10.示波器工作原理

1、第三章 示波测试和测量技术 一、概述 二、示波测试的基本原理 三、示波器多波形显示 四、取样技术在示波测量中的应用 五、波形的存储和记忆 六、示波器的使用1第三章 示波测试及测量技术一、概述：1931年美国无线电公司发明。特点：1、直接观测和真实显示被测波形。可显示脉冲信号的前后沿、脉宽、上升下降时间。22、是时域测试典型仪器，能检测信号波形是否正常，有无失真以及相关关系。3、X-Y图示仪。 4、是多种电量和非电量测试和测量中的基 本测试仪器。分类通过描绘被研究的信号随时间的变化，可用于调试电子电路、维修仪器设备。是构成其他两个测试领域的仪器设备的基础。根据示波器的性能和结构，分为：通用示波器

2、；多束示波器；取样示波器；记忆、存储示波器；专用或特殊示波器。3二、示波测试的基本原理：衰减Y前置放大器延迟线Y输出放大器扫描发生器环触发电路X放大器电源输入输入 X Y外触发输入校准信号发生器校准输出s2Y通道X通道s150Hz电源4灯丝阴极K栅极G1G2阳极A1A2FY2Y1X2X1电子枪偏转系统一、阴极射线示波管示波管由电子枪、偏转系统、荧光屏组成5电子枪KA1A2G1G2_+辉度聚焦辅助聚焦荧光屏偏转系统X偏转板Y偏转板A2VabVy+_ s Ly灵敏度：Dy =1/hy6二、图象显示的基本原理：示波器图象显示原理分为显示y=f（t）图形和显示任意两波形关系变量的图形。1、显示y=f（

3、t）时变图形（1）、扫描A、偏转特性：测试信号波形的理论依据是：示波器CRT偏转特性静电特性，y Vy，x Vx光点在锯齿波作用下扫动的过程称为扫描，从左到右称为扫描正程，从右到左为回程。7B、扫描的同步TsTnTnTn =2TsTn =Ts+1/4Ts为得到稳定的波形，必须保证同步关系，即 Tn=NTs N-为整数8C、连续扫描和触发扫描 Ts被测脉冲连续扫描Tn=Tst TntTn连续扫描Tn=t触发扫描tvy9*连续扫描的特点：1、扫描发生器连续工作；2、无输入信号时显示一条时基线；*触发扫描的特点：1、被测脉冲到来时扫描一次；2、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

4、描电压持续时间的选择应等于或稍大于脉冲底宽。在有的示波器上，会有一个按钮来进行选择。10D、关于增辉、消隐存在的问题解决的办法 如图所示：扫描正程时加上增辉脉冲，11电子枪KG1G2_+辉度聚焦辅助聚焦荧光屏A1A2增辉消隐！对于触发扫描，扫描正程增辉可避免无信号时中心亮点毁坏屏幕。12E、扫描信号锯齿波的产生#对于扫描信号要求： 要求波形线性好，下降快；如线性不好时，信号观测会产生失真，下降不够快时，会出现回扫。 如图所示，X通道主要功能即为产生扫描信号。13衰减Y前置放大器延迟线Y输出放大器扫描发生器环触发电路X放大器电源输入 X校准信号发生器校准输出s2Y通道X通道s1输入 Y外触发输入

5、50Hz电源14扫描门积分器比较和释抑电路增辉至X放大器E扫描发生器环151、扫描门：采用施密特电路 E2E1tt0V0 又称为时基闸门，连续扫描时，没有触发信号也有门控信号输出；触发扫描时只有在触发脉冲作用下才应产生触发信号。输入端由三个方面信号控制：稳定度提供直流电位触发电路触发脉冲释抑电路释抑信号16 2、积分器：采用密勒积分器，使荧光屏上水平距离代表时间RAViVoT+EC（1）、使荧光屏上水平距离代表时间（2）（3）扫描速度粗调改变 R 或 C扫描速度微调改变 E 或改变X放大器的增益扫描速度（t/cm）17 3、比较和释抑电路作用：通过判断积分器输出电压来控制扫描门关闭，同时使积分

6、器复位。复位过程即为回扫过程。E0E1E2Vrt12t1t1t2t3t4t5 连续扫描时，稳定度 旋钮电平E0大于上触 发电平E1 触发扫描时，E0 介于E1与 E2之间 脉冲到来时触发E1E0E2Vr释抑电路充电释抑电路放电释抑电路充电释抑电路放电18（2）、触发电路作用：产生周期与被测信号有关的触发电路脉冲，加至扫描门。组成：方式开关、电平旋钮、极性开关、S1开关组成。+ DCHFAC低抑内外+ 电源电平方式极性AC“极性”决定上升沿或下降沿触发“电平”决定正半周或负半周触发方式开关决定不同的耦合方式：AC、DC191、正极性，正电平触发点202、负极性，正电平触发点213、正极性，负电平

7、触发点224、负极性，负电平触发点232、显示两个任意变量的关系李沙育图形，例题1 示波功能的扩展，例题2241、多线示波器 发射多个相互独立的电子束，多枪多束或单枪多束；常用双线示波器。缺点：工艺要求较高，价格较贵。2、多踪示波器 组成与普通示波器类似，增加了一个电子开关，具有多个垂直通道。电子开关的切换或转换方式有交替和断续两种，属于时间分割方式。三、示波器多波形显示25A门电子开关B门垂直位移垂直位移A通道输入B通道输入至垂直偏转板双踪示波器Y通道方框图：26“交替”方式“断续”方式273、双扫描示波显示前置放大延迟线A触发A扫描A门电压比较B触发B扫描电子开关Y线分离B门X放大Y放大R

8、p功能：在观察一个脉冲序列的同时，可以仔细观察其中一个或部分脉冲的细节有两个独立的触发和扫描电路，扫速可相差很多倍延迟触发电平28被测信号 A 触发A扫描 B触发B扫描A增辉B增辉合成增辉双扫描示波器的有关波形29四、取样技术在示波测量中的应用取样分为实时取样非实时取样实时取样：指在信号经历的实际时间内对一个信号波形进行取样。缺点：不能解决示波器在观测高频信号时所遇到的频带限制的困难。非实时取样：取样点分别取自若干个信号波形的不同位置。优点：解决了实时取样的缺点。30Tt2t3 t4 t 5tt1t2t3t4t5t612345631五、波形的存储和记忆记忆示波器利用记忆示波管组成的电路，可记忆

9、 一周左右。数字存储示波器六、示波器的使用（一）、工作特性和选用1、工作特性：（1）、偏转灵敏度:10V-10nV，体现测量强弱信号的能力。32（2）、扫描速度Ss：10S/cm-1nS/cm（3）、带宽：仪器响应降低3dB时的上限频率。信号上升时间/示波器对信号的上升时间 测量误差 1/1 41% 3/1 5.2% 5/1 2% 10/1 0.5% 结论:示波器带宽越宽，上升时间越短，测量误差越小。332、示波器的选用依据：1、根据工作特性2、性能价格比3、测量的准确度4、通道数5、数据处理方式6、采样速率7、评价存档能力8、易使用34（二）、基本测量技术1、电压测量直接法比较法位移法2、时

10、间测量直接法时标法位移法 掌握各种方法的原理、使用，及其优缺点。353、相位测量线形扫描法36李沙育图形法测相位 返回374、调幅系数测量梯形法Y通道X通道38包络法示波器BA39（三）、正确使用1、探头配套使用2、注意电压高低3、注意保护屏幕4、注意通电40 阶梯波电压发生器 集电极扫描电压YXCEB返回50Hz全波整流波形取样电压保证阶梯波扫描电压的周期为集电极扫描电压周期的整数倍晶体三极管输出特性41本章内容及要求1、掌握示波测试的基本原理及示波器显示稳定波形的基本原理触发和扫描；2、掌握通用示波器的基本组成及其工作特性；3、掌握双扫描系统基本原理及双踪双扫描示波器的显示方式； 触发分为：内触发外触发电源极性电平扫描：同步问题框图424、了解CRT偏转特性及其电子枪中两个电位关系；5、了解波形的存储，及取样技术在示波测量中的应用。示波器中增辉和消隐在模拟示波器中，存储和取样技术的实