第6章時(shí)域測(cè)量

6.1示波器分類(lèi)6.2模擬示波器6.2.1基本構(gòu)成6.2.2示波器顯示原理（重點(diǎn)、難點(diǎn)）6.2.3垂直系統(tǒng)（重點(diǎn)、難點(diǎn)）6.2.4水平系統(tǒng)6.3數(shù)字存儲(chǔ)示波器6.4數(shù)字示波器的測(cè)試功能6.5示波器功能擴(kuò)展舉例（重點(diǎn)）6.6示波器的應(yīng)用（重點(diǎn)）6.0概述示波器復(fù)現(xiàn)電信號(hào)時(shí)變規(guī)律，是用途廣泛的綜合性?xún)x器。1、示波器可代替一大堆儀表。理由是：①基本電信號(hào)V、I、P等都表現(xiàn)為幅度的大??；②基本電參數(shù)T、f、以及調(diào)制特性、失真情況等都是時(shí)變規(guī)律。2、示波器是唯一可選儀器（對(duì)某些參數(shù)）。如：阻尼振蕩，脈沖的上沖、下沖、上升、下降，重合等。3、配合有關(guān)電路組成測(cè)試系統(tǒng)。如：晶體管特性圖示儀，阻抗、頻率、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀等。第6章時(shí)域測(cè)量

4、結(jié)合有關(guān)傳感器進(jìn)行非電測(cè)量。如：溫度、振動(dòng)、壓力、密度以及聲、光、熱、磁效應(yīng)等。示波器應(yīng)用可謂廣泛、綜合。示波器發(fā)展歷程1922年制造出第一臺(tái)陰極射線(xiàn)管1928年制造出第一臺(tái)實(shí)用的陰極射線(xiàn)管1931年制造出第一臺(tái)示波器（美國(guó)）。其特點(diǎn)：誤差>10%、頻帶<10MHz、單蹤、定性、全電子管。五十年代末~七十年代初十余年，示波器發(fā)展到第二階段，其特點(diǎn)：除示波管外電路固態(tài)化、精度提高、功能完善。6.0概述重點(diǎn)講通用型普通示波器（模擬型），其原因：①常用、常見(jiàn)。②本身具有的它類(lèi)都有，如：X、Y、Z放大器，高、中、低壓電源等。6.2模擬示波器6.2.1模擬示波器的基本組成約有5個(gè)獨(dú)立部分第6章時(shí)域測(cè)量

圖6.2.1作業(yè)6.21、示波管：采用內(nèi)部電偏轉(zhuǎn)方式，分水平（X方向）偏轉(zhuǎn)和垂直（Y方向）偏轉(zhuǎn)，目的是使電子束位移成形。類(lèi)似電視機(jī)的顯象管（采用外部磁偏轉(zhuǎn)方式），在某些特殊場(chǎng)合可互代（如在教學(xué)中用顯象管看大波形）。5.2.1模擬示波器的基本組成圖6.2.12、垂直信道：簡(jiǎn)稱(chēng)Y軸由輸入電路、Y軸放大器、延遲線(xiàn)等組成，其作用是傳輸、處理被測(cè)信號(hào)使電子束上下偏轉(zhuǎn)。5.2.1模擬示波器的基本組成圖6.2.15、供電：將220V市電變換成高壓和低壓直流電源。其中高壓送示波管，作用是使電子束加速產(chǎn)生動(dòng)能激發(fā)熒光粉發(fā)光。5.2.1模擬示波器的基本組成圖6.2.16.2.2示波器顯示波形的原理1、普通示波管（CRT）的結(jié)構(gòu)原理（1）電子槍發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束。由燈絲F、陰極K、控制柵極G1、加速柵極G2、聚焦陽(yáng)極A1、加速陽(yáng)極A2組成。組成：電子槍?zhuān)D(zhuǎn)系統(tǒng)，熒光屏（圖6.2.2）分類(lèi)：?jiǎn)问?、多束；電偏、磁偏；長(zhǎng)、中、短余輝XZY5.2模擬示波器圖6.2.2作業(yè)6.1聚焦結(jié)構(gòu)：有三個(gè)同軸中孔圓筒G2、A1、A2，其長(zhǎng)短、孔徑和電位不一樣（VA1<VG2=VA2）。調(diào)節(jié)A1的電位器稱(chēng)為“聚焦”旋鈕(面板)，通過(guò)對(duì)它進(jìn)行調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)G2與A1和A1與A2之間的電位；調(diào)節(jié)A2電位的旋鈕稱(chēng)為“輔助聚焦”(機(jī)內(nèi))。調(diào)“聚焦”旋鈕時(shí)不影響輝度(即不改變電子的數(shù)量)。XZY發(fā)射：F加熱800CK發(fā)射電子(數(shù)量由VG1控制)。VG1高電子多（“輝度”右調(diào)），反之電子減少變暗。圖6.2.2電子在電子槍中的運(yùn)動(dòng)軌跡一般要經(jīng)過(guò)兩次會(huì)聚后在熒光屏上呈現(xiàn)一個(gè)光點(diǎn)。（1）電子槍

作業(yè)6.7(a)（2）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)及電子束偏轉(zhuǎn)規(guī)律結(jié)構(gòu)：示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由兩對(duì)相互垂直的平行金屬板組成，分別稱(chēng)為垂直偏轉(zhuǎn)板和水平偏轉(zhuǎn)板。作用：當(dāng)有外加電壓作用時(shí)，偏轉(zhuǎn)板之間形成電場(chǎng)；在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)作用下，電子束打向由X、Y偏轉(zhuǎn)板共同決定的熒光屏上的某個(gè)坐標(biāo)位置。特點(diǎn)：為了示波器有較高的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng):測(cè)量靈敏度，Y偏轉(zhuǎn)板置于靠近電子槍的部位，而X偏轉(zhuǎn)板在Y的右邊。+ev1.普通CRT的結(jié)構(gòu)原理圖6.2.2（3）熒光屏熒光屏是示波管的顯示部分

原理：電子動(dòng)能轉(zhuǎn)化為光能。

熒光質(zhì)：硅酸鹽（ZnSiO4:Mn），綠光，中余輝。硫化物（ZnS:Cn），黃綠光，中余輝。人眼綠光敏感(視敏曲線(xiàn)峰值)，藍(lán)光對(duì)膠片敏感(攝影)

余輝：當(dāng)電子束停止轟擊熒光屏?xí)r，光點(diǎn)仍能保持一定的時(shí)間，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“余輝效應(yīng)”。高速信號(hào)用短余輝：10S

~1mS；低速信號(hào)用長(zhǎng)余輝：0.1

~1S；一般信號(hào)用中余輝：1mS

~0.1S。

熒光涂鋁（0.5

~1m）優(yōu)點(diǎn)有反光使亮度提高有利于散熱外接后加速電壓，可以吸收二次電子。

幀形：早期圓形管、外刻度、有視差；現(xiàn)代矩形管、內(nèi)刻度、無(wú)視差，一般為810（div）。1.普通CRT的結(jié)構(gòu)原理偏轉(zhuǎn)板電壓Uy偏轉(zhuǎn)板間距d電子電量e偏轉(zhuǎn)板長(zhǎng)度l偏轉(zhuǎn)板內(nèi)電場(chǎng)E偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)中心玻屏間距L偏轉(zhuǎn)距離yY軸偏轉(zhuǎn)靈敏度Sy第二定律f=ma則數(shù)值越小靈敏度越高定義：表示偏轉(zhuǎn)1cm所需偏轉(zhuǎn)板電壓（V/cm）+++

EeyLldUyt0t0+y1f普通示波器：Sy=40~10V/cm高靈敏示波器：Sy=2V/cmSx=60~20V/cm+++

EeyLldUyt0t0+y1實(shí)用的偏轉(zhuǎn)板結(jié)構(gòu)有：斜式、折式、指數(shù)式（板書(shū)）高頻信號(hào)亮度低(電子停留時(shí)間短)，若提高UA2增加亮度，則S會(huì)下降，通常采用偏轉(zhuǎn)后加速增加動(dòng)能。FKG1G2A1A2Y偏轉(zhuǎn)板X(qián)偏轉(zhuǎn)板輝度聚焦輔助聚焦+E-EA3為避免散焦(電子束內(nèi)排斥外吸引)，限制UA3:UA2<2:1。圖6.2.3采用石墨螺旋帶逐級(jí)后加速方式。UA3:UA2<6:1加金屬網(wǎng)的UA3:UA2<10:1圖6.2.33、示波管波形顯示原理（1）電子束沿uy與ux作用的合成方向運(yùn)動(dòng)①u(mài)x、uy為固定電壓時(shí)，有下面四種情況：（b）ux=0、uy=常量：光點(diǎn)僅在垂直方向偏移，當(dāng)uy>0時(shí)，光點(diǎn)從中心垂直上移；當(dāng)uy<0時(shí)，光點(diǎn)從中心垂直下移。

（c）ux=常量、uy=0：光點(diǎn)僅在水平方向偏移，當(dāng)ux>0時(shí)，光點(diǎn)從中心水平右移；當(dāng)ux<0時(shí)，光點(diǎn)從中心水平左移。

（d）當(dāng)兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板上都加正電壓時(shí)，光點(diǎn)位置為兩電壓的矢量合成(第1項(xiàng)限)。（a）ux=0、uy=0：光點(diǎn)出現(xiàn)在熒光屏的中心位置。

6.2.2示波器顯示波形原理作業(yè)6.3④Y偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號(hào)電壓，X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓Y偏轉(zhuǎn)板上的正弦電壓被X偏轉(zhuǎn)板上的鋸齒波電壓均勻“拉開(kāi)”，熒光屏上將顯示出被測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的一個(gè)周期的波形曲線(xiàn)。（1）電子束沿uy與ux作用的合成方向運(yùn)動(dòng)左右上中下圖6.2.5Uy0123401324Uy-Uyt0UxtUx-Ux⑤李沙育(Lissajous)圖形在相位測(cè)量中常會(huì)用到。

示波器兩個(gè)偏轉(zhuǎn)板上都加相同的正弦電壓，且在X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，在熒光屏上畫(huà)出一條與水平軸呈45度角的直線(xiàn)，圖6.2.4為李沙育圖特例。t0123401234uytux01234上中下右中左若熒光屏上畫(huà)出一條與水平軸呈45度角的直線(xiàn)。表明x0=0、y0=0，相差=0。圖6.2.4（1）電子束合成方向運(yùn)動(dòng)通常李沙育圖⑤李沙育圖形若兩信號(hào)的初相相差90度，且在X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，在熒光屏上畫(huà)出的圖形為電子圓，圓圖也是李沙育圖的特例。t0123401234uytux01234024上中下右中左若熒光屏上呈現(xiàn)圓圖，表明x0=xm、y0=ym，相差=90°。通常李沙育圖（3）同步的概念①如果掃描電壓周期Tx與被測(cè)電壓周期Ty保持Tx=nTy的關(guān)系，則稱(chēng)掃描電壓ux與被測(cè)電壓uy“同步”。

若n為正整數(shù)，則熒光屏上將穩(wěn)定顯示n個(gè)周期的被測(cè)信號(hào)波形。2、示波管波形顯示原理圖5.2.8n=2的情況上中下右中左uyTyTxuxtt圖6.2.6

②Tx≠nTy(n為正整數(shù))，即不滿(mǎn)足同步關(guān)系時(shí)，顯示的波形不穩(wěn)定。t015(6)234789012345678uytuxTy101110911上中下右中左的情況（波形左移）（3）同步的概念

④輸入阻抗ZiZi=Ri//Ci，當(dāng)被測(cè)信號(hào)接入示波器時(shí)，Zi形成被測(cè)信號(hào)的負(fù)載(不含探頭中的電阻、電容)。

⑤掃描速度(t/cm)指光點(diǎn)在水平(X)方向偏轉(zhuǎn)1cm或1格所需的時(shí)間。速度單位也可表示為t/div(格)。時(shí)間t可為s、ms或s。在示波器的面板上，通常按“1、2、5”的順序分成很多檔。觀測(cè)高頻用s/格檔，觀測(cè)低頻用ms/格檔。（4）主要技術(shù)性能指標(biāo)

0.20.511005020100200Smst/div(格)500s105215020106.2模擬示波器1、輸入電路（1）耦合方式S1自探頭到衰減器vI6.2.3垂直系統(tǒng)若是雙蹤，則2個(gè)輸入電路用電子開(kāi)關(guān)（圖6.2.9）切換為Y1、Y2。圖6.2.7細(xì)分有8部分面板S1功能顯示上AC交流vI的交流分量中GND地參考0電平下DC交直流vI的交直流（2）衰減器(10:1探頭)衰減器開(kāi)關(guān)即為垂直靈敏度開(kāi)關(guān)

vivoR1R2C1C2Z1Z2自S1到阻抗變換器高電平時(shí)邊沿時(shí)正確衰減時(shí)k=k′即:過(guò)補(bǔ)償C1偏大vok>k′欠補(bǔ)償C1偏小vok<k′vok=k′正確補(bǔ)償1、輸入電路0.512510200100502010VmVV/div(格)2、前置放大器作用：將單端輸入轉(zhuǎn)換成雙端平衡輸出特點(diǎn)：6.2.3垂直系統(tǒng)①T1、T2(T3、T4)為單(雙)入雙出共射(基)差分放大器。③輸入不同電壓，Y偏轉(zhuǎn)電壓隨之改變；可以極性轉(zhuǎn)換；調(diào)節(jié)垂直位移旋鈕可改變被測(cè)波形在屏幕上的位置。

②發(fā)射極電阻均起電流串聯(lián)負(fù)反饋?zhàn)饔?，改變其值可改變放大器增益。?shí)現(xiàn)信號(hào)放大、靈敏度微調(diào)、校準(zhǔn)功能。上調(diào)下移下調(diào)上移E微調(diào)ET4T3P4P5P61垂直位移至延遲線(xiàn)至延遲線(xiàn)–自阻抗變換器

–ET1T2P1+P25校準(zhǔn)5上調(diào)下移下調(diào)上移E微調(diào)ET4T3P4P5P61垂直位移至延遲線(xiàn)至延遲線(xiàn)–自阻抗變換器

–ET1T2P1+P25校準(zhǔn)52、前置放大器6.2.3垂直系統(tǒng)3、延遲線(xiàn)及驅(qū)動(dòng)放大任何電路的輸出總是滯后輸入，頻帶寬(窄)延遲短(長(zhǎng))。vit0150nsvx延遲150ns180nsY輸入電路Y前置放大器觸發(fā)電路Y后置放大器水平放大器掃描發(fā)生器Y輸入外觸發(fā)內(nèi)40nsZ軸放大40ns80ns20ns50nsvyvxvi延遲線(xiàn)160ns有160ns延遲線(xiàn)的顯示210ns50無(wú)延遲線(xiàn)顯示波形可見(jiàn)：當(dāng)Y軸延遲(tyd)<X軸延遲(txd)時(shí)，則：②滿(mǎn)足tyd>txd的要求才能看到全部波形，通常Y軸要延遲約160ns①看到的波形只是被測(cè)信號(hào)的后半部分(少了txd–tyd)。作業(yè)6.44、垂直系統(tǒng)主放大器（后置放大器）+E自延遲線(xiàn)輸出100~140V功能：Y輸出放大器是將延遲線(xiàn)傳來(lái)的被測(cè)信號(hào)放大到足夠的幅度，用以驅(qū)動(dòng)示波管的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使電子束獲得Y方向的滿(mǎn)偏轉(zhuǎn)（8格）。要求：Y輸出放大器應(yīng)具有穩(wěn)定的增益、較高的輸入阻抗、足夠?qū)挼念l帶、較小的諧波失真。結(jié)構(gòu)：Y輸出放大器大都采用共射-共基、共射-共集或推挽放大器，有利于提高共模抑制比。面板上的“×5”或“×10”開(kāi)關(guān)是采用改變前級(jí)負(fù)反饋的方法改變放大器的增益的。6.2.3垂直系統(tǒng)5、多蹤示波

在單線(xiàn)示波的基礎(chǔ)上增加了電子開(kāi)關(guān)，利用分時(shí)復(fù)用原理，分別把多個(gè)垂直通道的信號(hào)輪流接到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板上，最終實(shí)現(xiàn)多個(gè)波形的同時(shí)顯示（圖6.2.9）。有5種工作方式：Y1、Y2、交替、斷續(xù)、Y1+Y2。6.2.3垂直系統(tǒng)Y1輸入電路Y1前置放大器Y1門(mén)電路電子開(kāi)關(guān)延遲線(xiàn)Y后置放大器Y2輸入電路Y2前置放大器Y2門(mén)電路至Y偏轉(zhuǎn)板Y1輸入Y2輸入控制信號(hào)圖6.2.92、多蹤示波（1）交替切換方式適合于觀察高頻信號(hào)。（2）斷續(xù)切換方式適合于觀察低頻信號(hào)。特點(diǎn)①非實(shí)時(shí)測(cè)量②測(cè)低頻時(shí)有閃爍特點(diǎn)①實(shí)時(shí)測(cè)量②測(cè)高頻時(shí)成虛線(xiàn)uy1uy2ux左左右右uy1uy2ux左左右右x通道由觸發(fā)電路、掃描發(fā)生器環(huán)、水平放大器組成。6.2.4水平放大系統(tǒng)（x通道）1、概述其主要任務(wù)是產(chǎn)生與觸發(fā)信號(hào)同步的隨時(shí)間線(xiàn)性變化的掃描電壓，再平衡放大到足夠的幅度，然后輸出到水平偏轉(zhuǎn)板，使光點(diǎn)在熒光屏的水平方向達(dá)到滿(mǎn)偏轉(zhuǎn)。掃描起始點(diǎn)受觸發(fā)脈沖的控制；掃描電壓的終止點(diǎn)受釋抑電路控制。6.2模擬示波器圖6.2.126.2.4水平放大系統(tǒng)2、掃描發(fā)生器環(huán)（時(shí)基電路）常由閘門(mén)、掃描積分器、及比較釋抑電路組成。閘門(mén)電路產(chǎn)生快速上升或下降的脈沖信號(hào)，該信號(hào)控制掃描發(fā)生器工作，同時(shí)還送到增輝電路，以便在掃描正程加亮掃描的光跡，逆程消隱(不發(fā)射電子)。釋抑電路起到了穩(wěn)定掃描鋸齒波的形成、防止干擾和誤觸發(fā)的作用，準(zhǔn)確控制掃描電壓的終止。掃描閘門(mén)掃描鋸齒波發(fā)生器比較和釋抑電路+E至X放大器+E穩(wěn)定度調(diào)節(jié)比較電平觸發(fā)脈沖輸入“增輝”脈沖SRQQvoV_V+掃描發(fā)生器產(chǎn)生鋸齒波掃描電壓。掃描發(fā)生器環(huán)①掃描閘門(mén)電路常用閘門(mén)電路有雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器。送增輝電路（Z軸放大器）的信號(hào)與uo相反。主要作用是將輸入信號(hào)變換成矩形脈沖，控制鋸齒波的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)。觸發(fā)脈沖輸入釋抑電路增輝電路掃描電壓發(fā)生器RS=00保持；RS=01置1；RS=10置0；RS=11錯(cuò)誤2、掃描發(fā)生器環(huán)掃描閘門(mén)掃描鋸齒波發(fā)生器比較和釋抑電路+E至X放大器+E穩(wěn)定度調(diào)節(jié)比較電平觸發(fā)脈沖輸入“增輝”脈沖SRQQvoV_V+uo掃描閘門(mén)掃描鋸齒波發(fā)生器比較和釋抑電路+E至X放大器+E穩(wěn)定度調(diào)節(jié)比較電平觸發(fā)脈沖輸入“增輝”脈沖SRQQvoV_V+②密勒掃描電路在通用示波器中應(yīng)用最廣的一種積分電路。

掃描鋸齒波輸出來(lái)自?huà)呙栝l門(mén)-+RCEEuoII開(kāi)關(guān)St正程逆程在示波器中通常改變R或C值作為“掃描速度”粗調(diào)，用改變E值作為“掃描速度”微調(diào)。熒光屏上單位長(zhǎng)度所代表的時(shí)間為示波器的掃描速度S=t/x(t/cm)，x是光跡在水平方向偏轉(zhuǎn)的距離；t是偏轉(zhuǎn)x距離所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。2、掃描發(fā)生器環(huán)③釋抑電路在比較電路中，兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)輸入端(V_)降至預(yù)置的參考電平(V+)時(shí)，輸出端vo產(chǎn)生正跳變，并作為控制信號(hào)控制閘門(mén)，使閘門(mén)輸出低電平，鋸齒波掃描終止。掃描閘門(mén)掃描鋸齒波發(fā)生器比較和釋抑電路+E至X放大器+E穩(wěn)定度調(diào)節(jié)比較電平觸發(fā)脈沖輸入“增輝”脈沖SRQQvoV_V+2、掃描發(fā)生器環(huán)④增輝電路作用為了使回掃產(chǎn)生的波形不在熒光屏上顯示出來(lái)，在掃描正程期間給示波器增輝（加亮），逆程（回掃）期間應(yīng)該不增輝（熄滅）。否則將產(chǎn)生回掃線(xiàn)（以Tx=2Ty為例）。Z軸放大器輸入信號(hào)t015234678012345678uytuxTxTx=2Ty左右左78t正程逆程送掃描發(fā)生器的閘門(mén)信號(hào)Z軸放大器輸出信號(hào)（控制柵極G1）掃描正程高電平加亮(發(fā)射電子)掃描逆程低電平消隱(不發(fā)射電子)2、掃描發(fā)生器環(huán)作業(yè)6.7(b)3、觸發(fā)同步電路6.2.4水平放大系統(tǒng)觸發(fā)電路的作用是為掃描信號(hào)發(fā)生器提供符合要求的觸發(fā)脈沖。包括觸發(fā)源選擇、觸發(fā)耦合方式選擇、觸發(fā)方式選擇、觸發(fā)極性選擇、觸發(fā)電平調(diào)節(jié)和觸發(fā)放大整形等電路。放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC低頻抑制HFREJDC常態(tài)自動(dòng)TV觸發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)方式選擇3、觸發(fā)電路（1）觸發(fā)源選擇方式（內(nèi)、CH2、電源、外）

內(nèi)觸發(fā)：將Y前置放大器輸出（延遲線(xiàn)前的被測(cè)信號(hào)）作為觸發(fā)信號(hào)，適用于觀測(cè)被測(cè)信號(hào)。

CH2觸發(fā)：如果是雙蹤示波器，通常用Y2(CH2)的信號(hào)作為觸發(fā)源，用于比較Y1信號(hào)的同步關(guān)系。放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC低頻抑制HFREJDC常態(tài)自動(dòng)TV觸發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)方式選擇電源觸發(fā)：用50Hz的工頻正弦信號(hào)作為觸發(fā)源，適用于觀測(cè)與50Hz交流有同步關(guān)系的信號(hào)。外觸發(fā)：用外接的、與被測(cè)信號(hào)有嚴(yán)格同步關(guān)系的信號(hào)作為觸發(fā)源，用于比較兩個(gè)信號(hào)的同步關(guān)系。（2）觸發(fā)耦合方式（有的示波器沒(méi)有）DC直流耦合：用于接入直流或緩慢變化的觸發(fā)信號(hào)。AC交流耦合：用于觀察從低頻到較高頻率的信號(hào)。AC低頻抑制耦合：用于觀察含有低頻干擾的信號(hào)。HFREJ高頻抑制耦合：用于抑制高頻成分的耦合。放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC低頻抑制HFREJDC常態(tài)自動(dòng)TV觸發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)方式選擇3、觸發(fā)電路放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC低頻抑制HFREJDC常態(tài)自動(dòng)TV觸發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)方式選擇3、觸發(fā)電路（3）觸發(fā)方式選擇（自動(dòng)、常態(tài)、TV-V、TV-H）自動(dòng)觸發(fā)方式：有連續(xù)掃描鋸齒波電壓輸出，熒光屏上總能顯示掃描線(xiàn)。常態(tài)觸發(fā)方式：指有觸發(fā)源信號(hào)并產(chǎn)生了有效的觸發(fā)脈沖時(shí)，熒光屏上才有掃描線(xiàn)。電視（TV）觸發(fā)方式：是在原有放大、整形電路基礎(chǔ)上插入電視同步分離電路實(shí)現(xiàn)的，以便對(duì)電視信號(hào)的行(H)、場(chǎng)(V)同步信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與電視設(shè)備維修。放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC低頻抑制HFREJDC常態(tài)自動(dòng)TV觸發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)方式選擇（4）觸發(fā)極性選擇和觸發(fā)電平調(diào)節(jié)(b)正電平、負(fù)極性(d)負(fù)電平、正極性正電平、正極性觸發(fā)極性：指觸發(fā)點(diǎn)位于觸發(fā)源信號(hào)的上升沿(極性開(kāi)關(guān)打在“+”檔)還是下降沿(極性開(kāi)關(guān)打在“”檔)。觸發(fā)電平：指觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)對(duì)應(yīng)的觸發(fā)放大器輸出電壓的瞬時(shí)值。調(diào)節(jié)觸發(fā)電平可以穩(wěn)定波形。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平?jīng)Q定觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻，并決定被顯示信號(hào)的起始點(diǎn)。舉例：(a)正電平、正極性(c)負(fù)電平、負(fù)極性3、觸發(fā)電路①多級(jí)平衡式差分放大；②有正負(fù)幾百伏的穩(wěn)定輸出（由示波管的偏轉(zhuǎn)靈敏度S(V/cm)決定）；③為便于觀察波形的細(xì)節(jié)，常設(shè)水平擴(kuò)展(10)的功能。④可對(duì)稱(chēng)平動(dòng)—實(shí)現(xiàn)左右位移；4、水平放大器（類(lèi)似Y軸放大）

其基本作用是選擇X軸信號(hào)，并將其放大到足以使光點(diǎn)在水平方向達(dá)到滿(mǎn)幅偏轉(zhuǎn)的程度。要求：6.2.4水平放大系統(tǒng)6.3數(shù)字示波器1、概述用于顯示單次或極慢信號(hào)圖6.3.1為兩種存儲(chǔ)方式的方框圖（1）存儲(chǔ)示波管（幾分～幾天）

第6章時(shí)域測(cè)量

KK1YXGA1A2K2G11G10G21G22存儲(chǔ)介質(zhì)電極①特點(diǎn)：1次高速電子轟擊電介質(zhì)后激發(fā)2次低速電子(自然現(xiàn)象)若：1次電子少，2次電子多，介質(zhì)呈正(自然現(xiàn)象)1次電子多，2次電子少，介質(zhì)呈負(fù)(自然現(xiàn)象)

定義：2次電子與1次電子之比為2次發(fā)射效率1次2次（1）記憶示波管②二次發(fā)射特性u(píng)A1ABCDuCuDAB段：ua較低能量小打入多反彈少

較低。BC段：ua升高能量見(jiàn)長(zhǎng)激發(fā)2次電子見(jiàn)長(zhǎng)

見(jiàn)長(zhǎng)。當(dāng)uA>uD

時(shí)能量過(guò)強(qiáng)深入過(guò)深激發(fā)難發(fā)射難

較低。通常工作在CD段：有良好的二次電子發(fā)射特性。uA—加速電壓（相對(duì)陰極）euA—一次電子發(fā)射能量KK1YXGA1A2K2G11G10G21G22存儲(chǔ)介質(zhì)電極1次2次示波管內(nèi)有兩種電子槍?zhuān)环N稱(chēng)為寫(xiě)入槍?zhuān)硪环N稱(chēng)為讀出槍。③信號(hào)存儲(chǔ)過(guò)程存儲(chǔ)波形前先清除存儲(chǔ)網(wǎng)上的電子，并使讀出槍截止。加速(uC<uA<uD)的偏轉(zhuǎn)電子束轟擊介質(zhì)產(chǎn)生的二次電子(>1)都被收集網(wǎng)吸收與軌跡相關(guān)的介質(zhì)帶正電實(shí)現(xiàn)了信號(hào)存儲(chǔ)功能(與軌跡無(wú)關(guān)的介質(zhì)相對(duì)偏負(fù))。KK1收集網(wǎng)存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)柵網(wǎng)熒光屏YX寫(xiě)入電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)讀出電子槍記憶與顯示泛射系統(tǒng)記錄系統(tǒng)GA1A2K2G11G10G21G221次2次校直電極（1）記憶示波管④信號(hào)讀出過(guò)程（寫(xiě)入電子槍截止）KK1收集極存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)柵網(wǎng)熒光屏YX寫(xiě)入電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)讀出電子槍記憶與顯示泛射系統(tǒng)記錄系統(tǒng)GA1A2K2G11G10G21G22校直電極+讀出電子槍泛(散)射低速平直電子流射向介質(zhì)，將出現(xiàn)兩種情況：與波形軌跡相關(guān)帶正電的介質(zhì)接收較多能量，散射電子將穿越存儲(chǔ)柵網(wǎng)致熒光質(zhì)發(fā)光。與波形軌跡無(wú)關(guān)的偏負(fù)介質(zhì)將排斥讀出電子，使其返回收集網(wǎng)，不可能發(fā)光。從而復(fù)現(xiàn)被測(cè)信號(hào)的波形。KK1收集極存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)柵網(wǎng)熒光屏YX寫(xiě)入電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)讀出電子槍記憶與顯示泛射系統(tǒng)記錄系統(tǒng)GA1A2K2G11G12G21G22校直電極+讀出電子槍在控制柵極（G11、G21）和加速柵極（G12、G22）作用下發(fā)出能量較大的脈沖散射電子轟擊柵網(wǎng)，使已存和未存的存儲(chǔ)介質(zhì)都趨向統(tǒng)一。脈沖過(guò)后讀出電子槍恢復(fù)常態(tài)，完成抹跡。⑤清除方式（1）記憶示波管（2）數(shù)字存儲(chǔ)示波器（時(shí)間無(wú)限）

1、概述

特殊部分衰減器放大器觸發(fā)電路A/D轉(zhuǎn)換器延遲線(xiàn)存儲(chǔ)器（RAM）D/A轉(zhuǎn)換器地址計(jì)數(shù)器D/A轉(zhuǎn)換器垂直放大器水平放大器掃描發(fā)生器邏輯控制電路（微處理器）輸入外觸發(fā)內(nèi)外實(shí)時(shí)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)存儲(chǔ)至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM包括信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、參考波形存儲(chǔ)器。參考波形存儲(chǔ)器、測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和顯示緩沖存儲(chǔ)器。6.3.1數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本原理1、存儲(chǔ)工作模式：一般分為存儲(chǔ)和顯示兩個(gè)階段。6.3數(shù)字存儲(chǔ)示波器特殊部分（1）存儲(chǔ)工作階段：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號(hào)，在邏輯控制電路的控制下依次寫(xiě)入到RAM中。（2）顯示工作階段：將數(shù)字信號(hào)從存儲(chǔ)器中讀出轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)垂直放大器加到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板。同時(shí)CPU的讀地址計(jì)數(shù)脈沖加至D/A轉(zhuǎn)換器，得到一個(gè)階梯波掃描電壓，驅(qū)動(dòng)X偏轉(zhuǎn)板。1、存儲(chǔ)工作模式特殊部分2、數(shù)字存儲(chǔ)示波器的工作方式

（1）觸發(fā)工作方式

常態(tài)觸發(fā)—同模擬示波器基本一樣。

預(yù)置觸發(fā)—可觀測(cè)觸發(fā)點(diǎn)前后不同段落上的波形。6.3.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本原理特殊部分（2）測(cè)量與計(jì)算工作方式

數(shù)字存儲(chǔ)示波器對(duì)波形參數(shù)的測(cè)量分為自動(dòng)測(cè)量和手動(dòng)測(cè)量?jī)煞N。一般參數(shù)的測(cè)量為自動(dòng)測(cè)量，特殊值的測(cè)量使用手動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。（3）面板按鍵操作方式

數(shù)字存儲(chǔ)示波器的面板按鍵分為立即執(zhí)行鍵和菜單鍵兩種。

2、數(shù)字存儲(chǔ)示波器的工作方式（4）數(shù)字存儲(chǔ)示波器的顯示方式

存儲(chǔ)顯示：適于一般信號(hào)的觀測(cè)。抹跡顯示：適于觀測(cè)一長(zhǎng)串波形中在一定條件下才會(huì)發(fā)生的瞬態(tài)信號(hào)。

6.3.2主要性能指標(biāo)（1）最高取樣速率：指單位時(shí)間內(nèi)取樣的次數(shù)，用每秒鐘完成的A/D轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)來(lái)衡量。6.3數(shù)字存儲(chǔ)示波器實(shí)時(shí)取樣速 N為每格的取樣數(shù)；t/div為掃描一格所用的時(shí)間。（2）存儲(chǔ)帶寬(B)：與取樣速率密切相關(guān)。（3）分辨率：包括垂直分辨率（電壓分辨率）和水平分辨率（時(shí)間分辨率）。（4）存儲(chǔ)容量：由采集存儲(chǔ)器（主存儲(chǔ)器）的最大存儲(chǔ)容量來(lái)表示。

（5）讀出速度：讀出速度是指將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中讀出的速度，常用(時(shí)間)/div來(lái)表示。

6.3數(shù)字存儲(chǔ)示波器模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）

1、ADC通常有：并聯(lián)型、串聯(lián)型、計(jì)數(shù)型、逐次漸近型等。優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度快；缺點(diǎn)：器件多需2n-1（n是位數(shù)）套，編碼困難。（1）全并行ADC由比較器、寄存器、編碼器組成（數(shù)字電路）。圖6.3.2（2）串全并行ADC（略）6.3.3數(shù)字示波器中的關(guān)鍵器件

求和運(yùn)放權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)輸入4位二進(jìn)制數(shù)圖6.3.42、DAC的基本原理通常有：權(quán)電阻型、T型、倒T型、權(quán)電流型等。（1）權(quán)電阻DACS0~S3電子開(kāi)關(guān)，d=0,S接地?zé)o電流，d=1,S接VREF(基準(zhǔn)電壓源)有電流。輸出模擬電壓vO=－RFI∑vO=－RFI∑=－RFI0(23d3＋22d2＋21d1＋20d0)=－RF

(23d3＋22d2＋21d1＋20d0)vO=－(2n-1dn-1＋2n-2dn-2～21d1＋20d0)I023d3=23d3

通式中位數(shù)n=46.3.3數(shù)字示波器中的關(guān)鍵器件

vO=－RFI∑=－RFI0(23d3＋22d2＋21d1＋20d0)=－RF(23d3＋22d2＋21d1＋20d0)vO=－(2n-1dn-1＋2n-2dn-2～21d1＋20d0)（3）倒T形DAC①di=0,S接實(shí)地(左邊)I∑分量無(wú)。②di=1,S接虛地(右邊)I∑分量有。③流進(jìn)節(jié)點(diǎn)電流≡流出節(jié)點(diǎn)電流⑤vO=－RFI∑④輸入電阻1R通式=RF基準(zhǔn)結(jié)電阻R支電流I020結(jié)電阻R支電流I021結(jié)電阻R支電流I022結(jié)電阻R支電流I023I=I024=VREF

/R

（2）T形DAC（略）6.4數(shù)字示波器的功能、特點(diǎn)（1）觸發(fā)點(diǎn)位置可任意設(shè)定不僅能顯示觸發(fā)后的信號(hào)，而且能顯示觸發(fā)前的信號(hào)。（2）卷動(dòng)顯示方式多樣（3）峰值檢測(cè)功能通過(guò)峰值檢波器可以檢測(cè)快變化的毛刺信號(hào)。（4）游標(biāo)測(cè)量功能（5）波形的擴(kuò)大、縮小第6章時(shí)域測(cè)量

（6）測(cè)量準(zhǔn)確度高

采用晶振和高分辨率A/D轉(zhuǎn)換器。（7）能長(zhǎng)時(shí)間保存信號(hào)能觀察單次出現(xiàn)的瞬變信號(hào)。（8）操作菜單功能（9）測(cè)量準(zhǔn)確度高

采用晶振和高分辨率A/D轉(zhuǎn)換器。（10）很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力

內(nèi)含微處理器，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種波形參數(shù)的測(cè)量與顯示；還具有自檢與自校等多種自動(dòng)操作功能。（11）外部數(shù)據(jù)通信接口

可以很方便地將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)或其他的外部設(shè)備，進(jìn)行更復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析處理。6.4數(shù)字示波器的功能、特點(diǎn)6.5示波器功能擴(kuò)展舉例第6章時(shí)域測(cè)量

1、晶體管特性圖示儀的組成三部分半導(dǎo)體特性圖示儀，是一種用示波管顯示半導(dǎo)體器件的各種特性曲線(xiàn)，并可測(cè)量其靜態(tài)參數(shù)的測(cè)試儀器。階梯波發(fā)生器（基極信號(hào)源）可用波形合成法產(chǎn)生，也可用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。掃描發(fā)生器（集電極電壓源）220V市電經(jīng)全波整流后降壓獲得。示波器（X-Y模式顯示特性）等組成。ICIEICVY階梯波發(fā)生器集電極掃描發(fā)生器X-Y示波器Y(Y1)(Y2)X圖6.5.16.5圖示儀組成及原理2、晶體管特性圖示儀的原理

（1）手動(dòng)測(cè)量晶體管輸出特性EBIBEC/VCEIC000大ICEOEB1IB10大IC1EB2IB20大IC2EB3IB30大IC3EB4IB40大IC4VCEVCEmaxt（2）自動(dòng)測(cè)量晶體管輸出特性IBtIB4IB3IB2IB1IB0IB0VCEICIB1IB2IB3IB4為了擴(kuò)大測(cè)量范圍，集電極電壓有10檔，階梯電流有17檔，每簇有112級(jí)并可連續(xù)可調(diào)。基極階梯電流波每變化一級(jí)，集電極掃描電壓變化一次，形成一條曲線(xiàn)。VCEICIB0IB2IB3IB4IB1ICIEICVY階梯波發(fā)生器集電極掃描發(fā)生器X-Y示波器Y(Y1)(Y2)X取樣RCICAVECVCEIBEBA測(cè)量三極管輸出特性3DK2A:ICEO≤

0.1A,>40；fT>150MHz；tr<30ns,tf<30ns；BVCEO>15V,PCM=300mW。峰值電壓范圍:10V掃描電壓:從小到大掃描極性:正（+）功耗電阻:250ΩX軸集電極電壓:1V/度Y軸集電極電流.5mA/度階梯:10A取樣功耗階梯波發(fā)生器集電極電源X軸測(cè)試電路1K250串聯(lián)CBEY軸VCE(V)IC560A50A40A30A20A10A02.5mA01.751.32手動(dòng)測(cè)試是逐點(diǎn)描繪的過(guò)程，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，精度低。當(dāng)采用自動(dòng)測(cè)試時(shí)，集電極懸空。將“集電極掃描發(fā)生器”輸出移至基極，X-Y示波器X方向是VBE，Y方向來(lái)自基極電流IB經(jīng)取樣電阻上的電壓。自動(dòng)測(cè)試具有測(cè)試速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)。3、晶體管特性圖示儀的原理AVIBVBEE