近代电子测量技术-示波器
示波器的原理和使用方法
示波器的原理和使用方法在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。
常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。
万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。
示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。
本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。
1 示波器工作原理示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。
它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。
示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。
1．1 示波管阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心。
它将电信号转换为光信号。
正如图1所示，电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。
图1 示波管的内部结构和供电图示1．荧光屏现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。
在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。
高速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。
铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。
铝膜还有散热等其他作用。
当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。
亮点辉度下降到原始值的10％所经过的时间叫做“余辉时间”。
余辉时间短于10μs为极短余辉，10μs—1ms为短余辉，1ms—0．1s为中余辉，0．1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。
一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。
由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。
一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。
2．电子枪及聚焦电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。
回顾示波器的发展史
回顾示波器的发展史示波器是一种用来观察和测量电信号的仪器，它对于电子工程师和科学家来说非常重要。
它可以帮助我们分析电信号的特征，如频率、幅度、相位和波形，从而帮助我们了解电路的工作情况及故障排除。
示波器的发展历史可以追溯到19世纪末，以下是示波器的发展主要里程碑：1.1897年：英国科学家卢瑟福德·贾奇生发明了光电管示波仪，它是第一个真正意义上的示波器。
它使用了荧光屏幕和光电管，可以将电信号转换成可见的光信号。
然而，由于光电管的工作原理限制以及技术限制，它在实际应用中存在很大的局限性。
2.1931年：德国工程师阿尔贝特·伍伦和欧文·死可尼研发出了电子示波器，采用了电子运动的方式来显示信号，取代了光电管示波仪中荧光屏幕所用的光线扫描。
这种示波器利用电子束在屏幕上生成亮点，从而显示出输入信号的波形。
3.1946年：英国物理学家亨利·洛维尔和托马斯·汤普森研发出了存储示波器。
存储示波器可以通过调整扫描速度的方式“冻结”图像，从而保留了信号的瞬时状态。
这种示波器使得用户可以观察到波形的细节，而不必担心信号的快速变化。
4. 1954年：美国教育家黑尔米特·莫拉尔（Harmuth C. Morel）发明了数字示波器。
数字示波器利用模数转换器将输入信号转换为数字信号，利用数字显示屏显示波形。
与模拟示波器相比，数字示波器的主要优势在于其易于读取和分析信号的数据，并可以通过计算机进行数据处理和存储。
5.1970年代：示波器开始朝着更高的带宽和更快的采样速率发展。
随着半导体技术的不断进步，示波器的性能和功能也得到了极大的改善。
现代示波器可以实时显示高频信号，并具备更多的功能，如触发、自动测量、数据处理、数据存储等。
6.1990年代：随着计算机技术和网络技术的快速发展，示波器也开始实现远程控制和远程访问功能。
这使得工程师可以在远程地点与示波器进行交互和数据共享，从而方便了工作和协作。
示波器使用基础知识
示波器使用基础知识示波器（Oscilloscope）是一种用于观测和测量电信号波形的仪器，是电子实验室和工程师常用的工具之一、它能够显示电压随时间变化的波形图，并可以用于分析信号的频率、幅度、相位等特性。
本文将介绍示波器的基础知识，包括工作原理、种类、操作方法等内容。
一、示波器的工作原理示波器的工作原理基于信号的采样和显示。
当被测信号通过示波器的输入通道时，示波器会对信号进行采样，并将采样结果通过电子束扫描的方式显示在屏幕上，形成波形图。
示波器的核心部件是电子束管，它是一种真空管，内部包含有阴极、聚焦剂、水平和垂直偏转板等。
当示波器接收到信号后，会对电子束施加水平和垂直的偏转电压，使电子束在屏幕上形成波形图。
二、示波器的种类示波器根据使用范围、性能特点等因素可以分为不同的种类。
常见的示波器包括：1.模拟示波器：采用电子束管显示波形图，具有较高的输入动态范围和带宽，适用于高频、高速的信号测量。
2.数字示波器：采用数字方式对信号进行采样和处理，并通过液晶显示屏显示波形图。
数字示波器可以对波形进行数学运算、存储、触发等操作，适用于对信号进行更复杂的分析和处理。
3.存储示波器：能够将波形数据存储在内部存储器中，并可以通过接口输出到计算机进行进一步分析和处理。
4.扫描示波器：通过扫描方式显示多个信号的波形图，适用于多通道信号的观测和比较。
三、示波器的操作方法1.连接电源和信号源：示波器通常需要连接外部电源，并通过输入通道接收被测信号。
在连接信号源时，需要注意信号源的适配性和匹配阻抗。
2.调节水平和垂直控制：示波器的水平和垂直控制可以调节波形图的位置和大小。
水平控制可以调整波形图的水平偏移和触发位置，垂直控制可以调整波形图的幅度和灵敏度。
3.设置触发模式：示波器可以设置触发模式以稳定地显示波形图。
触发模式可以根据信号的上升沿、下降沿、脉冲宽度等进行设置。
4.进行波形显示和分析：根据需要可以选择采样率和时间基准进行波形显示。
电子测量技术基础-示波器
输 入
R1
C1
R2
C2 输 出
通常用一个波段开关换接不同的R2C2来改变衰减量。在面板上， 直接标注与各档衰减量对应的偏转灵敏度，单位为V/DIV。
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阻抗变换器
常采用射极跟随器, ①输入阻抗大,使示波器对外呈现高输入阻抗.
②输出阻抗小,使后接低阻延迟线相匹配.
前置放大器
前置放大器将信号适当放大，从中取出内触发信号，并具有 灵敏度微调、校正、Y轴移位、极性反转等控制作用。
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例：用示波器观测正弦波时，荧光屏上得到如图 所示波形，试分析示波器哪个部分工作不正常?
(1)为扫描锯齿波线性度不好； (2)Y放大器引入失真，出现削顶，产生截止失真； (3)有扫描回线，增辉电路工作不正常。
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日立V252模拟示波器面板
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三、双踪示波器
其垂直偏转通道由A和B两个通道组成。两个通道 的信号在电子开关的控制下，交替加在示波管的垂直 偏转板上，从而显示两个波形。
在两个脉冲间隔时间内没有扫描.故不会产生很亮的时间基线.一般 示波器采用此方法.
Ts
(a)被测脉冲 t
(d)触发扫描 t 能较好地观测脉冲 扫描 等待
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比较各自情况
无法观察细节
波形底部（时间基线） 很亮，而波形自身不亮
底部没有基线
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扫描过程的增辉和隐熄
上面的分析都假定扫描回程时间为零，实际上回扫是需要 一定时间的，为了在荧光屏上不显示回扫过程，可采用增辉 行程或隐熄回程的办法，将电子束在回程期间关闭。 增辉是对应扫描行程，隐熄则是对应扫描回程。
C 将示波器输入耦合开关置于“GND”地输入位置，调节垂直
位移旋钮，使屏幕上的扫描线（零电平线）移到荧光屏的中间 位置，即确定零电平线。以后不再调制垂直位置旋钮。
简述示波器的工作原理
简述示波器的工作原理示波器是一种广泛应用于电子测量的仪器，可以帮助电子工程师分析、检测和调整电路中的信号。
它能够快速、准确地捕捉电信号，并以波形的形式显示出来，实现对信号的观测和分析。
本文将从工作原理、示波器的分类和应用方面进行阐述。
示波器主要由三部分组成：输入系统、处理系统和显示系统。
1. 输入系统示波器的输入系统是指将输入的电信号转换成示波器可读取的信号。
输入系统一般包括探头和输入阻抗。
探头一般有两种：电压探头和电流探头。
电压探头是用于测量电压信号的，而电流探头则是用于测量电流信号的。
输入阻抗则是指示波器接收电信号的输入电路，通常为1MΩ的阻抗。
2. 处理系统处理系统是指将输入信号的强度、频率、相位等属性转换成显示信号的格式。
处理系统主要包括时间基准、放大器、触发电路等。
其中，时间基准是指示波器的时基，用于控制信号的采样频率和波形的水平位置。
放大器则是用于放大电信号的电子器件。
触发电路则是对信号进行选择性触发，使得波形在特定条件下才被测量。
3. 显示系统显示系统是将处理系统产生的波形以可视化的方式呈现出来，方便电子工程师观测和分析。
显示系统主要包括CRT显示器、LED显示器和LCD显示器等。
其中，CRT显示器是最常见的显示器，它采用电子束扫描的原理来形成图像。
二、示波器的分类示波器主要分为模拟示波器和数字示波器两种。
1. 模拟示波器模拟示波器是传统示波器的代表。
它使用模拟电路和CRT显示屏来显示波形，能够显示连续的波形，精度和分辨率较高。
此外，模拟示波器还可用于分析信号电路的同步和相位关系等问题。
数字示波器是利用数字技术来实现信号测量和波形分析的。
它采用数字处理器和显示器来处理、存储和显示信号信息。
数字示波器具有采样率高、噪声低、测量精度高等优点，也便于对测量结果的数值分析和处理。
示波器广泛应用于各种电子领域的测量、调试、故障排查等方面。
常见的应用场景包括：1. 电子电路的设计和调试，如调节电路中的传输信号、调节过渡信号。
示波器的原理及使用
2 t 2 MN
T
L
CH1 CH2
MN L
方法二: 将一个待测信号输入示
sin B / A
波器X偏转板，另一个待测信号输
入示波器的YCH2轴，则两个待测
信号间相位差就转化为X轴与 YCH2轴间相位差Ф
B
A
信号发生器
RC电路
CH1
CH2
四、注意事项
测信号电压和周期时, 一定要将电压衰减旋纽的微调和扫描速率旋纽 的微调顺时针旋足（校正位置）。
一、实验目的
1.了解通用双通道示波器的结构和工作原理，熟悉 示波器面板控制件的作用和使用方法
2.掌握用示波器观察波形、测量电压和频率的方法 3.掌握观察李萨如图形的方法，并能测量未知信号的
频率；能用示波器观察“拍”现象 4.测量相位差
重点: 示波器面板控制件的作用和使用方法、测量原理 难点: 双通道示波器的结构和工作原理
垂直位移
GND: 输入零信号
水平位移
被测信号输入
被测信号耦合方式 AC: 交流输入
DC: 直流输入
CH1或CH2：被测信号输入端口
CH1或CH2：1 或2单独显示
ALT: 两个通道 交替显示
通道工作方式选择
CHOP: 两个通 道断续显示
ADD: 显示两个 通道信号幅度的
代数和或差
通道2极 性转换
电平（LEVEL）: 调节被测信号在某 一电平触发扫描
自动（AUTO): 扫 描发生器自动工作
常态（NORM)
单次（SINGLE)
被触发或准 备指示灯
触发方式选择
CH1或CH2选择: “交替”或“断续”工 作方式时，选择频 率低的通道触发 单踪显示时，任选 其一，触发信号均 来自于被显示通道
回顾示波器的发展史
回顾示波器的发展史示波器作为电测行业最基本的综合性仪器，设计和制造他所涉及的领域也十分广泛,从半导体到特种材料，从机加工到电子设计无所不涉及。
这就需要强大完善的工业体系作为支撑。
但是苏联早期无不具有这一切？为什么苏联没有做起来呢？其实认为市场也是很关键的，仅依靠国家力量，可能能在短时间内集中攻关力量解决一个难题，随后投入其他难题的处理中。
有些事情并不能持续的深入研究，唯有市场的持续需求不断刺激技术进步，就像战争那样，技术才可能有巨大的飞跃。
另外，一些其他技术的进步，比如电子计算机，也与仪器的发展相辅而成，这也带来了思维的全面改观。
涉及到示波器相关的具体技术，从60年代以前，一般来说我国和外国的差距不是特别的大，因为大家都用电子管，这个东西无非对工业机械设备有一定的要求，主要是冲压和焊接等等，另外电子管特殊的阴极涂层材料也对性能影响至关重要，不过这一切都不是遥不可及的。
此外这个时期的示波器带宽通常还没有超过40MHz，确实难度不是特别大，这个阶段我们和技术储备方面没有太大差距，主要是因为需求也不是太多，导致产品无论从工艺还是结构，都有些落后。
图：TEK 511示波器的局部，可以看到底板上还印有很多文字提示，比较精细。
顺便说一说这个时代的制造工艺，因为电子管本身体积较大，而且多半随着高压大电流，所用的器件体积也很大，无论国内还是国外都是这样安装元器件的，也就是元件安装在支架上，然后用线相互连接。
这种方式国内俗称搭棚焊接。
进入60年代中期，一些半导体器件开始逐渐取代电子管的地位，此时示波器的带宽开始达到100MHz。
在这个时期电子计算机的应用也开始逐渐推广开，这导致对示波器有更多的需求。
此时(大约1965年)，HP公司也发布HP-IB总线，后来这种技术在70年代标准化成为IEEE488也就是GPIB。
通过这种控制总线，计算机可以控制电子仪器工作，采集仪器的数据并且进行分析。
这使得我们对数据的使用和理解上升到一个新的高度，同时催生了自动化测量系统的概念，他带来了更高的效率和更好的精确性。
电子仪器-示波器的使用
电子仪器-示波器的使用电子仪器——示波器、函数信号发生器的主要技术指标、性能及正确使用方法。
示波器示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。
1、用机内校正信号对示波器进行自检。
1）打开示波器电源示波器执行所有自检项目，并确认通过自检，按下“DEFAULT SETUP"按钮。
探头选项默认的衰减设置为1X。
将示波器探头上的开关设定为1X并将探头与示波器通道1连接。
将探头连接器上的插槽对准CH1同轴电缆插接件（BNC）上的凸槽，按下去即可以连接，然后向右旋转以拧紧探头。
将探头端部和基准导线连接到“探头原件”连接器上。
按下”AUTO"按钮，几秒内，可以看到频率为1KHZ电压约为3V峰峰值的方波。
按两次“CH1菜单”按钮消除通道1，按下“CH2菜单”按钮显示通道2,重复步骤2，和3. 2）测试“校正信号”波形的幅度、频率将示波器的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的1通道，使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。
a. 校准“校正信号”幅度表1-1标准值实测值幅度Up-p(V)频率f(KHz)上升沿时间μS下降沿时间μS注：不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器将标准值填入表格中。
b. 校准“校正信号”频率读取校正信号周期，记入表1－1。
c．测量“校正信号”的上升时间和下降时间2、用示波器测量信号参数调节函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值均为1V（交流毫伏表测量值）的正弦波信号。
用示波器测量信号源输出电压频率及峰峰值，记入表1-2。
表1-2信号电压频率示波器测量值示波器测量值周期（ms）频率（Hz）峰峰值（V）有效值（V）100Hz 1KHz10KHz 100KHz3、测量两波形间相位差1) 用双踪显示测量两波形间相位差① 按图1－2连接实验电路， 将函数信号发生器的输出电压调至频率为1KHz ，幅值为2V 的正弦波，经RC 移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号ui 和uR ，分别加到双踪示波器的1通道和2通道。
示波器高中物理
示波器高中物理示波器是高中物理学习中重要的实验仪器之一。
它是一种用于观察和测量电信号波形的设备，不仅在物理实验室中广泛应用，也在电子工程和通信领域中发挥着重要作用。
本文将介绍示波器的基本原理、结构和应用，以及其在物理学习和实际应用中的重要性。
一、示波器的基本原理示波器基于示波管的工作原理，通过将电信号转换为可视化的波形来进行观察和分析。
示波器的工作原理基于两个关键概念：扫描和偏转。
1. 扫描：示波器通过水平扫描电子束的方式，在屏幕上形成一个水平的时间基准。
这使得我们可以在屏幕上观察到电信号随时间的变化。
2. 偏转：示波器通过垂直偏转系统控制电子束在屏幕上的位置。
电信号的电压变化将导致电子束在垂直方向上的偏移，从而形成波形。
二、示波器的结构和功能示波器通常由以下几个主要部分组成：1. 示波管：示波器的核心部件是示波管，它是一种真空管或荧光屏幕。
示波管通过电子束在屏幕上的偏转来形成波形图像。
2. 水平系统：水平系统控制电子束的水平扫描速度，以确定时间基准。
它通常包括触发电路，用于确定何时开始扫描。
3. 垂直系统：垂直系统控制电子束在屏幕上的垂直位置，以反映电信号的电压变化。
它包括垂直放大器和垂直偏移电路，可调整波形的幅度和位置。
4. 控制和显示部分：示波器还包括控制按钮、旋钮和显示屏等部分，用于控制示波器的各种功能，并显示观察到的波形。
三、示波器的应用示波器在物理学习和实际应用中具有广泛的用途。
以下是一些示波器的应用场景：1. 实验观测：在物理实验中，示波器用于观测和分析电信号的波形，例如交流电路中的正弦波、方波和脉冲波形。
它使学生能够直观地理解和分析电路中的信号变化，从而深入理解电学原理。
2. 波形分析：示波器可以用于分析复杂的波形，例如调制信号、音频信号和视频信号。
通过观察波形的特征和变化，可以研究信号的频率、振幅、相位等参数，从而帮助理解和解决相关问题。
3. 故障诊断：示波器在电子工程领域中广泛应用于故障诊断和维修。
电子测量技术实验报告
电子测量技术实验报告实验一：示波器的一般应用一、实验目的：了解通用电子示波工器工作原理的基础上，学会正确使用示波器测量各种电参数的方法。
二、实验仪器：1、函数信号发生器，SG1646，1台；2、双踪示波器，型号CA8000系列，数量1台。
三、实验原理在时域信号测量中，电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。
它可以精确复现作为时间函数的电压波形（横轴为时间轴，纵轴为幅度轴），不仅可以观察相对于时间的连续信号，也可以观察某一时刻的瞬间信号，这是电压表所做不到的。
我们不仅可以从示波器上观察电压的波形，也可以读出电压信号的幅度、频率及相位等参数。
电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的，如果在示波管的_偏转板（水平偏转板）上加一随时间作线性变化的时基信号，在Y偏转板（垂直偏转板）加上要观测的电信号，示波器的荧光屏上便能显示出所要观测的电信号的时间波形。
若水平偏转板上无扫描信号，则从荧光屏上什么也看不见或只能看到一条垂直的直线。
因此，只有当_偏转板加上锯齿电压后才有可能将波形展开，看到信号的时间波形。
一般说来，Y偏转板上所加的待观测信号的周期与_偏转板上所加的扫描锯齿电压的周期是不相同的，也不一定是整数倍，因而每次扫描的起点对待观测信号来说将不固定，则显示波形便会不断向左或向右移动，波形将一片模糊。
这就有一个同步问题，即怎样使每次扫描都在待观测信号不同周期的相同相位点开始。
近代电子示波器通常是采用等待触发扫描的工作方式来实现同步的。
只要选择不同的触发电平和极性，扫描便可稳定在待观测信号的某一相应相位点开始，从而使显示波形稳定、清晰。
在现代电子示波器中，为了便于同时观测两个信号（如比较两个信号的相位关系），采用了双踪显示的办法，即在荧光屏上可以同时有两条光迹出现，这样，两个待测的信号便可同时显示在荧光屏上，双踪显示时，有交替、断续两种工作方式。
交替、断续工作时，扫描电压均为一种，只是把显示时间进行了相应的划分而已。
示波器的使用
点，这样每次扫描的起始点就与被测信号的同相位 点保持一致，每次扫描的波形也就能完全重复而 稳定地显示。 由图5所示的锯齿波扫描信号可知一周期内， 电压U与时间t成正比，而水平方向偏转距离x与电 压U成正比，故水平方向偏转X距离与时间t成正比， 即有：t＝Sx， S为扫描时基系数，单位用“时间/格”表示， 或用“s/cm及ms/cm、μ s/cm”表示，经过定标可 通过测量电子束在水平方向的偏移距离x来确定相 应偏转所需的时间。
（3）荧光屏 示波管前端的玻璃屏上涂有一层荧光 粉，当电子束打到荧光屏上时可使荧光粉发光，显示 出电子束的运动轨迹，即被测信号的波形。 要注意避免电子束长时间射在荧光屏上一点，以 免烧坏该点。因此暂不用示波器时，可将“辉度”调 暗。
二、电压放大电路
一般示波管偏转板的灵敏度不高，偏转 1cm得有几十伏的电压。被测信号的电压一般 较低，只有几伏、几毫伏，甚至更低。因此为 了使电子束能在荧光屏上获得明显的偏移，必 须对被测信号进行电压放大，垂直（Y轴）和 水平（X轴）放大器就起这一作用。
示波器可分为模拟示波器和数字示波器两种基 本类型，二者的系统结构和功能原理有明显不同。 本实验以YB4320B型双踪模拟示波器为例来让大家 了解模拟示波器基本原理，熟悉其使用操作，为今 后使用各类示波器打下基础；并学习EE1641B型函 数信号发生器的操作使用方法；最后用示波器测量 出电压波形，及用李萨如图形测量正弦波的频率。
思考题
1、示波器是好的，但荧光屏上不出现图像，试分析 在什么情况下会出现这种现象？ 2、扫描时基系数开关上标出的是扫描时间系数，如 何测定扫描波的频率？如果荧光屏显示出一个完整波 形，但图像向右缓慢移动，扫描波频率比被测信号频 率高还是低？你能用实验确定吗？ 3、如何使李萨如图稳定？不稳定时对测量结果有 什么影响？ 4、信号源SYS、OFFSET及示波器的微调旋钮未关 上时对测量会有何影响？
示波器的种类和功能介绍
示波器的种类和功能介绍示波器是一种用于测量和显示电信号波形的仪器。
它在电子工程、通信、医疗等领域被广泛应用。
本文将介绍示波器的种类和功能。
一、示波器的种类1. 示波管示波器（CRT Oscilloscope）示波管示波器是最早出现的示波器类型。
它使用电子束在荧光荧屏上画出电信号波形。
虽然示波管示波器在一些低频和高电压应用中仍然有用，但由于体积庞大、耗电量大及显示分辨率局限等问题，已逐渐被其他类型的示波器所取代。
2. 数字示波器（Digital Oscilloscope）数字示波器是目前最常用的示波器类型。
它使用模数转换器将模拟信号转换成数字信号，然后通过数码显示屏显示波形。
数字示波器具有抗干扰能力强、波形存储方便以及自动测量等优点，可以满足大多数波形分析需求。
3. 存储示波器（Storage Oscilloscope）存储示波器是一种特殊的数字示波器，具有存储波形的功能。
它能够将输入信号的波形持续地存储在内存中，并通过数码显示屏进行回放。
存储示波器广泛应用于对电信号瞬态过程的观察和分析。
4. 模拟示波器（Analog Oscilloscope）模拟示波器是指使用电子管、晶体管等模拟电子元件工作的示波器。
与数字示波器相比，模拟示波器具有响应速度快、波形显示更真实等特点。
但模拟示波器的分辨率和存储能力较低，逐渐被数字示波器所替代。
二、示波器的功能1. 波形显示示波器最基本的功能是显示电信号的波形。
通过示波器，我们能够直观地观察到信号的振幅、频率、相位等特性。
波形显示不仅方便我们了解信号的基本特征，还有助于故障诊断和故障分析。
2. 参数测量示波器可以对电信号进行各种参数的测量，如峰值、峰峰值、平均值、频率、周期等。
通过示波器的自动测量功能，我们可以快速准确地获取这些参数，为信号分析提供便利。
3. 多通道观测数字示波器通常具有多通道输入功能，可以同时显示多个信号波形。
通过多通道观测，我们可以对不同信号之间的时序关系进行观察和分析，从而更全面地了解电路或系统的工作状态。
现代电子测量(三)
1V -3db=0.707V 带宽
频率
Risetime(ns) =350/bandwidth(MHz) Measured risetime(tr)2 = (tr signal)2+(tr scope)2
如需精确测量: 示波器带宽 > 3 × 信号频率
示波器基本参数
Sample Rate/Bandwidth vs. Risetime Error 示波器采样率（ S/s ，点 /秒）的选择
位置，可以采集触发事件以前的信号。
模拟示波器在垂直系统中由延迟线提供了小量的预触
发。
示波器的基本控制
触发系统和控制——触发电平和斜率 斜率控制决定触发点是位于信号的上升沿还是下降沿。上
升沿具有正斜率，而下降沿是负斜率； 电平控制决定触发点在边缘的何处发生。
示波器的基本控制
触发系统和控制——触发源 任何一个输入通道； 不同于输入通道的外部源； 电源信号；
现代电子测量（三）
示波器基本知识
本节课的主要内容
示波器发展、分类与特点 示波器原理 示波器的基本控制 示波器基本参数 示波器使用实例介绍
示波器的发展
第 一 代 —— 模 拟 示 波 器 （ ART-Analog Real Time
Oscilloscope）
廿世纪四十年代——电子示波器兴起的时代； 廿世纪六十年代——出现了带宽6GHz的取样示波器；
Oscilloscope）
1978年——出现了数字储存示波器，它是公认的第二代示波
器产品；
进入九十年代——数字示波器除了提高带宽到 1GHz以上，更
重要的是它的全面性能超越模拟示波器。
示波器的分类
示波器的基本原理及结构
示波器的基本原理及结构示波器是一种重要的电子测量设备，常用于电子工程和科学实验中。
它能够显示电压信号的波形图像，帮助工程师和科学家分析和诊断电路故障。
本文将介绍示波器的基本原理及其结构。
一、基本原理示波器的基本原理是利用电子束在荧光屏上绘制电压变化的波形图像。
当电压信号输入示波器后，通过垂直放大器进行信号放大，然后送到电子束发射系统。
电子束发射系统由电子枪和偏转系统组成。
电子枪发射出高速电子，在偏转系统的控制下，沿水平方向和垂直方向进行偏转操作。
电子束在荧光屏上扫描，形成波形图像。
二、结构组成示波器的结构主要由下述部分组成：1.输入部分：示波器有一个输入接口，用于连接待测电路。
输入部分通常包括探头和电缆。
探头用于将电路的信号引入示波器，电缆用于传输信号。
2.垂直放大器：垂直放大器负责对输入的电压信号进行放大。
通常示波器具有多个垂直放大器通道，可以同时显示多个信号。
3.水平系统：水平系统控制电子束在荧光屏上的扫描速度和位置。
通过水平系统，我们可以调整波形图像的时间和水平位置。
4.触发器：触发器用于确定波形图像在荧光屏上显示的起始位置。
触发器可以根据输入信号的特定条件来确定开始扫描的时机，以确保波形图像的稳定显示。
5.时间基准：示波器有一个内置的时间参考信号源，称为时间基准。
时间基准负责生成和控制水平扫描的时间基准。
6.显示部分：示波器采用荧光屏来显示波形图像。
荧光屏上涂有荧光物质，当电子束照射到荧光屏上时，荧光物质会发光，形成波形图像。
三、使用示例为了更好地理解示波器的基本原理及结构，下面以一个示例来说明示波器的使用过程。
假设我们要测量一个电路中的正弦信号。
首先，将待测电路的信号源与示波器的输入部分连接。
然后，调整垂直放大器和水平系统，使得信号在荧光屏上显示为适当大小和位置的波形。
接下来，我们可以通过调整触发器来实现波形图像的稳定显示。
触发器可以根据信号的特定条件，例如信号的上升沿或下降沿，来确定波形图像的开始扫描时机，确保波形图像稳定。
电子示波器工作原理与使用(实验用)
电子示波器的原理和使用示波器是一种用途广泛的电子测量仪器，用它能直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。
用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差。
凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。
借助示波器我们可以直观地“看到”电路各点的状态。
示波器的扫描方式是一个可以看到波形的“电压表”；Ｘ－Ｙ方式可以观察两个电子信号的垂直方向的合成，因此示波器是电子工作者的重要工具。
一. 实验目的1. 了解示波器的原理。
2. 学会使用示波器的扫描应用和Ｘ－Ｙ方式应用。
二. 实验仪器示波器、信号源、甲电池等 三. 实验原理电子示波器（简称示波器）是一种能将随时间变化的电压信号直观的显示在荧光屏上的仪器。
示波器由示波管、Y 轴系统、X 轴系统等组成。
图3-23-1是示波器的原理框图。
(１)示波器的聚焦和偏转原理图3-23-1示波器的原理框图示波器中用于显示波形的真空玻璃管叫阴极射线管，简称示波管。
如图3-23-2所示。
示波管的正面是一个涂有荧光物质的园形屏，当管中的高速运动电子打上去时，就会发出荧光。
一般的示波器都是热阴极：阴极由灯丝通电后加热后，阴极上的电子由于热运动而脱离出阴极，称为热激发。
由于示波器中的第二阳极电压比阴极高上千伏特。
因此，电子被加速后轰击到荧光屏上，使该处的荧光物质发光。
1. 辉度设电子由阴极热激发时的速度为V 0 ,电子到达第二阴极的速度为V 2 ,阴极和阳极之间的电压为U 2 ,则有：1212202m V m V eU -=式中m 是电子的质量，且V 0<<V 2 ,所以电子到达第二阳极(也是到达荧光屏)上的速度V 2为：V eU m222=为了控制电子束轰击荧光屏上的强度，也就是控制单位时间轰击荧光屏的电子数目，在阳极前面加一个零到几十伏特的调制极，其形状是一个开有小孔的金属罩，由于调制极电位比阴极要低，而且调制极的电位越低，穿过金属罩小孔的电子越少，亮度越弱。
电子示波器的实验原理
电子示波器的实验原理
电子示波器（oscilloscope）是一种专门用于测量电压信号波形和频率的仪器。
它利用电子技术对待测电信号进行采样、放大、垂直位移和水平扫描等处理，然后将处理后的信号以波形的形式显示在示波器的屏幕上。
示波器的测量原理基于垂直和水平扫描的方式。
垂直扫描通过放大电信号并将其在显示屏上的位置进行调整，从而实现对电信号波形的观测。
示波器的垂直放大倍数可以通过选择增益档位来调节，通常以伏特-每-分（V/div）来表示。
水平扫描则是控制示波器屏幕上波形的水平位置和宽度，以便观测整个波形。
水平扫描的速度是通过控制示波器木洛滋管上的扫描电子束的移动来实现的。
水平方向的刻度通常以时间-
每-分（s/div）来表示。
在实际应用中，示波器还可以进行触发操作，以确保在屏幕上显示稳定的波形。
触发功能可以使示波器只显示符合一定条件的波形，例如只显示特定电压阈值以上或以下的波形，或者只显示特定频率的波形。
总的来说，电子示波器的工作原理是通过对电信号进行采样、放大和调整位置，然后通过垂直和水平扫描方式在示波器屏幕上显示波形。
这种显示方式使得通过示波器可以对电信号的波形、幅度和频率等特性进行观察和分析。
示波器原理,条件,方法
示波器原理,条件,方法示波器原理、条件和方法示波器是一种用于显示电信号波形的仪器，它利用电子技术和光学原理来观察和测量电信号的变化。
示波器广泛应用于电子工程、通信、医学等领域，可用于测量频率、幅值、相位等参数。
下面将从示波器的原理、使用条件和常用方法三个方面进行介绍。
一、示波器的原理示波器的基本原理是利用电子束在荧光屏上产生亮度变化的原理来显示电信号的波形。
当电信号进入示波器后，经过放大、滤波等处理后，被连接到电子枪的垂直偏转板和水平偏转板上。
电子枪会发射出一束高速电子，经过垂直和水平偏转板的作用，电子束在荧光屏上形成一个点。
由于电信号的变化，垂直和水平偏转板会控制电子束的位置，从而在荧光屏上显示出相应的波形。
二、示波器的使用条件示波器的使用条件主要包括以下几个方面：1. 输入信号的频率范围应在示波器的测量范围之内。
示波器一般会标注其最高可测量的频率范围，用户在选择示波器时需要根据实际需要来确定。
2. 输入信号的幅度范围应在示波器的测量范围之内。
如果输入信号的幅度超过示波器的测量范围，可能会导致显示不准确甚至损坏示波器。
3. 输入信号的波形形状应与示波器的测量模式匹配。
示波器一般支持多种测量模式，如正弦波、方波、脉冲等，用户需要选择合适的测量模式来保证测量结果的准确性。
三、示波器的常用方法示波器作为一种测量仪器，有多种常用方法可以用来观察和测量电信号的波形。
以下是一些常用的方法：1. 垂直调节：通过调节示波器的垂直偏移、增益和衰减等参数，可以使波形在荧光屏上居中、放大或缩小，以便更好地观察和测量。
2. 水平调节：通过调节示波器的水平扫描速度和水平偏移等参数，可以改变波形在时间轴上的显示位置和速度，以便更好地观察和测量波形的周期和相位。
3. 触发设置：通过设置示波器的触发模式、触发电平和触发源等参数，可以使波形在荧光屏上稳定显示，以便更好地观察和测量。
4. 自动测量：示波器一般提供自动测量功能，可以自动测量波形的频率、幅值、占空比等参数，方便用户进行快速测量和分析。
示波器工作原理和使用方法
示波器工作原理和使用方法示波器是一种广泛应用于电子工程和通信领域的测量仪器，用于观察和测量电信号的波形和参数。
它工作原理简单，使用方法也相对容易掌握。
一、示波器的工作原理示波器的工作原理基于电子束在电场作用下的运动规律。
它主要由示波管、水平和垂直扫描系统以及触发和放大系统组成。
1. 示波管：示波管是示波器的核心部件，它采用了阴极射线管的原理。
在示波管内部，通过加热阴极产生电子，然后经过加速电极加速，进入一个带有偏转电极的空间。
在偏转电极的作用下，电子束可以在屏幕上形成可见的亮点。
2. 水平和垂直扫描系统：示波器的水平和垂直扫描系统用于控制电子束的移动。
水平扫描系统控制电子束在水平方向上的移动速度，垂直扫描系统控制电子束在垂直方向上的移动速度。
通过控制水平和垂直扫描系统，可以在示波管屏幕上显示出精确的波形。
3. 触发和放大系统：触发系统用于控制示波器何时开始扫描信号，以确保波形显示的稳定性。
放大系统则用于放大输入信号，使其能够在示波管屏幕上可见。
二、示波器的使用方法示波器的使用方法主要包括信号连接、参数设置、触发调整、波形观察和测量等步骤。
1. 信号连接：首先，需要将被测信号通过信号线连接到示波器的输入端口。
确保信号线的连接正确、稳固，并注意接地的正确性。
2. 参数设置：在使用示波器前，需要设置适当的参数，以适应被测信号的特点。
参数包括扫描速度、垂直灵敏度、触发级别等。
根据被测信号的频率和幅度调整参数，使波形在示波管屏幕上能够清晰可见。
3. 触发调整：触发是示波器显示波形的关键。
通过调整触发电平和触发模式，可以确保示波器在稳定状态下工作。
触发电平是指触发系统开始扫描信号的电平，触发模式可以选择自动触发或外部触发，根据实际需要进行调整。
4. 波形观察：设置好参数和触发后，可以开始观察波形。
示波器的屏幕上会显示出被测信号的波形，可以通过调整垂直灵敏度和水平扫描速度等参数，以获得清晰的波形图像。
5. 测量：示波器不仅可以观察波形，还可以进行波形的测量。
5示波器的原理和使用讲解
示波器的原理和使用【实验简介】示波器是用来显示被观测信号的波形的电子测量仪器，与其他测量仪器相比，示波器具有以下优点：能够显示出被测信号的波形；对被测系统的影响小；具有较高的灵敏度；动态范围大，过载能力强；容易组成综合测试仪器，从而扩大使用范围；可以描绘出任何两个周期量的函数关系曲线。
从而把原来非常抽象的、看不见的电变化过程转换成在屏幕上看得见的真实图像。
在电子测量与测试仪器中，示波器的使用范围非常广泛，它可以表征的所有参数，如电压、电流、时间、频率和相位差等。
若配以适当的传感器，还可以对温度、压力、密度、距离、声、光、冲击等非电量进行测量。
正确使用示波器是进行电子测量的前提。
第一台示波器由一只示波管，一个电源和一个简单的扫描电路组成。
发展到今天已经由通用示波器到取样示波器、记忆示波器、数字示波器、逻辑示波器、智能化示波器等近十大系列，示波器广泛应用在工业、科研、国防等很多领域中。
【实验目的】1、了解示波器的结构和工作原理，熟悉示波器和信号发生器的基本使用方法。
2、学习用示波器观察电信号的波形和测量电压、周期及频率值。
3、通过观察李萨如图形，学会一种测量正弦波信号频率的方法。
【实验仪器】VD4322B型双踪示波器、EM1643型信号发生器、连接线等图1 VD4322型双踪示波器面板○1：电源开关○2：电源指示灯○3：聚焦旋钮○4：辉度旋钮○5：Y1(X)信号输入端口○6：Y2(Y)信号输入端口○7、○8：输入耦合选择开关（AC-GND-DC）○9、○10：垂直偏转因数选择开关（V/格）○11：Y1垂直位移旋钮○12：Y2垂直位移旋钮○13：工作方式选择开关（Y1、Y2、交替、断续和Y1+Y2）○14：扫描速度（时间/格）选择开关○15：扫描微调旋钮○16：水平位移旋钮○17：电平调节旋钮○18：外触发源输入端口○19：内触发选择开关○20：触发方式选择开关【实验原理】示波器显示随时间变化的电压，将它加在电极板上，极板间形成相应的变化电场，使进入这个变化电场的电子运动情况随时间作相应地变化，从而通过电子在荧光屏上运动的轨迹反映出随时间变化的电压。
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荧光屏
荧光屏将电信号变为光信号，是示波管的波形 显示部分 。
在使用示波器时，应避免电子束长时间的停留 在荧光屏的一个位置，否则将使荧光屏受损。 因此在示波器开启后不使用的时间内，可将 “辉度”调暗。
当电子束停止轰击荧光屏时，光点仍能保持一 定的时间，这种现象称为“余辉效应”。
波形显示的基本原理（一）
器。在这一阶段，垂直控制系统方便您调整幅度和位置 范围。紧接着，在水平系统的模数转换器（ADC）部分， 信号实时在离散点采样，采样位置的信号电压转换为数 字值，这些数字值称为采样点。该处理过程称为信号数 字化。水平系统的采样时钟决定ADC采样的频率。该速 率称为采样速率，表示为样值每秒（S/s）。
第一代——模拟示波器 （ART-Analog Real Time Oscilloscope）
20世纪40年代——电子示波器兴起的时代； 20世纪60年代——出现了带宽6GHz的取样示波器； 20世纪70年代——模拟式电子示波器达到高峰，带宽1GHz
的多功能内插式示波器标志着当时科学技术的最高水平， 模拟示波器从此没有更大的进展； 20世纪80年代——模拟示波器逐渐从前台退到后台。
1.显示随时间变化的图形
（1）Ux、Uy为固定电压时，有下面四种情况：
光点出现在荧光屏的中心位置。
光点仅在垂直方向偏移 ：Uy为正电压时，光点从荧光屏的中 心往垂直方向上移；Uy为负电压时，光点从荧光屏的中心往垂 直方向下移。
光点仅在水平方向偏移 ：Ux为正电压时，光点从荧光屏的中 心往水平方向右移；Ux为负电压时，光点从荧光屏的中心往水 平方向左移。
周期均方值
现代的数字示波器使波形 测量变得更为容易。通过 前面板按钮，以及基于屏 幕的菜单，方便选择全自 动的测量参数。许多数字 仪器也能提供均值和均方 值的计算、占空比和其他 数学运算。自动化测量通 过屏幕读取数值。一般来 说，读取的数值可能比直 接利用有刻度的工具更为 准确。
示波器的发展与分类（一）
偏偏
偏偏
( a) 偏 偏 偏 t偏
( d) 偏 偏 偏 t偏
模拟示波器波形显示－同步
（1）Tx=nTy(n为正整数)：荧光屏上将稳定显示n个 周期的被测信号波形。
uy
Ty
ux
Tx
t
n=2 t
如果扫描电压周期Tx与被 测电压周期Ty保持Tx=nTy 的关系，则称扫描电压与 被测电压“同步”。
（2）Tx≠nTy(n为正整数)，即不满足同步关系时， 显示的波形不稳定。
1978年——出现了数字储存示波器，它是公认的第二代 示波器产品；
进入90年代——数字示波器除了提高带宽到1GHz以上， 更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。
示波器的发展与分类（三）
第三代——数字荧光示波器 （DPO Digital Phosphor Oscilloscope ）
DPO是以数字荧光技术为核心的第三代示波器，通过 多层次的辉度或彩色能够显示长时间内的信号。数字荧光 示波器在技术上已经把前两代示波器产品数字模拟示波器 和数字存储示波器的优点集中到一起，实现了所谓数字示 波器模拟化，使数字示波器得到了更为广泛的应用。
示波器的发展与分类（二）
第二代——数字存储示波器 （DSO Digital Storage Oscilloscope） 它能将电信号经过数字化及后置处理以后再重建波形， 具有记忆、存贮被观察信号功能，可以用来观测和比较 单次过程和非周期现象、低频和慢速信号以及在不同时 间或不同地点观测到的信号。
高级触发方式，这对于系统中多种异常信号是捕获不到的， 并且不能看见事件发生前的信号情况；
在测量方面：模拟示波器必须依赖屏幕上的刻度尺采用人工
方式进行，会引进较大的人为误差；
在扩大带宽方面：高频的模拟示波器的制作难度集中到CRT
上，100M带宽以上的CRT其成本急剧提高，1GHz频宽的模拟 示波器的一半以上成本来自CRT，其成本比目前3GHz频宽的 数字示波器还高。
测量电信号的频率、周期、相位及时间间隔——通 用电子计数器、频率计、相位计等；
概述
示波器本质上是一种图形显示设备，它描绘电信号的图形曲线。 在大多数应用中，呈现的图形能够表明信号随时间的变化过程：
垂直（Y）轴表示电压，水平（X）轴表示时间。有时称亮度为Z 轴。
波的类型
波型 正弦波 方波和矩形波 三角波和锯齿波 复杂波
uy 1
5(6)
10
61
10 5
ux t
0 2 4 7 9 11 t 0 7 2 9 4 11
3
8
Ty
83 5 Tx 4 Ty
数字示波器
模拟示波器的缺点
在显示方面：由于没有存储功能，无法观测单次信号，对于
低频信号往往只能显示一个移动的亮点；
触发方面：模拟示波器只有电平触发，而没有预触发和其它
连续扫描和触发扫描
当欲观测脉冲信号，尤其是占空比很小的脉冲时，采 用连续扫描存在一些问题： 选择扫描周期等于脉冲重复周期时，难以看清脉冲波
形的细节。
选择扫描周期等于脉冲底宽时，观测者不易观察波形， 而且扫描的同步很难实现。
偏偏偏偏偏偏偏偏偏
Ts T=Ts
Ts
偏偏偏偏偏偏偏偏 偏 偏 偏 偏 偏 偏 偏 偏 偏 偏 偏 偏 T=
( a) 偏 偏 偏 偏 t
( b) 偏 偏 偏 偏 偏 偏 T=Ts t
( a) 偏 偏 偏 偏 t
( c) 偏 偏 偏 偏 偏 偏 T=nTs
t
触发扫描（Normal状态）
触发扫描时，使扫描脉冲只在被测脉冲到来时才扫 描一次；没有被测脉冲时，扫描发生器处于等待工作状 态。
Ts
偏偏偏偏偏偏偏 偏
图形称为： 李沙育（Lissajous）图形
利用这种图形可对： 相位 频率
进行测量！
相位测量
1 1
0 2 4t 3
2 04
3
0 1
2 3
4
若两同频信号的初相 相同，且在X、Y方向 的偏转距离相同，在 荧光屏上画出一条与 水平轴呈45度角的直 线。
t
uy
0
4
04
3 1 3t
0
2 4
1
2 2
示波器的发展与分类（四）
混合示波器（MSO） 混合信号示波器是把数字示波器对信号细节的分析能
力和逻辑分析仪多通道定时测量能力组合在一起的仪器。
专用示波器 随着应用需求的牵引和技术发展，还产生了一些能满
足特殊用途的示波器，如监测和调试电视系统的电视示波 器，主要用于调试彩色电视中有关色度信号幅度和相位的 矢量 示波器等等。
例 如图所示的李沙育图形，已 知X信号频率为6MHz，问Y信号 的频率是多少？
fy
fx
NH
6MHz 2 2 6
MHz
NV NH
李沙育图形——频率与相位
模拟示波器波形显示－扫描
光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“扫描”，能 实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压，光点自左向右的 连续扫动称为“扫描正程”，自荧光屏的右端迅速返回 左端起扫点的过程称为“扫描逆程”。
仅在水平偏转板的两板间加锯齿电压，则光点只在荧 光屏的水平方向来回移动，出现一条水平线段。
（3）Y偏转板加正弦波信号电压，X偏转板加锯齿波 电压，荧光屏上将显示出被测信号随时间变化的一 个周期的波形曲线。
Uy Uy
1
0 2 4t
3
1
02
4
3
-Uy 0
Ux
Ux -Ux
t
波形显示的基本原理（二）
2．显示任意两个变量之间的关系 示波器两个偏转板上都加正弦电压时显示的
模拟示波器
模拟示波器的组成及原理
CRT显示原理
CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，基本结构
如下图所示。
偏偏
偏偏偏偏
偏
偏偏偏
栅极
G1
阳极
Y偏 偏 偏 X偏 偏 偏
阴极 K
G2 A1 A2
偏
灯丝 F K
偏
偏
-E 偏偏
偏偏
偏 偏 偏 偏 +E
CRT 限制着模拟示波器显示的频率范围。
在频率非常低的地方，信号呈现出明亮而缓慢移动的点，而很难分辨出
测量频率
示波器工作于X-Y方式下，将频率已知的 信号与频率未知的信号加到示波器的两个输入 端，调节已知信号的频率，使荧光屏上得到李 沙育图形，由此可测出被测信号的频率。
N
和
H
NV分别为水平线、垂直线与李沙育图形的
交点数；f
y、 f
分别为示波器Y和X信号的频率。
x
李沙育图形存在关系：
最大交点数
fy NH fx NV
数字示波器通过模数转换器（ADC）把被测电压转换为 数字信息。它捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行 存储；当需要显示时，再从存贮器中读出并重构波形。
数字示波器的主要优点
（1）波形的采样/存储与波形的显示是独立的——因而可以无闪烁 地观测极慢变化信号；对于观测极快信号来说，数字存储示波 器可采用低速显示。
当两对偏转板上同时加固定的正电压时，光点位置应为两电 压的矢量合成。
（2）X、Y偏转板上分别加变化电压，有下面两种情况：
Uy Uy
1
0 2 4t
3
1 2 04
3
仅在垂直偏转板的两板间加正弦变化的电压，则光点 只在荧光屏的垂直方向来回移动，出现一条垂直线段。
Ux Ux
2
1 3t
0
4
-Ux
43 0 12
（2）能长时间地保存信号——便于观察单次出现的瞬变信号。 （3）先进的触发功能——不仅能显示触发后的信号，而且能显示触