波形，此时，扫描信号与被测信号同步。 扫描电压与信号的同步总结扫描电压与信号的同步总结 (2)为了在屏幕上获得稳定的波形显示，应保证每次扫描的起始点都对应信号的相同相位点，即保证扫描信号与被测信号同步。 (3)电子束在被测电压与同步扫描电压的共同作用下，亮点在荧光屏上所描绘的图形反映了被测信号随时间变化的过程，当多次重复就构成稳定的图像。第第4章章 电子示波器电子示波器幅度校正器幅

25、度校正器扫描时间校正器扫描时间校正器校准信号发生器校准信号发生器 产生产生基准正弦信号基准正弦信号(20MHz)，它为仪器提供它为仪器提供校准信号源校准信号源。？校准方法校准方法？校准方法校准方法 一、一、电子示波器结构框图电子示波器结构框图4.校正器校正器 校正器是示波器内设的标准，用来校准或检验示波器校正器是示波器内设的标准，用来校准或检验示波器X轴和轴和Y轴标尺的刻度轴标尺的刻度，一般，一般Y轴校正单位为电压单位，轴校正单位为电压单位，X轴校正单位为轴校正单位为时间单位时间单位。第第4章章 电子示波器电子示波器二、示波器的主要性能指标二、示波器的主要性能指标频带宽度和上升时间频带宽度和上

26、升时间偏转灵敏度偏转灵敏度( (S) )和偏转因数和偏转因数扫描频率和时基因数扫描频率和时基因数输入阻抗输入阻抗示波器的瞬态响应示波器的瞬态响应 扫描方式扫描方式 一般性能指标一般性能指标 第第4章章 电子示波器电子示波器二、二、示波器的主要技术性能示波器的主要技术性能1频率响应频率响应( (频带宽度频带宽度) )和和上升时间上升时间( (最重要指标最重要指标） 带宽带宽（BW）:指垂直偏转通道指垂直偏转通道(Y方向放大器方向放大器)对正弦对正弦波的幅频响应下降到中心频率的波的幅频响应下降到中心频率的0.707(-3dB)的频率范围的频率范围。3dB点的频率点的频率示波器所显示的信号幅度为示波

27、器输示波器所显示的信号幅度为示波器输入端真实信号值的入端真实信号值的71%时的信号频率。时的信号频率。BWfhfl fh(fl 0Hz时时）第第4章章 电子示波器电子示波器1频率响应频率响应( (频带宽度频带宽度) )和和上升时间上升时间( (最重要指标最重要指标）上升时间上升时间是在是在Y通道输入端加一个通道输入端加一个理想的阶跃信号理想的阶跃信号，屏上显示，屏上显示波形从稳定幅度的波形从稳定幅度的10上升到上升到90所需时间。所需时间。nsz350单位为单位为rrtMHBWtBWBWtr/350如如1GHz带宽示波器的上升时间带宽示波器的上升时间 tr0.35ns（tr越小越好越小越好）1

28、0Um90UmUm示波器的瞬态响应示波器的瞬态响应第第4章章 电子示波器电子示波器o带宽不够通常会产生什么明显后果？带宽不够通常会产生什么明显后果？n高频信号高频信号幅度下降幅度下降n信号高频成分消失信号高频成分消失造成失真造成失真（也有好处，抑制噪声也有好处，抑制噪声）二、二、示波器的主要技术性能示波器的主要技术性能1频率响应频率响应( (频带宽度频带宽度) )和和上升时间上升时间( (最重要指标最重要指标）幅度下降幅度下降失真失真为了能够显示窄脉冲，示波器为了能够显示窄脉冲，示波器y y通道带宽必须很宽。通道带宽必须很宽。第第4章章 电子示波器电子示波器二、二、示波器的主要技术性能示波器的

29、主要技术性能1频率响应频率响应( (频带宽度频带宽度) )和和上升时间上升时间( (最重要指标最重要指标）不同带宽示波器观察不同带宽示波器观察50MHz方波的结果方波的结果60MHz示波器示波器100MHz示波器示波器350MHz示波器示波器500MHz示波器示波器没有足够带宽的影响没有足够带宽的影响:波形上升时间慢波形上升时间慢幅度有衰减幅度有衰减“准则准则：示波器所需带宽示波器所需带宽= =被测信号的最高频率成分被测信号的最高频率成分3535。” ” 第第4章章 电子示波器电子示波器二、二、示波器的主要技术性能示波器的主要技术性能1频率响应频率响应( (频带宽度频带宽度) )和和上升时间上

30、升时间( (最重要指标最重要指标）示波器的带宽对信号测试的影响示波器的带宽对信号测试的影响tr观察到失真的波形观察到失真的波形使上升时间变缓、使上升时间变缓、使幅度衰减使幅度衰减 tr精确的复现波形精确的复现波形被测信号被测信号频谱频率频谱频率足够的带宽足够的带宽带宽不足够带宽不足够足够的带宽才能覆盖更高频率的谐波成分足够的带宽才能覆盖更高频率的谐波成分 ！第第4章章 电子示波器电子示波器二、二、示波器的主要技术性能示波器的主要技术性能1频率响应频率响应( (频带宽度频带宽度) )和和上升时间上升时间( (最重要指标最重要指标）1 1 观测一个观测一个10MHz10MHz正弦波，为使失真小应选

31、什么示波器？正弦波，为使失真小应选什么示波器？2 2 测量电视机的视频信号要选什么示波器？测量电视机的视频信号要选什么示波器？ 3 3 测量电视机的中频信号要选什么示波器？测量电视机的中频信号要选什么示波器？ 4 4 测量电视机的高频信号要选什么示波器？测量电视机的高频信号要选什么示波器？“准则准则：示波器所需带宽示波器所需带宽= =被测信号的最高频率成分被测信号的最高频率成分3535。” ” 30MHz30MHz120MHz120MHz20MHz 20MHz 3000MHz3000MHz6MHz6MHz38MHz38MHz501000MHz501000MHz第第4章章 电子示波器电子示波器二

32、、二、示波器的主要技术性能示波器的主要技术性能2偏转灵敏度偏转灵敏度(S)和和偏转因数偏转因数偏转灵敏度偏转灵敏度S单位输入信号电压单位输入信号电压 Uy 引起光点在荧光屏上偏引起光点在荧光屏上偏转的距离转的距离H。yHSu则则yHuH dS单位单位为为cm/V、cmmV或或diVV(格伏格伏)偏转因数偏转因数d偏转灵敏度的倒数，偏转灵敏度的倒数，单位单位为为V/cm或或V/div。第第4章章 电子示波器电子示波器二、二、示波器的主要技术性能示波器的主要技术性能3扫描频率（扫描频率（扫描速度、时基因数扫描速度、时基因数）扫描频率扫描频率水平扫描的锯齿波频率。水平扫描的锯齿波频率。扫描速度扫描速

33、度 是光点的水平移动速度，是光点的水平移动速度，单位单位是是cms，或或divs等等。时基因数时基因数 扫描速度的倒数，扫描速度的倒数，它相当于光点移动单位长度它相当于光点移动单位长度(cm或或div)所需时间，单位是所需时间，单位是s cm，或或s div等。等。开关标注开关标注的是的是时基因数。时基因数。第第4章章 电子示波器电子示波器偏转灵敏度偏转灵敏度时基因数时基因数第第4章章 电子示波器电子示波器二、二、示波器的主要技术性能示波器的主要技术性能4输入阻抗输入阻抗 输入阻抗是指示波器输入端对地的电阻输入阻抗是指示波器输入端对地的电阻Ri和分布电容和分布电容Ci的的并联阻抗并联阻抗。5示

34、波器的瞬态响应示波器的瞬态响应 示波器的瞬态响应就是示波器的垂直系统电路在方波脉示波器的瞬态响应就是示波器的垂直系统电路在方波脉冲输入信号作用下的过渡特性。冲输入信号作用下的过渡特性。 示波器的瞬态响应示波器的瞬态响应示波器示波器放大器放大器的带宽的带宽fB与上升时与上升时间间tr的关系的关系Bhff 上升时间上升时间tr越小越好越小越好。350BrftfB的单位为的单位为MHz， tr的单位为的单位为ns。第第4章章 电子示波器电子示波器二、二、示波器的主要技术性能示波器的主要技术性能6扫描方式扫描方式线性时线性时基扫描基扫描连续扫描：连续扫描：回扫后回扫后没有等待时间没有等待时间，适用于观

35、测，适用于观测连续信号连续信号。触发扫描：触发扫描：只在触发信号的激励下才开始扫描只在触发信号的激励下才开始扫描，每完成一次扫描后就处于等待状态每完成一次扫描后就处于等待状态，直到下一，直到下一次触发信号到来。次触发信号到来。 连续扫描电压波形连续扫描电压波形 触发扫描电压波形触发扫描电压波形第第4章章 电子示波器电子示波器双时基扫描：应用在双时基扫描：应用在双踪双踪或或双线示波器。双线示波器。主要有：主要有：延迟扫描延迟扫描、混合扫描混合扫描、交替扫描交替扫描二、二、示波器的主要技术性能示波器的主要技术性能 双时基示波器有两个独立的触发和扫描电路，双时基示波器有两个独立的触发和扫描电路，在观

36、察一个在观察一个脉冲序列的同时脉冲序列的同时，可，可仔细观察其中一个或部分脉冲的细节。仔细观察其中一个或部分脉冲的细节。前置放大前置放大延长线延长线Y Y后置放大后置放大A A触发触发A A扫描扫描电子开关电子开关X X放大放大电压比较电压比较B B触发触发选择门选择门Y Y线光迹线光迹分离电路分离电路+ +- -B B扫描扫描R RP PY Y输入输入A A增辉增辉B B增辉增辉1 12 23 34 4它可同时提供它可同时提供两路两路X扫描时基信号扫描时基信号，显示显示两种两种信号波形信号波形。第第4章章 电子示波器电子示波器二、二、示波器的主要技术性能示波器的主要技术性能7一般性能指标一般

37、性能指标 表示表示示波管性能示波管性能的指标：亮度。聚焦、余辉、屏面形状、的指标：亮度。聚焦、余辉、屏面形状、尺寸、偏转灵敏度等。尺寸、偏转灵敏度等。 此外还有：此外还有：校准信号校准信号( (频率、幅度频率、幅度) )、额定电源电压额定电源电压、功率功率消耗消耗、外型尺寸、连续工作时间、工作环境等。、外型尺寸、连续工作时间、工作环境等。第第4章章 电子示波器电子示波器4.4 电子示波器的电子示波器的Y、X通道及校正器通道及校正器第第4章章 电子示波器电子示波器4.4 电子示波器的电子示波器的Y、X通道及校正器通道及校正器示波器的基本组成示波器的基本组成第第4章章 电子示波器电子示波器一、一、

38、垂直偏转通道垂直偏转通道(Y通道通道)垂直通道的作用：垂直通道的作用：（1）将被观察的信号它将被观察的信号它无失真无失真或或失真很小失真很小地传输到示波管的地传输到示波管的垂直偏转极板上垂直偏转极板上。（2）为了与水平偏转系统配合工作，要为了与水平偏转系统配合工作，要将被测信号进行一定将被测信号进行一定的延迟。的延迟。构成：构成：输入电路输入电路阻抗变换器阻抗变换器延迟线延迟线放大器放大器第第4章章 电子示波器电子示波器一、一、垂直偏转通道垂直偏转通道(Y通道通道)输入电路输入电路1)输入电路输入电路 完成对完成对输入信号的耦合和大小的粗调输入信号的耦合和大小的粗调作用，并在作用，并在 输入信

39、号与前置放大器之间起输入信号与前置放大器之间起阻抗变化阻抗变化的作用。的作用。2)前置放大器前置放大器 对信号进行对信号进行适当放大适当放大，并同时完成各种功能调节，并同时完成各种功能调节（包括包括增益微调、增益微调、Y轴位移轴位移、极性转换极性转换等等）和和取出内触发信号取出内触发信号。3)延迟线延迟线 对通过对通过Y Y轴电路的轴电路的被观测信号适当延迟被观测信号适当延迟。4)末级放大器末级放大器 也称也称垂直偏转放大器垂直偏转放大器，它将被观测信号，它将被观测信号放大放大到足够大的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使到足够大的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束电子束获得获得Y

40、方向的满偏转方向的满偏转。并完成。并完成垂直偏转因数垂直偏转因数“5”或或“10”扩扩展功能展功能。第第4章章 电子示波器电子示波器一、一、垂直偏转通道垂直偏转通道(Y通道通道)1输入电路输入电路探头探头输入耦合电路输入耦合电路衰减器衰减器阻抗转换器阻抗转换器第第4章章 电子示波器电子示波器1输入电路输入电路(1)输入耦合方式输入耦合方式输入耦合电路输入耦合电路衰减器衰减器耦合方式：耦合方式：AC 交流耦合交流耦合（GND）对地耦合对地耦合DC 直流耦合直流耦合输入直流、交流信号输入直流、交流信号输入交流信号输入交流信号输入电压为零输入电压为零隔直通交隔直通交第第4章章 电子示波器电子示波器第

41、第4章章 电子示波器电子示波器(2)(2)衰减器衰减器 对幅度较大的输入信号进行衰减，对幅度较大的输入信号进行衰减，进行频率补偿进行频率补偿 。 输入阻抗高，同时输入阻抗高，同时在示波器的整个通频带内衰减的分压比在示波器的整个通频带内衰减的分压比K0均匀不变，输入阻抗也不变均匀不变，输入阻抗也不变。纯电阻分压？纯电阻分压？作用：作用：设计要求：设计要求：?第第4章章 电子示波器电子示波器(2)(2)衰减器衰减器电路：电路：根据设计要求，采用根据设计要求，采用阻容补偿分压器阻容补偿分压器，且，且 C1R1C2R2 最佳补偿条件最佳补偿条件 ：过补偿过补偿 ：欠补偿：欠补偿：1122R CR C

42、222221121111ZRj R CZZRRj R C 衰减比：衰减比：1122R CR C 1122RCR C 补偿电容补偿电容分压比分压比: :2101212RCKRRCC 第第4章章 电子示波器电子示波器 改变分压比的开关为示波器的垂直改变分压比的开关为示波器的垂直灵敏度粗调开关灵敏度粗调开关，在，在面板上用面板上用“V/cmV/cm”标记，标记，偏转因数偏转因数。 控制钮：控制钮：如：如：最高灵敏度最高灵敏度 0.02cmmV 最小偏转因数最小偏转因数 50mVcm偏转因数偏转因数 100mVcm 衰减衰减2倍倍200mVcm 衰减衰减4倍倍0.5Vcm 衰减衰减 l0倍倍第第4章章

43、 电子示波器电子示波器早期都标上早期都标上衰减衰减量量，现在都标以，现在都标以偏转因数值偏转因数值iuou例：例：示波器最高灵敏度为示波器最高灵敏度为002cmmV时，最小偏转因数为时，最小偏转因数为50mVcm，衰减，衰减2、4、l0倍时，倍时， 偏转因数分别标以偏转因数分别标以100mVcm、200mVcm、0.5Vcm。第第4章章 电子示波器电子示波器(3) 探头探头 实物图实物图分类：分类：分类分类无源电压探头无源电压探头有源电压探头有源电压探头有源电流探头有源电流探头作用作用提高输入阻抗作用提高输入阻抗作用减小外界干扰减小外界干扰提高可测测电压幅度提高可测测电压幅度作用：作用：第第4

44、章章 电子示波器电子示波器无源探头电路及校准：无源探头电路及校准：示波器在使用前必须进行探头的校准示波器在使用前必须进行探头的校准! ! (b) RC电路电路(补偿式分压器补偿式分压器)正常补偿正常补偿iiCRRC 过补偿过补偿iiCRRC 欠补偿欠补偿iiCRRC (a)实物图实物图补偿电容补偿电容同轴电缆同轴电缆( (屏蔽线屏蔽线) )校准源信号校准源信号第第4章章 电子示波器电子示波器Ri=1MR=9MiiCRRC 探头工作时：即探头工作时：即分压比：分压比：101191: MMMRRRKiiMRi10pFCi10探头的作用：探头的作用： 提高示波器输入阻抗提高示波器输入阻抗 有分压、衰

45、减的作用有分压、衰减的作用信号减小了信号减小了1010倍倍。注：注：探头不能张冠李戴，必须配对使用探头不能张冠李戴，必须配对使用。否则降低示波器性能。否则降低示波器性能。 第第4章章 电子示波器电子示波器2阻抗变换器阻抗变换器 阻抗变换器阻抗变换器一般可由一般可由射极跟随器射极跟随器构成。使示波器构成。使示波器对外呈对外呈现高输入阻抗现高输入阻抗。3延迟线延迟线 在在“内内”触发状态时触发状态时，出现，出现被测信号被测信号与与扫描信号扫描信号不能同时不能同时到达偏转板到达偏转板。触发点触发点输入信号输入信号扫描电压扫描电压显示波形显示波形扫描扫描起点起点t tT T第第4章章 电子示波器电子示

46、波器3延迟线延迟线触发点触发点输入信号输入信号扫描电压扫描电压显示波形显示波形输入信号输入信号延迟后延迟后扫描扫描起点起点t tT Tt td d 保证保证Y通道通道与与X通道通道的的 信号在信号在时间上相匹配时间上相匹配。通常通常延迟时间在延迟时间在50200ns，延迟要稳定。延迟要稳定。 延迟线可用延迟线可用多节多节LC网络网络（窄带宽），（窄带宽），平衡螺旋线平衡螺旋线（较宽带（较宽带宽）宽）。第第4章章 电子示波器电子示波器4垂直偏转放大器垂直偏转放大器若要求的带宽大于若要求的带宽大于1GHz，则可采取什么则可采取什么方法方法？第第4章章 电子示波器电子示波器二、二、水平偏转通道水平偏

47、转通道(X通道通道)产生一个与时间呈产生一个与时间呈线性关系线性关系的电压，形成的电压，形成时间基线时间基线。 设设Sx为水平方向的偏转灵敏度，水平板上所加电压为为水平方向的偏转灵敏度，水平板上所加电压为Ux(t) ，则偏转距离则偏转距离x为为：( )xsxS Ut 这种扫描称为这种扫描称为线性时基扫描。线性时基扫描。第第4章章 电子示波器电子示波器 (1)连续扫描连续扫描 在扫描电压的作用下，示波管光点将在屏幕上作在扫描电压的作用下，示波管光点将在屏幕上作连续重复连续重复周期的扫描周期的扫描。1扫描分类扫描分类扫描方式扫描方式可分为可分为连续扫描方式连续扫描方式和和触发扫描触发扫描。扫描电压

48、周期扫描电压周期T与与被测信号周期被测信号周期Ty，保持保持T=nTy第第4章章 电子示波器电子示波器 观测观测脉冲波形脉冲波形时的扫描方式。时的扫描方式。尤其是尤其是占空比很小占空比很小的脉的脉冲时，采用连续扫描存在一些问题：选择扫描周期等于冲时，采用连续扫描存在一些问题：选择扫描周期等于脉冲重复周期时，脉冲重复周期时，难以看清脉冲波形的细节难以看清脉冲波形的细节。(2)触发扫描触发扫描第第4章章 电子示波器电子示波器 选择选择扫描周期等于脉冲底宽时扫描周期等于脉冲底宽时，观测者，观测者不易观察波形不易观察波形，而，而且扫描的且扫描的同步很难同步很难实现。实现。 波形显示暗，而时基线太亮时基

49、线亮，时基线亮，波形暗波形暗第第4章章 电子示波器电子示波器 触发扫描触发扫描，使扫描脉冲只在被测脉冲到来时才扫描一次；使扫描脉冲只在被测脉冲到来时才扫描一次；没有被测脉冲时，扫描发生器处于等待工作状态。没有被测脉冲时，扫描发生器处于等待工作状态。较好地观测脉冲较好地观测脉冲第第4章章 电子示波器电子示波器触发扫描触发扫描 Ts被测脉冲连续扫描Tn=Tst TntTn连续扫描Tn=t触发扫描tvy第第4章章 电子示波器电子示波器*连续扫描连续扫描的特点：的特点：1.扫描发生器连续工作；扫描发生器连续工作；2.无输入信号时显示一条时基线；无输入信号时显示一条时基线；*触发扫描触发扫描的特点：的特

50、点：1.被测脉冲到来时扫描一次；被测脉冲到来时扫描一次；2.平时为等待扫描状态平时为等待扫描状态；3.主要用于观测占空比很小的脉冲，扫描电压主要用于观测占空比很小的脉冲，扫描电压持续时间的选择应等于或稍大于脉冲底宽。持续时间的选择应等于或稍大于脉冲底宽。在具备此功能的示波器上，会有一个按钮来进行选择。在具备此功能的示波器上，会有一个按钮来进行选择。第第4章章 电子示波器电子示波器2水平通道组成框图水平通道组成框图构成：构成：触发电路触发电路、时基发生电路和、时基发生电路和水平放大器水平放大器等。等。 触发源选择触发耦合方式选择放大整形电路扫描闸门扫描电压发生器水平放大器比较和释抑电路触发触发信

51、号信号触发电路触发电路扫描发生器环至至X X偏转板偏转板时基发生电路时基发生电路第第4章章 电子示波器电子示波器 2水平通道组成框图水平通道组成框图 示波器的水平通道包括三部分：示波器的水平通道包括三部分： 触发电路触发电路， 时基发生器时基发生器。水平放大器水平放大器。 水平通道结构框图水平通道结构框图水平通道的核心水平通道的核心产生线性度好、频产生线性度好、频率稳定；幅度相等率稳定；幅度相等的的锯齿波电压锯齿波电压放大、产生放大、产生对称的锯齿对称的锯齿波波至水平偏至水平偏转板转板控制控制时基的扫描闸时基的扫描闸门门，实现，实现严格同步严格同步。第第4章章 电子示波器电子示波器 3. 时基

52、发生器时基发生器施密特电路施密特电路密勒积分器密勒积分器释抑电路释抑电路作用是作用是用来保证每次扫用来保证每次扫描都开始在同样描都开始在同样的起始电平上的起始电平上。 作用：作用：扫描发生器电路在触发脉冲启动下，产生线性变化的扫描发生器电路在触发脉冲启动下，产生线性变化的锯齿波扫描电压。锯齿波扫描电压。 结构：结构：它由它由时基闸门时基闸门、扫描电压产生电路扫描电压产生电路、电压比较电路电压比较电路及及释抑电路释抑电路组成，上述电路组成一个闭环，故也称组成，上述电路组成一个闭环，故也称扫描发生器环扫描发生器环。第第4章章 电子示波器电子示波器 扫描电压产生器扫描电压产生器是一个是一个密勒密勒（

53、MillerMiller）积分器积分器，它能产生，它能产生高线性度的锯齿波电压。高线性度的锯齿波电压。第第4章章 电子示波器电子示波器密勒密勒（Miller）xtSs RAViVoT+EC（1）tRCEVo- - （2）（3）扫描速度粗调扫描速度粗调改变改变 R 或或 C扫描速度微调扫描速度微调改变改变 E 或改变或改变X X放大器的增益放大器的增益扫描速度（扫描速度（t/cmt/cm）第第4章章 电子示波器电子示波器第第4章章 电子示波器电子示波器触发脉冲触发脉冲C Ch h充电充电C Ch h放电放电上触发电平上触发电平E E1 1下触发电平下触发电平E E2 2闸门输入闸门输入闸门输出闸

54、门输出比较电平比较电平U Ur r扫描电压扫描电压E E0 0第第4章章 电子示波器电子示波器 4触发电路触发电路 作用：作用：是为扫描信号发生器提供符合要求的触发脉冲。是为扫描信号发生器提供符合要求的触发脉冲。 结构：结构：包括包括触发源触发源、触发耦合方式触发耦合方式、触发方式触发方式；触发整形电路触发整形电路。第第4章章 电子示波器电子示波器(1)触发源触发源 内触发内触发（INT）外触发外触发电源触发电源触发第第4章章 电子示波器电子示波器触发源触发源第第4章章 电子示波器电子示波器 (2)(2)触发耦合方式触发耦合方式 “DC”直流耦合。直流耦合。用于直流或缓慢变化的信号用于直流或缓

55、慢变化的信号 “AC”交流耦合。交流耦合。观察由低频到较高频率的信号，观察由低频到较高频率的信号，常用这常用这一耦合方式一耦合方式。“AC低频抑制低频抑制”。如观测有低频干扰如观测有低频干扰(50Hz噪声噪声)的信号的信号时时“HF”高频耦合高频耦合。用于观测大于用于观测大于5MHz的信号。的信号。第第4章章 电子示波器电子示波器触发耦合方触发耦合方式式第第4章章 电子示波器电子示波器(3)触发方式及触发整形电路触发方式及触发整形电路常态常态（NORM）自动自动（AUTO）高频高频（TV） 触发触发产生不同形式的扫描产生不同形式的扫描触发信号触发信号，去触发扫描电压发生，去触发扫描电压发生器，

56、器，形成不同形式的形成不同形式的扫描电压扫描电压。 有连续扫描锯齿波电压输出，荧光屏上有连续扫描锯齿波电压输出，荧光屏上总能显示扫描线总能显示扫描线，一般测量均使用自动触发方式。一般测量均使用自动触发方式。触发信号：外接或自激多谐振荡器触发信号：外接或自激多谐振荡器 指指有触发源信号有触发源信号并产生了并产生了有效的触发脉冲有效的触发脉冲时，荧光屏上才有扫描线。时，荧光屏上才有扫描线。 不足是：不足是：在没有输入信号或触发电平在没有输入信号或触发电平不适当时不适当时，就没有触发，就没有触发脉冲输出，因而脉冲输出，因而也无扫描基线也无扫描基线。 同自动触发方式，高频触发方式常用于观测同自动触发方

57、式，高频触发方式常用于观测高频信号。高频信号。第第4章章 电子示波器电子示波器触发方式触发方式第第4章章 电子示波器电子示波器三、三、校正器校正器 校正器是用来校准或检验示波器校正器是用来校准或检验示波器X轴和轴和Y轴轴标尺的刻度标尺的刻度。Y轴轴校正校正单位为电压单位为电压调整调整幅度幅度。X轴轴校正校正单位为时间单位为时间调整调整扫描速度扫描速度。1. 幅度校正器幅度校正器2. 扫描时间校正器扫描时间校正器产生幅度稳定不变并经过校正的电压产生幅度稳定不变并经过校正的电压(方波方波)用用于校正于校正Y通道灵敏度。通道灵敏度。 调节方法调节方法：一般可调节一般可调节Y轴灵敏度旋钮轴灵敏度旋钮，

58、使使d为整数为整数。产生的信号，用于校正产生的信号，用于校正X轴时间标度，或轴时间标度，或用来检验扫描因数是否正确。用来检验扫描因数是否正确。注意注意：上述两种校正都应将微调旋钮旋到校准位置上述两种校正都应将微调旋钮旋到校准位置。第第4章章 电子示波器电子示波器第第4章章 电子示波器电子示波器4.5 双踪和双线示波器双踪和双线示波器 已学通用示波器的基本结构：已学通用示波器的基本结构： 一个一个电子枪电子枪，一对，一对X、Y偏转板偏转板； 一个一个Y通道通道； 一个一个X通道通道； 显示显示一个一个信号的波形信号的波形 单线单线示波示波第第4章章 电子示波器电子示波器4.5 双踪和双线示波器双

59、踪和双线示波器 双踪双踪和和双线示波器双线示波器都可都可在一个示波管荧光屏在一个示波管荧光屏上上同时同时显示出显示出两个两个信号波形信号波形。功能：功能：应用：应用：比较被测系统的比较被测系统的输出和输入信号输出和输入信号；观察脉冲电路观察脉冲电路各点波形各点波形；研究波形变换器的研究波形变换器的各级信号各级信号；信号通过网络时的信号通过网络时的波形畸变波形畸变；测量测量相移相移等等等等。第第4章章 电子示波器电子示波器体积大体积大、4.5 双踪和双线示波器双踪和双线示波器第第4章章 电子示波器电子示波器一、一、双踪示波器（双踪示波器（也称双迹示波器也称双迹示波器）垂直偏转通道垂直偏转通道由由

60、A A和和B B两个通道组成两个通道组成。Y Y1 1输入输入电路电路Y Y1 1前置前置放大器放大器Y Y1 1门电路门电路电子电子开关开关延迟延迟线线Y Y后置后置放大器放大器Y Y2 2输入输入电路电路Y Y2 2前置前置放大器放大器Y Y2 2门电路门电路至至Y Y偏转板偏转板Y Y1 1输入输入A AY Y2 2输入输入B B控制信号控制信号控制控制A、B加到加到垂直偏转板上垂直偏转板上第第4章章 电子示波器电子示波器 双踪示波器工作状态：双踪示波器工作状态：由由面板开关控制的电子开关面板开关控制的电子开关，工作于：工作于：“A”、“B”、交替交替、断续断续、“A+B”。控制电子控制