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1第一节 示波测试的基本原理 一、阴极射线示波管 示波管（CRT）：电子枪、偏转系统和荧光屏 FK1G2Y1A2A2G1Y2X1X阴极射线示波管电子枪偏转系统荧光屏第1页/共114页2（一）电子枪： 电子枪由灯丝F，阴极K，栅极G1和G2，阳极A1和A2组成。 F、K：当灯丝加热阴极后，涂有氧化物的阴极发射大 量的电子。 G1：G1对K的负电位的改变，起到调节电子密度进 而调 节光点亮度的作用，G1电位越负，图形越 暗，调节G1电度的电位器称为“辉度”。 第2页/共114页3G2、A1、A2：G2、A1、A2的电位均远高于K，组成聚 焦系统，对电子束进行聚焦和加速，G2、 A2 一般相连 ，这个高电位一般 接近于地电位。A1的电位通常低于 A2， 。 21AAVV22GAVVFK1G2Y1A2A2G1Y2X1X电子枪偏转系统荧光屏第3页/共114页4电子穿越加速场的过程： 电子穿越加速场,由于电子在垂直方向没有受力,那么 221121sinsinvvvvyy12VV 1V2V12VV E121v2vyv1yv2第4页/共114页52112sinsin, vv21即电子的运动方向偏向轴向。 1V2V12VV E121v2vyv1yv2第5页/共114页6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。 第6页/共114页7电子枪中聚焦系统的作用: 由于A1的电位比G2和A2低，即 ，且G2的电位远高于G1 ，所以G1至G2和A1至A2电子束的主要趋势是聚扰和加速，G2到A1电子来的主要趋势是发散。调节A1电位的电位器称为“聚焦”旋钮，调节A2电度的旋钮称为“辅助聚焦”，以免A2至偏转板间可能发生散焦。 221GAAVVV12GGVV第7页/共114页8122AAGVVV21GGVVK1G2G1A2A+-辉度聚焦辅助聚焦第8页/共114页9（二）偏转系统： 示波管中至少有X 偏转板和Y偏转板各一对。以Y偏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yDVyy第9页/共114页10yyVhyyDVyyyD 为示波管的偏转灵敏度，单位为V/cm yaVbVLsy2 在偏转电压Vy的作用下，Y方向在荧光屏偏转的距离为 第10页/共114页11(三) 荧光屏 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10，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，在荧光屏上还常有一定的刻度线。第11页/共114页12二、图像显示的基本原理 图像显示基本类型（1）显示随时间变化的信号。 （2）显示任意两个变量x与y的关系。 （一）显示随时间变化的信号： 1、扫描的概念 假设 ，即为加到Y偏转板上的电压，则电子束就会在Y方向按正弦规律变化，任一瞬间的偏转距离正比于该瞬间Y偏转板上的电压。 tVvmysin第12页/共114页13sT12031Y2YtVvmysin第13页/共114页14nT00 xvt 假设在X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X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 。xvPKtvx第14页/共114页15yvxv1234信号波形在时间轴上展开第15页/共114页16扫描：光点在锯齿波作用下扫动的过程。扫描电压： 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。 扫描回程：光点自右端迅速返回起点。时间基线：若在Y方向不加电压，光点只在X方向上构成 反映时间变化的一条直线。 第16页/共114页172、信号与扫描电压的同步： 同步：扫描电压的周期 是被观察信号周期 的整数倍。 即）、21(KKTTsnnTsT第17页/共114页18被测信号与扫描电压的同步STnTsnTT2第18页/共114页19被测信号与扫描电压的不同步STnTsnTT45第19页/共114页20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 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 与被测信号有一定关系。 3、连续扫描和触发扫描： 连续扫描:扫描电压是连续。触发扫描:只有在被测脉冲到来时才扫描一次。 第20页/共114页21（二） 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X和Y两个偏转的作用，示波器可变为一个X-Y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 的图形。 第21页/共114页22两个同频率信号构成的李沙育图形同相与yxvv正交与yxvv第22页/共114页23 第二节 通用示波器 一、示波器的分类和通用示波器的组成 分类：（1）通用示波器 （2）多束示波器 （3）取样示波器 （4）记忆、存贮示波器 （5） 专用或特殊示波器 组成： 示波管 垂直通道 水平通道 电源电路 校准信号发生器 第23页/共114页24 X输入衰减Y前置放大器延迟线Y输出放大器触发电路X放大器扫描发生器环 Y输入外触发输入内外内外X通道Y通道校准信号发生器 校准输出电源第24页/共114页25二、 示波器的垂直通道 垂直通道包括：输入衰减器 Y前置放大器 延迟线 Y输出放大器 第25页/共114页26()输入衰减器 1R2R1C2Civov_1111/cjRZ2221/cjRZ若满足 最佳补偿 2211CRCR则 212212RRRZZZVVio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。 212ZZZVVio（分压公式） 第26页/共114页27 （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 信号出现的时间滞后于扫描开始时间。被观测脉冲扫描电压屏幕显示DtDt（三）Y放大器： Y放大器使示波器具有观测微弱信号的能力。 Y 放大器前置放大器输出放大器第27页/共114页28三、示波器的水平通道 组成:扫描发生器环 触发电路 X放大器 （一）扫描发生器环 扫描发生器环是产生扫描信号(锯齿波）的，它又称时基电路。第28页/共114页29扫描：光点在锯齿波作用下扫动的过程。扫描电压： 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。 扫描回程：光点自右端迅速返回起点。时间基线：若在Y方向不加电压，光点只在X方向上构成 反映时间变化的一条直线。 补充第29页/共114页30扫描门积分器 比较和释抑电 路 至X放大器增辉- E扫描发生器环的组成D1bv第30页/共114页311、积分器：产生锯齿波 S+ERovCA+_+ERovCA+_ivT第31页/共114页32S断开： tRCEEdtRCVo1和t成线性关系。 oVS闭合：C迅速放电， 迅速上升，形成锯齿波扫描电压。 oV为高电平，T截止，相当S断开。为低电平，T导通，相当S接通。 iViV+ERovCA+_ivT第32页/共114页33 把积分器产生的锯齿波电压送入X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比，而这个电压与时间成正比，所以可以用荧光屏上的水平距离代表时间。 扫描速度 )/(cmtSsxtSdefsx：光点在水平方向偏转的距离 t：偏转x距离所对应的时间 扫描速度的粗调：改变R或C扫描速度的微调：改变EERCKvktxtSos第33页/共114页342、扫描门 也称时基阐门：用来产生门控信号，用射极耦合双稳触发电路即施密特电路来实现。 ov+E-E来自触发电路 来自比较释抑电路 -E去积分器1bvT1T2稳定度第34页/共114页35时 , 截止， 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。时 , 导通， 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。1tt 11Evb1T2T1tt 112EvEb1T2T*去积分器ov-E来自触发电路 来自比较释抑电路 -E1bvT1T2稳定度1bvovttPV1E2E00t1t2ovov+E第35页/共114页361bvovttPV1E2E00t1t22tt 时, ， 还导通， 还截止，保持第二稳定状态，积分器继续积分，有锯齿波产生。21Evb1T2T12ttt112EvEb时, ， 截止， 导通，回到第一稳态状态，积分器停止积分，锯齿波消失。 *+E去积分器ov-E来自触发电路 来自比较释抑电路 -E1bvT1T2稳定度1T2T第36页/共114页37(1) 受三方面信号的共同作用： 1bv “稳定度”旋钮的电位器供给它一个直流电位； 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。 ov+E-E来自触发电路 来自比较释抑电路 -E去积分器1bvT1T2稳定度第37页/共114页38直流电位使 高于 ，在没有触发信号，也能使 导通， 截止,即产生扫描电压； 1bV1E(2) “稳定度”旋钮来的直流电位的作用: 直流电位使 处于 与 之间，只有在触发脉冲作 用下才会翻转到 导通， 截止的状态,即产生扫描电 压； 1bv1E2E1T2T1bv1E1T2T直流电位过负，有触发信号时 也达不到 ，则不会产 生扫描信号，这时示波器X通道直接输入外加信号。 1bV1Eov+E-E来自触发电路 来自比较释抑电路 -E去积分器1bvT1T2稳定度第38页/共114页393、比较和释抑电路 扫描门积分器 至X放大器- ED比较和释抑+E+ERhChTBP稳定度1bv-+放电回路充电回路第39页/共114页40tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释抑电路充电 释抑电路放电 扫描电压第二次扫描Vr123451tt 111,TEVb2T（1） 触发信号使 导通， 截止，积分器开始 积分，输出扫描电压（随时间线性 ） * 触发扫描 第40页/共114页4111ttt11EVb1T2T21EVb（2） 如果有第二个触发信号使 或没有触发信 号， 导通， 截止保持不变（ ）。tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释抑电路充电 释抑电路放电 扫描电压第二次扫描Vr12345扫描门积分器 至X放大器- ED比较和释抑+E+ERhChTBP稳定度1bv-+放电回路充电回路第41页/共114页4211ttt11EVb1T2T21EVb（2） 如果有第二个触发信号使 或没有触发信 号， 导通， 截止保持不变（ ）。tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释抑电路充电 释抑电路放电 扫描电压第二次扫描Vr12345扫描门积分器 至X放大器- ED比较和释抑+E+ERhChTBP稳定度1bv-+放电回路充电回路第42页/共114页431bV(3) 扫描电压达到负值 T导通 充电 随 两端的电压开始 。 1ttrVhC1bVhCtE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释抑电路充电 释抑电路放电 扫描电压第二次扫描Vr12345扫描门积分器 至X放大器- ED比较和释抑+E+ERhChTBP稳定度1bv-+放电回路充电回路第43页/共114页4421ttt1bVhC(4) 继续二极管D截止 电位只由 两端的电压决定（与“稳定度”旋钮的直流电位无关）。1bVtE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释抑电路充电 释抑电路放电 扫描电压第二次扫描Vr12345扫描门积分器 至X放大器- ED比较和释抑+E+ERhChTBP稳定度1bv-+放电回路充电回路第44页/共114页452tt 211EVVbb1T2TBVhC1bV（5） ， 截止， 导通,扫描停止积分器C放电(RC为时间常数)积分器停止积分 T截止 放电 随 两端的电压。 hCtE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释抑电路充电 释抑电路放电 扫描电压第二次扫描Vr12345扫描门积分器 至X放大器- ED比较和释抑+E+ERhChTBP稳定度1bv-+放电回路充电回路第45页/共114页4623tttCCh、hhCRRC （6） 继续放电，由于 ，所以C先 放电完。 扫描门积分器 至X放大器- ED比较和释抑+E+ERhChTBP稳定度1bv-+放电回路充电回路tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释抑电路充电 释抑电路放电 扫描电压第二次扫描Vr12345第46页/共114页47(7) C放电完，扫描回程进行完毕，但 还在继续 放电。 3tt hCtE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释抑电路充电 释抑电路放电 扫描电压第二次扫描Vr12345扫描门积分器 至X放大器- ED比较和释抑+E+ERhChTBP稳定度1bv-+放电回路充电回路第47页/共114页48（8） 是 的放电时间，触发脉冲不起作用，处 于“抑”状态。 42ttthC扫描门积分器 至X放大器- ED比较和释抑+E+ERhChTBP稳定度1bv-+放电回路充电回路tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释抑电路充电 释抑电路放电 扫描电压第二次扫描Vr12345第48页/共114页49(9) 之后，这时处于“释”状态，如果有触发信号， 产生扫描电压。 4tt tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释抑电路充电 释抑电路放电 扫描电压第二次扫描Vr12345扫描门积分器 至X放大器- ED比较和释抑+E+ERhChTBP稳定度1bv-+放电回路充电回路第49页/共114页502324ttttttbh条件： ，保证完成扫描回程前，即使有 第4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。tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb1t释抑电路充电 释抑电路放电 扫描电压第二次扫描Vr12345第50页/共114页51tE1E0E2t1t2t3t4tfthtb1t释抑电路充电 释抑电路放电 扫描电压第二次扫描Vr* 连续扫描 施密特电路从“稳定度”旋纽得到直流电压 ，是否有触发脉冲都可以扫描。 10EE 第51页/共114页52（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冲，这个脉冲被加至扫描门。 电源电源内内外外外触发6.3V(交流）自Y放大器C1C2C3AC AC低频抑制HFDC极性方式12电平比较整形去扫描发生器环12第52页/共114页531、比较整形电路 近于 并略大于 时电路翻转，输出触发脉冲。 1 iV2iV2iV电源电源内内外外外触发6.3V(交流）自Y放大器C1C2C3AC AC低频抑制HFDC极性方式12电平比较整形去扫描发生器环12第53页/共114页542、“电平”旋钮 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“电平”旋钮。 比较整形电路另一端接触发信号。当触发信号的电平接近“电平”旋钮选择的直流电位时，产生触发脉冲。因此“电平”旋钮是决定信号在什么电平产生触发的。 第54页/共114页553、“极性”开关 三刀六位开关，选择触发源和触发信号的极性。 电源电源内内外外外触发6.3V(交流）自Y放大器C1C2C3AC AC低频抑制HFDC极性方式12电平比较整形去扫描发生器环12第55页/共114页56正极性、正电平负极性、正电平正极性、负电平负极性、负电平实线表示触发信号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1 极性选负，触发信号至比较整形电路的输入端2第56页/共114页57电源电源内内外外外触发6.3V(交流）自Y放大器C1C2C3AC AC低频抑制HFDC极性方式12电平比较整形去扫描发生器环12第57页/共114页584、“方式”开关： 直流（DC）方式 交流（AC）方式 AC低频抑制方式AF高频耦合方式 （三）X放大器： 改变X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X放大器有关的 直流电位，可使光迹产生水平位移。 第58页/共114页59第四节 示波器的多波形显示 一、多线显示和多踪显示（一）多线显示常见双线示波器：两个电子束，并有两套X、Y偏转系统。（二）多踪显示多了一个电子开关，并具有多个垂直通道。 常见双踪示波器显示：一套X、Y偏转系统，两个Y通道。第59页/共114页60A门yAA通道输入+-B门yBB通道输入电子开关+-垂直位移垂直位移至垂直偏转板开关信号转换速率不同，有两种时间分割方式1、“交替”方式 开关信号与扫描信号同步。2、“断续”方式： 开关信号频率远大于被测信号频率。 第60页/共114页61二、双扫描示波显示前置放大延迟线电压比较A触发B触发A扫描B扫描电子开关Y线分离A门B门Y放大X放大+-RPY输入123同时产生增辉脉冲A同时产生增辉脉冲B第61页/共114页62脉冲（1）达到触发电平，产生A触发，在它作用下产生A扫描，这个扫描电压将脉冲（1）（4）显示在荧光屏上端。A扫描电压与电位器RP提供的直流电位在比较器中进行比较，当电平一致时产生B触发，开始B扫描。被测信号A触发延迟触发电平A扫描B触发B扫描A增辉B增辉1234第62页/共114页63B扫描比A扫描延迟的时间可以通过跳RP来调节，RP提供的直流电平称为延迟触发电平。B扫描的扫描速度是可以调节的，这里使它的扫描正程略大于脉冲（3）的周期，则在B扫描期间脉冲（3）显示，它被“拉”得很宽，可以看清它的前后沿、上下冲等细节。被测信号A触发延迟触发电平A扫描B触发B扫描A增辉B增辉1234第63页/共114页64为了能同时观测脉冲列得全貌及其中某一部分得细节，在X通道设电子开关，把两套扫描电路得输出交替地接入X放大器。电子开关还控制Y线分离电路，在两种扫描时给Y放大器加不同得直流电位，使两种扫描显示的波形上下分开。被测信号A触发延迟触发电平A扫描B触发B扫描A增辉B增辉1234第64页/共114页65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， 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。增辉方法：扫描正程期间给示波管第一栅极G1加正脉 冲或给阴极K加负脉冲来实现，可以做到只 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。第65页/共114页66被测信号A触发延迟触发电平A扫描B触发B扫描A增辉B增辉1234在扫描正程期间扫描门可以提供增辉脉冲。把A、B扫描门产生的增辉脉冲叠加起来，形成合成增辉信号，用它来给A通道增辉。第66页/共114页67第三节 取样技术在示波测量中的应用 实时（real time）测量法: 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。 实时示波器: 能实现实时（real time）测量法的示波器。 第67页/共114页68 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。（2）受Y通道放大器带宽的限制。（3）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 速度过高将给扫描信号的产生和同步带来困难。第68页/共114页69一、取样示波器的基本原理（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够反映原波形的形状。 1、连续时间信号vi（t）（输入信号）)(tvit第69页/共114页702、取样门与取样脉冲)(tvi)(tvsS10T)(tpt 对一个连续时间信号vi（t）（输入信号）在电路上，取样通常用电子开关取样门来实现的。取样门受重复周期为T0取样脉冲（开关信号）p（t）所控制。ntnt 2nt 3nt 4nt 5第70页/共114页71 当取样脉冲p（t）出现瞬间，取样门S开通,输入信号vi（t）被取样，形成离散输出信号vs（t），vs（t）叫“取样信号” 。 3、取样信号vs（t）4、取样信号vs（t）与输入信号vi（t）关系)()()(tptvtvis脉冲宽度）很窄）、()()(, 021()(, 1)(onnnnTkttktkkttkttp第71页/共114页72 取样方法是在信号经历的实际时间对一个信号波形进行取样，故叫“实时取样”。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际经历的时间，所以取样信号vs（t）的频谱比原信号vi（t）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。 5、什么叫实时取样？（二）非实时取样1、什么是非实时取样？ 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同位置 。第72页/共114页73Ttt2t3t4t5234561t2t3t4t5t6t11234562、非实时取样的过程第73页/共114页741Ttt2t3t4t5234561t2t3t4t5t6t）、或（43211mtmTttijijm为两个取样脉冲之间的被测信号周期个数 第74页/共114页75 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，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。 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，在屏幕上显示的信号波形是由一系列不连续光点构成。 3、非实时示波方法第75页/共114页76（三）显示信号的合成过程1、Y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为 ，在Y偏转板各阶梯的电压值对应信号的取样值。tmT2、X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为 ，电压是等距离跳变的阶梯波。 tmT第76页/共114页77二、取样示波器的基本组成（一）取样示波器的Y通道 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。 ivsvmvsCmCovsfv第77页/共114页78 闭环取样电路由取样门、取样电容CS、交流放大器A1、延长门、保持电容电容Cm、直流放大器A2和反馈电路B组成。其中直流放大器是增益为1的高输入阻抗放大器，它的作用主要是使保持电容Cm上的电压得以保持。 1、闭环取样电路的组成 取样电路的输入信号除被观测的信号，第一个为脉宽较窄的尖冲称为取样脉冲，第二个为脉宽较宽的延长门脉冲。ivsvmvsCmCovsfv第78页/共114页79ivsvmvsCmCovsfv2、闭环取样电路的工作过程 第一个取样脉冲作用下取样门闭合 （假设这一瞬 间被观测的信号值为vi1 ），取样门的传输系数为K， 交流放大器的增益为A1 。11isKvv111imvKAv第79页/共114页80ivsvmvsCmCovsfv 取样门断开后，经过反馈电路B，在CS上的电压为111isfBvKAv这个电压持续时间应为 时当11BKA11isfvvtmT111iovKAv第80页/共114页81 持续时间 后，第二个取样脉冲作用下取 样门再次闭合（假设这一瞬间被观测的信号值vi2 ）。 tmT vi2与CS上的电压Vil之差经过传递系数K和增益A1后，将在保持电容Cm上与前一次的输出信号相叠加，得到21121112)(iiiiovKAvvKAvKAv这个电压亦将保持 不变 tmTivsvmvsCmCovsfv第81页/共114页82 只要每隔 来一个取样脉冲和延长门脉冲， 并满足KA1B=1的条件就可以在输出端得到需的阶梯 波。 tmT（二）取样示波器的X通道 第82页/共114页83第六节 示波器的使用 一、示波器的基本测量方法 （一）电压的测量 1、直接测量法 1234hhDVYppDy : 偏转灵敏度 所谓直接测量法，就是直接从示波器屏幕上量出被测电压波形的高度，然后换算成电压值第83页/共114页84比较信号 发生器输入 衰耗器 Y放大器延迟线SY输入2、比较测量法 PPVhh21被测电压峰峰值 比较测量法就是用已知电压值(一般为峰峰值)的信号波形与被测信号电压波形比较，并算出测量值。第84页/共114页853、位移法 调电位器P1,使直流电压表Vm指零。加入被测信号，利用“垂直位移”旋钮使波形最上峰移至0轴下。调节电位器P1，使波形最下峰移至0轴上，那么被测电压峰峰值等于电压表Vm的读数。第85页/共114页86（二）时间的测量 1、直接测量法 xStSx 当线性扫描时，示波管荧光屏的水平轴就是时间轴，若扫描电压线性变化的速率和X放大器的电压增益一定，那么扫描速度也为定值第86页/共114页872、时标法 sT1T第87页/共114页88(三)相位的测量 1、线性扫描法 3601xx第88页/共114页892、李沙育图形法测相位 )sin(tVvxmx sin tVvymysinmxx0第89页/共114页90二、示波器功能扩展实例 下面介绍用示波技术测量晶体管输出特性的实例 1、晶体三极管的输出特性 晶体三极管的输出特性是一组以IB为参变数的曲线簇： 定值BICECVfI)(第90页/共114页91 每固定一个IB值，改变EC使VCE从零逐点到一定值，测出一组VCE、IC值，完成一条IB为某一固定值的IC f（VCE）曲线。再改变一个IB值，重复上述过程，得另一条曲线的测量数据。最后，根据全部测量数据作图。 2、静态测试BICICEVCEBE第91页/共114页923、动态测试CEV用集电极扫描电压代替可调直流电源EC ， 集电极扫描电压波形为50Hz交流全波整流 波形这样，VCE可自动从零扫到最大值，然 后又回扫到零。 BICI1VCEV第92页/共114页93BI参变量 提供基极电流IB的可调直流电源EB可用一 个阶梯波电压发生器代替。 csnTT CEVcTsTttBI第93页/共114页944、示波器作为XY 图示仪 将集电极扫描电压VCE 同时加到示波器的X 输入端，则水平轴相当于VCE 轴；而把集电极电流IC 的取样电压（V1ICR1）加到Y 输入端，则垂直轴相当于IC 轴。这样，屏幕上将扫描出一簇 ICf（VCE）曲线。 BICI1VCEVCICEV1BI2BI3BI0第94页/共114页95三、示波器的正确使用（一）根据被测波形选择合适的示波器 1、示波器的带宽应为被测信号的最高频率的三倍左右。 当普通示波器频宽不能满足要求时，可考虑采用取 样示波器。 2、信号所显示的上升时间与通带宽度或者说高端频有 关，要求显示的波形越陡，示波器的高端频应该越高。 3、对于微弱信号要选择Y通道灵敏的示波器 4、当观测窄脉冲或高频信号时，除了示波器的通带 要宽外，还要求有较高的扫描速度。 第95页/共114页965、观测缓慢变化的信号要求示波器能低速扫描和具 有长余辉，或者具有记忆存贮功能。 6、观测每个独立信号可选双线示波器，观测多路相 关信号可选多踪示波器。 7、当需要在观测信号列的同时还要仔细观察它的部 分内容时，可选双扫描示波器。8、当需要把被观测信号保留一定时间，应选记忆存 贮示波器。 9、在能用普通示波器解决观测任务时，就不一定选 用高级或特殊示波器，这不但简单、经济，而且 观测效果不一定差。 第96页/共114页97（二）正确合作地使用探头1、低电容探头 图中Ri和Ci（包括连接电缆的等效电容）为示波器的输入阻抗。可见，探头的R1C（C=C1+C2）电路与RiCi组成了一个具有高频补偿的RC型分压器。若R1C=RiCi，则这个分压器的分压比等于Ri /（Ri+R1），而且与频率无关。一般取分压比10 1，若Ri1MQ，则R19MQ。1RiR1C2CiC第97页/共114页98 从探针看进去的输入电阻RR1+Ri=10MQ，而输入电容C（C1+C2），因为（C1+C2）Ci，故称低电容探头。由此可见，低电容探头的应用使输入阻抗大大提高，特别是输入电容大大减小。但是，由于探头具有10倍的衰减，将使示波器的灵敏度也下降十倍。 1RiR1C2CiC第98页/共114页992、阴极输出器探头 阴极输出器探头同样可减小对被测电路的影响。阴极输出器具有高的输入阻抗，而且由于电压增益接近1，故既可起到低电容探头的作用，同时不引入衰减。第99页/共114页1003、电阻分压器探头 探头中的电阻R1与示波器的输入电阻Ri组成一个分压器，一般分压比为100 1，甚至更大。这种探头一般都用来测量低频高压电路，其特点是具有非常高的输入电阻。应该注意，由于没有考虑高频补偿，故这种探头切不可用于测量高频电路。第100页/共114页1014、使用示波器探头时应注意下面几点：（1）必须根据测试的具体要求来选用探头类型，否则将 得到相反的效果。比如误用电阻分压器探头去测量 高频或脉冲电路，那么由于这种探头的高频响应很 差，将使脉冲波形产生严重失真。 （2）一般，探头和示波器都应配套使用，不能互换， 否则将会导致分压比误差增加或高频补偿不当。 特别是低电容探头，如果示波器Y通道的输入级 放大管更换更引起输入阻抗改变，或探头互换， 这都有可能造成高频补偿不当而产生波形失真。第101页/共114页102（3）低电容探头的电容器C1应定期校正。具体方法是： 以良好的方波电压通过探头加到示波器，若高频补 偿良好，应显示示图（a）波形。若补偿不足或过 补偿，则分别会出现图（b）和（c）波形。这时可 微调C1，直至调到出现良好的方波。在没有方波发 生器时，可利用示波器本身的幅值校准电压。第102页/共114页103练习311（1）偏转灵敏度粗调（示波器面板上标“V/cm”） 偏转灵敏度粗调开关用来衰减输入信号，以保证显示在荧光屏上的信号不致因过大而失真。调节示波器的衰减器分压比来实现。（2）偏转灵敏度微调 通过调整负反馈还可进行放大器增益即示波器灵敏度的微调。第103页/共114页104（3）Y轴位移 Y放大器的输出级常采用差分电路，以使加在偏转板上的电压能够对称，差分电路还有利于提高共模抑制比。若在差分电路的输入端馈入不同的直流电位，差分输出电路的两个输出端直流电位亦会改变，进而影响Y偏转板上的相对直流电位和波形在Y方向的位置。这种调节直流电位的旋钮称为“Y轴位移”旋钮。 Y轴倍率开关采用改变负反馈的方法变换放大器的增益，很多示波器Y通道的“倍率”开关就常有“5”和“1”两个位置，在通常情况下“倍率”置“1”位置，若把“倍率”置于“5”，则负反馈减小，增益增加5倍，这便于观测微弱信号或看清波形某个局部的细节。（4）Y轴倍率第104页/共114页105（5）稳定度 “稳定度”旋钮的作用: 直流电位使 处于 与 之间，只有在触发脉冲作 用下才会翻转到 导通， 截止的状态,即产生扫描电 压, 实现触发扫描。1E2E1T2T1bvov+E-E来自触发电路 来自比较释抑电路 -E去积分器1bvT1T2稳定度第105页/共114页106直流电位使 高于 ，在没有触发信号，也能使 导通， 截止,即产生扫描电压，实现连续扫描。 1bv1E1T2Tov+E-E来自触发电路 来自比较释抑电路 -E去积分器1bvT1T2稳定度第106页/共114页1071bV直流电位过负，有触发信号时 也达不到 ，则不会产 生扫描信号，这时示波器X通道直接输入外加信号，示 波器显示任意两个变量的关系。 1bV1Eov+E-E来自触发电路 来自比较释抑电路 -E去积分器1bvT1T2稳定度第107页/共114页108（6）触发电平 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“电平”旋钮。 比较整形电路另一端接触发信号。当触发信号的电平接近“电平”旋钮选择的直流电位时，产生触发脉冲。因此“电平”旋钮是决定信号在什么电平产生触发的。 （7）触发极性 三刀六位开关，选择触发源和触发信号的极性，“电平”和“极性”旋钮相互配合，可在被观测波形信号的任一点触发，产生触发脉冲。 第108页/共114页109（8）触发方式（9）扫描速度粗调（示波器面板上标“t/cm”） “触发方式”开关为触发信号提供了不同的耦合方式：直流（DC）、交流（AC）方式、AC低频抑制方式和AF高频耦合方式 。 “扫描速度的粗调”改变单位时间锯齿波电压值，进而改变水平偏转距离和扫描速度，在示波器中R或C的值来实现。扫描速度的微调：改变E（10）扫描速度微调第109页/共114页110（11）X轴扩展（12）X轴位移 改变X放大器有关的直流电位可使光迹产生水平位移。 改变X放大器的增益可使光迹在水平方向得到若干倍的扩展。第110页/共114页111（13）辉度（14）聚焦和辅助聚焦 G1对K的负电位的改变，起到调节电子密度进而调节光点亮度的作用，G1电位越负，图形越暗，调节G1电位器的电位来实现。 G1至G2和A1至A2电子束的主要趋势是聚扰和加速，G2到A1电子来的主要趋势是发散。调节A1电位的电位器称为“聚焦”旋钮，调节A2电度的旋钮称为“辅助聚焦”，以免A2至偏转板间可能发生散焦。 第111页/共114页112第三章 课下练习题1、由电子枪中G1、G2、A1和A2的电位关系，说明“辉 度”旋钮、“聚焦”旋钮和“辅助聚焦”旋钮的作用及 工作原理。2、信号与扫描电压的同步问题的理解。 3、连续扫描和触发扫描的区别。4、 “稳定度”旋钮来的直流电位的作用。5、比较和释抑电路的工作过程。 第112页/共114页1133139310311318319第113页/共114页114感谢您的观看！第114页/共114页