示波器的原理与使用PPT

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05 4
8
2 7 10 4,11
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Ux Tx=－８７Ty
t
波形显示稳定的条件：
为了使屏上的图形稳定，必须使Tx/Ty=n （n＝1，2，3，…），n是屏上显示完整波形 的个数。并且实时重叠在一起，从而可以观察 到稳定个数的波形。
调节示波器上“扫描时间”或“扫描范围”、“扫描微
调fx）”，旋使钮之，与也被就测是信调号节的时周基期扫T描y（锯或齿频波率电f压y）的成周合期适Tx的（关或系频，率
压随时间变化的关系如同锯齿，故称锯齿波 0
Ux
电压，这个电压经X轴放大器放大后加到示波
管的水平偏转板上，使电子束产生水平扫描。
这样，屏上的水平坐标变成时间坐标，Y轴输
入的被测信号波形就可以在时间轴上展开。
扫描系统是示波器显示被测电压波形必需的
重要组成部分。
t
二、示波器显示波形的原理
如果只在竖直偏转板上加一交变的正弦电压，则电子束的 亮点将随电压的变化在竖直方向来回运动，如果电压频率较 高，则看到的是一条竖直亮线，如图2所示。
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0
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Y 增益（微调电位器）
CH1/CH2
Y
DC S1
Y 衰减（多挡开关）
Y 位移（电位器）
输
入
C1 AC
地
S3 R1 R2
Y 轴（直流）放大器
内触发信号输入
外触发信 号输入
触发信号整形 触发电平调节 电视场同步触发选择
CH1/CH2触发源选择 内、外触发选择
从而在屏上一定数量的完整被测波形。
如何满足这个条件呢？
同步的概念
输入Y轴的被测信号与示波器内部的锯齿波电压是互相独
立的。由于环境或其它因素的影响，它们的周期（或频率）可 能发生微小的改变。这时，虽然可通过调节扫描旋钮将周期调 到整数倍的关系，但过一会儿波形又移动起来。在观察高频信 号时这种问题尤为突出。
8、扫描线分离旋钮（TRACE SEP）：当按下ALT状 态时，扩展后的波形与未扩展的波形同时显示在屏幕 上，松开NORM状态显示原信号。
9、垂直方式（MODE）开关：四位按钮开关，用来选择 垂直放大系统的工作方式。
CH1—显示通道CH1输入信号。 ALT—交替显示CH1、CH2输入信号，交替过程出现 于扫描结束后回扫的一段时间里，该方式在扫描速度 从0.2μ s/DIV到0.5ms/DIV范围内同时观察两个输入信 号。
容易证明，光点在荧光屏上偏移的距离与偏转板上所加 的电压成正比，因而可将电压的测量转化为屏上光点偏移距 离的测量，这就是示波器测量电压的原理。
高灵敏示波管的管脚排列
从后向前观察内部对应管脚功能： 1、14、灯丝 2、阴极 3、栅极 13、前置加速极（第一阳极A1） 5、聚焦极（第二阳极A2） 10、加速极（第三阳极A3） 6、9、垂直偏转板脚 11、12、水平偏转板脚 4、栅网屏蔽极（校正枕形畸变） 高压阳极（属第四五阳极）
20、水平微调：用以连续改变扫描速度的细调装置。 顺时针方向旋足并接通开关为“校准”位置。
21、外触发输入：供扫描外触发输入信号的输入端用。
22、触发源选择开关：选择扫描触发信号的来源，内 为内触发，触发信号来自Y放大器；外为外触发，信 号来自外触发输入；电源为电源触发，信号来自电源 波形，当垂直输入信号和电源频率成倍数关系时这种 触发源是有用的。
扫描范围（多挡开关）
S 2b
扫描电压发生器
CH1/CH2工作通道选择
Y1 X2 B
Y2 X1
示波管
CH1
各频段
X
输 入
外 X S2a
扫描微调（电位器）
X 轴（交流）放大器
C2
标准信号
示波器电路原理图
J2459
X 位移（电位器）
CH1CH2输入耦合方式选择电路
选择开关
GND
Y轴CH1输入 DC
1MΩ 400V 0.047
四、YX4340型示波器各旋钮的用途及使用方法
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1、亮度：控制荧光屏上光迹的明暗程度，顺时针方 向旋转为增亮，光点停留在荧光屏上不动时，宜将亮 度减弱或熄灭，以延长示波器使用寿命。 2、聚焦/辅助聚焦（FOCUS/ASTIG）：调节聚焦可使 光点圆而小，达到波形清晰。 3、迹线旋转（ROTATION）：调节扫线与水平刻度线 平行。 4、电源指示器：它是一个发光二极管，在仪器电源 通过时发红光。
主讲
阎峻岭 覃德友 杨方颖
Y轴输入
放大
或衰减
内
电子枪
偏转系统
荧
外触发
触 发H 同步
Y
X
YX
K G A1 A2
光
扫描
屏
发生器 －
＋
X轴输入
放大 或衰减
亮度
聚焦
加速 辅助 聚焦
电电源源
示波器原理简图绘制 （示波管的构造解）
YX4340型示波器面板
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28、内刻度坐标线：它消除了光迹和刻度线之间的观 察误差，测量上升时间的信号幅度和测量点位置在 左边指出。
29、X-Y方式开关（CH1 X）：选择X-Y工作方式。
30、CH1 OUTPUT 输出阻抗50Ω输出电压100mV
31、Z轴输入参看备注
五、观察与测量
1．观察信号发生器波形
（1）将信号发生器的输出端接到示波器Y轴
23、触发选择开关：是选择扫描内触发信号源。
CH1—加到CH1输入连接器的信号是触发信号源。 CH2—加到CH2输入连接器的信号是触发信号源。 ALT—内触发源取自垂直输入CH1CH2交替选择的信 号。
24．触发方式开关：三位按钮开关，用于选择扫描工 作方式。
AUTO—扫描电路处于自激状态。
NORM—扫描电路处于触发状态。
② 第、二阳电极子A枪2：五由部灯分丝组H成、。阴灯极丝K通、电控后制加栅热极阴G极、。第阴一极阳是极一A1个、
表面涂有氧化物的金属筒，被加热后发射电子。
③、偏转系统：它由两对相互垂直的偏转板组成，一对垂直
偏转板Y，一对水平偏转板X。在偏转板上加以适当电压，电
子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏 上的光斑位置也发生改变。
输入端上。 （2）开启信号发生器，调节示波器（注意信
号发生器频率与扫描频率），观察正弦波 形，并使其稳定。
2．测量正弦波电压
CHOP—在扫描过程中，显示过程在CH1和CH2之间 转 换 ， 转 换 频 率 约 5 0 0 KHz。 该 方 式 在 扫 描 速 度 从 1ms/DIV到0.2s/DIV范围内同时观察两个输入信号，断 续显示用于扫描速度较慢时的双踪显示。
CH2—显示通道CH2输入信号。 ALL OUT ADD—使CH1信号与CH2信号相加（CH2极 性“+”）或相减（CH2极性（“－”）。
TV—V—ห้องสมุดไป่ตู้路处于电视场同步。
TV—H—电路处于电视行同步。
25．触发+、－极性开关：供选择扫描触发极性，测 量正脉冲前沿及负脉冲后沿宜用“+”，测量负脉冲前 沿及正脉冲后沿宜用“－”。
26、触发电平锁定调节：调节和确定被测信号扫描触 发点在触发信号上的位置，在触发同步时，指示灯 亮。
27、仪器测量接地装置。
1波0、形C的H极2极性性“+（”或IN“V－）”倒，相在：AD控方制式C时H使2在CH荧1+光CH屏2或上显CH示1CH2
11、垂直衰减开关（VOLTS/DIV）：改变输入偏转因 数，调节垂直偏转灵敏度5mV/DIV—5V/DIV，按1— 2—5进制共分10个档级。
12、垂直微调（VAR）：调节显示波形的幅度，顺时 针方向增大，顺时针方向旋足并接通开关为“标准”位 置。
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3
2 1
A1A2A3组成双凸－凹透镜电子聚焦系统
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13 14
2．信号放大器和衰减器
示波管本身相当于一个多量程电压表，这一作用是靠信
号放大器和衰减器实现的。由于示波管本身的X及Y轴偏转板
的灵敏度不高 （约0.1—1mm/V），当加在偏转板的信号过小 时，要预先将小的信号电压加以放大后再加到偏转板上。为
因此示波器内装有扫描同步装置，让锯齿 波电压的扫描起点自动跟着被测信号改变，从 而使时间轴扫描信号与被测信号之间保持一定
的频率比fx/fy=n，这就是同步。
如何实现同步呢?两种同步方案
从Y轴（CH1/CH2）内部提取部分信号经过整形，产生单极性 尖脉冲，作为触发信号源，驱动X扫描时基闸门，控制锯齿波 的扫描起始点，称为内触发同步。
线路输入
YX4300系列示波器输入端口
AC
Y轴CH1CH2输入耦合方式
一、示波器的基本结构
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加速阳极
1、示波管的结构
如图所示，示波管主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三 部分，全都密封在玻璃外壳内，里面抽成高真空。下面分别说 明各部分的作用。
①、荧光屏：它是示波器的显示部分，当加速聚焦后的电子 打到荧光上时，屏上所涂的荧光物质就会发光，从而显示出 电子束的位置。当电子停止作用后，荧光剂的发光需经一定 时间才会停止，称为余辉效应。
t
时基扫描的调节实质上是调扫描的周期与频率;
Uy
水平与垂直位移的调节实质为调直流分量。 2
13
01 2 3 4 5 6 7 8 t
0
4
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如果在竖直偏转板上（简称Y轴）
加正弦电压，同时在水平偏转板上
（简称X轴）加锯齿波电压，电子受
竖直、水平两个方向电场力的作用， 屏幕上显示就是两相互垂直的运动 的合成。
特殊情况，如果需要扫描电压与外部某一信号同步，可 选择“外触发”工作状态，相应设有“外触发”信号输入端， 这称为外触发同步。
触发电平调节作用：设置选定触发源的信号欲使触发电 路启动时基扫描所必需跨越的电压电平值，实质是调节触发脉 冲的直流量值，调节水平起扫点。
触发源的触发方式选择如下类型：正负斜率边沿触发、 触发源耦合方式DC/AC/HF抑制/LF抑制、全自动峰值电平触发 模式、自动模式、普通模式、 TV触发模式、电源触发模式、 单次触发模式。
18、PULL×10：改变水平放大器的反馈电阻使水平放 大器放大量提高10倍，相应地也使扫描速度及水平偏 转灵敏度提高10倍。
1 9 、 t/DIV 开 关 ： 为 扫 描 时 间 因 数 档 级 开 关 ， 从 0.2μ s—0.2s/DIV按1—2—5进制，共十九档，当开关 顺时针旋足是X—Y或外X状态。
Uy
0
t
要能显示波形，必须同时在水平偏转板
上加一扫描电压，使电子束的亮点沿水平方
向拉开。这种扫描电压的特点是电压随时间 0
Ux
成线性关系增加到最大值，最后突然回到最
小，此后再重复地变化。这种扫描电压即前
面所说的“锯齿波电压”，如图3所示。当只有
锯齿波电压加在水平偏转板上时，如果频率
足够高，则荧光屏上只显示一条水平亮线。
5、电源开关：它用于接通和关断仪器的电源，按入 为接通，弹出为关断。
6、校正信号（CAL）：为探极校准信号输出，输出 0.5Up-p幅度方波，频率为1KHz的方波信号。用于校正 10：1探极的补偿电容和检测示波器垂直与水平的偏转 因数。
7、垂直位移：控制显示迹线在荧光屏上Y轴方向的位 置，顺时针方向迹线向上，逆时针方向迹线向下。
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当锯齿波电压周期是正弦电压
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周期的整数倍，在荧光屏上将能显
示出多个周期的所加正弦电压的波
形图，如图所示。
6 Ux
t
三、同步的概念
Uy
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Tx
Ty
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t
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如果正弦波和锯齿波电压的 周期稍微不同，屏上出现的是一 移动着的不稳定图形。这种情形 可用图说明。
13/14、Y 输 入 耦 合 方 式 选 择 开 关 AC、GND、DC ： 可 使输入端成为交流耦合、接地、直流耦合。
15、Y轴输入：作垂直被测信号的输入端。
16、X水平位移POSITION：控制光迹在荧光屏X方向 的位置，在X—Y方式用作水平位移。顺时针方向光 迹向右，逆时针方向光迹向左。
17、释抑控制（HOLD OFF）：当被测量的信号是一个 具有两个或更多重复周期的复杂波形时，仅用上述电 平控制器不足以获得稳定波形显示。在这种情况下， 可通过调节释抑时间（扫描休止时间），使扫描稳定 地与触发信号同步。又称脱出同步，主要用于观察数 字信号时使用。例如同步显示脉冲序列。
此设置X轴及Y轴电压放大器。
衰减器的作用是使过大的输入信号电压变小以适应放大 器的要求，否则放大器不能正常工作，使输入信号发生畸变，
甚至使仪器受损。对一般示波器来说，X轴和Y轴都设置有衰
减器，以满足各种测量的需要。
3．扫描系统
扫描系统也称时基电路，用来产生一个
随时间作线性变化的扫描电压，这种扫描电