第5章 时域测量 v14

1、第第5 5章章 时域测量时域测量 电子示波器是应用最广泛的电子测量仪器，其用途是电子示波器是应用最广泛的电子测量仪器，其用途是时域测量。不但可以测量电量，还可以测量时域测量。不但可以测量电量，还可以测量非电量非电量。时域测量是指测量信号的各种特性随时间的变换规律。时域测量是指测量信号的各种特性随时间的变换规律。 本章重点叙述电子示波器的分类，示波器显示器件的结本章重点叙述电子示波器的分类，示波器显示器件的结构与作用，示波管直流供电电路，模拟示波器的构与作用，示波管直流供电电路，模拟示波器的y y通道和通道和x x通通道的组成与电路原理。道的组成与电路原理。 详细地阐述了多波形显示、取样示波器、

2、数字存储示详细地阐述了多波形显示、取样示波器、数字存储示波器的组成和工作过程。波器的组成和工作过程。第第5 5章章 时域测量时域测量5.1 5.1 示波器的分类示波器的分类 所谓所谓波形波形：在电子技术领域中主要是指各种以电参数作为时间函：在电子技术领域中主要是指各种以电参数作为时间函数的图形。波形测试是电子测量中十分重要的内容。数的图形。波形测试是电子测量中十分重要的内容。 示波器示波器是以短暂扫描光迹的形式显示一个量的瞬时值的仪器，也是是以短暂扫描光迹的形式显示一个量的瞬时值的仪器，也是一种测量、观察、记录用的仪器。它利用一个或多个电子束的偏转，得一种测量、观察、记录用的仪器。它利用一个或

3、多个电子束的偏转，得到表示某变量函数瞬时值的显示。直观表示二维、三维及多维变量之间到表示某变量函数瞬时值的显示。直观表示二维、三维及多维变量之间的瞬态或稳态函数关系，及逻辑关系。的瞬态或稳态函数关系，及逻辑关系。示波器的主要特点是：示波器的主要特点是：工作频率范围宽，适应于测试快速脉冲信号。工作频率范围宽，适应于测试快速脉冲信号。灵敏度高。能够观测微弱信号的变化，且因而过载能力强。灵敏度高。能够观测微弱信号的变化，且因而过载能力强。输入阻抗高，对被测电路影响很小。输入阻抗高，对被测电路影响很小。5.1 5.1 示波器的分类示波器的分类示示波波器器模拟示波器模拟示波器数字示波器数字示波器通用模拟

4、示波器通用模拟示波器取样模拟示波器取样模拟示波器记忆模拟示波器记忆模拟示波器数字存储示波器数字存储示波器数字荧光示波器数字荧光示波器逻辑示波器逻辑示波器u数字示波器数字示波器将输入信号数字化（时域取样和幅度量化）后，经将输入信号数字化（时域取样和幅度量化）后，经由由D/AD/A转换器再重建波形。数字示波器具有记忆、存贮被观察转换器再重建波形。数字示波器具有记忆、存贮被观察信号功能，又称为数字存贮示波器。信号功能，又称为数字存贮示波器。u根据根据取样方式取样方式不同，数字示波器又可分为实时取样、随机取样不同，数字示波器又可分为实时取样、随机取样和顺序取样三大类。和顺序取样三大类。 u通用示波器通

5、用示波器采用单束示波管，又可分为单踪、双踪、多踪示波采用单束示波管，又可分为单踪、双踪、多踪示波器。器。 u多束示波器多束示波器采用多束示波管，荧光屏上显示的每个波形都由单采用多束示波管，荧光屏上显示的每个波形都由单独的电子束扫描产生。独的电子束扫描产生。 u取样示波器取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。可以用较低频率的示波器测量高频信号。u记忆示波器记忆示波器采用有记忆功能的示波管，实现模拟信号的存储、采用有记忆功能的示波管，实现模拟信号的存储、记忆和反复显示。记忆和反复显示。 u专用示波器专用示波器是能够满足特殊用途的示波器，又称特种示波器。是能够满足特殊用途的示波器，又称特种示

6、波器。 5.2 5.2 模拟示波器模拟示波器5.2.1 5.2.1 模拟示波器的基本构成模拟示波器的基本构成 Y Y输入输入电路电路Y Y前置前置放大器放大器触发电路触发电路延迟线延迟线Y Y后置后置放大器放大器水平水平放大器放大器扫描扫描发生器发生器Y输入外触发内外至X偏转板至Y偏转板校准信号校准信号发生器发生器低压电源低压电源高压电源高压电源电源至各电路正高压负高压X输入校准信号输出5.2.1 5.2.1 模拟示波器的基本构成模拟示波器的基本构成模拟示波器电路基本结构方框图模拟示波器电路基本结构方框图 通用示波器是由通用示波器是由Y轴偏转系统、轴偏转系统、X轴偏转系统和主机部分轴偏转系统和

7、主机部分组成。组成。 Y轴偏转系统是由轴偏转系统是由Y轴衰减器、延迟线和轴衰减器、延迟线和Y轴放大器等组轴放大器等组成。成。 X轴偏转系统是由同步触发电路、扫描发生器、消隐电路轴偏转系统是由同步触发电路、扫描发生器、消隐电路和和X轴放大器等组成。轴放大器等组成。 主机系统是由示波管、电源、主机系统是由示波管、电源、Z通道和标准信号源等组成。通道和标准信号源等组成。5.2.2 5.2.2 示波器波形显示原理示波器波形显示原理1 1 示波管结构原理示波管结构原理CRTCRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。（1）电子枪）电子枪 电子枪的作用是发射电

8、子并形成很细的高速电子电子枪的作用是发射电子并形成很细的高速电子束，撞击荧光屏而发光。它是由灯丝（束，撞击荧光屏而发光。它是由灯丝（F）、阴极）、阴极（K）、栅极（）、栅极（G1）、前加速极（）、前加速极（G2）、第一阳极）、第一阳极（A1）、第二阳极（）、第二阳极（A2）组成。灯丝的作用是加热）组成。灯丝的作用是加热阴极，加热后的阴极发射电子。阴极，加热后的阴极发射电子。（2）偏转系统）偏转系统 偏转系统是由两对位置互相垂直的偏转板组成。偏转系统是由两对位置互相垂直的偏转板组成。靠近电子枪的一对是垂直偏转板，另一对是水平偏靠近电子枪的一对是垂直偏转板，另一对是水平偏转板。电子束靠偏转板上加的

9、电场发生偏转。转板。电子束靠偏转板上加的电场发生偏转。电子枪电子枪电子枪的作用是发射电子并形成很细的高速电子束，它电子枪的作用是发射电子并形成很细的高速电子束，它由灯丝、阴极由灯丝、阴极K K、栅极、栅极G G1 1和和G G2 2和阳极和阳极A A1 1、A A2 2组成。组成。通过调节通过调节RP1RP1使使G G1 1对对K K的负电位可控制电子束的数量，从而的负电位可控制电子束的数量，从而调节光点的亮度，即进行调节光点的亮度，即进行“辉度辉度”控制。控制。调节调节RP2RP2电位器可调节电位器可调节G G2 2与与A A1 1和和A A1 1与与A A2 2之间的电位差，调整之间的电位

10、差，调整电子束汇聚效果，使电子束在荧光屏上汇聚为一点；称为电子束汇聚效果，使电子束在荧光屏上汇聚为一点；称为“聚焦聚焦”。偏转系统偏转系统 示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金属示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金属板组成，分别称为垂直偏转板和水平偏转板板组成，分别称为垂直偏转板和水平偏转板 。 当有外加电压作用时，偏转板之间形成电场；当有外加电压作用时，偏转板之间形成电场；在偏转电场作用下，电子束打向由在偏转电场作用下，电子束打向由X X、Y Y偏转板共同偏转板共同决定的荧光屏上的某个坐标位置。决定的荧光屏上的某个坐标位置。 为了示波器有较高的测量灵敏度，为了示波器有较高的测量灵敏度，Y

11、 Y偏转板置于偏转板置于靠近电子枪的部位，而靠近电子枪的部位，而X X偏转板在偏转板在Y Y的右边。的右边。yAUdULly22示波管的示波管的Y Y轴轴偏转灵敏度偏转灵敏度（单位为（单位为V/cmV/cm）)/(22cmVLldUyUSAyy其倒数为示波管的其倒数为示波管的Y Y轴偏转因数轴偏转因数D D。)/(212VcmdULlSDAy（3）荧光屏）荧光屏 荧光屏是荧光粉涂在玻璃屏的内表壁而制成。荧光屏是荧光粉涂在玻璃屏的内表壁而制成。荧光屏的发光颜色通常有绿色、黄色、兰色和白色。荧光屏的发光颜色通常有绿色、黄色、兰色和白色。 余辉时间有中余辉时间（余辉时间有中余辉时间（0.010.1s

12、）、长余辉）、长余辉时间（时间（0.1s以上）、短余辉时间（小于以上）、短余辉时间（小于10-3s）。）。 观察频率较低的信号时用长余辉时间的示波管；观察频率较低的信号时用长余辉时间的示波管；观察频率较高的信号时用余辉时间较短的示波管；观察频率较高的信号时用余辉时间较短的示波管；一般示波器中均采用中余辉示波管。一般示波器中均采用中余辉示波管。荧光屏荧光屏荧光屏将电信号变为光信号，是示波管的波形显示部分荧光屏将电信号变为光信号，是示波管的波形显示部分 。 荧光屏一般为圆形曲面或矩形平面，其内壁沉积有荧光物质，荧光屏一般为圆形曲面或矩形平面，其内壁沉积有荧光物质，形成荧光膜。它在受到电子轰击后，将

13、其动能转化为光能，形形成荧光膜。它在受到电子轰击后，将其动能转化为光能，形成亮点；当电子束随信号电压偏转时，这个亮点的移动轨迹就成亮点；当电子束随信号电压偏转时，这个亮点的移动轨迹就形成了信号的波形。形成了信号的波形。在使用示波器时，应避免电子束长时间的停留在荧光屏的一在使用示波器时，应避免电子束长时间的停留在荧光屏的一个位置，否则将使荧光屏受损。因此在示波器开启后不使用个位置，否则将使荧光屏受损。因此在示波器开启后不使用的时间内，可将的时间内，可将“辉度辉度”调暗。调暗。“余辉效应余辉效应”余辉时间余辉时间短余辉短余辉 10us10us1ms1ms中余辉中余辉 1ms1ms100ms100m

14、s长余辉长余辉 100ms100ms1s1s1）当）当X轴、轴、Y轴偏转板都不加电压，电子束打在轴偏转板都不加电压，电子束打在荧光屏的中心。荧光屏的中心。2）当）当X轴偏转板不加电压，只在轴偏转板不加电压，只在Y轴偏转板加上轴偏转板加上电压时，则电子束垂直偏离中心，偏离的大小与电压时，则电子束垂直偏离中心，偏离的大小与偏转板上加的电压成正比。偏转板上加的电压成正比。v 偏转电压的作用偏转电压的作用3）当）当Y轴偏转板不加电压，只在轴偏转板不加电压，只在X轴偏转板加上轴偏转板加上电压时，则电子束水平偏离中心，偏离的大小也电压时，则电子束水平偏离中心，偏离的大小也是与偏转板上的电压成正比。是与偏转

15、板上的电压成正比。4）当）当X轴、轴、Y轴偏转板同时也加上电压时，电子轴偏转板同时也加上电压时，电子束的偏转可以这样来确定，电子束最终打在分别束的偏转可以这样来确定，电子束最终打在分别平行于平行于Y轴轴(Ux的作用）和的作用）和X轴（轴（Uy的作用）的线的作用）的线的交点处的屏幕上。的交点处的屏幕上。Oscilloscope 示波器示波器Cathode阴极阴极Vacuum真空真空Phosphor荧光屏荧光屏Plates 平板平板Grid 栅极栅极Anodes 阳极阳极Electrons 电子电子Space charge 空间电荷空间电荷 Cathode阴极阴极Thermionic emissi

16、on 热热离子发射离子发射CathodeAnodes 阳极阳极0V+1000VCathodeAnodesPlates平板平板+-CathodeAnodes Plates+-+-CathodeAnodes PlatesPlatesScreen屏幕屏幕CathodeAnodes PlatesIntensity辉度辉度Focus 聚焦聚焦+-GNDGND+-Y input Y (vertical) amplifierGND+-GND-VrefVtriggerSweep Generator (Timebase 时基时基)VoGND+-GND-VrefVtriggerSweep Generator (t

17、imebase)VoVoVtriggerttKtVdtVrefrefVVtrigttY inputYt2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理1 1电子束沿电子束沿UyUy和和UxUx共同作用的合成方向运动共同作用的合成方向运动(a) Ux=0、Uy=0 (b) Ux=0、Uy=常量 (c) Ux=常量、Uy=0 (d) Ux=常量、Uy=常量1 1电子束沿电子束沿UyUy和和UxUx共同作用的合成方向运动共同作用的合成方向运动2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理Uy01234Uy-Uyt3 31 1电子束沿电子束沿UyUy和和UxUx共同作用的合成方向运动共同作用的合成方向运

18、动X X、Y Y偏转板上分别加变偏转板上分别加变化电压，有下面两种情化电压，有下面两种情况：况：0 012 24 4（1 1）仅在垂直偏转板）仅在垂直偏转板的两板间加正弦变化的的两板间加正弦变化的电压，而电压，而X X偏转板上电偏转板上电压为压为0 0，显示什么？，显示什么？光点只在荧光屏的垂直方向来回光点只在荧光屏的垂直方向来回移动，出现一条垂直线段。移动，出现一条垂直线段。2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理Ux01234Ux-Uxt1 1电子束沿电子束沿UyUy和和UxUx共同作用的合成方向运动共同作用的合成方向运动0 01 13 32 24 4（2 2）仅在水平偏转板的）仅在

19、水平偏转板的两板间加变化的电压，而两板间加变化的电压，而Y Y偏转板上电压为偏转板上电压为0 0，显示，显示什么？什么？光点只在荧光屏的水平方向来回光点只在荧光屏的水平方向来回移动，出现一条水平线段。移动，出现一条水平线段。2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理Uy01234Uy-Uyt0Uxt-UxUx1 1电子束沿电子束沿UyUy和和UxUx共同作用的方向运动共同作用的方向运动荧光屏上将显示出被测荧光屏上将显示出被测信号随时间变化的一个信号随时间变化的一个周期的波形曲线。周期的波形曲线。 Y Y偏转板加正弦波信号电偏转板加正弦波信号电压，压，X X偏转板加锯齿波电偏转板加锯齿波电压

20、，荧光屏上将显示什么压，荧光屏上将显示什么波形呢？波形呢？013242 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理t t0 01 12 23 34 40 01 12 23 34 4u uy yt tu ux x0 01 12 23 34 4若两信号的初相相同，且若两信号的初相相同，且在在X X、Y Y方向的偏转距离相方向的偏转距离相同，在荧光屏上画出一条同，在荧光屏上画出一条与水平轴呈与水平轴呈4545度角的直线度角的直线。 2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理t0123401234uytux01234024若两信号的初相相差若两信号的初相相差9090度，且在度，且在X X、Y Y方

21、向的偏方向的偏转距离相同，在荧光屏转距离相同，在荧光屏上画出的图形为圆上画出的图形为圆。2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理2 2、扫描的概念、扫描的概念 如果在如果在X X偏转板上加一个随时间线形变化的锯齿波电偏转板上加一个随时间线形变化的锯齿波电压，垂直偏转板不加电压，那么光点在水平方向的偏移压，垂直偏转板不加电压，那么光点在水平方向的偏移距离为：距离为：kttkSUSxxxx111 光点在锯齿波作用下扫动的过程称为光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“扫描扫描”，能，能实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压，光点自左向右的实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压，光点自左向右的连续扫动称为连续扫

22、动称为“扫描正程扫描正程”，自荧光屏的右端迅速返回，自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程称为左端起扫点的过程称为“扫描逆程扫描逆程”。2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理v 如果被测信号电压如果被测信号电压Uy的周期为的周期为Ty，扫描电压的周期为，扫描电压的周期为Tx，当当Tx = Ty，并同时加到偏转板，电子就在，并同时加到偏转板，电子就在Uy与与Ux共同所产共同所产生的偏转电场作用下，打在荧光屏上形成的亮点的光迹正是生的偏转电场作用下，打在荧光屏上形成的亮点的光迹正是与与Uy相同的曲线。相同的曲线。3 3、同步的概念、同步的概念（

23、1 1）TxTx= =nTy(nnTy(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 n个个周期的被测信号波形。周期的被测信号波形。如果扫描电压周期如果扫描电压周期TxTx与被与被测电压周期测电压周期TyTy保持保持TxTx= =nTynTy的关系，则称扫描电压与的关系，则称扫描电压与被测电压被测电压“同步同步”。 2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理3 3、同步的概念、同步的概念（2 2）T Tx xnTnTy y(n(n为正整数为正整数) )，即不满足同步关系时，显即不满足同步关系时，显示的波形不稳定。示的波形不稳定。 t t0 01 15(6)5(6)2 2

24、3 34 47 78 89 90 01 12 23 34 45 56 67 78 8u uy yt tu ux xT Ty y54X yT T 1010111110109 911112 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理3 3、同步的概念、同步的概念VottYtVottNeed for synchronisation 同步同步VottYt主要技术指标主要技术指标 加至示波器输入端加至示波器输入端( (包括包括x x轴和轴和y y轴，不加说明时均指轴，不加说明时均指y y轴轴) )的信号在屏幕上所显示图像的幅度对应中频段频率显的信号在屏幕上所显示图像的幅度对应中频段频率显示幅度下降示幅度

25、下降3dB3dB的范围，即上限频率的范围，即上限频率f fh h与下限频率与下限频率f fl l之差。之差。一般指一般指Y Y通道的频带宽度，取决于通道的频带宽度，取决于Y Y通道放大器的动态范围。通道放大器的动态范围。hlhBffff主要技术指标主要技术指标表示示波器在方波脉冲输入信号作用下的过渡特性。表示示波器在方波脉冲输入信号作用下的过渡特性。上升时间上升时间t tr r下降时间下降时间t tf f上冲上冲s so o下冲下冲s sn n预冲预冲s sp p下垂下垂)(350)(MHzfnstBr主要技术指标主要技术指标 是指在输入信号作用下，光点在荧光屏上偏转是指在输入信号作用下，光点

26、在荧光屏上偏转1cm1cm（或（或1 1格）所需的电压值峰峰值，单位为格）所需的电压值峰峰值，单位为“V/cmV/cm”、“mV/cmmV/cm”（或（或“V/divV/div”、“mV/divmV/div”）。）。 它反映示波器观察微弱信号的能力，其值愈小，它反映示波器观察微弱信号的能力，其值愈小，偏转灵敏度愈高。取决于示波管的偏转灵敏度、放大偏转灵敏度愈高。取决于示波管的偏转灵敏度、放大器的增益带宽积和噪声等因素。一般示波器的灵敏器的增益带宽积和噪声等因素。一般示波器的灵敏度为每厘米若干毫伏。度为每厘米若干毫伏。主要技术指标主要技术指标 指光点在荧光屏上水平移动单位距离所用的时间，指光点在

27、荧光屏上水平移动单位距离所用的时间，单位为单位为“t/cmt/cm” 或或“t/divt/div” 。 扫描速度愈高扫描速度愈高( (即即t/cmt/cm的值愈小的值愈小) )表明示波器能够表明示波器能够展开高频信号或窄脉冲信号波形的能力愈强。反之，为展开高频信号或窄脉冲信号波形的能力愈强。反之，为了观测缓慢变化的信号，要求示波器具有较低的扫描速了观测缓慢变化的信号，要求示波器具有较低的扫描速度。所以示波器扫描速度的范围愈宽愈好。度。所以示波器扫描速度的范围愈宽愈好。 当被测信号接入示波器时，输入阻抗当被测信号接入示波器时，输入阻抗ZiZi形成被测信号形成被测信号的等效负载。由输入电阻的等效负

28、载。由输入电阻RiRi和输入电容和输入电容CiCi表示，希望电阻表示，希望电阻值大，而电容值小。值大，而电容值小。5.2.3 5.2.3 示波管及其直流供电系统示波管及其直流供电系统1 1高、低压电源高、低压电源 分别用于示波器的高、中压和直流供电。分别用于示波器的高、中压和直流供电。2 2Z Z轴的增辉与调辉轴的增辉与调辉 增辉：将闸门信号放大，使显示的波形正程加亮。增辉：将闸门信号放大，使显示的波形正程加亮。 调辉：加外调制信号或时标信号，使屏幕显示的调辉：加外调制信号或时标信号，使屏幕显示的波形发生相应地变化。波形发生相应地变化。3 3校准信号发生器校准信号发生器 可产生幅度和频率准确的

29、基准方波信号，为仪器可产生幅度和频率准确的基准方波信号，为仪器本身提供校准信号源。本身提供校准信号源。5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直系统通用示波器的垂直系统垂直系统组成原理框图垂直系统组成原理框图5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直系统通用示波器的垂直系统1. 输入耦合方式输入耦合方式输入耦合方式设有输入耦合方式设有ACAC、GNDGND、DCDC三档选择开关。三档选择开关。观察交流信号时，置观察交流信号时，置“ACAC”档。档。确定零电压时，置确定零电压时，置“GNDGND”档。档。观测频率很低的信号或带有直流分量的观测频率很低的信号或带有直流分量的交流信号交流信号 时，置时，

30、置“DCDC”档。档。5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直系统通用示波器的垂直系统2. 衰减器衰减器211221221211RCRjCRjRRZZZ2211CRCR212212RRRZZZ最佳补偿条件：最佳补偿条件：2211CRCR过补偿过补偿 ：1122RCR C欠补偿：欠补偿：1122RCR C5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直系统通用示波器的垂直系统3. 阻抗变换电路阻抗变换电路探极线的阻抗匹配探极线的阻抗匹配: 实际应用中为了测量方便和避免因连接导线的寄生参实际应用中为了测量方便和避免因连接导线的寄生参数影响而产生谐振，当交流正弦信号频率大于数影响而产生谐振，当交流正弦信号频

31、率大于1MHz1MHz或测试或测试脉冲信号时，均需用探极线连接被测对象和示波器脉冲信号时，均需用探极线连接被测对象和示波器y y输入端。输入端。高阻输入，低阻输出，衔接输入端和前置放大器。高阻输入，低阻输出，衔接输入端和前置放大器。2211CRCR为了获得最佳补偿，取：为了获得最佳补偿，取：5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直系统通用示波器的垂直系统4.4.前置放大器前置放大器 前置放大器将信号适当放大，从中取出内触发信号，前置放大器将信号适当放大，从中取出内触发信号，并具有增益微调、增益扩展、并具有增益微调、增益扩展、Y Y轴移位、极性反转等控制轴移位、极性反转等控制作用。作用。 Y Y

32、前置放大器大都采用差分放大电路，输出一对平衡的前置放大器大都采用差分放大电路，输出一对平衡的交流电压。若在差分电路的输入端输入不同的直流电位，交流电压。若在差分电路的输入端输入不同的直流电位，相应的相应的Y Y偏转板上的直流电位和波形在偏转板上的直流电位和波形在Y Y方向的位置也会改方向的位置也会改变。变。 可通过调节可通过调节“Y Y轴位移轴位移”旋钮，调节直流电位以改变被旋钮，调节直流电位以改变被测波形在屏幕上的位置。测波形在屏幕上的位置。左图为没有延迟线时左图为没有延迟线时屏幕上显示的脉冲。屏幕上显示的脉冲。5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直系统通用示波器的垂直系统5.5.延迟线延

33、迟线 触发扫描时，扫描的开始时间总是滞后于被观测脉冲触发扫描时，扫描的开始时间总是滞后于被观测脉冲一段时间，这样，脉冲的上升过程就无法被完整地显示出一段时间，这样，脉冲的上升过程就无法被完整地显示出来。来。5.5.延迟线延迟线5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直系统通用示波器的垂直系统 延迟线的作用就是把加到垂直偏延迟线的作用就是把加到垂直偏转板上的被测信号延迟一段时间，使转板上的被测信号延迟一段时间，使被测信号的起点与扫描信号起点同步，被测信号的起点与扫描信号起点同步，以保证在屏幕上扫描出包括上升时间以保证在屏幕上扫描出包括上升时间在内的脉冲全过程。在内的脉冲全过程。 延迟线的输入级需采

34、用低输出阻延迟线的输入级需采用低输出阻抗电路驱动，而输出级则采用低输入抗电路驱动，而输出级则采用低输入阻抗的缓冲器。阻抗的缓冲器。 对延迟线的延迟时间应足够长和对延迟线的延迟时间应足够长和稳以补偿稳以补偿X X通道扫描电路启动时间通道扫描电路启动时间的延迟。还必须有良好的频率特性及的延迟。还必须有良好的频率特性及相位特性，损耗小。相位特性，损耗小。5.5.延迟线延迟线对称螺旋延迟电缆的示意图和等效电路对称螺旋延迟电缆的示意图和等效电路5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直系统通用示波器的垂直系统6.6.垂直系统主放大器垂直系统主放大器 Y Y输出放大器是将延迟线传来的被测信号放大到足输出放大

35、器是将延迟线传来的被测信号放大到足够的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束够的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束获得获得Y Y方向的偏转。方向的偏转。 Y Y输出放大器应具有稳定的增益、较高的输入阻抗、输出放大器应具有稳定的增益、较高的输入阻抗、足够宽的频带（动态范围）、较小的非线性失真足够宽的频带（动态范围）、较小的非线性失真 。5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平放大系统 水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等部水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等部分，其分，其主要任务是产生随时间线性变化的扫描电压，再放主要任务是产生随时间线性变化的扫描

36、电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏转板，使光点在荧光大到足够的幅度，然后输出到水平偏转板，使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。屏的水平方向达到满偏转。5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平放大系统1.1.扫描时基电路扫描时基电路扫描时基电路又叫扫描发生器环，常由扫描时基电路又叫扫描发生器环，常由积分器、扫描闸门及比较释抑电路组成积分器、扫描闸门及比较释抑电路组成 扫描闸门在触发脉冲作用下产生快速上升或下降的闸门信扫描闸门在触发脉冲作用下产生快速上升或下降的闸门信号，闸门信号启动扫描发生器工作，产生锯齿波电压，同时把号，闸门信号启动扫描发生器工作，产生锯齿波电压，同时把

37、闸门信号送到增辉电路，以便在扫描正程加亮扫描的光迹。闸门信号送到增辉电路，以便在扫描正程加亮扫描的光迹。 释抑电路起到了稳定扫描锯齿波的形成、防止干扰和误触发释抑电路起到了稳定扫描锯齿波的形成、防止干扰和误触发的作用，确保每次扫描都在触发源信号的同样的起始电平上开始的作用，确保每次扫描都在触发源信号的同样的起始电平上开始以获得稳定的图象。以获得稳定的图象。扫描系统的组成原理框图扫描系统的组成原理框图5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平放大系统2.2.扫描闸门电路扫描闸门电路常用的闸门电路有双稳态、施密特触发器和隧道二极管整常用的闸门电路有双稳态、施密特触发器和隧道二极管整形

38、电路。右图为施密特触发器构成的闸门电路。形电路。右图为施密特触发器构成的闸门电路。01,0 oEEVdtttCRR C来自来自扫描闸门扫描闸门- -+ +R RC C+E+E扫描锯齿波扫描锯齿波输出输出V Vo o5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平放大系统3.3.积分器（扫描电路）积分器（扫描电路）密勒积分器是通用示波器中应用最广的一种积分电路。密勒积分器是通用示波器中应用最广的一种积分电路。 积分器产生的锯齿波电压被送入积分器产生的锯齿波电压被送入X X放大器中放大，再加至放大器中放大，再加至水平偏转板。在示波器中通常改变水平偏转板。在示波器中通常改变R R或或C C值

39、作为值作为“扫描速度扫描速度”粗粗调，用改变调，用改变E E值作为值作为“扫描速度扫描速度”微调。微调。5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平放大系统4.4.比较和释抑电路比较和释抑电路 在比较电路中，输入电压与预置的参考电平进行比较，当在比较电路中，输入电压与预置的参考电平进行比较，当输入电压等于预置的参考电平时，输出端电位产生跳变，并把输入电压等于预置的参考电平时，输出端电位产生跳变，并把它作为控制信号输出。它决定扫描的终止时刻。它作为控制信号输出。它决定扫描的终止时刻。 释抑电路的释抑电路的“释释”的功能为启动扫描正程的起始点，的功能为启动扫描正程的起始点，“抑抑”的功

40、能是停止扫描正程，使扫描闸门、积分器和释抑电路组成的功能是停止扫描正程，使扫描闸门、积分器和释抑电路组成闭环系统，保证产生一个幅度足够大、线性良好的锯齿波电压。闭环系统，保证产生一个幅度足够大、线性良好的锯齿波电压。（1）释抑电路的工作过程）释抑电路的工作过程（2）RP1（稳定度）的作用（稳定度）的作用4.4.比较和释抑电路比较和释抑电路连续扫描连续扫描: : 在此扫描方式下，通过在此扫描方式下，通过“稳定度稳定度”调节，使闸门电调节，使闸门电路的静态工作电平高于上触发电平路的静态工作电平高于上触发电平E E1 1，则不论是否有触，则不论是否有触发脉冲，扫描闸门都将输出闸门信号。发脉冲，扫描闸

41、门都将输出闸门信号。 扫描闸门仍然受比较和释抑电路的控制，以控制扫扫描闸门仍然受比较和释抑电路的控制，以控制扫描正程的结束，从而实现扫描电压和被测电压的同步。描正程的结束，从而实现扫描电压和被测电压的同步。 4.4.比较和释抑电路比较和释抑电路5.增辉电路增辉电路（1）隧道二极管的特性）隧道二极管的特性（2）隧道二极管双稳态电路）隧道二极管双稳态电路5.增辉电路增辉电路（3）增辉电路）增辉电路5.增辉电路增辉电路6.同步过程同步过程（1）连续扫描的同步）连续扫描的同步（2）触发扫描的同步）触发扫描的同步（3）高频同步）高频同步6.同步过程同步过程5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波

42、器的水平放大系统触发电路：触发电路： 触发电路的作用是为扫描信号发生器提供符合要求的触发触发电路的作用是为扫描信号发生器提供符合要求的触发脉冲。包括触发源选择、触发耦合方式选择、触发方式选择、脉冲。包括触发源选择、触发耦合方式选择、触发方式选择、触发极性选择、触发电平选择和触发放大整形等电路。触发极性选择、触发电平选择和触发放大整形等电路。5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平放大系统内触发（内触发（INTINT）：将）：将Y Y前置放大器输出（延迟线前的被前置放大器输出（延迟线前的被测信号）作为触发信号，适用于观测被测信号。测信号）作为触发信号，适用于观测被测信号。 外触发

43、（外触发（EXTEXT）：用外接的、与被测信号有严格同步关）：用外接的、与被测信号有严格同步关系的信号作为触发源，用于比较两个信号的同步关系。系的信号作为触发源，用于比较两个信号的同步关系。电源触发（电源触发（LINELINE）：用）：用50Hz50Hz的工频正弦信号作为触发的工频正弦信号作为触发源，适用于观测与源，适用于观测与50Hz50Hz交流有同步关系的信号。交流有同步关系的信号。（1 1）触发源选择）触发源选择触发电路：触发电路：5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平放大系统（2 2）触发耦合方式）触发耦合方式 “DCDC”直流耦合：用于接入直流或缓慢变化的触直流耦合

44、：用于接入直流或缓慢变化的触发信号。发信号。 “ACAC”交流耦合：用于观察从低频到较高频率的交流耦合：用于观察从低频到较高频率的信号。信号。 “ACAC低频抑制低频抑制”耦合：用于观察含有低频干扰耦合：用于观察含有低频干扰的信号。的信号。 “HF REJHF REJ”高频抑制耦合：用于抑制高频成分的高频抑制耦合：用于抑制高频成分的耦合。耦合。 触发电路：触发电路：5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平放大系统（3 3）扫描触发方式选择（）扫描触发方式选择（TRIG MODETRIG MODE）常态（常态（NORMNORM）触发方式：指有触发源信号并产生了有）触发方式：指有触

45、发源信号并产生了有效的触发脉冲时，荧光屏上才有扫描线。效的触发脉冲时，荧光屏上才有扫描线。 自动（自动（AUTOAUTO）触发方式：有连续扫描锯齿波电压输出，）触发方式：有连续扫描锯齿波电压输出，荧光屏上总能显示扫描线。荧光屏上总能显示扫描线。 电视（电视（TVTV）触发方式：是在原有放大、整形电路基础）触发方式：是在原有放大、整形电路基础上插入电视同步分离电路实现的，以便对电视信号（如上插入电视同步分离电路实现的，以便对电视信号（如行、场同步信号）进行监测与电视设备维修。行、场同步信号）进行监测与电视设备维修。 触发电路：触发电路：5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平放大

46、系统（4 4）触发极性选择和触发电平调节）触发极性选择和触发电平调节触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻，并决触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻，并决定被显示信号的起始点。定被显示信号的起始点。 触发极性是指触发点位于触发源信号的上升沿还是触发极性是指触发点位于触发源信号的上升沿还是下降沿。下降沿。 触发电平是指触发脉冲到来时所对应的触发放大器触发电平是指触发脉冲到来时所对应的触发放大器输出电压的瞬时值。输出电压的瞬时值。触发电路：触发电路：(a) 正电平、正极性(b) 正电平、负极性(c) 负电平、负极性(d) 负电平、正极性5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平

47、放大系统（4 4）触发极性选择和触发电平调节）触发极性选择和触发电平调节触发电路：触发电路：5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平放大系统（5 5）放大整形电路）放大整形电路放大整形电路的作用是放大整形电路的作用是对触发信号进行放大、整形，对触发信号进行放大、整形，以满足触发信号的要求。以满足触发信号的要求。 整形电路的基本形式是电压比较器，当输入的触发整形电路的基本形式是电压比较器，当输入的触发源信号与通过源信号与通过“触发极性触发极性”和和“触发电平触发电平”选择的信号选择的信号之差达到某一设定值时，比较电路翻转，输出矩形波，之差达到某一设定值时，比较电路翻转，输出矩形波

48、，然后经过微分整形，变成触发脉冲。然后经过微分整形，变成触发脉冲。触发电路：触发电路：5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平放大系统水平放大器：水平放大器： 其基本作用是选择其基本作用是选择X X轴信号，并将其放大到足以使光轴信号，并将其放大到足以使光点在水平方向达到满偏的程度。点在水平方向达到满偏的程度。 X X放大器的输入端置于放大器的输入端置于“内内”时，时，X X放大器放大扫描放大器放大扫描信号；置于信号；置于“外外”时，水平放大器放大由面板上时，水平放大器放大由面板上X X输入端输入端直接输入的信号。直接输入的信号。1 1多线示波多线示波利用多束示波管来实现的。利用

49、多束示波管来实现的。 测试时各通道、各波形之间产生的交叉干扰可以测试时各通道、各波形之间产生的交叉干扰可以减少或消除，可获得较高的测量准确度。减少或消除，可获得较高的测量准确度。2 2多踪示波多踪示波 在单线示波的基础上增加了电子开关，利用分时在单线示波的基础上增加了电子开关，利用分时复用的原理，分别把多个垂直通道的信号轮流接到复用的原理，分别把多个垂直通道的信号轮流接到Y Y偏转板上，最终实现多个波形的同时显示。偏转板上，最终实现多个波形的同时显示。5.3 5.3 交替和断续显示交替和断续显示2 2多踪示波多踪示波“Y1Y1”通道（通道（CH1CH1）、）、“Y2Y2”通道（通道（CH2CH

50、2）和叠加方）和叠加方式（式（CH1+CH2CH1+CH2）都只显示一个波形。）都只显示一个波形。2 2多踪示波多踪示波交替方式（交替方式（ALTALT）：适合于观察高频信号。）：适合于观察高频信号。2 2多踪示波多踪示波断续方式（断续方式（CHOPCHOP）：适用于被测信号频率较低的情况。）：适用于被测信号频率较低的情况。3 3双时基扫描显示双时基扫描显示 双时基示波器有两个独立的触发和扫描电路，特别双时基示波器有两个独立的触发和扫描电路，特别适用于在观察一个脉冲序列的同时，仔细观察其中一个适用于在观察一个脉冲序列的同时，仔细观察其中一个或部分脉冲的细节。或部分脉冲的细节。3 3双时基扫描显示双时基扫描显示 为了能同时观测脉冲列的全貌及其中某一部分的为了能同时观测脉冲列的全貌及其中某一部分的细节，设立电子开关，把两套扫描电路的输出交替地细节，设立电子开关，把两套扫描电路的输出交替地接人接人X X放大器。这称为放大器。这称为A A延迟延迟B B。 把把A A、B B扫描门产生的增辉脉冲叠加起来，形成合扫描门产生的增辉脉冲叠