课件电子示波器.ppt
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1、第第四四章章 电子示波器电子示波器4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 阴极射线示波管阴极射线示波管 4.3 4.3 图形显示的基本原理图形显示的基本原理 4.4 4.4 通用示波器通用示波器 4.4.1 通用示波器的组成及主要技术性能 4.4.2 垂直系统(Y通道) 4.4.3 水平系统(X通道) 4.4.4 主机系统(Z通道) 第第四四章章 电子示波器电子示波器4.5 4.5 示波器的选择和使用示波器的选择和使用 4.5.1 示波器选择的一般原则 4.5.2 示波器的正确使用 4.6 4.6 示波器的基本测量方法示波器的基本测量方法 4.6.1 测量脉冲信号参数 4.6.2 测量电压 4
2、.6.3测量时间和频率 4.6.4 测量正弦信号的相位 第第四四章章 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4.1 4.1 概述概述 示波器示波器把人眼看不见的电信号转换成具体的可见图像显示在屏幕上的仪器。它是典型的时域测量仪器。频谱分析仪典型的频域测量仪器,也称为频域示波器。 逻辑分析仪典型的数据域测量仪器,也称为逻辑示波器。 示波器的基本功能:示波器的基本功能:直接测量被测信号的电压、频率、周期、时间、相位、调幅系数等参数;间接观测电路的有关参数及元器件的伏安特性;利用传感器,还可测量各种非电量甚至人体的某些生理现象,常用在科学研究、航空航天、工农业生产、医疗卫生、地质勘探等
3、方面。 返回第第四四章章 电子示波器电子示波器图4.2 电子枪内部的等电位线分布图 图4.3 电子聚焦过程 4.2 阴极射线示波管阴极射线示波管 1.电子枪电子枪 图4.1 示波管的内部结构示意图(1)电子束的聚焦第第四四章章 电子示波器电子示波器(2)第三阳极A3的作用 2.偏转系统偏转系统 adddUULlD2示波管的偏转因数S dadLldUDUS23.荧光屏荧光屏图4.4 电子在偏转板内的运动Ud偏转电压;Ua第2阳极A2上的电压;L,ld,d与示波管结构有关的尺寸。 返回第第四四章章 电子示波器电子示波器4.3 图形显示的基本原理图形显示的基本原理 1.波形显示原理波形显示原理例如,
4、将ux、uy信号分别加到X、Y偏转板上,如ux、uy同步则屏幕上显示如图4.5所示;如ux、uy不同步则屏幕上显示如图4.6所示图4.5 波形显示原理图4.6 扫描电压与被测电压不同步yxTT)4/5(第第四四章章 电子示波器电子示波器2.XY显示原理图4.7 两个同频率信号构成的李沙育图形返回第第四四章章 电子示波器电子示波器图4-8 通用示波器总方框图1.通用示波器的组成通用示波器的组成包括三个部分:垂直系统(Y通道) 、水平系统(X通道)、主机系统(Z通道),工作过程如图4.8(b)。4.4.1 通用示波器的组成及主要技术性能通用示波器的组成及主要技术性能 4.4 通用示波器通用示波器第
5、第四四章章 电子示波器电子示波器2.通用示波器的主要技术性能(1) 扫描时间因数 单位为“t/div”或“t/cm”,t可取s,ms或s。 (2) 触发性能 触发包括内、外触发和电源触发。 (3) 垂直偏转因数 单位为Vp-p /div或Vp-p /cm。图4.9 带宽的表示方法(4) 频带宽度(频域响应) fH (单位:Hz) 与示波器的上升时间tro(s)关系: 在交流耦合位置,Y轴系统对输入的低频方波会产生下垂,如果低频方波宽度为,重复频率f=1/2,则下截止频率: fSSfeeL2fH tro0.35 BY = fH fLfH第第四四章章 电子示波器电子示波器(5) 瞬态响应(时域响应
6、)图4.10 瞬态响应的表示方法 Sb:上冲量 Sc:阻尼振荡 Sd:预冲,又称前冲 Se:下垂 Sf:后过冲 tr :上升时 tf :下降时间 脉冲宽度 脉冲周期和重复频率: 脉冲的占空系数: 例如 SBM10A型示波器fH =30MHz,则上升时间: (6) 输入阻抗ns12103035. 0/35. 06Hftr第第四四章章 电子示波器电子示波器4.4.2 垂直系统(垂直系统(Y通道)通道) 图4.11 垂直系统的基本组成1.输入电路输入电路 输入电路完成对输入信号的耦合和大小的粗调作用,并在输入信号与前置放大器之间起阻抗变化的作用。(1)探头 示波器在使用前必须进行探头的校准,如图4.
7、12所示。图4.12 第第四四章章 电子示波器电子示波器 图4.13 耦合电路和衰减器(2)输入耦合方式 有DC、AC和(GND)三种方式。(3) 步进衰减器 (4) 阻抗转换器2.前置放大器前置放大器对信号进行适当放大,并同时完成各种功能调节(包括增益微调、Y轴位移、极性转换等)和取出内触发信号。3.延迟线延迟线 对通过Y轴电路的被测信号适当延迟。 4.后置放大器后置放大器将被测信号放大到足够大的幅度,用以驱动示波管的垂直偏转系统,使电子束获得Y方向的满偏转。并完成垂直偏转因数“5”或“10”扩展功能。5.内触发放大器内触发放大器放大内触发信号用于启动水平扫描电路。第第四四章章 电子示波器电
8、子示波器 图4.14 双踪示波器的基本组成框图 双踪示波器有五种工作方式:Y1、Y2、Y1Y2、断续和交替。(1)交替显示电子开关的转换受扫描控制电路的操纵,它的转换周期和扫描周期相等。如图4.15(a)所示。 (2)断续显示电子开关工作于自激状态,不受扫描发生器的控制。两个信号的光点轮流地显示在屏幕上,如图4.15 (b)所示。图4.15 双踪显示方式6.双踪显示原理双踪显示原理第第四四章章 电子示波器电子示波器4.4.3 水平系统(水平系统(X通道)通道)示波器的水平系统包括三个部分:触发电路;时基发生器;水平放大器。 图4.16 水平系统总方框图1.触发电路触发电路为时基发生器提供符合要
9、求的触发脉冲。触发电路包括触发源选择、触发耦合方式选择、触发放大整形电路。(1) 触发源选择 内触发(INT) 外触发(LINE) 电源触发 第第四四章章 电子示波器电子示波器(2 )触发耦合方式为了适应不同的被测信号频率,示波器一般设有如图4.17所示几种触发耦合方式。“DC”直流耦合 “AC”交流耦合 “AC”(H) 图4-17(3) 触发方式(TRIG MODE)选择触发方式通常有常态、自动和电视三种方式: 常态触发方式(NORM)不同的触发极性和触发电平,触发点不同,即扫描起始点不同,则显示的波形也不相同,如图4.18所示。图4.18 触发极性和触发电平不同对波形显示的影响第第四四章章
10、 电子示波器电子示波器不足点:在没有输入信号或触发电平调节不适当时,就没有触发脉冲输出,因而也无扫描基线。 自动触发方式(AUTO)在无被测信号输入时仍产生扫描电压,一旦有触发信号,自激多谐振荡器由触发信号同步而形成触发扫描,一般测量均使用自动触发方式。 电视触发方式(TV)产生行、场同步触发脉冲来实现电视触发功能,使示波器可用于电视信号的监测和电视设备的维修。TV-V:用于观测电视信号中的行信号波形。TV-H:用于观测电视信号中的场信号波形。(4) 触发整形电路对任意的输入到触发电路的信号(波形复杂,频率、幅度、极性也不尽相同)进行放大、整形,变换为符合时基发生器要求的边沿陡峭、宽度适中、极
11、性和幅度一定的触发脉冲,以保证时基发生器的稳定工作。第第四四章章 电子示波器电子示波器2.时基发生器电路(扫描发生器电路)时基发生器电路(扫描发生器电路)时基发生器也称扫描发生器环,主要由扫描闸门、扫描电压产生电路、比较和释抑电路组成,如图4.19(a)所示。 (1)时基发生器电路的一般工作过程如图4.19(b)所示,图中,T1为锯齿波正程;T2为锯齿波回程;th为释抑时间;T0为静止期;T为锯齿波周期。图4.19第第四四章章 电子示波器电子示波器 图4.20 用施密特电路构成的时基闸门电路 (3)扫描锯齿波产生电路 密勒积分电路原理如图4.21(a)所示。积分器的输出电压:tCREdtREC
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