第三章示波测试技术

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测会产生失真,下降不够快时,会出现回扫。
扫描门
积分器
至X放大器
增辉 E
比较和释抑 电路
扫描发生器环
(1)、扫描门:采用施密特电路
又称为时基闸门,
t
连续扫描时,没有触发 信号也有门控信号输出;
E1
触发扫描时只有在触发 脉冲作用下才应产生触
E2
发信号。
V0
输入端由三个方面信号控制:
稳定度——提供直流电位
MORE INFO... [F5] STOP [F4]
A B A&B
TRIGGER
Source Slope
0.050
CH B
POS
EXT
NEG
POSITION
Level
0
-
+
Time Base
10 ms/div
Volts/Div
1 V/DIV
5 ms/div 20 ms/div .5 V/DIV 2 V/DIV
(三)、通用示波器原理及使用
一.原理框图
Y通道
衰 Y减 输 入
Y前置 放大器
延迟线
Y输出 放大器
外触发输入 50Hz电源
s1 X通道
触发 电路
扫描 发生器环
X
X
放大器 输
s2

校准输出 校准信号 发生器
电源
二.水平通道 X通道主要功能即为产生扫描信号。
•对于扫描信号要求: 要求波形线性好,下降快;如线性不好时,信号观
余辉时间: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。
不同的材料余辉时间不一样。

绿
白、黄
小于10μs 10 μs ~1ms 1ms~0.1s 0.1~1s 大于1s
极短~
短~
中~
长~ 极长~
看什么样的波形,用什么样的示波管。
主频:短
注:避免光点长时间打在一点上,烧焦屏幕(出现黑点), 实验室内常用的中余辉(绿色)。当用作显象管时(绿色)
二、图象显示的基本原理:
示波器图象显示原理分为显示y=f(t)图形和显示 任意两波形关系变量的图形。
1、显示y=f(t)时的图形 f t Vm sin t
加在VY上即Y偏转板上。如VX=0则电子束在垂直方向上显示一条线 这时可测VP-P。
max max
X偏转板上加一随时间而线性变化的电压,即VX=kt(锯齿波电压), 光点的变化反应了时间变化。时间变化为一条直线,称为时间基线
Source Slope
0.050
CH B
POS
EXT
NEG
POSITION
Level
0
-
+
MORE INFO... [F5]
A
Time Base
10 ms/div
Volts/Div
1 V/DIV
STOP [F4]
B A&B
5 ms/div 20 ms/div .5 V/DIV 2 V/DIV
1、正极性,正电平
C、连续扫描和触发扫描 vy
Ts
Tn
Tn
以观察电视行同步信号为例。
被测脉冲
t 连续扫描 Tn=Ts
t
连续扫描 Tn=
t
触发扫描 t
**连续扫描的特点: a、扫描发生器连续工作; b、无输入信号时显示一条时基线;
**触发扫描的特点:
a、被测脉冲到来时扫描一次; b、平时为等待扫描状态; c、主要用于观测占空比很小的脉冲,扫描电压 持续时间的选择应等于或稍大于脉冲底宽。
CH B
POS
EXT
NEG
POSITION
Level
0
-
+
Time Base
10 ms/div
Volts/Div
1 V/DIV
5 ms/div 20 ms/div .5 V/DIV 2 V/DIV
2、负极性,正电平
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00 0.000
电压→max 光点→最右 电压↓min 光点↓最左
(1)、扫描 光点在锯齿波作用下扫动的过程称为扫描, 从左到右称为扫描正程,从右到左为回程。 能实现扫描的锯齿波电压叫扫描电压
A、偏转特性:
y h' y Vy
测试信号波形的理论依据是:示波器CRT偏转特 性——静电特性,y Vy,x Vx
B、扫描的同步
UG2A2=0 UA2A1>0
UA1G2<0
形成一个减速场,一个加速场
调节A1电位进行聚焦, G2 A 1 调节A2辅助聚焦, 以免发生散焦。
A1 A2
发散
聚拢
2.偏转 系统
Y偏转板 ⑴静电偏转与磁偏转的区别
X偏转板
电子示波器偏转系统是静电偏转 电视CRT监视器偏转系统是磁偏转。
灵敏度:D’y =1/h’y
t2 t4 t5 t
t3
在扫描正程时,即使接收到触发信号也不能改变电路状态,这叫“抑” 在扫描回程后才可以接收触发脉冲,这叫“释”。
(6)、触发电路 作用:产生周期与被测信号有关的触发电路脉冲,加至扫描门。 组成:方式开关、电平旋钮、极性开关、S1开关组成。
方式开关决定
“电平”决定 不同的耦合方
正半周或负 半周触发
2、是时域测试典型仪器,能检测信号波形是否正常, 有无失真以及相关关系。
通过描绘被研究的信号随时间的变化,可用于 调试电子电路、维修仪器设备。 3、X-Y图示仪。 是构成其他两个测试领域的仪器设备的基础。
4、是多种电量和非电量测试和测量中的基 本测试仪器。
分类 根据示波器的性能和结构,分为:
通用示波器;多束示波器;取样示波器; 记忆、存储示波器;专用或特殊示波器。
第三章 示波器原理及应用
(一)、概述 (二)、示波测试的基本原理 (三)、通用示波器原理及使用 (四)、取样技术在示波测量中的应用 (五)、波形的存储和记忆 (六)、示波器的扩展应用
(一)、概述:
1931年美国无线电公司发明。 特点: 1、直接观测和真实显示被测波形。
可显示脉冲信号的前后沿、脉宽、上升下降时间。
在有的示波器上,会有一个按钮来进行选择。
D、关于增辉、消隐 存 在 的 问 题
在触发扫描时,有很长等待时间, 此时VX=VY =0,有一个光点,而 且还有回扫虚线。
利用增辉可加强扫描正程时的亮 度,减弱光点;利用消隐可减少 扫描回程时的基线。
G1 G2 A1 A2 电 子K 枪
荧 光 屏
_ 辉度
Ts
为得到稳定的波形,必须
保Tn证=同2T步s 关T系n,=T即s+1/4Ts Tn=NTs
Tn Tn
N-为整数
同步扫描 当扫描电压的周期Tn是被观察信号周期的整数倍时,扫描 后的一个周期描绘的波形与前一个周期完全一样,荧光屏上 得到清晰而稳定的波形,这就叫做信号与扫描电压同步。
存在问题: a 有扫描底线 b 不便观察占空比很小的波 形(尖脉冲等)。
Y1
X1
电子枪
偏转系统
1.
电 子
G1
G2
A1 A2
枪K
荧 光 屏
_ 辉度
聚焦
+ 辅助 聚焦
灯丝加热阴极后,发出大量电子。G1包围着K,只在 面向荧光屏的位置开一小口。UG1K是可调的。能够 调节电子密度进而调节亮度、灰度。
对数码显示,该端受数码控制。对电视受灰度控制。 G2、A1、A2组成聚焦系统,并能加速。
四.示波器的使用
(1)、工作特性 a、偏转灵敏度:10V--10nV,体现测量强弱信号的能力。 b、扫描速度Ss:10S/cm--1nS/cm c、带宽:仪器响应降低3dB时的上限频率。
信号上升时间/示波器对信号的上升时间 1/1 3/1 5/1 10/1
测量误差 41% 5.2% 2% 0.5%
Volts/Div
1 V/DIV
5 ms/div 20 ms/div .5 V/DIV 2 V/DIV
3、正极性,负电平
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00 0.000
0.010
PROGRAM CONTROL
触发点
0.020
0.030
0.040
CHANNEL
式:AC、DC
电平
方式
ห้องสมุดไป่ตู้极性 电源
“极性”决定 上升沿或下 降沿触发
+–
AC
AC低抑
++– + 内– –

DC HF
触发点
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
TRIGGER
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00 0.000
0.010
PROGRAM CONTROL
0.020
0.030
0.040
CHANNEL
把锯齿波送入X放大器后,再加至水平偏转板,由于这个电压 与时间成正比,就可以用荧光屏上的水平距离代表时间。
定义荧光屏上单位长度所代表的时间为示波器扫描速度S(t/cm)
s t x
x:光迹在水平方向偏转的距离 t:偏转x所对应的时间
可见,调整E、R、C均可改变扫描速度。改变E作为 扫描速度微调;改变R、C扫描速度粗调。
(2)、前置放大
提高输入阻抗。在集电极加电抗,提高频率响应。 高频时ZC较大, 增益增大。输出差分信号至差分放大器。 改变负反馈,可改变较大的增益, 即示波器灵敏度微调(“校正位置”)。
(3)、输出放大器
输出极采用差分放大使加在偏转板上的电压能够对称, 并有利于提高共摸抑制比。
改变Y电位器,可以改变两输出端的直流电位,进而改 变波形Y在荧光屏上的位置,即“Y轴位移”旋钮。
A2 +
Vy
b
Va _
L
yy2hbL'Vsy Va Vy y
s
y
⑵原理
定量研究一下电子束的偏转情况(见P128图)
在偏转电压的作用下, LS
Y方向的偏转距离为
y 2bv a
灵敏度 LS 2bv a
Va越高,轴向速度越高,穿过偏转板所用的时间减少,
电场作用减少,Y减小。
单位电压偏转距离Y越大,示波器越灵敏。 ↑S,散焦,且体积↑ ↑l,受时间限制,不能显示高频信号 ↓b,必然限制电子束的偏转角度 ↓Va, 必然降低轴线方向的速度,不亮且易散焦。
t
触发电路——触发脉冲
0
释抑电路——释抑信号
(2)、积分器:采用密勒积分器,使荧光屏上水平距离代表时间
(a)、 (b)
Vo
E RC
t
Ss
t x
使荧光屏上水平 距离代表时间
扫描速度(t/cm)
(c)
扫描速度粗调——改变 R 或 C 扫描速度微调——改变 E 或改变X放大器的增益
(3)、自举电路
(4)、扫描速度
触发点
0.010 0.020
PROGRAM CONTROL
0.030 0.040
CHANNEL
MORE INFO... [F5] STOP [F4]
A B A&B
TRIGGER
Source
0.050
CH B EXT
Slope
POS NEG
Level
0
-
+
POSITION
Time Base
10 ms/div
(二)、示波测试的基本原理:
Y通道
衰 Y减 输 入
Y前置 放大器
延迟线
Y输出 放大器
外触发输入 50Hz电源
s1 X通道
触发 电路
扫描 发生器环
X
X
放大器 输
s2

校准输出 校准信号 发生器
电源
一、阴极射线示波管 示波管由电子枪、偏转系统、荧光屏组成
灯丝
栅极 G1G2
Y2
X2
F 阴极K
阳极 A1A2
4、负极性,负电平
三.垂直通道 (vertical channel)
有衰减器、前置放大、延迟线、Y输出差分放大组成。 (1)、衰减器 为扩大可观察信号的幅度范围,保证显示在荧光屏上的信 号不致因过大而失真,通常由RC组成。
可以证明:
当R1C1= R2C2时 分压比与频率无关。
改变分压比,即可改变示波器 的偏转灵敏度,这个改变分压比 的开关即为灵敏度粗调开关 (V/cm)。
(5)、比较和释抑电路
作用: 通过判断积分器输出电压 来控制扫描门关闭,同时 使积分器复位。复位过程 即为回扫过程。
E0E1 EE10 释EE释22抑充充抑电电电电路路
t1 t1´
旋发连介脉触钮电续于冲发电平扫E到扫E平描11来描与E时0时时E大,触2,于之稳发E上间定0 触度
Vr Vr
2
1
释释放放抑抑电电电电路路
增辉
聚焦 消隐
+ 辅助 聚焦
!对于触发扫描,扫描正程增辉 可避免无信号时中心亮点毁坏 屏幕。
E、延迟
如果观察触发脉冲的上升沿,触发扫描加上消隐 及增辉后,仍不理想。
因为触发扫描发生器只有当被观察的信号到来时 才工作,因此扫描的开始时间总是滞后于被观测信号, 所以上升沿或下降沿无法完整显示。因此需将加到Y 偏转板上的信号VX延长,加延迟线即可。
但如果改进一下,先偏转后加速,则可使偏转灵敏度↑。 为此在偏转板至荧光屏间加一个后加速阳极,为避免后加 速阳极对电子偏转的影响,通常将后加速阳极作成分段的 (因为分段后,电力线偏到外面的会少)后加速阳极电压 可高达上万伏,灵敏度可提高数十倍。
3. 荧光屏
示波器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,用以反光和散热。 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。
触发点
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00 0.000
0.010
0.020
PROGRAM CONTROL
0.030
0.040
CHANNEL
MORE INFO... [F5] STOP [F4]
A B A&B
TRIGGER
Source Slope
0.050
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