电子测量__学习.pptx
《电子测量__学习.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电子测量__学习.pptx(114页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、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
2、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, vv
3、12 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。 y
4、VaV2AbLSy+-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
5、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
6、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
7、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
8、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1
9、14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
10、 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,
11、 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
12、。 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。21Evb
13、1T2T12ttt112EvEb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
14、 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 1
15、11,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(
16、)。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
17、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-
18、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
19、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
20、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5
21、2(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
22、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
23、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1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电子 测量 _ 学习
限制150内