电子测量-课件.pptx

1、1第三章第三章 示波测试和测量技术示波测试和测量技术时域测试（时域分析）：研究信号随时间变化的测试，时域测试（时域分析）：研究信号随时间变化的测试， 示波器示波器是最典型仪器。是最典型仪器。频域分析：分析信号包含的频率成份，频谱分析仪频域分析：分析信号包含的频率成份，频谱分析仪是最是最 典型仪器。典型仪器。 数据域分析：显示多路数字信号逻辑状态和各路信号数据域分析：显示多路数字信号逻辑状态和各路信号 之间的逻辑关系，逻辑分析仪之间的逻辑关系，逻辑分析仪是最典型是最典型 仪器。仪器。 2第一节第一节 示波测试的基本原理示波测试的基本原理 一、阴极射线示波管一、阴极射线示波管 示波管（示波管（CR

2、T）：电子枪、偏转系统和荧光屏）：电子枪、偏转系统和荧光屏 FK1G2Y1A2A2G1Y2X1X阴极射线示波管阴极射线示波管电子枪电子枪偏转系统偏转系统荧光屏荧光屏3（一）电子枪：（一）电子枪： 电子枪由灯丝电子枪由灯丝F F，阴极，阴极K，栅极，栅极G1和和G2，阳极，阳极A1和和A2组成。组成。 F F、K：当灯丝加热阴极后，涂有氧化物的阴极发射大：当灯丝加热阴极后，涂有氧化物的阴极发射大 量的电子。量的电子。 G1：G1对对K的负电位的改变，起到调节电子密度进的负电位的改变，起到调节电子密度进 而调而调 节光点亮度的作用，节光点亮度的作用，G1电位越负，图形越电位越负，图形越 暗，调节暗

3、，调节G1电度的电位器称为电度的电位器称为“辉度辉度”。 4 G2、A1、A2：G2、A1、A2的电位均远高于的电位均远高于K，组成聚，组成聚 焦系统，对电子束进行聚焦和加速，焦系统，对电子束进行聚焦和加速，G2、 A2 一般相连一般相连 ，这个高电位一般，这个高电位一般 接近于地电位。接近于地电位。A1的电位通常低于的电位通常低于 A2， 。 21AAVV22GAVVFK1G2Y1A2A2G1Y2X1X电子枪电子枪偏转系统偏转系统荧光屏荧光屏5 电子穿越加速场的过程：电子穿越加速场的过程： 电子穿越加速场电子穿越加速场, ,由于电子在垂直方向没由于电子在垂直方向没有受力有受力, ,那么那么

4、221121sinsinvvvvyy12VV 1V2V12VV E121v2vyv1yv262112sinsin, vv21即电子的运动方向偏向轴向。即电子的运动方向偏向轴向。 1V2V12VV E121v2vyv1yv27 电子穿越减速场的过程：电子穿越减速场的过程： 21VV 1V2VE121v2vyv1yv2221121sinsinvvvvyy1221sinsin, vv12 即：电子的运动方向偏离了轴向。即：电子的运动方向偏离了轴向。 8 电子枪中聚焦系统的作用电子枪中聚焦系统的作用: : 由于由于A1的电位比的电位比G2和和A2低，即低，即 ，且，且G2的的电位远高于电位远高于G1

5、，所以，所以G1至至G2和和A1至至A2电子束电子束的主要趋势是聚扰和加速，的主要趋势是聚扰和加速，G2到到A1电子来的主要趋势是电子来的主要趋势是发散。调节发散。调节A1电位的电位器称为电位的电位器称为“聚焦聚焦”旋钮，调节旋钮，调节A2电电度的旋钮称为度的旋钮称为“辅助聚焦辅助聚焦”，以免，以免A2至偏转板间可能发至偏转板间可能发生生散焦。散焦。 221GAAVVV12GGVV9122AAGVVV21GGVVK1G2G1A2A+-辉度辉度聚焦聚焦辅助聚焦辅助聚焦10（二）偏转系统：（二）偏转系统： 示波管中至少有示波管中至少有X 偏转板和偏转板和Y偏转板各一对。以偏转板各一对。以Y偏偏转板

6、为例说明光点在荧光屏上的位移与什么因素有关。转板为例说明光点在荧光屏上的位移与什么因素有关。 yVaV2AbLSy+-电子束屏幕yDVyy11yyVhyyDVyyyD 为示波管的偏转灵敏度，单位为为示波管的偏转灵敏度，单位为V/cm yaVbVLsy2 在偏转电压在偏转电压Vy的作用下，的作用下，Y方向在方向在荧光屏偏转的荧光屏偏转的距离为距离为 12(三三) 荧光屏荧光屏 荧光屏在示波管一端，通常是圆形或矩形的。在荧光屏在示波管一端，通常是圆形或矩形的。在示波管内壁涂上一层荧光物质，面向电子枪的一侧还示波管内壁涂上一层荧光物质，面向电子枪的一侧还常覆盖一层极薄的透明铝膜。高速电子可以穿透这层

7、常覆盖一层极薄的透明铝膜。高速电子可以穿透这层铝膜轰击屏上的荧光物质，后者将电子的动能转变为铝膜轰击屏上的荧光物质，后者将电子的动能转变为光能，产生亮点。此外，这层铝膜还能吸收荧光物质光能，产生亮点。此外，这层铝膜还能吸收荧光物质发出的二次电子和光束中的负离子，还对荧光有反射发出的二次电子和光束中的负离子，还对荧光有反射作用，使显示的图形更加清晰。作用，使显示的图形更加清晰。 当电子束从荧光屏上移去后，光点仍能在屏上保当电子束从荧光屏上移去后，光点仍能在屏上保持一定的时间才消失。从电子束移去到光点亮度下降持一定的时间才消失。从电子束移去到光点亮度下降为原始值的为原始值的10，所延续的时间称为余

8、辉时间。，所延续的时间称为余辉时间。 为了测量所显示波形的高度和宽度，在荧光屏上为了测量所显示波形的高度和宽度，在荧光屏上还常有一定的刻度线。还常有一定的刻度线。13二、图像显示的基本原理二、图像显示的基本原理 图像显示基本类型图像显示基本类型（1）显示随时间变化的信号。）显示随时间变化的信号。 （2）显示任意两个变量显示任意两个变量x与与y的关系。的关系。 （一）显示随时间变化的信号：（一）显示随时间变化的信号： 1 1、扫描的概念、扫描的概念 假设假设 ，即为加到，即为加到Y偏转板上的电压，则偏转板上的电压，则电子束就会在电子束就会在Y方向按正弦规律变化，任一瞬间的偏转距方向按正弦规律变化

9、，任一瞬间的偏转距离正比于该瞬间离正比于该瞬间Y偏转板上的电压。偏转板上的电压。 tVvmysin14sT12031Y2YtVvmysin15nT00 xvt 假设在假设在X偏转板上加一随时间而线性变化的电压，即偏转板上加一随时间而线性变化的电压，即锯齿波电压，那么光点在锯齿波电压，那么光点在X方向偏转的距离变化反映了时方向偏转的距离变化反映了时间的变化，光点在荧光屏上构成反映时间变化的直线间的变化，光点在荧光屏上构成反映时间变化的直线 。xvPKtvx16yvxv1234信号波形在时间轴上展开信号波形在时间轴上展开17扫描：光点在锯齿波作用下扫动的过程。扫描：光点在锯齿波作用下扫动的过程。扫

10、描电压：扫描电压： 能实现扫描的锯齿波电压。能实现扫描的锯齿波电压。扫描正程：光点自左向右的连续扫动。扫描正程：光点自左向右的连续扫动。 扫描回程：光点自右端迅速返回起点。扫描回程：光点自右端迅速返回起点。时间基线：若在时间基线：若在Y方向不加电压，光点只在方向不加电压，光点只在X方向上构成方向上构成 反映时间变化的一条直线。反映时间变化的一条直线。 182 2、信号与扫描电压的同步：、信号与扫描电压的同步： 同步：扫描电压的周期同步：扫描电压的周期 是被观察信号周期是被观察信号周期 的整数倍。的整数倍。 即即）、21(KKTTsnnTsT19被测信号与扫描电压的同步被测信号与扫描电压的同步S

11、TnTsnTT220被测信号与扫描电压的不同步被测信号与扫描电压的不同步STnTsnTT4521同步的实现：同步的实现： 利用被测信号产生一个同步触发信号去控制示波器时基利用被测信号产生一个同步触发信号去控制示波器时基 电路中的扫描发生器，迫使它们同步。电路中的扫描发生器，迫使它们同步。 用外加信号去产生同步触发信号，但外加信号的周期应用外加信号去产生同步触发信号，但外加信号的周期应 与被测信号有一定关系。与被测信号有一定关系。 3、连续扫描和触发扫描：、连续扫描和触发扫描： 连续扫描连续扫描: :扫描电压是连续。扫描电压是连续。触发扫描触发扫描: :只有在被测脉冲到来时才扫描一次。只有在被测

12、脉冲到来时才扫描一次。 22（二）（二） 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 在示波管中，电子束同时受到在示波管中，电子束同时受到X X和和Y Y两个偏转的作用，两个偏转的作用，示波器可变为一个示波器可变为一个X-YX-Y图示仪。图示仪。李沙育图形：示波器两个偏转板都加正弦电压时显示李沙育图形：示波器两个偏转板都加正弦电压时显示 的图形。的图形。 23两个同频率信号构成的李沙育图形两个同频率信号构成的李沙育图形同相与yxvv正交与yxvv24 第二节第二节 通用示波器通用示波器 一、示波器的分类和通用示波器的组成一、示波器的分类和通用示波器的组成 分类：（分类：（1）通用示波

13、器）通用示波器 （2）多束示波器）多束示波器 （3）取样示波器）取样示波器 （4）记忆、存贮示波器）记忆、存贮示波器 （5） 专用或特殊示波器专用或特殊示波器 组成：组成： 示波示波管管 垂直通道垂直通道 水平通道水平通道 电源电路电源电路 校准信号发生器校准信号发生器 25 X输入输入衰衰减减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触发触发电路电路X放大器放大器扫描扫描发生器环发生器环 Y输入输入外触发外触发输入输入内内外外内内外外X通道通道Y通道通道校准信号校准信号发生器发生器 校准输出校准输出电源电源26二、二、 示波器的垂直通道示波器的垂直通道 垂直通道包括：输入衰减器

14、垂直通道包括：输入衰减器 Y前置放大器前置放大器 延迟线延迟线 Y输出放大器输出放大器 27()输入衰减器输入衰减器 1R2R1C2Civov_1111/cjRZ2221/cjRZ若满足若满足 最佳补偿最佳补偿 2211CRCR则则 212212RRRZZZVVio与信号频率无关与信号频率无关 改变分压比就可改变示波器的偏转灵敏度。改变分压比就可改变示波器的偏转灵敏度。 212ZZZVVio（分压公式）（分压公式） 28 （二）延迟线：（二）延迟线：作用：把加到垂直偏转板的脉冲信号延迟一段时间，使作用：把加到垂直偏转板的脉冲信号延迟一段时间，使 信号出现的时间滞后于扫描开始时间。信号出现的时间

15、滞后于扫描开始时间。被观测脉冲被观测脉冲扫描电压扫描电压屏幕显示屏幕显示DtDt（三）（三）Y放大器：放大器： Y放大器使示波器具有放大器使示波器具有观测微弱信号的能力。观测微弱信号的能力。 Y 放大器放大器前置放大器前置放大器输出放大器输出放大器29三、示波器的水平通道三、示波器的水平通道 组成组成: :扫描发生器环扫描发生器环 触发电路触发电路 X放大器放大器 （一）扫描发生器环（一）扫描发生器环 扫描发生器环是产生扫描信号扫描发生器环是产生扫描信号( (锯齿波锯齿波）的，它又）的，它又称时基电路。称时基电路。30扫描：光点在锯齿波作用下扫动的过程。扫描：光点在锯齿波作用下扫动的过程。扫描

16、电压：扫描电压： 能实现扫描的锯齿波电压。能实现扫描的锯齿波电压。扫描正程：光点自左向右的连续扫动。扫描正程：光点自左向右的连续扫动。 扫描回程：光点自右端迅速返回起点。扫描回程：光点自右端迅速返回起点。时间基线：若在时间基线：若在Y方向不加电压，光点只在方向不加电压，光点只在X方向上构成方向上构成 反映时间变化的一条直线。反映时间变化的一条直线。 补充补充31扫描门扫描门积分器积分器 比较和释抑比较和释抑电电 路路 至至X放大器放大器增辉增辉- E扫描发生器环的组成扫描发生器环的组成D1bv321 1、积分器：产生锯齿波、积分器：产生锯齿波 S+ERovCA+_+ERovCA+_ivT33S

17、断开：断开： tRCEEdtRCVo1和和t t成线性关系。成线性关系。 oVS闭合：闭合：C迅速放电，迅速放电， 迅速上升，形成锯齿波扫描电压。迅速上升，形成锯齿波扫描电压。 oV为高电平，为高电平，T截止，相当截止，相当S断开。断开。为低电平，为低电平，T导通，相当导通，相当S接通。接通。 iViV+ERovCA+_ivT34 把积分器产生的锯齿波电压送入把积分器产生的锯齿波电压送入X放大器加以放大，放大器加以放大，再加至水平偏转板，由于偏转的水平距离与偏转电压成正再加至水平偏转板，由于偏转的水平距离与偏转电压成正比，而这个电压与时间成正比，所以可以用荧光屏上的水比，而这个电压与时间成正比

18、，所以可以用荧光屏上的水平距离代表时间。平距离代表时间。 扫描速度扫描速度 )/(cmtSsxtSdefsx：光点在水平方向偏转的距离：光点在水平方向偏转的距离 t：偏转：偏转x距离所对应的时间距离所对应的时间 扫描速度的粗调：改变扫描速度的粗调：改变R或或C扫描速度的微调：改变扫描速度的微调：改变EERCKvktxtSos352、扫描门扫描门 也称时基阐门：用来产生门控信号，用射极耦合双稳触也称时基阐门：用来产生门控信号，用射极耦合双稳触发电路即施密特电路来实现。发电路即施密特电路来实现。 ov+E-E来自来自触发电路触发电路 来自来自比较释抑电路比较释抑电路 -E去去积分器积分器1bvT1

19、T2稳稳定定度度36时时 , , 截止，截止， 导通，处于第一稳定状态导通，处于第一稳定状态 为低电平，积分器不积分，没有锯齿波产生。为低电平，积分器不积分，没有锯齿波产生。时时 , , 导通，导通， 截止，进入第二稳定状态截止，进入第二稳定状态 为高电平，积分器开始积分，有锯齿波产生。为高电平，积分器开始积分，有锯齿波产生。1tt 11Evb1T2T1tt 112EvEb1T2T*去去积积分器分器ov-E来自来自触发电路触发电路 来自来自比较释抑电路比较释抑电路 -E1bvT1T2稳稳定定度度1bvovttPV1E2E00t1t2ovov+E371bvovttPV1E2E00t1t22tt

20、时时, , ， 还导通，还导通， 还截止，保持第二还截止，保持第二稳定稳定状态，积分器继续积分，有锯齿波产生。状态，积分器继续积分，有锯齿波产生。21Evb1T2T12ttt112EvEb时时, , ， 截止，截止， 导通，导通，回到第一稳态状态，回到第一稳态状态，积分器停止积分，锯齿波消失积分器停止积分，锯齿波消失。 *+E去去积积分器分器ov-E来自来自触发电路触发电路 来自来自比较释抑电路比较释抑电路 -E1bvT1T2稳稳定定度度1T2T38(1) 受三方面信号的共同作用：受三方面信号的共同作用： 1bv “稳定度稳定度”旋钮的电位器供给它一个直流电位；旋钮的电位器供给它一个直流电位；

21、 接受从触发电路来的触发脉冲；接受从触发电路来的触发脉冲； 接受从释抑电路来的释抑信号。接受从释抑电路来的释抑信号。 ov+E-E来自来自触发电路触发电路 来自来自比较释抑电路比较释抑电路 -E去去积分器积分器1bvT1T2稳稳定定度度39直流电位使直流电位使 高于高于 ，在没有触发信号，也能使，在没有触发信号，也能使 导通，导通， 截止截止, ,即产生扫描电压；即产生扫描电压； 1bV1E(2) “稳定度稳定度”旋钮来的直流电位的作用旋钮来的直流电位的作用: : 直流电位使直流电位使 处于处于 与与 之间，只有在触发脉冲之间，只有在触发脉冲作作 用下才会翻转到用下才会翻转到 导通，导通， 截

22、止的状态截止的状态, ,即产生扫描即产生扫描电电 压；压； 1bv1E2E1T2T1bv1E1T2T直流电位过负，有触发信号时直流电位过负，有触发信号时 也达不到也达不到 ，则不会产，则不会产 生扫描信号，这时示波器生扫描信号，这时示波器X通道直接输入外加信号。通道直接输入外加信号。 1bV1Eov+E-E来自来自触发电触发电路路 来自来自比较释抑电比较释抑电路路 -E去去积分积分器器1bvT1T2稳稳定定度度403 3、比较和释抑电路、比较和释抑电路 扫描门扫描门积分器积分器 至至X放大器放大器- ED比较和释抑比较和释抑+E+ERhChTBP稳稳定定度度1bv-+放电放电回路回路充电充电回

23、路回路41tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释释抑抑电电路路充充电电 释释抑抑电电路路放放电电 扫描电压扫描电压第二次扫描第二次扫描Vr123451tt 111,TEVb2T（1 1） 触发信号使触发信号使 导通，导通， 截止，积分器开始截止，积分器开始 积分，输出扫描电压（随时间线性积分，输出扫描电压（随时间线性 ） * * 触发扫描触发扫描 4211ttt11EVb1T2T21EVb（2 2） 如果有第二个触发信号使如果有第二个触发信号使 或没有触发信或没有触发信 号，号， 导通，导通， 截止保持不变（截止保持不变（ ）。）。tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1

24、t释释抑抑电电路路充充电电 释释抑抑电电路路放放电电 扫描电压扫描电压第二次扫描第二次扫描Vr12345扫描门扫描门积分器积分器 至至X放大放大器器- ED比较和释抑比较和释抑+E+ERhChTBP稳稳定定度度1bv-+放电放电回路回路充电充电回路回路4311ttt11EVb1T2T21EVb（2 2） 如果有第二个触发信号使如果有第二个触发信号使 或没有触发信或没有触发信 号，号， 导通，导通， 截止保持不变（截止保持不变（ ）。）。tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释释抑抑电电路路充充电电 释释抑抑电电路路放放电电 扫描电压扫描电压第二次扫描第二次扫描Vr12345扫描门扫

25、描门积分器积分器 至至X放大放大器器- ED比较和释抑比较和释抑+E+ERhChTBP稳稳定定度度1bv-+放电放电回路回路充电充电回路回路441bV(3)(3) 扫描电压达到负值扫描电压达到负值 T导通导通 充电充电 随随 两端的电压开始两端的电压开始 。 1ttrVhC1bVhCtE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释释抑抑电电路路充充电电 释释抑抑电电路路放放电电 扫描电压扫描电压第二次扫描第二次扫描Vr12345扫描门扫描门积分器积分器 至至X放大放大器器- ED比较和释抑比较和释抑+E+ERhChTBP稳稳定定度度1bv-+放电放电回路回路充电充电回路回路4521ttt1

26、bVhC(4)(4) 继续继续二极管二极管D D截止截止 电位只由电位只由 两两端的电压端的电压决定（与决定（与“稳定度稳定度”旋钮的直流电位无关）。旋钮的直流电位无关）。1bVtE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释释抑抑电电路路充充电电 释释抑抑电电路路放放电电 扫描电压扫描电压第二次扫描第二次扫描Vr12345扫描门扫描门积分器积分器 至至X放大放大器器- ED比较和释抑比较和释抑+E+ERhChTBP稳稳定定度度1bv-+放电放电回路回路充电充电回路回路462tt 211EVVbb1T2TBVhC1bV（5 5） ， 截止，截止， 导通导通,扫描停止扫描停止积积分器分器C放

27、电放电(RC为时间常数为时间常数)积分器停止积分积分器停止积分 T截止截止 放电放电 随随 两端的电压两端的电压。 hCtE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释释抑抑电电路路充充电电 释释抑抑电电路路放放电电 扫描电压扫描电压第二次扫描第二次扫描Vr12345扫描门扫描门积分器积分器 至至X放放大器大器- ED比较和释抑比较和释抑+E+ERhChTBP稳稳定定度度1bv-+放电放电回路回路充电充电回路回路4723tttCCh、hhCRRC （6 6） 继续放电，由于继续放电，由于 ，所以，所以C先先 放电完。放电完。 扫描门扫描门积分器积分器 至至X放大放大器器- ED比较和释抑比

28、较和释抑+E+ERhChTBP稳稳定定度度1bv-+放电放电回路回路充电充电回路回路tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释释抑抑电电路路充充电电 释释抑抑电电路路放放电电 扫描电压扫描电压第二次扫描第二次扫描Vr1234548(7) C放电完，扫描回程进行完毕，但放电完，扫描回程进行完毕，但 还在继续还在继续 放电。放电。 3tt hCtE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释释抑抑电电路路充充电电 释释抑抑电电路路放放电电 扫描电压扫描电压第二次扫描第二次扫描Vr12345扫描门扫描门积分器积分器 至至X放大放大器器- ED比较和释抑比较和释抑+E+ERhChTBP稳

29、稳定定度度1bv-+放电放电回路回路充电充电回路回路49（8 8） 是是 的放电时间，触发脉冲不起作用，处的放电时间，触发脉冲不起作用，处 于于“抑抑”状态。状态。 42ttthC扫描门扫描门积分器积分器 至至X放大放大器器- ED比较和释抑比较和释抑+E+ERhChTBP稳稳定定度度1bv-+放电放电回路回路充电充电回路回路tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释释抑抑电电路路充充电电 释释抑抑电电路路放放电电 扫描电压扫描电压第二次扫描第二次扫描Vr1234550(9)(9) 之后，这时处于之后，这时处于“释释”状态，如果有触发信号，状态，如果有触发信号， 产生扫描电压。产生扫

30、描电压。 4tt tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释释抑抑电电路路充充电电 释释抑抑电电路路放放电电 扫描电压扫描电压第二次扫描第二次扫描Vr12345扫描门扫描门积分器积分器 至至X放大放大器器- ED比较和释抑比较和释抑+E+ERhChTBP稳稳定定度度1bv-+放电放电回路回路充电充电回路回路512324ttttttbh条件：条件： ，保证完成扫描回程前，即使有，保证完成扫描回程前，即使有 第第4个脉冲触发，也不能产生第二次扫描，保证每个脉冲触发，也不能产生第二次扫描，保证每 次回归结束后才可能开始下一次扫描。次回归结束后才可能开始下一次扫描。tE1E0E2t1t2t3

31、t4t5tfthtb1t释释抑抑电电路路充充电电 释释抑抑电电路路放放电电 扫描电压扫描电压第二次扫描第二次扫描Vr1234552tE1E0E2t1t2t3t4tfthtb1t释释抑抑电电路路充充电电 释释抑抑电电路路放放电电 扫描电压扫描电压第二次扫描第二次扫描Vr* * 连续扫描连续扫描 施密特电路从施密特电路从“稳定度稳定度”旋纽得到直流电压旋纽得到直流电压 ，是否有触发脉冲都可以扫描。是否有触发脉冲都可以扫描。 10EE 53（二）触发电路（二）触发电路 触发电路用来产生周期与被测信号有关的触发脉触发电路用来产生周期与被测信号有关的触发脉冲，这个脉冲被加至扫描门。冲，这个脉冲被加至扫描

32、门。 电源电源电源电源内内内内外外外外外触发外触发6.3V(交流）交流）自自Y放放大器大器C1C2C3AC AC低频低频抑制抑制HFDC极性极性方式方式12电平电平比较整形比较整形去扫描发去扫描发生器环生器环12541 1、比较整形电路、比较整形电路 近于近于 并略大于并略大于 时电路翻转，输出触发脉冲。时电路翻转，输出触发脉冲。 1 iV2iV2iV电源电源电源电源内内内内外外外外外触发外触发6.3V(交流）交流）自自Y放放大器大器C1C2C3AC AC低频低频抑制抑制HFDC极性极性方式方式12电平电平比较整形比较整形去扫描发去扫描发生器环生器环12552、“电平电平”旋钮旋钮 比较整形电

33、路的一端接一个可调时直流电压，调整这比较整形电路的一端接一个可调时直流电压，调整这个直流电压的旋钮称为个直流电压的旋钮称为“电平电平”旋钮。旋钮。 比较整形电路另一端接触发信号。当触发信号的电平比较整形电路另一端接触发信号。当触发信号的电平接近接近“电平电平”旋钮选择的直流电位时，产生触发脉冲。因旋钮选择的直流电位时，产生触发脉冲。因此此“电平电平”旋钮是决定信号在旋钮是决定信号在什么电平产生触发什么电平产生触发的。的。 563、“极性极性”开关开关 三刀六位开关，选择触发源和触发信号的极性。三刀六位开关，选择触发源和触发信号的极性。 电源电源电源电源内内内内外外外外外触发外触发6.3V(交流

34、）交流）自自Y放放大器大器C1C2C3AC AC低频低频抑制抑制HFDC极性极性方式方式12电平电平比较整形比较整形去扫描发去扫描发生器环生器环1257正极性、正电平正极性、正电平负极性、正电平负极性、正电平正极性、负电平正极性、负电平负极性、负电平负极性、负电平实线表示触发信号实线表示触发信号虚线表示直流电位虚线表示直流电位极性选正，触发信号至比较整形电路的输入端极性选正，触发信号至比较整形电路的输入端1 极性选负，触发信号至比较整形电路的输入端极性选负，触发信号至比较整形电路的输入端258电源电源电源电源内内内内外外外外外触发外触发6.3V(交流）交流）自自Y放放大器大器C1C2C3AC

35、AC低频低频抑制抑制HFDC极性极性方式方式12电平电平比较整形比较整形去扫描发去扫描发生器环生器环12594、“方式方式”开关：开关： 直流（直流（DC）方式）方式 交流（交流（AC）方式）方式 AC低频抑制方式低频抑制方式AF高频耦合方式高频耦合方式 （三）（三）X放大器：放大器： 改变改变X放大器的增益可以使光迹在水平方向得到放大器的增益可以使光迹在水平方向得到 若干倍的扩展，校准扫描速度，改变若干倍的扩展，校准扫描速度，改变X放大器有关的放大器有关的 直流电位，可使光迹产生水平位移。直流电位，可使光迹产生水平位移。 60第四节第四节 示波器的多波形显示示波器的多波形显示 一、多线显示和

36、多踪显示一、多线显示和多踪显示（一）多线显示（一）多线显示常见双线示波器：两个电子束，并有两套常见双线示波器：两个电子束，并有两套X X、Y Y偏转系统。偏转系统。（二）多踪显示（二）多踪显示多了一个电子开关，并具有多个垂直通道。多了一个电子开关，并具有多个垂直通道。 常见双踪示波器显示：一套常见双踪示波器显示：一套X X、Y Y偏转系统，两个偏转系统，两个Y Y通道。通道。61A门门yAA通道输入通道输入+-B门门yBB通道输入通道输入电子电子开关开关+-垂直位移垂直位移垂直位移垂直位移至垂直至垂直偏转板偏转板开关信号转换速率不同，有两种时间分割方式开关信号转换速率不同，有两种时间分割方式1

37、、“交替交替”方式方式 开关信号与扫描信号同步。开关信号与扫描信号同步。2、“断续断续”方式：方式： 开关信号频率远大于被测信号频率。开关信号频率远大于被测信号频率。 62二、双扫描示波显示二、双扫描示波显示前置前置放大放大延迟线延迟线电压电压比较比较A触发触发B触发触发A扫描扫描B扫描扫描电子开关电子开关Y线分离线分离A门门B门门Y放大放大X放大放大+-RPY输入输入123同时产生同时产生增辉脉冲增辉脉冲A同时产生同时产生增辉脉冲增辉脉冲B63 脉冲（脉冲（1）达到触发电平，）达到触发电平，产生产生A触发，在它作用下触发，在它作用下产生产生A扫描，这个扫描电扫描，这个扫描电压将脉冲（压将脉冲

38、（1）（4）显示在荧光屏上端。显示在荧光屏上端。 A扫描电压与电位器扫描电压与电位器RP提提供的直流电位在比较器中供的直流电位在比较器中进行比较，当电平一致时进行比较，当电平一致时产生产生B触发，开始触发，开始B扫描。扫描。被测信号被测信号A触发触发延迟触延迟触发电平发电平A扫描扫描B触发触发B扫描扫描A增辉增辉B增辉增辉123464 B扫描比扫描比A扫描延迟的时间扫描延迟的时间可以通过跳可以通过跳RP来调节，来调节，RP提供的直流电平称为提供的直流电平称为延迟延迟触发电平。触发电平。 B扫描的扫描速度是可以扫描的扫描速度是可以调节的，这里使它的扫描调节的，这里使它的扫描正程略大于脉冲（正程略

39、大于脉冲（3）的周）的周期，则在期，则在B扫描期间脉冲扫描期间脉冲（3）显示，它被）显示，它被“拉拉”得得很宽，可以看清它的前后很宽，可以看清它的前后沿、上下冲等细节。沿、上下冲等细节。被测信号被测信号A触发触发延迟触延迟触发电平发电平A扫描扫描B触发触发B扫描扫描A增辉增辉B增辉增辉123465 为了能同时观测脉冲列得为了能同时观测脉冲列得全貌及其中某一部分得细全貌及其中某一部分得细节，在节，在X通道设电子开关，通道设电子开关，把两套扫描电路得输出交把两套扫描电路得输出交替地接入替地接入X放大器。电子放大器。电子开关还控制开关还控制Y线分离电路，线分离电路，在两种扫描时给在两种扫描时给Y放大

40、器放大器加不同得直流电位，使两加不同得直流电位，使两种扫描显示的波形上下分种扫描显示的波形上下分开。开。被测信号被测信号A触发触发延迟触延迟触发电平发电平A扫描扫描B触发触发B扫描扫描A增辉增辉B增辉增辉123466扫描过程的增辉扫描过程的增辉增辉：为使扫描回程产生的波形不在荧光屏上显示，增辉：为使扫描回程产生的波形不在荧光屏上显示， 可在扫描回程期间使电子枪发射更多的电子，可在扫描回程期间使电子枪发射更多的电子， 即给示波器增辉。即给示波器增辉。增辉方法：扫描正程期间给示波管第一栅极增辉方法：扫描正程期间给示波管第一栅极G1加正脉加正脉 冲或给阴极冲或给阴极K加负脉冲来实现，可以做到加负脉冲

41、来实现，可以做到只只 有扫描正程即有增辉脉冲时才有显示，其有扫描正程即有增辉脉冲时才有显示，其 它时间荧光屏上没有显示。它时间荧光屏上没有显示。67被测信号被测信号A触发触发延迟触延迟触发电平发电平A扫描扫描B触发触发B扫描扫描A增辉增辉B增辉增辉1234 在扫描正程期间扫描门可在扫描正程期间扫描门可以提供增辉脉冲。把以提供增辉脉冲。把A、B扫描门产生的增辉脉冲叠扫描门产生的增辉脉冲叠加起来，形成合成增辉信加起来，形成合成增辉信号，用它来给号，用它来给A通道增辉。通道增辉。68第三节第三节 取样技术在示波测量中的应用取样技术在示波测量中的应用 实时（实时（real time）测量法）测量法:

42、示波器显示波形的过程中，无论是连续扫描还是示波器显示波形的过程中，无论是连续扫描还是触发扫描，它们都是在信号经历的实际时间内显示的触发扫描，它们都是在信号经历的实际时间内显示的信号波形，即测量时间（一个扫描正程）与被测信号信号波形，即测量时间（一个扫描正程）与被测信号的实际持续时间相等。的实际持续时间相等。 实时示波器实时示波器: 能实现实时（能实现实时（real time）测量法的示波器。）测量法的示波器。 69 实时示波器的上限工作频率直接受限制的因素：实时示波器的上限工作频率直接受限制的因素： （1）受到示波管的上限工作频率的限制。）受到示波管的上限工作频率的限制。（2 2）受）受Y Y

43、通道放大器带宽的限制。通道放大器带宽的限制。（3 3）实时示波器的特点是扫描速度必须与被测快速过）实时示波器的特点是扫描速度必须与被测快速过 程相当，这样才能把被测波形展宽。但是，扫描程相当，这样才能把被测波形展宽。但是，扫描 速度过高将给扫描信号的产生和同步带来困难。速度过高将给扫描信号的产生和同步带来困难。70一、取样示波器的基本原理一、取样示波器的基本原理（一）实时取样（一）实时取样 欲观察一个波形，可以在这个波形上取很多的取样欲观察一个波形，可以在这个波形上取很多的取样点，把连续波形变换成离散波形状，只要取样点数足够点，把连续波形变换成离散波形状，只要取样点数足够多，显示这些离散点也能

44、够反映原波形的形状。多，显示这些离散点也能够反映原波形的形状。 1 1、连续时间信号、连续时间信号v vi i（t t）（输入信号）（输入信号）)(tvit712 2、取样门与取样脉冲、取样门与取样脉冲)(tvi)(tvsS10T)(tpt 对一个连续时间信号对一个连续时间信号v vi i（t t）（输入信号）在电路）（输入信号）在电路上，取样通常用电子开关上，取样通常用电子开关取样门来实现的。取样门取样门来实现的。取样门受重复周期为受重复周期为T T0 0取样脉冲（开关信号）取样脉冲（开关信号）p p（t t）所控制。）所控制。ntnt 2nt 3nt 4nt 572 当取样脉冲当取样脉冲p

45、 p（t t）出现瞬间，取样门）出现瞬间，取样门S S开通开通, ,输入信输入信号号v vi i（t t）被取样，形成离散输出信号）被取样，形成离散输出信号v vs s（t t），），v vs s（t t）叫叫“取样信号取样信号” 。 3 3、取样信号、取样信号v vs s（t t）4 4、取样信号、取样信号v vs s（t t）与输入信号）与输入信号v vi i（t t）关系）关系)()()(tptvtvis脉冲宽度）很窄）、()()(, 021()(, 1)(onnnnTkttktkkttkttp73 取样方法是在信号经历的实际时间对一个信号波取样方法是在信号经历的实际时间对一个信号波形进

46、行取样，故叫形进行取样，故叫“实时取样实时取样”。实时取样的特点是，。实时取样的特点是，取样一个波形所得脉冲列的持续时间等于输入信号实取样一个波形所得脉冲列的持续时间等于输入信号实际经历的时间，所以取样信号际经历的时间，所以取样信号v vs s（t t）的频谱比原信号）的频谱比原信号v vi i（t t）还要宽。由此可知，实时取样不能解决示波器）还要宽。由此可知，实时取样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。在观测高频信号时所遇到的频带限制的困难。 5 5、什么叫实时取样？、什么叫实时取样？（二）非实时取样（二）非实时取样1 1、什么是非实时取样？、什么是非实时取样？ 非实时取

47、样不是在信号一个周期波形上完成全部取非实时取样不是在信号一个周期波形上完成全部取样过程，而取样点是分别取自信号若干个周期波形的不样过程，而取样点是分别取自信号若干个周期波形的不同位置同位置 。74Ttt2t3t4t5234561t2t3t4t5t6t11234562 2、非实时取样的过程、非实时取样的过程751Ttt2t3t4t5234561t2t3t4t5t6t）、或（43211mtmTttijijm为两个取样脉冲之间的被测信号周期个数为两个取样脉冲之间的被测信号周期个数 76 采用非实时取样所得到取样信号脉冲列，其包络波形采用非实时取样所得到取样信号脉冲列，其包络波形同样可以重现原信号波形

48、，而且由于包络波形的持续时间同样可以重现原信号波形，而且由于包络波形的持续时间变长了，这就有可能用一般低频示波器来显示。变长了，这就有可能用一般低频示波器来显示。 由于显示一个取样信号包络波形所需时间（称测量时由于显示一个取样信号包络波形所需时间（称测量时间）远远大于被测信号波形实际经历的时间，故这种示波间）远远大于被测信号波形实际经历的时间，故这种示波方法称非实时示波方法。方法称非实时示波方法。 利用非实时取样方法组成的取样示波器，在屏幕上显利用非实时取样方法组成的取样示波器，在屏幕上显示的信号波形是由一系列不连续光点构成。示的信号波形是由一系列不连续光点构成。 3 3、非实时示波方法、非实

49、时示波方法77（三三）显示信号的合成过程）显示信号的合成过程1 1、Y Y偏转板上加什么样的电压偏转板上加什么样的电压? ? Y偏转板上应该加阶梯波，每个阶梯持续时间亦应偏转板上应该加阶梯波，每个阶梯持续时间亦应为为 ，在，在Y偏转板各阶梯的电压值对应信号的偏转板各阶梯的电压值对应信号的取样值。取样值。tmT2 2、X X偏转板上加什么样的电压偏转板上加什么样的电压? ? X偏转板上应该加阶梯波，每个阶梯持续时间亦应偏转板上应该加阶梯波，每个阶梯持续时间亦应为为 ，电压是等距离跳变的阶梯波。，电压是等距离跳变的阶梯波。 tmT78二、取样示波器的基本组成二、取样示波器的基本组成（一）取样示波器

50、的（一）取样示波器的Y通道通道 取样电路产生正比于取样值的阶梯电压，这个电取样电路产生正比于取样值的阶梯电压，这个电路又叫做闭环取样电路。路又叫做闭环取样电路。 ivsvmvsCmCovsfv79 闭环取样电路由取样门、取样电容闭环取样电路由取样门、取样电容CS、交流放大器、交流放大器A1、延长门、保持电容电容、延长门、保持电容电容Cm、直流放大器、直流放大器A2和反馈电和反馈电路路B组成。其中直流放大器是增益为组成。其中直流放大器是增益为1的高输入阻抗放大的高输入阻抗放大器，它的作用主要是使保持电容器，它的作用主要是使保持电容Cm上的电压得以保持。上的电压得以保持。 1、闭环取样电路的组成、