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1、第1页第第3 3章章电子测量显示技术电子测量显示技术 本章内容:本章内容:本章内容:本章内容:3.1 3.1 示波器的功能、分类和发展示波器的功能、分类和发展 3.2 3.2 信号的波形显示信号的波形显示3.3 3.3 信号分析和频域测量显示技术信号分析和频域测量显示技术显示技术分为显示技术分为显示技术分为显示技术分为:时域显示:示波器时域显示:示波器 频域显示:频谱分析仪频域显示:频谱分析仪 教学要求:教学要求:教学要求:教学要求:掌握示波器和频谱分析仪的工作原理;掌握示波器和频谱分析仪的工作原理;掌握常见示波器和频谱分析仪的使用方法掌握常见示波器和频谱分析仪的使用方法 第2页3.1 示波器
2、的功能、分类和发展示波器的功能、分类和发展1.1.1.1.示波器的分类示波器的分类示波器的分类示波器的分类 根据示波器对信号的处理方式的不同可分为根据示波器对信号的处理方式的不同可分为根据示波器对信号的处理方式的不同可分为根据示波器对信号的处理方式的不同可分为模拟、数字模拟、数字模拟、数字模拟、数字两大类:两大类:两大类:两大类:模拟示波器模拟示波器模拟示波器模拟示波器:采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。:采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。:采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。:采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。可分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆示波器和专用示波器等可
3、分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆示波器和专用示波器等可分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆示波器和专用示波器等可分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆示波器和专用示波器等uu通用示波器采用单束示波管,分为单踪、双踪、多踪示波器。通用示波器采用单束示波管,分为单踪、双踪、多踪示波器。通用示波器采用单束示波管,分为单踪、双踪、多踪示波器。通用示波器采用单束示波管,分为单踪、双踪、多踪示波器。uu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独的电子束扫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独的电子束扫多束示波器采用多束示波管,荧光屏上显示的每个波形
4、都由单独的电子束扫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独的电子束扫描产生。描产生。描产生。描产生。uu取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。uu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、记忆和反复显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、记忆和反复显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、记忆和反复显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、记忆和反复显示。示。示。示。uu专用示波
5、器是能够满足特殊用途的示波器,又称特种示波器。如:心电示波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。如:心电示波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。如:心电示波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。如:心电示波器、矢量示波器器、矢量示波器器、矢量示波器器、矢量示波器 数字示波器(数字存储示波器)数字示波器(数字存储示波器)数字示波器(数字存储示波器)数字示波器(数字存储示波器)对信号进行数字化处理后再显示。分为实时、随机、顺序三种取样方式。对信号进行数字化处理后再显示。分为实时、随机、顺序三种取样方式。对信号进行数字化处理后再显示。分为实时、随机、
6、顺序三种取样方式。对信号进行数字化处理后再显示。分为实时、随机、顺序三种取样方式。具有存储、单次显示、非周期显示,高档的具有具有存储、单次显示、非周期显示,高档的具有具有存储、单次显示、非周期显示,高档的具有具有存储、单次显示、非周期显示,高档的具有FFTFFTFFTFFT功能、通信等;功能、通信等;功能、通信等;功能、通信等;100MHz100MHz100MHz100MHz以上的示波器一般为数字示波器。以上的示波器一般为数字示波器。以上的示波器一般为数字示波器。以上的示波器一般为数字示波器。第3页2.2.示波器的主要技术指标示波器的主要技术指标 1 1 1 1)频带宽度)频带宽度)频带宽度)
7、频带宽度BWBWBWBW和上升时间和上升时间和上升时间和上升时间trtrtrtr BW BW BW BW:Y Y Y Y通道输入信号的的频带宽度。通道输入信号的的频带宽度。通道输入信号的的频带宽度。通道输入信号的的频带宽度。BW=fBW=fBW=fBW=fH H H H-f-f-f-fL L L L,一般一般一般一般f f f fL L L L0 0 0 0 上升时间上升时间上升时间上升时间trtrtrtr:输入理想阶跃信号时,示波上升沿从:输入理想阶跃信号时,示波上升沿从:输入理想阶跃信号时,示波上升沿从:输入理想阶跃信号时,示波上升沿从10%10%10%10%到到到到90909090所需时
8、间,反所需时间,反所需时间,反所需时间,反映了示波器映了示波器映了示波器映了示波器Y Y Y Y通道跟随输入信号快速变化的能力。通道跟随输入信号快速变化的能力。通道跟随输入信号快速变化的能力。通道跟随输入信号快速变化的能力。频带宽度频带宽度频带宽度频带宽度BWBWBWBW与上升时间与上升时间与上升时间与上升时间trtrtrtr的关系可近似表示为:的关系可近似表示为:的关系可近似表示为:的关系可近似表示为:2 2 2 2)扫描速度)扫描速度)扫描速度)扫描速度:是指荧光屏上单位时间内光点水平移动的距离,单位为是指荧光屏上单位时间内光点水平移动的距离,单位为是指荧光屏上单位时间内光点水平移动的距离
9、,单位为是指荧光屏上单位时间内光点水平移动的距离,单位为“cm/s”“cm/s”“cm/s”“cm/s”荧光屏上通常用间隔荧光屏上通常用间隔荧光屏上通常用间隔荧光屏上通常用间隔1cm1cm1cm1cm的坐标线作为刻度线,因此扫描速度的单位也可表的坐标线作为刻度线,因此扫描速度的单位也可表的坐标线作为刻度线,因此扫描速度的单位也可表的坐标线作为刻度线,因此扫描速度的单位也可表示为示为示为示为“div/s”“div/s”“div/s”“div/s”。扫描速度的倒数称为扫描速度的倒数称为扫描速度的倒数称为扫描速度的倒数称为“时基因数时基因数时基因数时基因数”,它表示单位距离代表的时间,单位为,它表示
10、单位距离代表的时间,单位为,它表示单位距离代表的时间,单位为,它表示单位距离代表的时间,单位为“t/cm”“t/cm”“t/cm”“t/cm”或或或或“t/div”“t/div”“t/div”“t/div”,时间,时间,时间,时间t t t t可为可为可为可为ssss、msmsmsms或或或或s s s s,在示波器的面板上,通常按,在示波器的面板上,通常按,在示波器的面板上,通常按,在示波器的面板上,通常按“1“1“1“1、2 2 2 2、5”5”5”5”的顺序分成很多档。的顺序分成很多档。的顺序分成很多档。的顺序分成很多档。第4页3 3 3 3)偏转因数)偏转因数)偏转因数)偏转因数:光点
11、在荧光屏上的垂直(光点在荧光屏上的垂直(光点在荧光屏上的垂直(光点在荧光屏上的垂直(Y Y Y Y)方向移动)方向移动)方向移动)方向移动1cm1cm1cm1cm(即(即(即(即1 1 1 1格)所需的电压值,格)所需的电压值,格)所需的电压值,格)所需的电压值,单位为单位为单位为单位为“V/cm”“V/cm”“V/cm”“V/cm”、“mV/cm”“mV/cm”“mV/cm”“mV/cm”(或(或(或(或“V/div”“V/div”“V/div”“V/div”、“mV/div”“mV/div”“mV/div”“mV/div”)。)。)。)。偏转因数表示了示波器偏转因数表示了示波器偏转因数表示
12、了示波器偏转因数表示了示波器Y Y Y Y通道的放大通道的放大通道的放大通道的放大/衰减能力。衰减能力。衰减能力。衰减能力。偏转因数的倒数称为偏转因数的倒数称为偏转因数的倒数称为偏转因数的倒数称为“(偏转)灵敏度(偏转)灵敏度(偏转)灵敏度(偏转)灵敏度”。4 4 4 4)输入阻抗)输入阻抗)输入阻抗)输入阻抗 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ZiZiZiZi形成被测信号的等效负载。直形成被测信号的等效负载。直形成被测信号的等效负载。直形成被测信号的等效负载。直流时为输入电阻,交流时为电阻(兆欧)与
13、电容(几十皮法)并联。流时为输入电阻,交流时为电阻(兆欧)与电容(几十皮法)并联。流时为输入电阻,交流时为电阻(兆欧)与电容(几十皮法)并联。流时为输入电阻,交流时为电阻(兆欧)与电容(几十皮法)并联。5 5 5 5)输入方式)输入方式)输入方式)输入方式 即输入耦合方式,一般有直流(即输入耦合方式,一般有直流(即输入耦合方式,一般有直流(即输入耦合方式,一般有直流(DCDCDCDC)、交流()、交流()、交流()、交流(ACACACAC)和接地()和接地()和接地()和接地(GNDGNDGNDGND)三种。)三种。)三种。)三种。6 6 6 6)触发源选择方式)触发源选择方式)触发源选择方式
14、)触发源选择方式 触发源是指用于提供产生扫描电压的同步信号来源,一般有内触发触发源是指用于提供产生扫描电压的同步信号来源,一般有内触发触发源是指用于提供产生扫描电压的同步信号来源,一般有内触发触发源是指用于提供产生扫描电压的同步信号来源,一般有内触发(INTINTINTINT)、外触发()、外触发()、外触发()、外触发(EXTEXTEXTEXT)、电源触发()、电源触发()、电源触发()、电源触发(LINELINELINELINE)三种。)三种。)三种。)三种。3.3.示波器的发展示波器的发展(1)20世纪3050年代是模拟示波器的诞生和实用化阶段。1958年时模拟示波器的最高带宽达到100
15、MHz。电子管的时代,个头大(2)20世纪60年代是示波器技术水平不断提高的阶段。如模拟示波器带宽从100MHz、150MHz到300MHz,取样示波器的带宽则达到了18GHz。(3)20世纪70年代开始模拟示波器的技术指标大幅度提高以及数字示波器诞生和发展阶段。模拟示波器的带宽由1971年的500MHz到1979年的1GHz,创造了模拟示波器的带宽高峰。晶体管及集成电路时代 (4)目前数字存储示波器是示波器发展的主要方向 数字存储示波器的技术指标都优于模拟示波器,尤其在带宽上,数字存储示波器正在逐步取代模拟示波器。第6页3.1.1 CRT3.1.1 CRT显示技术显示技术 1.1.1.1.示
16、波管的基本结构示波管的基本结构示波管的基本结构示波管的基本结构 CRTCRTCRTCRT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。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。电子枪电子枪FKG1G2 A1 A2Y Y偏转偏转X X偏转偏转偏转系统偏转系统荧光屏荧光屏荧荧光光屏屏EE灰度灰度聚焦聚焦辅助聚焦辅助聚焦2.2.波形波形显示的基本原理示的基本原理 1 1 1 1)显示随时间变化的图形)显示随时间变化的图形)显示随时间变化的图形)显示随时间变化的图形 (1 1 1 1)UxUxUxUx、UyUyUyUy(X
17、 X X X、Y Y Y Y轴偏转电压)为固定电压时,有下面四种情况轴偏转电压)为固定电压时,有下面四种情况轴偏转电压)为固定电压时,有下面四种情况轴偏转电压)为固定电压时,有下面四种情况:Ux=Uy=0Ux=0Uy=0Ux、Uy不为0第9页(2 2 2 2)Y Y Y Y偏转板加偏转板加偏转板加偏转板加 正弦波信号电压,正弦波信号电压,正弦波信号电压,正弦波信号电压,X X X X偏转板加锯齿波偏转板加锯齿波偏转板加锯齿波偏转板加锯齿波 电压,荧光屏上电压,荧光屏上电压,荧光屏上电压,荧光屏上 将将将将显示出被测信号随时间变化的显示出被测信号随时间变化的显示出被测信号随时间变化的显示出被测信
18、号随时间变化的 一个周期的波形曲线。一个周期的波形曲线。一个周期的波形曲线。一个周期的波形曲线。1 1 1 1)显示随时间变化的图形(续)显示随时间变化的图形(续)显示随时间变化的图形(续)显示随时间变化的图形(续)第10页2 2 2 2)扫描的概念)扫描的概念)扫描的概念)扫描的概念 如果在如果在如果在如果在X X X X偏转板上加一个随时间线形变化的电压,垂直偏转板不加电压,那么偏转板上加一个随时间线形变化的电压,垂直偏转板不加电压,那么偏转板上加一个随时间线形变化的电压,垂直偏转板不加电压,那么偏转板上加一个随时间线形变化的电压,垂直偏转板不加电压,那么光点在水平方向的偏移距离为光点在水
19、平方向的偏移距离为光点在水平方向的偏移距离为光点在水平方向的偏移距离为 ,比例系数,比例系数,比例系数,比例系数SxSxSxSx称为示称为示称为示称为示波管的波管的波管的波管的X X X X轴偏转灵敏度轴偏转灵敏度轴偏转灵敏度轴偏转灵敏度(cm/V)(cm/V)(cm/V)(cm/V),hxhxhxhx为光点移动速度为光点移动速度为光点移动速度为光点移动速度(cm/s)(cm/s)(cm/s)(cm/s),水平亮线,水平亮线,水平亮线,水平亮线“时间基线时间基线时间基线时间基线”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
20、动的过程称为“扫描扫描扫描扫描”,能实现扫描的锯齿波电压称,能实现扫描的锯齿波电压称,能实现扫描的锯齿波电压称,能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为扫描电压,光点自左向右的连续扫动称为为扫描电压,光点自左向右的连续扫动称为为扫描电压,光点自左向右的连续扫动称为“扫描正程扫描正程扫描正程扫描正程”,自荧光屏的右端迅速,自荧光屏的右端迅速,自荧光屏的右端迅速,自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程称为返回左端起扫点的过程称为返回左端起扫点的过程称为返回左端起扫点的过程称为“扫描逆程扫描逆程扫描逆程扫描逆程”。3 3 3 3)同步的概念)同步的概念)同步的概念)同步的概念
21、 如果扫描电压周期如果扫描电压周期如果扫描电压周期如果扫描电压周期TxTxTxTx与被测电与被测电与被测电与被测电压周期压周期压周期压周期TyTyTyTy保持保持保持保持Tx=nTyTx=nTyTx=nTyTx=nTy的关系,则的关系,则的关系,则的关系,则称扫描电压与被测电压称扫描电压与被测电压称扫描电压与被测电压称扫描电压与被测电压“同步同步同步同步”。此时,荧光屏上将稳定显示此时,荧光屏上将稳定显示此时,荧光屏上将稳定显示此时,荧光屏上将稳定显示n n n n个周个周个周个周期的被测信号波形。期的被测信号波形。期的被测信号波形。期的被测信号波形。T T T Tx x x xnTnTnTn
22、Ty y y y(n(n(n(n为正为正为正为正 整数整数整数整数),即不满,即不满,即不满,即不满足同足同足同足同 步关系时,显示的步关系时,显示的步关系时,显示的步关系时,显示的 波形不稳定。波形不稳定。波形不稳定。波形不稳定。2.2.2.2.波形波形波形波形显显示的基本原理示的基本原理示的基本原理示的基本原理 第11页4 4 4 4)连续扫描和触发扫描)连续扫描和触发扫描)连续扫描和触发扫描)连续扫描和触发扫描 TyTyTyTx被测信号为脉冲,占空比低被测信号为脉冲,占空比低 左上图,扫描周期等于左上图,扫描周期等于Ty,脉冲窄,不易脉冲窄,不易观察观察 右上图,扫描周期为脉冲宽度右上图
23、,扫描周期为脉冲宽度 ,脉冲被,脉冲被展宽,但有很多次展宽,但有很多次“扫空扫空”,脉冲部分不亮,脉冲部分不亮 左图,有脉冲时扫描,无脉冲时停扫,脉左图,有脉冲时扫描,无脉冲时停扫,脉冲被展宽同时有亮。冲被展宽同时有亮。2.2.2.2.波形波形波形波形显显示的基本原理示的基本原理示的基本原理示的基本原理 第12页5 5 5 5)扫描过程的增辉)扫描过程的增辉)扫描过程的增辉)扫描过程的增辉 为了使回扫产生的为了使回扫产生的为了使回扫产生的为了使回扫产生的 波形不在荧光屏上显示,波形不在荧光屏上显示,波形不在荧光屏上显示,波形不在荧光屏上显示,可以设法在扫描正程可以设法在扫描正程可以设法在扫描正
24、程可以设法在扫描正程 期间,期间,期间,期间,给示波器增辉,使正程和逆程的亮度不一样,突出正程、消隐逆程。给示波器增辉,使正程和逆程的亮度不一样,突出正程、消隐逆程。给示波器增辉,使正程和逆程的亮度不一样,突出正程、消隐逆程。给示波器增辉,使正程和逆程的亮度不一样,突出正程、消隐逆程。若不增若不增若不增若不增辉将产生如图的回扫线。辉将产生如图的回扫线。辉将产生如图的回扫线。辉将产生如图的回扫线。2.2.2.2.波形波形波形波形显显示的基本原理示的基本原理示的基本原理示的基本原理 3.1.2 LCD显示技术显示技术液晶显示器,简称LCD(Liquid Crystal Display)液晶:特殊的
25、物质,它完全介于固态、液态与气态之外 同时具备了晶体与液态的两种性 给液晶充电会改变它的分子排列,继而造成光线的扭曲或折射 液晶显示:被动显示在电子显微镜下液晶分子的形态 20世纪70年代初,TN(Twisted Nematic)-LCD(扭曲向列)显示器。单色显示,电子表、计算器等领域 20世纪80年代:STN(Super Twisted Nematic)-LCD(超扭曲向列);TFT-LCD(薄膜晶体管)技术20世纪80年代末90年代初,LCD工业开始高速发展。3.1.2 LCD显示技术显示技术3.1.3 显示技术的展望1.CRT 自身更新,仍居霸主长远:CRT将被平板型显示器,特别是液晶
26、显示器所代替 目前:技术成熟、模拟驱动的优势、不断改新,仍有市场2.平板显示(1)液晶显示器件异军突起(2)电致发光显示东山再起(3)发光二极管显示长寿命、可靠性高(4)等离子显示不可低估(5)荧光显示器件显示优美、豪华 3.大屏幕显示稳步发展投影大屏幕、巨型平板显示、电视墙 3.2 信号的波形显示模拟示波器模拟示波器模拟示波器模拟示波器:采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。:采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。:采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。:采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。可分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆示波器和专用示波器可分为通用示波器、多束示波器、取样示
27、波器、记忆示波器和专用示波器可分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆示波器和专用示波器可分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆示波器和专用示波器等等等等uu通用示波器采用单束示波管,分为单踪、双踪、多踪示波器。通用示波器采用单束示波管,分为单踪、双踪、多踪示波器。通用示波器采用单束示波管,分为单踪、双踪、多踪示波器。通用示波器采用单束示波管,分为单踪、双踪、多踪示波器。uu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独的电子束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独的电子束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独的电子束多束示波器采用多束示
28、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。扫描产生。扫描产生。扫描产生。uu取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。uu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、记忆和反复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、记忆和反复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、记忆和反复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、记忆和反复显示。显示。显示。显示。uu专用示波器是能够满足特殊用途的示波器,又
29、称特种示波器。如:心电示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。如:心电示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。如:心电示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。如:心电示波器、矢量示波器波器、矢量示波器波器、矢量示波器波器、矢量示波器 3.2.1 3.2.1 模拟示波器的组成模拟示波器的组成 及原理及原理1.1.1.1.通用示波器的组成通用示波器的组成通用示波器的组成通用示波器的组成 Y输入电路Y前置放大器触发电路延迟线Y后置放大器水平放大器扫描发生器Y输入外触发内外至X偏转板至Y偏转板校准信号发生器低压电源高压电源电源至各电路正高压负高压X输入校
30、准信号输出Y输入内外触发外电源输出X输入6部分:垂直系统、水平系统、Z轴系统(正程增辉、逆程消隐)、示波管及电源、校准信号或者:电路部分 示波管第18页最佳补偿最佳补偿:最佳补偿:最佳补偿:最佳补偿:过补偿过补偿过补偿过补偿:欠补偿欠补偿欠补偿欠补偿:vivoR1R2C1C2过补偿欠补偿Z1Z2R1R2C1C2欠过1)垂直系统)垂直系统1.1.1.1.通用示波器的组成通用示波器的组成通用示波器的组成通用示波器的组成(1)输入电路衰减:适应不同量程输入耦合方式:输入耦合方式:输入耦合方式:输入耦合方式:有有有有ACAC、GNDGND、DCDC三档选择开关。观察交流信号时,三档选择开关。观察交流信
31、号时,三档选择开关。观察交流信号时,三档选择开关。观察交流信号时,“AC”“AC”档,档,档,档,确定零电压时,确定零电压时,确定零电压时,确定零电压时,“GND”“GND”档。观测频率很低的信号或带有直流分量的交档。观测频率很低的信号或带有直流分量的交档。观测频率很低的信号或带有直流分量的交档。观测频率很低的信号或带有直流分量的交流信号流信号流信号流信号 时,置时,置时,置时,置“DC”“DC”档档档档。(2 2)前置放大器:)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,并具有灵敏度微调、校将信号适当放大,从中取出内触发信号,并具有灵敏度微调、校将信号适当放大
32、,从中取出内触发信号,并具有灵敏度微调、校将信号适当放大,从中取出内触发信号,并具有灵敏度微调、校正、正、正、正、Y Y轴移位、极性反转等控制作用。轴移位、极性反转等控制作用。轴移位、极性反转等控制作用。轴移位、极性反转等控制作用。“Y“Y轴位移轴位移轴位移轴位移”通过调节直流电位来通过调节直流电位来通过调节直流电位来通过调节直流电位来完成。完成。完成。完成。1)垂直系统)垂直系统(1)输入电路1.1.1.1.通用示波器的组成通用示波器的组成通用示波器的组成通用示波器的组成 1)垂直系统)垂直系统(3 3 3 3)延迟线)延迟线)延迟线)延迟线 触发扫描时,扫描的开始时间总是滞后于被观测脉冲一
33、段时间,这样,脉触发扫描时,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来。冲的上升过程就无法被完整地显示出来。冲的上升过程就无法被完整地显示出来。冲的上升过程就无法被完整地显示出来。延迟线的作用就是把加到垂直偏转板上的脉冲信号延迟延迟线的作用就是把加到垂直偏转板上的脉冲信号延迟延迟线的作用就是把加到垂直偏转板上的脉冲信号延迟延迟线的作用就是把加到垂直偏转板上的脉冲信号延迟 一段时间,以保证一段时间,以保证一段时间,以保证一段时
34、间,以保证在屏幕上扫在屏幕上扫在屏幕上扫在屏幕上扫 描出包括上升时间在内的脉冲描出包括上升时间在内的脉冲描出包括上升时间在内的脉冲描出包括上升时间在内的脉冲 全过程。全过程。全过程。全过程。延迟线要求不丢失频率成分,窄带示波器用多节延迟线要求不丢失频率成分,窄带示波器用多节延迟线要求不丢失频率成分,窄带示波器用多节延迟线要求不丢失频率成分,窄带示波器用多节LCLCLCLC网络,宽带用双芯平衡网络,宽带用双芯平衡网络,宽带用双芯平衡网络,宽带用双芯平衡螺旋导线(螺旋导线(螺旋导线(螺旋导线(75ns/m)75ns/m)75ns/m)75ns/m),200200200200300MHz300MHz
35、300MHz300MHz示波器采用射频同轴电缆(示波器采用射频同轴电缆(示波器采用射频同轴电缆(示波器采用射频同轴电缆(5ns/m)5ns/m)5ns/m)5ns/m)。左图没有延迟线时左图没有延迟线时左图没有延迟线时左图没有延迟线时屏幕上显示的脉冲,屏幕上显示的脉冲,屏幕上显示的脉冲,屏幕上显示的脉冲,右图带延迟线时屏右图带延迟线时屏右图带延迟线时屏右图带延迟线时屏幕上显示的脉冲。幕上显示的脉冲。幕上显示的脉冲。幕上显示的脉冲。(4 4 4 4)Y Y Y Y输出放大器:输出放大器:输出放大器:输出放大器: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将延迟线传来的被测信号
36、放大到足够的幅度,用以驱动示波管的垂直偏转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,使电子束获得系统,使电子束获得系统,使电子束获得系统,使电子束获得Y Y Y Y方向的满偏转。方向的满偏转。方向的满偏转。方向的满偏转。很多示波器具有很多示波器具有很多示波器具有很多示波器具有“5”“5”“5”“5”或或或或“10”“10”“10”“10”的倍率开关的倍率开关的倍率开关的倍率开关 第21页2)水平系统)水平系统 水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等部分。水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等
37、部分。水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等部分。水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等部分。其主要任务是产生随时间线性变化的扫描电压,再放大到足够的幅度,然后其主要任务是产生随时间线性变化的扫描电压,再放大到足够的幅度,然后其主要任务是产生随时间线性变化的扫描电压,再放大到足够的幅度,然后其主要任务是产生随时间线性变化的扫描电压,再放大到足够的幅度,然后输出到水平偏转板,使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。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。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。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。3.2.1 3
38、.2.1 模拟示波器的组成及原理模拟示波器的组成及原理 1.1.1.1.通用示波器的组成通用示波器的组成通用示波器的组成通用示波器的组成(1 1 1 1)触发电路)触发电路)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脉冲。包括触发源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、触发极性选择、触发电平选择和触发选择、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选
39、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。放大整形等电路。放大整形等电路。放大整形等电路。至扫描发生器环电源触发方式选择触发脉冲输出触发电平调节放大、整形电路内外C1C2C3ACAC低频抑制HF REJDC常态 自动 TV调节触发脉冲输出S1S2S4+-S3极性反转电路触发源选择触发极性选择触发源选择内外电源DCACAC低频抑制高频耦合触发耦合方式选择极性选择触发方式选择常态自动电视触发源选择触发源选择:内触发、:内触发、外触发、电源触发外触发、电源触发触发耦合方式触发耦合方式:DC
40、耦合耦合(直流耦合)、(直流耦合)、AC耦合耦合(交流耦合)、(交流耦合)、AC低频低频抑制(抑制抑制(抑制2K以下的信以下的信号,如号,如50Hz)、)、AC高高 频抑制耦合(观测频抑制耦合(观测5MHz以上信号)以上信号)扫描触发方式选择扫描触发方式选择:常态方式(有触发信号源才能触发)、常态方式(有触发信号源才能触发)、自动(常用,没有触发信号也产生锯齿波信号)、自动(常用,没有触发信号也产生锯齿波信号)、电视触发方式(用于电视触发功能,插入同步分离电视触发方式(用于电视触发功能,插入同步分离2)水平系统)水平系统触发极性选择和触发电平:触发极性选择和触发电平:触发极性选择和触发电平:触
41、发极性选择和触发电平:触发极性选择,触发点位于触发源上升沿或下降沿;触发电平,触发极性选择,触发点位于触发源上升沿或下降沿;触发电平,触发的临界值。触发的临界值。放大整形电路:放大整形电路:放大整形电路:放大整形电路:对触发信号放大、整形,成矩形波,经微分整形,成触发脉冲。对触发信号放大、整形,成矩形波,经微分整形,成触发脉冲。触发电平为正,上升沿触发触发电平为正,上升沿触发 触发电平为正,下降沿触发触发电平为正,下降沿触发触发电平为负,下降沿触发触发电平为负,下降沿触发 触发电平为负,上升沿触发触发电平为负,上升沿触发2)水平系统)水平系统(2 2 2 2)扫描发生器环)扫描发生器环)扫描发
42、生器环)扫描发生器环 又叫时基电路,常由积分器、扫描闸门及比较释抑电路组成又叫时基电路,常由积分器、扫描闸门及比较释抑电路组成又叫时基电路,常由积分器、扫描闸门及比较释抑电路组成又叫时基电路,常由积分器、扫描闸门及比较释抑电路组成 。工作原理工作原理工作原理工作原理:闸门电路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,闸门电路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,闸门电路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,闸门电路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,同时把闸门信号送到增辉电路,以便在扫描正程加亮扫描产
43、生锯齿波电压,同时把闸门信号送到增辉电路,以便在扫描正程加亮扫描产生锯齿波电压,同时把闸门信号送到增辉电路,以便在扫描正程加亮扫描产生锯齿波电压,同时把闸门信号送到增辉电路,以便在扫描正程加亮扫描的光迹。的光迹。的光迹。的光迹。闸门电路:产生门控信号 连续扫描:没有触发脉冲信号,闸门电路仍有门控信号输出。触发扫描:只有在触发脉冲作用下才产生门控信号。(2 2 2 2)扫描发生器环)扫描发生器环)扫描发生器环)扫描发生器环 2)水平系统)水平系统释抑电路:释抑电路:释抑电路:释抑电路:起到了稳定扫描锯齿波的起到了稳定扫描锯齿波的起到了稳定扫描锯齿波的起到了稳定扫描锯齿波的形成、防止干扰和误触发的
44、作形成、防止干扰和误触发的作形成、防止干扰和误触发的作形成、防止干扰和误触发的作用,确保每次扫描都在触发源用,确保每次扫描都在触发源用,确保每次扫描都在触发源用,确保每次扫描都在触发源信号的同样的起始电平上开始信号的同样的起始电平上开始信号的同样的起始电平上开始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。以获得稳定的图象。以获得稳定的图象。2)水平系统)水平系统(2 2 2 2)扫描发生器环)扫描发生器环)扫描发生器环)扫描发生器环 第27页(3 3 3 3)水平放大器)水平放大器)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其基本作用是选择其基本作用是选择X X
45、 X X轴信号,并将其放大到足以使光点在水平方向达到满偏轴信号,并将其放大到足以使光点在水平方向达到满偏轴信号,并将其放大到足以使光点在水平方向达到满偏轴信号,并将其放大到足以使光点在水平方向达到满偏的程度。的程度。的程度。的程度。X X X X放大器的输入端置于放大器的输入端置于放大器的输入端置于放大器的输入端置于“内内内内”时,时,时,时,X X X X放大器放大扫描信号;置于放大器放大扫描信号;置于放大器放大扫描信号;置于放大器放大扫描信号;置于“外外外外”时,水时,水时,水时,水平放大器放大由面板上平放大器放大由面板上平放大器放大由面板上平放大器放大由面板上X X X X输入端直接输入
46、的信号。输入端直接输入的信号。输入端直接输入的信号。输入端直接输入的信号。3)通用示波器的其他电路)通用示波器的其他电路高、低压电源高、低压电源高、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。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。Z Z Z Z轴的增辉与调辉轴的增辉与调辉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。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
47、示的波形发生相应地变化。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。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。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。校准信号发生器校准信号发生器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基准方波信号,为仪器本身提供校准信号源。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。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。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。2)水平系统)水平系统第28页2.2.2.2.示波器的多波形显示示波器的多波形显示示
48、波器的多波形显示示波器的多波形显示 1 1 1 1)多线示波)多线示波)多线示波)多线示波:利用多枪电子管来实现的。利用多枪电子管来实现的。利用多枪电子管来实现的。利用多枪电子管来实现的。测试时各通道、各波形之间产测试时各通道、各波形之间产测试时各通道、各波形之间产测试时各通道、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。生的交叉干扰可以减少或消除,可获得较高的测量准确度。生的交叉干扰可以减少或消除,可获得较高的测量准确度。生的交叉干扰可以减少或消除,可获得较高的测量准确度。2 2 2 2)多踪示波:)多踪示波:)多踪示波:)多踪示波:在单线示波的基础上增加了电子开关,分时
49、复用在单线示波的基础上增加了电子开关,分时复用在单线示波的基础上增加了电子开关,分时复用在单线示波的基础上增加了电子开关,分时复用 有有有有5 5 5 5种显示方式种显示方式种显示方式种显示方式:(1)(1)(1)(1)“Y1”“Y1”“Y1”“Y1”通道(通道(通道(通道(CH1CH1CH1CH1)、)、)、)、(2)(2)(2)(2)“Y2”“Y2”“Y2”“Y2”通道(通道(通道(通道(CH2CH2CH2CH2)(3)(3)(3)(3)叠加方式(叠加方式(叠加方式(叠加方式(CH1+CH2);CH1+CH2);CH1+CH2);CH1+CH2);3.2.1 3.2.1 模拟示波器的组成及
50、原理模拟示波器的组成及原理 第29页2 2 2 2)多踪示波(续)多踪示波(续)多踪示波(续)多踪示波(续)(4)(4)(4)(4)交替方式(交替方式(交替方式(交替方式(ALTALTALTALT):适合于观察高频信号。):适合于观察高频信号。):适合于观察高频信号。):适合于观察高频信号。(5)(5)(5)(5)断续方式(断续方式(断续方式(断续方式(CHOPCHOPCHOPCHOP):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。):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。第一个扫描周期显示第一个扫描周期显示Y1Y1通道,第二个扫描周期显示通道,第