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1、示波管及直流供电系统高压发生器产生的负高压(-1200v)加至2脚使阴极为极低负电位；经R2,R3,RP1分压加至5脚进行聚焦控制；RP3低压送至9脚进行辅助聚焦控制；RP01调节电压加至4脚改善聚焦和几何图形畸变；RP02调整电压加至6脚校正几何图形；RP03调整电压加至13脚改变栅网电压，消除二次电子,使屏幕清晰；偏转线圈了L1,其感应电压由RP04调整可使图像旋转,使水平扫描光迹平行水平轴；调节RP4改变栅极偏压改变辉度起始点；RP2改变示波管屏幕亮暗度。正高压正高压+4800v加至后加速极，电子获得能量，高速轰击荧光屏，显示增亮加至后加速极，电子获得能量，高速轰击荧光屏，显示增亮第1页
2、/共47页垂直系统 示波器既要能观测小信号（示波器既要能观测小信号（mV数量级），又要能观测数量级），又要能观测大信号（几十大信号（几十几百伏），而示波管的垂直偏转灵敏度一几百伏），而示波管的垂直偏转灵敏度一般为般为410V/cm；需要设置垂直系统（；需要设置垂直系统（y轴放大器），通过轴放大器），通过放大或衰减，显示大范围的被测信号。放大或衰减，显示大范围的被测信号。垂直系统主要由输入电路、前置放大器、延迟线和后垂直系统主要由输入电路、前置放大器、延迟线和后置放大器等组成。置放大器等组成。包括衰减器和跟随器由几级宽带放大器组成以使被测信号比扫描电压延迟到达示波管的垂直偏转板进一步放大信号，提
3、供满足y轴频率特性和输出幅度的偏转电压第2页/共47页垂直系统1耦合方式S1接法：接法：DC：信号直接通过：信号直接通过 AC：信号经：信号经C1耦合，耦合，隔离直流和变化慢的隔离直流和变化慢的 GND：信号通路断开：信号通路断开,C1预充电，当转拔到预充电，当转拔到AC 时，不会发生光迹短时间内大幅度偏移。时，不会发生光迹短时间内大幅度偏移。第3页/共47页2 衰减器当输入电压当输入电压u1为低频信号时为低频信号时C6,C7不起作用，衰减比取不起作用，衰减比取决于电阻比。决于电阻比。当当u1为高频信号时为高频信号时 衰减比为衰减比为10倍衰减电路倍衰减电路第4页/共47页 调整调整C6,使得
4、使得R9C6=R11C7，使衰减比与信号频率无关，使衰减比与信号频率无关，称为最佳补偿，上例中称为最佳补偿，上例中 C6=R11C7/R9=100k*22/900k2.4pF。上图中调节上图中调节C6还有与探极线的阻抗匹配作用。还有与探极线的阻抗匹配作用。当当y轴输入端上的接探极线时，也要保证整机的频率特性。为了避免轴输入端上的接探极线时，也要保证整机的频率特性。为了避免因连接导线的寄生参数影响而产生谐振，因此当交流正弦信号频率大于因连接导线的寄生参数影响而产生谐振，因此当交流正弦信号频率大于1MHz或测试脉冲信号时，均需用探极线连接，其等效电路如下或测试脉冲信号时，均需用探极线连接，其等效电
5、路如下第5页/共47页 例：如上图，已知输入阻抗Ri=1M,Ci=33pF，为了得到最佳补偿，在R1=9.1M时，有 C1=Ri*Ci/R1 =1M*33/9.1M 3.6 pF第6页/共47页3 混合阻抗变换电路VT1，VT2，VT3组成组成源极源极-射极跟随器，获射极跟随器，获得高阻输入得高阻输入Ri1M，低，低阻输出阻输出R0AT1，AT2为高阻衰减为高阻衰减可以为阻容分立元件可以为阻容分立元件R19为低阻衰减为低阻衰减防止热漂移被测信号经被测信号经R3和和R5分分压网络送压网络送A1的反向端，的反向端，由由R46，RP2和和R48分压反馈到分压反馈到A1的同相的同相端经端经A1比较放大
6、，其比较放大，其输出改变恒流管输出改变恒流管VT3的导通电平，对的导通电平，对VT1的源极进行误差修正，的源极进行误差修正，维持维持VT2输出高度稳输出高度稳定定第7页/共47页 低输出电阻的计算R0=(R46+RP2+R48)/R19/rbe2/(1+2)rbe2/(1+2)当rbe2=1k，=100,则 R0=10 恰与低阻分压器R19系列匹配。第8页/共47页4 前置放大器将单端输入信号变成双端对称输出信号将单端输入信号变成双端对称输出信号她的增益要求不高，但频带宽度要比整体的频响指标宽；她的增益要求不高，但频带宽度要比整体的频响指标宽；实现控制功能实现控制功能增益微调，增益扩展，变换极
7、性和垂直位移增益微调，增益扩展，变换极性和垂直位移通常采用共发共基差分放大电路，由通常采用共发共基差分放大电路，由VT1,VT2,VT3,VT4四只管子组成，输入单端四只管子组成，输入单端信号经信号经VT1,VT2两管对称倒相放大，受控制后由两管对称倒相放大，受控制后由VT3,VT4输出。输出。第9页/共47页 晶体管VT5是恒流管，可以提高放大电路的共模抑制能力；开关管S2改变共发电路发射极间耦合电阻大小，使扩展增益*5，RP3为校准*5时的增益；R3,R4,RP4组成电路放大后的信号分流电路，调节RP4就可以改变负载R47,R48上的电压，达到增益微调的目的；RP5校准增益*1；开关S3，
8、改变垂直放大信号的“+”，“-”极性；调节RP6，改变上的电流大小，达到显示垂直信号位移的目的RP1是使共发电路输出电平平衡；RP2和C11对放大电路起频率响应补偿作用。第10页/共47页5 垂直通道极性转换电路S置置“+”：R61接接-12 V,VD2,3,6,7导通，信号顺向通过，而另一导通，信号顺向通过，而另一R45接接+12V，VD1,4,5,8截止，没有信号通过，这时，截止，没有信号通过，这时，y2通道信号是正极性；通道信号是正极性；反之，反之，S置置“-”，y2通道信号是正极性。通道信号是正极性。第11页/共47页6 垂直通道开关转换电路（电子开关）y1单踪显示：单踪显示：S1接地
9、电平，接地电平，IC4A的的R端为高态端为高态“1”，在输出端，在输出端Q产生高态产生高态“1”，被测信号通过被测信号通过y1通道放大器，通道放大器，y2通道被阻断；通道被阻断；y2单踪显示：单踪显示：R接地电平，接地电平，IC4A的的S端为高态端为高态“1”，在输出端，在输出端Q产生高态产生高态“1”，被测信号通过被测信号通过y2通道放大器，通道放大器，y1通道被阻断；通道被阻断；_第12页/共47页 Y1+Y2显示：R,S分别被VD1，2控制在低 态“0”，IC4A的输出端Q,Q产生高态“1”，被测信号y1和y2相加，通过放大器显示；第13页/共47页7 延迟线功能及驱动放大器水平锯齿波信
10、号起始点与触发信号间有一水平锯齿波信号起始点与触发信号间有一段延迟时间，为了观测前沿就必须在段延迟时间，为了观测前沿就必须在y轴轴放大器中插入延迟线，使被测信号的起点放大器中插入延迟线，使被测信号的起点与扫描信号起点同步。与扫描信号起点同步。对延迟线的要求：延迟时间应足够长和稳对延迟线的要求：延迟时间应足够长和稳定以补偿定以补偿x通道扫描电路启动时间的延迟。通道扫描电路启动时间的延迟。图图a.扫描是从扫描是从td1开始开始图图b.当当uy达到达到A点，其点，其uA大于触发电平大于触发电平Uf时扫描电压时扫描电压ux由由0开始增加，此时，荧光开始增加，此时，荧光屏上不能显示信号的起始部分（屏上不
11、能显示信号的起始部分（OA段）段）如图如图c第14页/共47页对称螺旋延迟电缆对称螺旋延迟电缆串臂是螺旋线的电感，并臂是螺旋线与外部导体间的分布电容串臂是螺旋线的电感，并臂是螺旋线与外部导体间的分布电容单位时间的延时时间为单位时间的延时时间为:t1=(LC)若示波器延时电缆为若示波器延时电缆为2米，每米约延时米，每米约延时50ns,总延时为总延时为100ns。延迟线的特性阻抗：在双端平衡传输时一般不超过几百欧，所延迟线的特性阻抗：在双端平衡传输时一般不超过几百欧，所以在输入端要用低输出阻抗驱动，终端用低输出阻抗电路缓冲以在输入端要用低输出阻抗驱动，终端用低输出阻抗电路缓冲.1/2第15页/共4
12、7页共发共基型延迟线驱动缓冲电路共发共基型延迟线驱动缓冲电路VT1,VT2构成差分共发射极放大器，驱动延迟线构成差分共发射极放大器，驱动延迟线YC1，电阻，电阻R2,R3是延迟线终端匹配电阻是延迟线终端匹配电阻;VT3,VT4构成共基极电路，其输入阻抗极低，起着缓冲隔离延迟线驱动放大器负载分布电构成共基极电路，其输入阻抗极低，起着缓冲隔离延迟线驱动放大器负载分布电容影响，保证高频特性良好匹配作用。容影响，保证高频特性良好匹配作用。针对针对VT1和和VT2为了能驱动大电容，及高频增益低的特点，采用串联电容为了能驱动大电容，及高频增益低的特点，采用串联电容C26的方法补偿的方法补偿第16页/共47
13、页8 垂直系统主放大电路（Y末级放大器）根据Y通道输出级的作用，其主要工作特性：输出电压为保证y轴偏转灵敏度，y末极增益要足够高才能获得所需输出电压动态范围保证图像没有明显失真非线性失真确保屏幕上的信号波形没有畸变上升时间和频带宽度保证输出极的上升时间tr0=0.9tr耦合方式输出放大器与y偏转系统的耦合方式有直接耦合与电容耦合两种第17页/共47页水平放大系统1.扫描电路的组成（X通道）主要任务是形成、控制、放大锯齿波电压；核心部分：扫描闸门扫描发生器及释抑电路组成的闭环；X轴放大器：放大锯齿波电压和按固定比例扩展扫描电压的幅度，并变成对称输出接至x轴偏转板。第18页/共47页2.扫描闸门电
14、路闸门电路，其主要作用是将闸门电路，其主要作用是将VT11的输入信号变换成正的输入信号变换成正向矩形脉冲，控制锯齿波的向矩形脉冲，控制锯齿波的起始点和终止点起始点和终止点VT11,Vt12组成射极耦合型组成射极耦合型（施密特）触发器，（施密特）触发器，VT11的基极由电位器的基极由电位器RP1取得预取得预置电平，记为置电平，记为Eoo；静态时：静态时：VT12饱和导通，饱和导通，VT11截止，输出截止，输出uo为低电为低电平，当有出发信号平，当有出发信号ui输入并输入并使得使得ub11大于施密特触发器大于施密特触发器上限电平上限电平E1时，触发器翻转，时，触发器翻转，此时此时VT11导通，导通
15、，VT12截止截止输出输出uo高电平；高电平；另外，由另外，由VT1的集电极经的集电极经C8输出负向矩形脉冲送至增辉输出负向矩形脉冲送至增辉电路；电路；第19页/共47页Uh为回差电压（约为回差电压（约10v）uo在在t1时刻跳变是由于触发信号作用的结时刻跳变是由于触发信号作用的结果；果；t2时刻跳变是由时刻跳变是由“释抑电路释抑电路”来的信号作来的信号作用的结果用的结果第20页/共47页3.密勒扫描电路该电路由该电路由VT15，VT17,VT18,VT20组成，用以产生高线性度的锯齿波组成，用以产生高线性度的锯齿波输入方波输出锯齿波定时电路定时电路放大电路放大电路第21页/共47页(1)定时
16、电路时基电阻时基电阻Rt、电容、电容Ct与射极跟随开关与射极跟随开关VT15构成定时电路构成定时电路工作原理：晶体管工作原理：晶体管VT截止时，电源电压截止时，电源电压E通过电阻通过电阻R对电容对电容C充电；充电；VT饱和导通时，饱和导通时，C迅速放电，分别形成锯齿波正程（迅速放电，分别形成锯齿波正程（T1时间）和时间）和回程（回程（T2时间）时间）T0是休止时间是休止时间第22页/共47页电容电压电容电压当当t=T1时时为了提高电压线性度，一般用电压波形开始的急剧上升部分作为为了提高电压线性度，一般用电压波形开始的急剧上升部分作为扫描电压（斜坡电压）。若扫描电压（斜坡电压）。若T1远远小于远
17、远小于RC时时带入上式得带入上式得即：即：这是锯齿波电压的平均变化率。这是锯齿波电压的平均变化率。第23页/共47页这个电压送入这个电压送入x轴放大电路。考虑电子束水平方向上的最大偏转长度轴放大电路。考虑电子束水平方向上的最大偏转长度xm、示波管、示波管x轴轴偏转板灵敏度偏转板灵敏度Sx及及x轴放大系数轴放大系数Ax经代换得扫描速度经代换得扫描速度对于扫描速度的相对变化用扫描非线性系数来表示：对于扫描速度的相对变化用扫描非线性系数来表示：第24页/共47页充电电流充电电流最终求得的线性系数最终求得的线性系数由此可见，锯齿波幅度由此可见，锯齿波幅度Um越小，线性度越好越小，线性度越好第25页/共
18、47页(2)密勒积分电路利用反馈的方法实现对时基电容Ct恒流充电，从而改善锯齿波电压线性度。a图为积分运算放大器，将阶跃输入电压转换为线性斜坡电压，设A点为虚地阶跃电压幅值E，则第26页/共47页式中式中Ic=E/R当当E为正值时，为正值时，uo为负向锯齿波为负向锯齿波当当E为负值时，为负值时，uo为正向锯齿波为正向锯齿波从式子从式子 中可知当中可知当uo=|Um|时时t=T1等效电容等效电容C=（1+A）C，当输入电阻远大于，当输入电阻远大于R时，锯齿波线性度为：时，锯齿波线性度为：与前面相比，减小了（与前面相比，减小了（1+A）倍，从而改善锯齿波的线性度。）倍，从而改善锯齿波的线性度。第2
19、7页/共47页4.释抑电路释抑电路与扫描闸门电路和密勒积分器构成一个闭合的扫描发生器环。到达到达PNP三极管三极管VT基极的电压有两个分量：基极的电压有两个分量：1.RP2引入的交流负向锯齿电压引入的交流负向锯齿电压uo；2.RP2加上的直流电压加上的直流电压+E。这两个分量共同影响。这两个分量共同影响VT管的基极电压管的基极电压uB。当当VT导通时导通时Ch被充电并跟随被充电并跟随uB的变化的变化当当VT截止时，截止时，Ch通过通过Rh缓慢放电。缓慢放电。Ch两端的电压为释抑电路的输出电压，并送入闸门电路输入端两端的电压为释抑电路的输出电压，并送入闸门电路输入端稳定电路稳定电路第28页/共4
20、7页（1）释抑电路的工作过程触发扫描状态下释抑电路的波形图t1t1 段电压不够负，+E起主导作用，VT管截止释抑电路不起作用；t1 时刻，负向电压达到Ur时，Ur起主导作用，基极电压uB变负，VT管导通，Ch的电压跟随负向锯齿波趋向更负；t2时刻，ch上的电压达到下限触发电平下限触发电平E2E2，闸门电路状态翻转，正扫描结束；t2t3（tb）时刻完成回扫时间，th为释抑电容放电时间，为防止回扫未结束就被触发必须满足tb小于th，这样t2t4（th）时刻不会被触发，我们称为“抑”，而t4时刻后接受下一个脉冲重新触发，我们成为“释”第29页/共47页（2）RP1（稳定度）的作用 当Ch上的电压不够
21、负时，二极管VD导通，电源-E经RP1分压送至扫描闸门的输入端保证扫描状态不变。因此这里的RP1阻值的大小起到控制负向锯齿电压起始电平E2的作用。当Ch上的电压较负时，二极管VD截止，隔离经RP1分压的负压，使释抑电路的功能得以正常发挥。第30页/共47页5.增辉电路 扫描器增辉：利用增辉电路产生一个与扫描周期相等的正向脉冲，加到示波管的栅极，以增加电子束的密度。回扫期和休止期消隐：给栅极以较负的电位，以降低亮点辉度并不显示回扫痕迹.增辉电路是一种高速的开关放大电路，为了加快增辉脉冲的前后沿陡度，电路中用隧道二极管进行整形。（1）隧道二极管的特性峰点谷点P点点V点的一段曲线电压点的一段曲线电压
22、u增加但电流增加但电流i减小，呈现负阻特性减小，呈现负阻特性第31页/共47页（2）隧道二极管双稳态电路特性曲线选择偏压选择偏压E电阻电阻R,是负载线交于特性曲线的是负载线交于特性曲线的A,B,C三点三点设起始点在设起始点在A点，处于低电平点，处于低电平U1,如果电路作业如果电路作业产生的电流为产生的电流为i，当，当i 为正时，为正时，等效负载减小，负载线上移，工作点经等效负载减小，负载线上移，工作点经P迅速跳到迅速跳到F点点,若若i 消失，则至消失，则至C点点（得到高电平），形成一个稳定态；（得到高电平），形成一个稳定态；当当i为负向变化时，负载线下移，工作点经为负向变化时，负载线下移，工作
23、点经C迅速跳到迅速跳到H点点,若若i 消失，又回消失，又回到初始稳定态（到初始稳定态（A点），波形如（点），波形如（c）；）；第32页/共47页（3）增辉电路VDT是隧道二极管，是隧道二极管，VT2是高频管，组成开关放大器，是高频管，组成开关放大器，闸门来的负向矩形脉冲，经闸门来的负向矩形脉冲，经C8和和R23微分后，产生具有正负变化的微分后，产生具有正负变化的i。P-F,VDt和和R17的电压值大于的电压值大于VT2的的Ube,VT2迅速导通，输出低电平，对应回扫迅速导通，输出低电平，对应回扫期；当期；当V-H,VT2截止，输出高电平，对应扫描期，经截止，输出高电平，对应扫描期，经VT1射极
24、输出管引至示波射极输出管引至示波管栅极，增加亮点辉度。管栅极，增加亮点辉度。第33页/共47页6.同步过程（1）连续扫描的同步扫描周期是扫描周期是t1t4是被测信号周期的二倍，所以荧光屏上是被测信号周期的二倍，所以荧光屏上显示的波形为两个周期。显示的波形为两个周期。充电充电放电放电第34页/共47页（2）触发扫描的同步 通过调节RP1电位器（稳定度）使扫描电路处于触发扫描状态。a）测量波形的前后沿时间或显示占空系数比较大的脉冲信号时，一定要用触发扫描。b）观察正弦波信号时还是用连续扫描比较方便。（3）高频同步第35页/共47页水平电路系统的简化原理图水平电路系统的简化原理图正向尖峰触发脉冲由正
25、向尖峰触发脉冲由y通道通道闸门闸门密勒积分密勒积分释抑，产生释抑，产生等幅并线性变化的锯齿波电压，至等幅并线性变化的锯齿波电压，至x偏转板偏转板 时间基线。时间基线。第36页/共47页第37页/共47页2.3 示波器的交替和断续显示 主要应用特点：（1）对多个既相关而又相互独立的被测信号进行研究、分析、比较；例如观测放大器、延时线的传输特性；（2）较方便地实现两个信号的“和”、“差”显示；向量合成或分解；（3）简化测量手续，提高测量的准确度和自动化程度。单线示波器观测多波形：单接单显示，换线麻烦误差大；多波形显示法：一次接好，一次观测多个波形，迅速准确。第38页/共47页 交替和断续显示的方法
26、：包括多线显示、多踪显示、双扫描显示。双踪示波器一般有五种显示方式：yA、yB、yA+yB三种方式均为单踪显示；交替和断续显示两种方式为双踪显示，由y轴的电子开关电路控制下完成。第39页/共47页1多线示波 多线示波利用多枪电子管来实现。2多踪示波 多踪示波是在单线示波的基础上，增加电子开关实现多个波形的同时显示。第40页/共47页 双踪示波器垂直系统框图 延迟线 电子 开关Y1输入 Y输入 电路 Y前置 放大器 Y1 门电路Y2输入 Y输入 电路 Y前置 放大器 Y2 门电路 Y后置 放大器控制信号第41页/共47页示波器显示方式 根据电子开关工作方式的不同，双踪示波器有5种显示方式。“Y1
27、”通道（CH1）接入Y1通道，单踪显示Y1的波形。“Y2”通道（CH2）接入Y2通道，单踪显示Y2的波形。叠加方式（CH1+CH2）两通道同时工作，Y1、Y2通道的信号在公共通道放大器中进行代数相加后送入垂直偏转板。Y2通道的前置放大器内设有极性转换开关，可改变输入信号的极性，从而实现两信号的“和”或“差”的功能。第42页/共47页交替方式（ALT）（a）被测信号与扫描信号tuytuxuyt（b）荧光屏显示的波形图8.24 交替显示的波形第43页/共47页 交替显示 交替显示方式：例，第一次扫描时，电子开关接通交替显示方式：例，第一次扫描时，电子开关接通Ya的信的信号号 Ua,使它显示在屏幕上
28、，第二次扫描时，接通使它显示在屏幕上，第二次扫描时，接通Yb的信号的信号 Ub,再使它显示在屏幕上，再使它显示在屏幕上，-扫描重复，显示轮流。扫描重复，显示轮流。在扫描频率较高（大于每秒在扫描频率较高（大于每秒25次），荧光屏余晖作用，人次），荧光屏余晖作用，人眼效应等，使得两个波形似乎同时显示。眼效应等，使得两个波形似乎同时显示。当扫描频率较低时，能看到交替显示，适合测高当扫描频率较低时，能看到交替显示，适合测高频信号。频信号。是是“非实时显示非实时显示”，可能丢失被测信号的一部分波形，可能丢失被测信号的一部分波形电子开关的转换频率受扫描电路控制电子开关的转换频率受扫描电路控制第44页/共47页断续方式（CHOP）（a）被测信号与扫描信号tuytuxuyt（b）荧光屏显示的波形图8.25 断续显示的波形1234567891011第45页/共47页断续显示 断续显示：将两个被测信号分成很多小段轮流显示，转换频率比被测信号的频率高很多，间断的亮点靠的很近，看起来是连续的。当被测信号频率较高时，断续现象明显。因此，断续显示适合测低频信号。而断续显示方式可看成“准实时显示”电子开关工作在自激振荡状态（不受扫描电子开关工作在自激振荡状态（不受扫描电路控制），其频率在电路控制），其频率在100Hz1000kHz.第46页/共47页感谢您的观看。第47页/共47页