第四章示波器及示波丈量目錄4.1概述4.2示波管4.3電子示波器的組成構(gòu)造4.4雙蹤和雙線示波器4.5高速和取樣示波器4.6記憶示波器和存儲示波器1第四章示波器及示波丈量本章重點：示波器構(gòu)造、原理電壓丈量時間丈量頻率丈量相位丈量示波器24-1概述電子示波器〔簡稱示波器〕是一種用熒光屏顯示電量隨時間變化過程的電子丈量儀器。能把電信號轉(zhuǎn)換成人眼可以看到的波形，顯示在示波屏幕上?？梢詫﹄娦盘栠M(jìn)展定性和定量觀測。非電物理量亦可經(jīng)轉(zhuǎn)換成為電量運(yùn)用示波器進(jìn)展觀測。第四章示波器及示波丈量3電子示波器的根本特點:①能顯示信號波形，可丈量瞬時值，具有直觀性。②輸入阻抗高，對被測信號影響小。③丈量靈敏度高，并有較強(qiáng)的過載才干.目前示波器的最高靈敏度可到達(dá)10μV/div(伏/格)。④任務(wù)頻帶寬，速度快，便于察看高速變化的波形的細(xì)節(jié)。目前示波器的任務(wù)頻帶最寬可達(dá)1000MHz，估計不久將研制出帶寬2GHz以上的示波器。⑤可描畫出恣意兩個電壓或電流量的函數(shù)關(guān)系，可作為比較信號用的高速X—Y記錄儀。由于示波器的上述特點，電子示波器除直接用于電子丈量外，也可配以其他設(shè)備組成綜合丈量儀器。第四章示波器及示波丈量4〔1〕觀測電信號波形。〔2〕丈量電壓、電流的幅度、頻率、時間、相位等電量參數(shù)。〔3〕顯示電子網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。〔4〕顯示電子器件的伏安特性。電子示波器主要用途：第四章示波器及示波丈量5由電子管開展到晶體管、集成電路示波器；由模擬電路開展到數(shù)字電路；由通用寬帶示波器開展到高速取樣示波器、記憶示波器、邏輯示波器等。還可與微型計算機(jī)結(jié)合組成智能丈量系統(tǒng)。第四章示波器及示波丈量電子示波器開展趨勢：64-2示波管示波器的中心部件：示波管也叫陰極射線管它在很大程度上決議了整機(jī)的性能。示波管由電子槍、電子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成。其用途是將電信號轉(zhuǎn)變成光信號并在熒光屏上顯示。電子槍作用是發(fā)射電子并構(gòu)成很細(xì)的高速電子束。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)作用是決議電子束怎樣偏轉(zhuǎn)。熒光屏作用是顯示偏轉(zhuǎn)電信號的波形。這三部分組成了一個電子顯示器件——示波管。第四章示波器及示波丈量7電子槍組成：燈絲〔h〕、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。燈絲h用于對陰極K加熱，加熱后的陰極發(fā)射電子。柵極G1電位比陰極K低，對電子構(gòu)成排斥力，使電子朝軸向運(yùn)動，構(gòu)成交差點F1，并且只需初速較高的電子可以穿過柵極奔向熒光屏，初速較低的電子那么前往陰極，被陰極吸收。圖4.2－1示波管及電子束控制電路第四章示波器及示波丈量8假設(shè)柵極G1電位足夠低，就可使發(fā)射出的電子全部前往陰極，因此調(diào)理柵極G1的電位可控制射向熒光屏的電子流密度，從而改動熒光屏亮點的輝度?？刂戚x度的方法:(1):輝度調(diào)理旋紐控制電位器RW1進(jìn)展分壓的調(diào)理，即調(diào)理柵極G1的電位。(2):以外加電信號控制柵極陰極間電壓，使亮點輝度隨電信號強(qiáng)弱而變化，這種任務(wù)方式稱為“輝度調(diào)理〞。這個外加電信號的控制構(gòu)成了除X方向和Y方向之外的三維圖形顯示，稱為Z軸控制。圖4.2－1示波管及電子束控制電路第四章示波器及示波丈量輝度控制系統(tǒng)：9G2、A1、A2構(gòu)成一個對電子束的控制系統(tǒng)，這三個極板上都加有較高的正電位，并且G2與A2相連。穿過柵極交叉點F1的電子束，由于電子間的相互排斥作用又散開。進(jìn)入G2、A1、A2構(gòu)成的靜電場后：一方面遭到陽極正電壓的作用加速向熒光屏運(yùn)動，另一方面由于A1與G2、A1與A2構(gòu)成的電子透鏡的作用向軸線聚攏，構(gòu)成很細(xì)的電子束。假設(shè)電壓調(diào)理得適當(dāng)，電子束恰好聚焦在熒光屏S的中心點F2處。第四章示波器及示波丈量聚焦控制系統(tǒng)：10偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)假設(shè)僅在Y1、Y2偏轉(zhuǎn)板間加電壓，那么電子束將根據(jù)所構(gòu)成的電場的強(qiáng)弱與極性在垂直方向上運(yùn)動。在X1、X2間加電壓，電子束將根據(jù)電場的強(qiáng)弱與極性在程度方向上運(yùn)動.電子束最終的運(yùn)動情況取決于程度和垂直方向電壓的合成作用.當(dāng)X、Y偏轉(zhuǎn)板加不同電壓時，熒光屏上亮點可以挪動到屏面上的任一位置。第四章示波器及示波丈量11電信號波形的顯示：程度偏轉(zhuǎn)板：加線性鋸齒波掃描電壓Ux垂直偏轉(zhuǎn)板：加信號電壓Uy構(gòu)成一條“信號電壓－時間〞曲線，即信號波形。程度偏轉(zhuǎn)板X板上所加鋸齒形電壓稱為“時基信號〞或“掃描信號〞。〔b〕的波形〔c〕的波形第四章示波器及示波丈量12熒光屏非導(dǎo)電體，當(dāng)電子束轟擊熒光粉時，激發(fā)產(chǎn)生熒光構(gòu)成亮點。不同成份的熒光粉，發(fā)光的顏色不盡一樣。普通示波器選用人眼最為敏感的黃綠色。余輝時間：熒光粉從電子激發(fā)到停頓激發(fā)時的瞬間亮度下降到該亮度的10％所經(jīng)過的時間稱為余輝時間。長余輝〔100ms～1s〕中余輝〔1ms～100ms〕短余輝〔10μs～10ms〕的不同規(guī)格。第四章示波器及示波丈量134-3電子示波器的組成構(gòu)造電子示波器構(gòu)造框圖由Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、掃描時間校正器、電源幾部分組成.第四章示波器及示波丈量14如何在示波管上得到穩(wěn)定的波形？要求每次掃描的鋸齒波信號起點，對應(yīng)于周期性被顯示信號的同一相應(yīng)點。將被顯示信號③的一部分送到觸發(fā)同步電路，當(dāng)該電路得到的信號相應(yīng)于輸入信號的某個電平和極性，觸發(fā)同步電路即產(chǎn)生觸發(fā)信號④去啟動時基發(fā)生器，產(chǎn)生一個由觸發(fā)信號控制的掃描電壓⑤。圖4.3－1示波器組成框圖及波形關(guān)系圖第四章示波器及示波丈量15如何在示波管上得到穩(wěn)定的波形？Z軸電路應(yīng)在時基發(fā)生器輸出的正程時間內(nèi)產(chǎn)生加亮〔增輝〕信號⑥加到示波管控制柵極上，使得示波管在掃描正程加亮光跡，在掃描回程使光跡消隱.圖4.3－1示波器組成框圖及波形關(guān)系圖第四章示波器及示波丈量16圖4.3－1示波器組成框圖及波形關(guān)系圖第四章示波器及示波丈量如何顯示信號前沿？由以下圖的波形可見，觸發(fā)點即鋸齒波掃描起點并不在被顯示信號的起始過零點。因此，信號前沿?zé)o法察看。17圖4.3－1示波器組成框圖及波形關(guān)系圖第四章示波器及示波丈量如何顯示信號前沿？處理方法：在垂直前置放大器之后參與延遲線，對Y方向參與的信號進(jìn)展延遲，并且使其延遲時間τ2略大于由程度通道引起的固有觸發(fā)延遲τ1，以確保觸發(fā)掃描與顯示信號同步。18圖4.3－1示波器組成框圖及波形關(guān)系圖第四章示波器及示波丈量示波器同步方式“內(nèi)〞同步：同步信號來自于Y通道?！巴猕曂剑和叫盘杹碜杂趦x器外部的方式。19圖4.3－1示波器組成框圖及波形關(guān)系圖第四章示波器及示波丈量示波器同步方式用于其它丈量時，X偏轉(zhuǎn)板也可不加時基信號，而是加上待測的或參考的信號，可從X輸入端直接接入示波器，經(jīng)過輸入電路和放大器后加于X偏轉(zhuǎn)板。輸入電路普通由衰減器、射級跟隨器和放大器組成。20校正器：用來校準(zhǔn)示波器的主要特征。常用的有幅度校正器和掃描時間校正器。電源：普通由兩個整流器組成。高壓整流器分別供應(yīng)示波管高壓電極電壓，低壓整流器供應(yīng)示波器一切其它電路的電壓和示波管低壓電極電壓。通常低壓電源采用穩(wěn)壓器，較精細(xì)的示波器高壓電源也采取穩(wěn)壓措施。電子束控制電路與電源連在一同，包括亮度、聚焦、輔助聚焦和光點位置控制。第四章示波器及示波丈量214-4電子示波器的根本部件垂直偏轉(zhuǎn)通道、程度偏轉(zhuǎn)通道、增輝和Z軸調(diào)制、校正器及電源組成。4-4.1、垂直偏轉(zhuǎn)通道〔Y通道〕由輸入電路、延遲線和放大器組成。義務(wù)：〔1〕檢測被察看的信號，并將它無失真的或失真很小的傳輸?shù)绞静ü艿拇怪逼D(zhuǎn)極板上?！?〕將被測信號進(jìn)展一定的延遲。第四章示波器及示波丈量221.輸入電路由耦合電路、衰減器、探頭組成被測信號經(jīng)過垂直偏轉(zhuǎn)通道加到示波管的Y偏轉(zhuǎn)板上，整個輸入電路可以看成一個二端網(wǎng)絡(luò)，為了不失真的傳輸信號，此二端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)是一個交直流耦合電路，經(jīng)過該耦合電路后，信號再加到放大器進(jìn)展放大。第四章示波器及示波丈量231.輸入電路由耦合電路、衰減器、探頭組成被測信號經(jīng)過垂直偏轉(zhuǎn)通道加到示波管的Y偏轉(zhuǎn)板上，整個輸入電路可以看成一個二端網(wǎng)絡(luò)，為了不失真的傳輸信號，此二端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)是一個交直流耦合電路，經(jīng)過該耦合電路后，信號再加到放大器進(jìn)展放大。第四章示波器及示波丈量241.輸入電路由耦合電路、衰減器、探頭組成〔1〕輸入耦合方式對于通頻帶下限不是零的示波器，放大器為交流耦合，其輸入端用電容耦合。對于通頻帶從零開場的示波器，可以觀測信號的直流分量或察看變化極慢的信號，放大器是直流耦合。因此，被測信號輸入端的耦合那么視需求而定，可以是直流耦合，也可以是交流耦合,用開關(guān)來控制.第四章示波器及示波丈量25〔2〕衰減器由電阻、電容構(gòu)成為滿足察看幅度較小和幅度較大的電壓波形，必需接入衰減器。要求：(1〕輸入阻抗高。〔2〕在示波器的整個通頻帶內(nèi)衰減的分壓比均勻不變。要到達(dá)這個要求，僅用簡單的電阻分壓是達(dá)不到目的的。由于在下一級的輸入及引線都存在分布電容，對于被測信號高頻分量有嚴(yán)重的衰減，呵斥信號的高頻分量的失真。第四章示波器及示波丈量26R1、R2為分壓電阻〔R2包括下一級的輸入電阻〕，C2為下一級的輸入電容和分布電容，C1為補(bǔ)償電容。調(diào)理C1當(dāng)滿足關(guān)系式C1R1=C2R2時，分壓比K0在整個通頻帶內(nèi)是均勻的。它被表示為這樣的分壓器做成的衰減器就可以無畸變的傳輸窄脈沖信號，僅僅是信號幅度降為原幅度的1/K。圖4.4－1耦合電路和衰減器第四章示波器及示波丈量處理方法：采用如以下圖所示的阻容補(bǔ)償分壓器27〔3〕探頭圖4.4-2示波器探頭輸入的引線會引進(jìn)各種雜散干擾，所以通常運(yùn)用同軸電纜作為輸入引線。同軸電纜內(nèi)外導(dǎo)體間存在電容使輸入電容Ci顯著添加，不利于察看高頻電路或窄脈沖。探頭里可接一個可調(diào)的小電容和大電阻R并聯(lián)。假設(shè)Ri=1M,R應(yīng)取9M，同時調(diào)理補(bǔ)償電容C得到最正確補(bǔ)償CR≈CiRi，參看如圖波形。第四章示波器及示波丈量28由于探頭中的電阻電容R、C與示波器的輸入阻抗RiCi構(gòu)成補(bǔ)償式分壓器，普通采用分壓比為10：1的分壓器，此時分壓器不會引入被測信號的失真。必需強(qiáng)調(diào)的是，探頭里的微調(diào)電容是對特定的示波器調(diào)定的，各臺示波器的值普通都不一樣，所以探頭不能互換，否那么會引入明顯畸變。圖4.4－3補(bǔ)償電容的波形第四章示波器及示波丈量292.阻抗變換器由射極跟隨器構(gòu)成優(yōu)點：〔1〕射極跟隨器的高輸入阻抗使得示波器對外呈現(xiàn)高輸入阻抗〔2〕射極跟隨器的低輸出阻抗易于與后接的低阻延遲線相匹配第四章示波器及示波丈量303.延遲線采用多節(jié)LC網(wǎng)絡(luò)〔窄帶示波器〕或平衡螺旋線〔寬帶示波器〕根本要求：在垂直系統(tǒng)的任務(wù)頻帶內(nèi)，它可以無失真地并有一定延時地傳送信號。通常延遲時間在50～200ns之間，這個延遲準(zhǔn)確性要求不高，但延遲應(yīng)穩(wěn)定，否那么會導(dǎo)致圖象的程度漂移和晃動。第四章示波器及示波丈量314.垂直偏轉(zhuǎn)放大器作用：被測信號經(jīng)探頭檢測引入示波器后，微弱的信號必需經(jīng)過放大器放大后加到示波器的垂直偏轉(zhuǎn)板，使電子束有足夠大的偏轉(zhuǎn)能量。要求：當(dāng)示波管靈敏度及示波器偏轉(zhuǎn)因數(shù)一定的情況下，放大器的增益K為：K=(S/Sv)×1000其中S為示波器偏轉(zhuǎn)因數(shù)，Sv為示波管的靈敏度。

第四章示波器及示波丈量324.垂直偏轉(zhuǎn)放大器例如：當(dāng)S為1cm/50mV，(高靈敏度示波管)Sv=0.5cm/V，要求放大器的放大倍數(shù)K=40；(普通示波管)Sv=0.04cm/V,那么要求放大器的放大倍數(shù)K=500。垂直偏轉(zhuǎn)放大器設(shè)計中要思索的要素，除了放大器應(yīng)具有足夠大的信號放大倍數(shù)外，還要思索波形無失真的被放大，即放大器應(yīng)具有足夠的帶寬。也就是具有足夠低的低頻截至頻率和足夠高的高頻截至頻率。第四章示波器及示波丈量33放大器的低頻截止頻率受耦合電容或射極旁路電容的限制，必需加大這些電容以降低低頻截止頻率或采用直接耦合。高頻截止頻率受兩個要素限制：一是晶體管放大倍數(shù)隨頻率升高而下降二是晶體管輸出端分布電容C0〔集電結(jié)電容和引線分布電容之和〕及負(fù)載電容CL對高頻的分流使高頻增益下降由它呵斥的高頻截至頻率為：式中R’L和C’L是放大器的等效負(fù)載電阻和等效負(fù)載電容。第四章示波器及示波丈量4.垂直偏轉(zhuǎn)放大器34為擴(kuò)展通頻帶寬度必需采用以下措施：①選用截止頻率高的器件，盡量減小負(fù)載電容和分布電容，并選取小的集電極電阻。②電路中引入強(qiáng)的負(fù)反響。③在電路中用電抗元件〔電容或電感〕加以補(bǔ)償，使放大器截止頻率高一些，使總的頻率呼應(yīng)在高頻端有所提升。采取以上措施后，放大器的通帶寬度可大大提高，假設(shè)要求更高的帶寬，如大于1GHz，那么可采用取樣的方法把察看信號“減慢〞，然后再用帶寬較窄的放大器放大，這就是取樣示波器。第四章示波器及示波丈量35垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的末級放大器采用推挽式放大器.優(yōu)點：它輸出一對平衡的交流電壓加到偏轉(zhuǎn)板，當(dāng)被測電壓幅度恣意改動時，可堅持偏轉(zhuǎn)的基線電位不變。垂直偏轉(zhuǎn)通道放大器可以設(shè)計成差動放大器。優(yōu)點：差動放大器具有抑制寄生信號的才干，不論這種信號是由附近的干擾源經(jīng)過空間耦合而來，還是經(jīng)過傳導(dǎo)而來。差動放大器還能大大改善因環(huán)境溫度、電源電壓、晶體管參數(shù)等變化而引起的漂移。第四章示波器及示波丈量364-4.2、程度偏轉(zhuǎn)通道〔X通道〕作用是產(chǎn)生一個與時間呈線性關(guān)系的電壓，并加到示波管的X偏轉(zhuǎn)板上去，使電子射線沿程度方向線性地偏移，構(gòu)成時間基線。設(shè)Sx為程度方向的偏轉(zhuǎn)靈敏度，程度板上所加電壓為Ux(t)，那么偏轉(zhuǎn)間隔x為x=SxUx(t)。由此式可知，隨時間線形增長的掃描電壓加在程度偏轉(zhuǎn)板上，屏幕電子束即能由左向右隨時間作程度掃描，這種掃描稱為線性時基掃描。第四章示波器及示波丈量371.掃描分類：延續(xù)掃描方式和觸發(fā)掃描〔1〕延續(xù)掃描：掃描電壓是由示波器本身的時基電路產(chǎn)生，與被測信號電壓不相關(guān)的，普通采用被測信號〔或與被測信號相關(guān)的信號〕控制觸發(fā)時使T＝nTy，這個過程稱為同步。第四章示波器及示波丈量穩(wěn)定顯示波形的條件：T＝nTy圖4.4－4延續(xù)掃描的波形顯 圖4.4－5脈沖信號的延續(xù)掃描與觸發(fā)掃描顯示38〔2〕觸發(fā)掃描:圖〔a〕是被測脈沖波形，脈沖的繼續(xù)時間與反復(fù)周期比〔T0/Ty〕很小，式中T0為被測脈沖底寬。圖(b)上很難看清波形的細(xì)節(jié)，特別是脈沖波的上升沿。圖(c)雖然可以察看被測脈沖細(xì)節(jié)，但顯示的脈沖波形很暗淡，而時基線卻很亮，這不僅察看困難，而且同步也較難。圖4.4－4延續(xù)掃描的波形顯 圖4.4－5脈沖信號的延續(xù)掃描與觸發(fā)掃描顯示第四章示波器及示波丈量39〔2〕觸發(fā)掃描:圖(d)所示是觸發(fā)掃描的情形，掃描發(fā)生器平常處于等待任務(wù)形狀，只需送入觸發(fā)脈沖時才產(chǎn)生一次掃描電壓，在屏幕上掃出一個展寬的脈沖波形，而不顯示出時間基線。圖4.4－4延續(xù)掃描的波形顯 圖4.4－5脈沖信號的延續(xù)掃描與觸發(fā)掃描顯示第四章示波器及示波丈量40時基觸發(fā)器：程度通道的中心，它產(chǎn)生線性度好，頻率穩(wěn)定、幅度相等的鋸齒波電壓；觸發(fā)電路：控制時基的掃描閘門，以實現(xiàn)與被測信號的嚴(yán)厲同步。程度放大器：是用來放大鋸齒電壓波，產(chǎn)生對稱的鋸齒波輸至程度偏轉(zhuǎn)板；2.程度通道組成框圖觸發(fā)電路、時基發(fā)生器、程度放大器圖4.4－6程度通道構(gòu)造框圖第四章示波器及示波丈量413.時基發(fā)生器〔時基閘門、掃描發(fā)生器、電壓比較器和釋抑電路組成〕圖4.4－7時基發(fā)生器圖4.4－8密勒積分電路時基閘門電路：它是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，當(dāng)觸發(fā)脈沖在t1時辰到來，電路翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，使得掃描電壓發(fā)生器開場任務(wù)。第四章示波器及示波丈量423.時基發(fā)生器圖4.4－7時基發(fā)生器圖4.4－8密勒積分電路掃描電壓產(chǎn)生器：是一個密勒積分器，它能產(chǎn)生高線性度的鋸齒波電壓。其原理如以下圖所示。當(dāng)開關(guān)K斷開時，電源電壓E經(jīng)過電阻R對電容C充電，產(chǎn)生負(fù)向鋸齒波U0，時基閘門電路的兩個形狀相當(dāng)于開關(guān)K的斷開和閉合，開關(guān)K閉合時，電容C迅速放電，使U0迅速上升，構(gòu)成掃描回程電壓。第四章示波器及示波丈量43電壓比較器將送入的電壓U0與參考電壓Ur進(jìn)展比較，當(dāng)U0<Ur時，電壓比較器輸出隨U0下降，給釋抑電路的電容器充電，時基閘門電路的輸入電壓下降.當(dāng)降到雙穩(wěn)態(tài)時基閘門的負(fù)觸發(fā)電平常，時基閘門電路翻轉(zhuǎn)，相當(dāng)于開關(guān)K接通，控制掃描電壓發(fā)生器終了向鋸齒波的生成而進(jìn)入回程期，電路翻轉(zhuǎn)的時辰為t2。圖4.4－7時基發(fā)生器圖4.4－8密勒積分電路第四章示波器及示波丈量44釋抑電路:用來保證每次掃描都開場在同樣的起始電平上,由RC電路組成。該電路堅持了電壓比較器送來的較負(fù)的電平，當(dāng)掃描回程期，掃描電壓U0迅速上升，但由于電容的電荷存貯效應(yīng)，使得時基閘門輸入堅持一個較低的電平，從而保證密勒電路的電容C有足夠的放電時間，以保證下一次積分在同樣的起始電平上開場。圖4.4－7時基發(fā)生器圖4.4－8密勒積分電路第四章示波器及示波丈量454.觸發(fā)電路：觸發(fā)源選擇、觸發(fā)信號耦合方式選擇、觸發(fā)信號放大、觸發(fā)整型電路?！?〕觸發(fā)源：觸發(fā)信號的三種來源如下①內(nèi)觸發(fā)：內(nèi)觸發(fā)信號來自于示波器內(nèi)的Y通道觸發(fā)放大器，它位于延遲線前。當(dāng)需求利用被測信號觸發(fā)掃描發(fā)生器時，采用這種方式。第四章示波器及示波丈量464.觸發(fā)電路：觸發(fā)源選擇、觸發(fā)信號耦合方式選擇、觸發(fā)信號放大、觸發(fā)整型電路?！?〕觸發(fā)源：②外觸發(fā)：用外接信號觸發(fā)掃描，該信號由觸發(fā)“輸入〞端接入。當(dāng)被測信號不適于作觸發(fā)信號或為了比較兩個信號的時間關(guān)系等用途時，可用外觸發(fā)。③電源觸發(fā)：來自50Hz交流電源〔經(jīng)變壓器〕產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖。用于察看與交流電源頻率有時間關(guān)系的信號。第四章示波器及示波丈量47〔2〕觸發(fā)耦合方式：為了順應(yīng)不同的信號頻率，示波器設(shè)有四種觸發(fā)耦合方式，可用開關(guān)進(jìn)展選擇，如以下圖所示。圖4.4－9觸發(fā)源與觸發(fā)耦合方式圖4.4－10具有低頻干擾的信號第四章示波器及示波丈量①“DC〞直流耦合：用于接入直流或緩慢變化的信號，或頻率較低并且有直流成份的信號，普通用“外〞觸發(fā)或延續(xù)掃描方式。48圖4.4－9觸發(fā)源與觸發(fā)耦合方式圖4.4－10具有低頻干擾的信號第四章示波器及示波丈量②“AC〞交流耦合：觸發(fā)信號經(jīng)電容C1接入，用于察看由低頻到高頻的信號，用內(nèi)觸發(fā)或外觸發(fā)均可。運(yùn)用方便，所以常用這一耦合方式。〔2〕觸發(fā)耦合方式：為了順應(yīng)不同的信號頻率，示波器設(shè)有四種觸發(fā)耦合方式，可用開關(guān)進(jìn)展選擇，如以下圖所示。49③“AC〞低頻抑制：觸發(fā)信號經(jīng)電容C1及C2接入，電容量減小，阻抗較大，用于抑制2kHz以下的低頻成份。例如觀測有低頻干擾〔50Hz噪聲〕的信號時，用這一種耦合方式較適宜，可以防止波形晃動。圖4.4－9觸發(fā)源與觸發(fā)耦合方式圖4.4－10具有低頻干擾的信號第四章示波器及示波丈量50④“HF〞高頻耦合：觸發(fā)信號經(jīng)電容C1及C3接入，電容量較小，用于觀測大于5MHz的信號。圖4.4－9觸發(fā)源與觸發(fā)耦合方式圖4.4－10具有低頻干擾的信號第四章示波器及示波丈量51〔3〕觸發(fā)方式及觸發(fā)整形電路：示波器的觸發(fā)方式通常有常態(tài)、自動和高頻三種方式，這三種方式控制觸發(fā)整形電路，以便產(chǎn)生不同方式的掃描觸發(fā)信號，由該觸發(fā)信號去觸發(fā)掃描電壓發(fā)生器，構(gòu)成不同方式的掃描電壓。第四章示波器及示波丈量52〔3〕觸發(fā)方式及觸發(fā)整形電路：①常態(tài)觸發(fā)方式：常態(tài)觸發(fā)方式是將觸發(fā)信號輸入整形電路，以便經(jīng)整形后，輸出足以觸發(fā)掃描電壓電路的觸發(fā)脈沖。它的觸發(fā)極性是可調(diào)的，上升沿觸發(fā)即為正極性觸發(fā)，下降沿觸發(fā)即為負(fù)極性觸發(fā)，另外還可調(diào)理觸發(fā)電平。這種觸發(fā)方式的缺乏點是：在沒有輸入信號或觸發(fā)電平不當(dāng)時，就沒有觸發(fā)脈沖輸出，因此也無掃描基線。第四章示波器及示波丈量53②自動觸發(fā)方式：整形電路為射極定時自激多諧振蕩器，振蕩器的固有頻率由電路時間參數(shù)決議該振蕩器的輸出經(jīng)變換后去驅(qū)動掃描電壓發(fā)生器，所以，在無被測信號輸入時仍有掃描，一旦有觸發(fā)信號且其頻率高于自激頻率時，由觸發(fā)信號同步而構(gòu)成觸發(fā)掃描，普通丈量均運(yùn)用自動觸發(fā)方式。第四章示波器及示波丈量54③高頻觸發(fā)方式：原理同自動觸發(fā)方式，不同點是射極定時電容變小，自激振蕩頻率較高，當(dāng)用高頻觸發(fā)信號去同步它時，同步分頻比不需太高。使同步較為穩(wěn)定。常高頻觸發(fā)方式常用于觀測高頻信號。第四章示波器及示波丈量554-4.3、校正器校正器是示波器內(nèi)設(shè)的規(guī)范，用來校準(zhǔn)或檢驗示波器X軸和Y軸標(biāo)尺的刻度.普通Y軸校正單位為電壓，X軸校正單位為時間。普通示波器設(shè)有兩個校正器，分別調(diào)整幅度和掃描速度。第四章示波器及示波丈量561.幅度校正器幅度校正器產(chǎn)生幅度穩(wěn)定不變并經(jīng)過校正的電壓〔普通為方波〕，用于校正Y通道靈敏度。

第四章示波器及示波丈量571.幅度校正器設(shè)校正器輸出電壓幅度為U校，把它加到Y(jié)輸入端，熒光屏上顯示電壓波形的高度為H校，那么示波器偏轉(zhuǎn)靈敏度為S＝H校/U校(cm)，或偏轉(zhuǎn)因數(shù)為：d=1/S=U校/H校(v/cm)此時可調(diào)理Y軸靈敏度旋紐，使d為整數(shù)。當(dāng)用探頭輸入進(jìn)展丈量時，因探頭衰減了10倍，示波器偏轉(zhuǎn)因數(shù)該當(dāng)是開關(guān)位置指示讀數(shù)的10倍，丈量電壓的計算也應(yīng)乘以10倍。。

第四章示波器及示波丈量582.掃描時間校正器用于校正X軸時間標(biāo)度，或用來檢驗掃描因數(shù)能否正確。此信號由示波器內(nèi)設(shè)的晶體振蕩器或穩(wěn)定度較高的LC振蕩器提供。它產(chǎn)生頻率f固定而穩(wěn)定度高的正弦波。第四章示波器及示波丈量592.掃描時間校正器在檢驗示波器掃描因數(shù)時，把它的輸出接到Y(jié)輸入端，在熒光屏上便顯示出它的波形。當(dāng)調(diào)理掃描時間開關(guān)，使顯示波形的一個周期正好占據(jù)標(biāo)尺1cm〔或一格〕時，掃描因數(shù)便等于1/f〔s/cm〕。普通程度標(biāo)尺全長為10cm，為減小讀數(shù)誤差，應(yīng)調(diào)到標(biāo)尺的滿度范圍內(nèi)正好顯示10個周期。留意：進(jìn)展上述兩種校正時，需將Y軸的幅度校正的v/div的微調(diào)旋鈕到“校準(zhǔn)〞位置，將X軸時間校正的的微調(diào)旋鈕到“校準(zhǔn)〞位置。第四章示波器及示波丈量604-3.2、示波器主要技術(shù)性能示波器最主要的六個的技術(shù)目的。1.頻率呼應(yīng)〔頻帶寬度〕示波器最重要的任務(wù)特性就是頻率呼應(yīng)fh，也叫帶寬。指垂直偏轉(zhuǎn)通道〔Y通道放大器〕對正弦波的幅頻呼應(yīng)下降到中心頻率的0.707〔－3dB〕時的頻率范圍。第四章示波器及示波丈量61信號經(jīng)過線性電路時，輸出信號的頻譜G(ω)等于輸入信號的頻譜F(ω)乘以電路的頻率特性K(ω)，即G(ω)=K(ω)×F(ω)假設(shè)要求任不測形信號經(jīng)過該電路時不產(chǎn)生畸變，就要求電路對被傳輸信號的一切頻譜分量的幅頻特性為常數(shù)。第四章示波器及示波丈量1.頻率呼應(yīng)〔頻帶寬度〕62示波器垂直偏轉(zhuǎn)通道的帶寬必需足夠?qū)?，假設(shè)通道的帶寬不夠，那么對于信號的不同頻率分量，通道的增益不同，信號波形便會產(chǎn)生失真。因此，為了可以顯示窄脈沖，示波器Y通道帶寬必需很寬。例如SR-8二蹤示波器帶寬為15MHz，SMB-10A示波器的帶寬為30MHz。目前最寬的示波器帶寬已到達(dá)1000MHz。第四章示波器及示波丈量1.頻率呼應(yīng)〔頻帶寬度〕632.偏轉(zhuǎn)靈敏度〔S〕單位輸入信號電壓Uy引起光點在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的間隔H稱為偏轉(zhuǎn)靈敏度Uy=H/Uy,或Uy＝H/S＝Hd，其中d為靈敏度的倒數(shù)1/S，稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)。S的單位為cm/v，或〔格/伏〕，d的單位為v/cm或伏/格。在丈量時，可從示波器垂直通道衰減器刻度可讀得它的偏轉(zhuǎn)因數(shù)d，根據(jù)顯示的波形高度H，求得顯示波形的電壓幅度。如顯示波形時d=5V/div，熒光屏上信號Ux的波形高度為H=3div，那么Ux=Hd=35=15(V)。第四章示波器及示波丈量643.掃描頻率示波器屏幕上光點程度掃描速度的高低可用掃描速度、時基因數(shù)、掃描頻率等目的來描畫。掃描速度：就是光點程度挪動的速度〔單位cm/s或div/s〕掃描速度的倒數(shù)稱為時基因數(shù)，它表示光點程度挪動單位長度(cm或div)所需的時間(s)/div。

第四章示波器及示波丈量653.掃描頻率掃描頻率：表示程度掃描的鋸齒波的頻率。普通示波器X方向掃描頻率可由t/cm或t/div分檔開關(guān)進(jìn)展調(diào)理，此開關(guān)標(biāo)注的是時基因數(shù)。掃描速度越高，表示示波器可以展開高頻信號或脈沖信號波形的才干越強(qiáng)。為了察看緩慢變化的信號，那么要求示波器具有較低的掃描速度。因此，示波器的掃描頻率范圍越寬越好。第四章示波器及示波丈量664.輸入阻抗輸入阻抗是指示波器輸入端對地的電阻Ri和分布電容Ci的并聯(lián)阻抗。在觀測信號波形時，把示波器輸入探頭接到被測電路的察看點，輸入阻抗越大，示波器對被測電路的影響就越小，所以要求輸入電阻Ri大而輸入電容Ci小.輸入電容Ci在頻率越高時，對被測電路影響越大。SMB-10的垂直通道輸入電阻Ri=10M，電容Ci=17pF。示波器有源輸入探頭有阻抗變換作用。第四章示波器及示波丈量675.示波器的瞬態(tài)呼應(yīng)示波器的瞬態(tài)呼應(yīng)就是示波器的垂直系統(tǒng)電路在方波脈沖輸入信號作用下的過渡特性。示波器的瞬態(tài)呼應(yīng)特性普通可用以下圖中所示脈沖的上升時間tr，下降時間tf，上沖s0，下沖sn，預(yù)沖sp及下垂δ等參數(shù)表示。圖4.3-2示波器的瞬態(tài)呼應(yīng)第四章示波器及示波丈量68圖中是規(guī)范方波脈沖的根本幅度〔簡稱脈沖幅度〕，b是上沖量〔脈沖前沿高出m部分的沖擊量〕，f是下沖量〔脈沖后沿低于脈沖底值的突出部分〕，ΔU為平頂降落量〔方波繼續(xù)期間頂部幅度的下降量，也稱下垂〕。脈沖的上沖、下沖、平頂降落等也可以分別用它們對脈沖幅度的百分比值表示，因此可以分別定義為：相對上沖s0是脈沖前沿的上沖量b與Um的百分比值，即：第四章示波器及示波丈量69相對下沖sn是脈沖后沿的下沖量f與Um的百分比值，即：相對下垂δ是脈沖平頂降落量△U與Um的百分比值，即：相對預(yù)沖sp是脈沖波階躍之前的預(yù)沖量d與Um的百分比值，即：第四章示波器及示波丈量70示波器闡明書上通常只標(biāo)示出上升時間tr及上沖s0的數(shù)值。瞬態(tài)呼應(yīng)目的在相當(dāng)大的程度上決議了示波器所能觀測的脈沖信號的最小寬度。由于線性網(wǎng)絡(luò)放大器帶寬與上升時間有確定關(guān)系：trfB≈350(式中的fB單位為MHz,tr單位為ns),當(dāng)知道帶寬fB時，就可估算出tr第四章示波器及示波丈量716.掃描方式示波器中的掃描電壓鋸齒波是一種線性時間基線。分成延續(xù)掃描和觸發(fā)掃描兩種方式。左圖是延續(xù)掃描電壓波形，延續(xù)掃描回掃后沒有等待時間，故適用于觀測延續(xù)信號。右圖是觸發(fā)掃描電壓波形，適用于觀測斷續(xù)出現(xiàn)的信號。第四章示波器及示波丈量726.掃描方式為了丈量信號間的時間關(guān)系，只需單路掃描信號是不夠的，因此在擴(kuò)展功能的雙蹤或雙線示波器中，開展了多種方式的雙時基掃描，主要有：延遲掃描、混合掃描、交替掃描等。它可同時提供兩路X掃描時基信號，顯示兩種信號波形。第四章示波器及示波丈量734-5雙蹤和雙線示波器都可以在一個示波管熒光屏上同時顯示出兩個信號波形運(yùn)用：比較被測系統(tǒng)的輸出和輸入信號研討波形變換器的各級信號察看脈沖電路各點波形信號經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)時的波形畸變丈量相移第四章示波器及示波丈量74也叫雙跡示波器，它的垂直偏轉(zhuǎn)通道由A和B兩個通道組成。兩個通道的輸出信號在電子開關(guān)的控制下，交替經(jīng)過主通道加于示波管的同一對垂直偏轉(zhuǎn)板。平衡倒相器的作用是把輸入信號轉(zhuǎn)換為對稱的波形輸出，可分別控制兩個顯示圖形的上下位置。4-5.1、雙蹤示波器圖4.5－1雙蹤示波器垂直偏轉(zhuǎn)通道框圖第四章示波器及示波丈量75電子開關(guān)由觸發(fā)電路控制的一對放大器構(gòu)成，觸發(fā)電路的兩個穩(wěn)定形狀分別控制兩個放大器，把通道A或通道B接于主通道。主通道由中間放大器、延遲線、末級放大器組成，它對兩個通道是公用的。4-5.1、雙蹤示波器圖4.5－1雙蹤示波器垂直偏轉(zhuǎn)通道框圖第四章示波器及示波丈量76由面板開關(guān)控制的電子開關(guān)，可使雙蹤示波器任務(wù)于5種不同的形狀：〔1〕“A〞：電子開關(guān)將A通道信號接于Y偏轉(zhuǎn)板，構(gòu)成A通道獨立任務(wù)的形狀。〔2〕“B〞：電子開關(guān)將B通道信號接于Y偏轉(zhuǎn)板，構(gòu)成B通道獨立任務(wù)的形狀。圖4.5－1雙蹤示波器垂直偏轉(zhuǎn)通道框圖第四章示波器及示波丈量77〔3〕交替：將AB兩通道信號分別輪番加于Y偏轉(zhuǎn)板，熒光屏上顯示兩個通道的信號波形。詳細(xì)實現(xiàn)時，是以時基發(fā)生器的回掃脈沖控制電子開關(guān)的觸發(fā)電路，每次掃描后，改動所接通道，使得每兩次掃描分別顯示一次A通道和一次B通道波形。圖4.5－1雙蹤示波器垂直偏轉(zhuǎn)通道框圖第四章示波器及示波丈量78〔4〕段續(xù)：當(dāng)輸入信號頻率較低時，交替顯示會發(fā)生明顯的閃爍。采用段續(xù)任務(wù)方式，使電子開關(guān)任務(wù)于自激振蕩形狀，振蕩頻率高達(dá)500kHz～1MHz，自動地輪番將A、B兩個通道信號加于Y偏轉(zhuǎn)板上，顯示圖形由點線組成，這樣就可使每掃描一次，完成兩個通道波形的顯示圖4.5－1雙蹤示波器垂直偏轉(zhuǎn)通道框圖第四章示波器及示波丈量79由面板開關(guān)控制的電子開關(guān)，可使雙蹤示波器任務(wù)于5種不同的形狀：〔5〕“A＋B〞：A、B兩個通道信號代數(shù)相加后，接到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板，顯示兩信號迭加后的波形。圖4.5－1雙蹤示波器垂直偏轉(zhuǎn)通道框圖第四章示波器及示波丈量80雙蹤示波器的時基與普通示波器一樣，可以是簡單的時基發(fā)生器，也可以采用有延遲掃描的雙掃描時基，時基可以分別由A通道觸發(fā)、B通道觸發(fā)或外觸發(fā)。參照雙蹤示波器原理，可以設(shè)計多蹤示波器，由于示波管尺寸的限制，最多可為8蹤示波器，顯示8個波形。實現(xiàn)上以8位計數(shù)器輪番接通8個放大器，把8路信號輪番加于Y偏轉(zhuǎn)板。多蹤示波器可以同時顯示多個信號波形，以便研討同一波形經(jīng)過不同電路時的時間關(guān)系。第四章示波器及示波丈量814-5.2、雙線示波器雙線示波器采用雙線示波管構(gòu)成。雙線示波器內(nèi)有兩個相互無關(guān)的Y通道A和B。每個通道的組成與普通示波器一樣。多數(shù)雙線示波器的兩組X偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)公用一個時基發(fā)生器以察看兩個“同步〞的信號。假設(shè)每個通道都改用電子開關(guān)控制的兩通道，那么儀器成為等效的4蹤示波器。圖4.5－2雙線示波器框圖第四章示波器及示波丈量82SR－46高靈敏度二線示波器，帶寬為0～1MHz，靈敏度為50μv～5v/div。SR-54是一種高靈敏度、長余輝的超低頻雙線示波器，其垂直放大器為兩組，能同時察看和丈量兩個低頻、超低頻信號或繼續(xù)時間較長的脈沖和單次過程，并有外控掃描安裝可對脈沖或單次過程攝影。圖4.5－2雙線示波器框圖第四章示波器及示波丈量83雙蹤和雙線示波器各有優(yōu)缺陷。雙蹤示波器比普通示波器添加的部件不多，可以到達(dá)較高的目的，價錢只添加15％，如今消費(fèi)的示波器幾乎都具有雙蹤功能。它的缺陷是任務(wù)于交替方式時，需兩次掃描才干顯示兩個波形，因此無法察看兩個快速的單次信號或短時間的非周期信號。雙線示波器兩個通道是完全獨立的，可以彌補(bǔ)上述缺乏，并且兩個偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以用不同的時基發(fā)生器，使儀器更