【精品课件】电子示波器及测量技术
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电子测量技术课件PPT课件
应用领域
在电子设备和系统的电压 参数测量中广泛应用。
阻抗的测量
测量方法
通过使用阻抗分析仪等测 量仪器，可以测量电路中 的阻抗值。
测量原理
基于交流电的阻抗和感抗 的测量，通过阻抗分析仪 的测量和计算，得到被测 阻抗的值。
应用领域
在电子设备和系统的阻抗 参数测量中广泛应用。
频率和时间的测量
测量方法
应用领域
详细描述
频谱分析仪能够分析信号在不同频率下的幅度和频率，从而确定信号的频谱分布。频谱分析仪通常采用扫频技术， 通过改变本振信号的频率来覆盖所需的频率范围。在通信、雷达、电子对抗等领域中，频谱分析仪具有重要的应 用价值。
网络分析仪
总结词
网络分析仪是一种用于测量电子网络的阻抗特性的电子测量仪器。
详细描述
幅度、频率、相位等。
测量原理
基于电磁感应原理和电子线路的特 性，将电信号转换为适合测量的物 理量，如电压、电流、电阻等。
应用领域
在通信、雷达、音频处理等领域中 广泛应用。
电压的测量
01
02
03
测量方法
通过使用电压表或万用表 等测量仪器，可以测量电 路中的电压值。
测量原理
基于电压表的电阻和电流 的测量，通过欧姆定律计 算出被测电压的值。
未来，智能化测量技术将在越来越多的领域得到应用，如智能制造、智 能交通、智能医疗等，为各行业的智能化发展提供重要的技术支持。
虚拟仪器技术的前景
虚拟仪器技术是一种基于计算机的测试 和测量技术，它通过软件来模拟传统仪 器的硬件功能，从而实现测量的虚拟化。
虚拟仪器技术具有很多优点，如可重复 未来，随着计算机技术和软件技术的不 性强、易于维护和升级、可远程控制等， 断发展，虚拟仪器技术将得到更广泛的
电子测量第3章示波测试和测量技术新 134页PPT文档
当控制信号加于G1，其亮度可随之改变，则可以传递信息，称为示波器的 Z轴电路。
4.第二栅极G2——隔离开G1和A1，以减小亮度调节与聚焦调节的相互影响。
5.第一阳极A1——与第二阳极A2构成一个电子透镜，对电子束起聚焦作用。 6.第二阳极A2——是个更大的同轴圆筒，其上电压较高，它主要与A1构 成 电子透镜。调节A2电位的旋钮称为“辅助聚焦”。 7.第三阳极A3——具有上万伏的高压，用于对电子束加速，故也称后加速 阳极。
3.2 通用示波器
3.2.2 通用示波器的垂直通道 1．输入电路：包括衰减器和输入选择开关。 （1）衰减器:保证显示在荧光屏上的信号不因过大而失真
vi
最佳补偿条件 ： R1C1R2C2
R1
Z1 C1
vo
过补偿 ： R1C1 R2C2
过补偿
R2
C2
Z2
最佳补偿 欠补偿
欠补偿： R1C1 R2C2
为提高Y轴偏转灵敏度，一般在偏转板至荧光屏之间
加一个后加速阳极A3 (PDA，先偏转后加速系统) 。
X轴偏转系统原理和Y轴偏转系统类似
在一定范围内，荧光屏上光点的偏移距离与偏转板上所加 电压成正比，这是用示波管观测波形的理论依据。
3 荧光屏
荧光屏将电信号变为光信号，以显示波形。
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，应将“辉度” 调暗。
从性能上，按示波器的带宽可分为：
（1）中、低档示波器，带宽在60MHz以下。 （2）高档示波器，带宽在60MHz以上，大多在300MHz以下。
更高档的有1GHz～2GHz以上。
3.1 示波测试的基本原理
3.1.1 CRT
4.第二栅极G2——隔离开G1和A1，以减小亮度调节与聚焦调节的相互影响。
5.第一阳极A1——与第二阳极A2构成一个电子透镜，对电子束起聚焦作用。 6.第二阳极A2——是个更大的同轴圆筒，其上电压较高，它主要与A1构 成 电子透镜。调节A2电位的旋钮称为“辅助聚焦”。 7.第三阳极A3——具有上万伏的高压，用于对电子束加速，故也称后加速 阳极。
3.2 通用示波器
3.2.2 通用示波器的垂直通道 1．输入电路：包括衰减器和输入选择开关。 （1）衰减器:保证显示在荧光屏上的信号不因过大而失真
vi
最佳补偿条件 ： R1C1R2C2
R1
Z1 C1
vo
过补偿 ： R1C1 R2C2
过补偿
R2
C2
Z2
最佳补偿 欠补偿
欠补偿： R1C1 R2C2
为提高Y轴偏转灵敏度，一般在偏转板至荧光屏之间
加一个后加速阳极A3 (PDA，先偏转后加速系统) 。
X轴偏转系统原理和Y轴偏转系统类似
在一定范围内，荧光屏上光点的偏移距离与偏转板上所加 电压成正比，这是用示波管观测波形的理论依据。
3 荧光屏
荧光屏将电信号变为光信号，以显示波形。
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，应将“辉度” 调暗。
从性能上，按示波器的带宽可分为：
（1）中、低档示波器，带宽在60MHz以下。 （2）高档示波器，带宽在60MHz以上，大多在300MHz以下。
更高档的有1GHz～2GHz以上。
3.1 示波测试的基本原理
3.1.1 CRT
《电子示波器》PPT课件
第4章 电子示波器
为了显示电信号的波形，通常在水平偏转板上加 一线性锯齿波扫描电压ux，该扫描电压将Y方向所加信 号电压uy作用的电子束在屏幕上按时间沿水平方向展 开，形成一条“信号电压—时间”曲线，即信号波形， 参见图4．2—20水平偏转板X板上所加锯齿形电压称为 “时基信号”或“扫描信号”。
例如当uy信号为正弦波时，只有在扫描电压ux的频 率fx与被观察的信号电压uy的频率fy ，相等或成整倍数 n时，才能稳定地显示一个或n个正弦波形，如图 4．2—2(b)、(c)所示
在测量时，可从示波器垂直通道衰减器刻度可读得它
的偏转因数d，根据显示的波形高度H,按式(4.3—2)可
求得显示波形的电压幅度。如：d＝2V／cm，荧光屏
上uy波形高度H＝2．6cm，则所观察波形幅度uy ＝2V ／cm×2.6cm＝5.2V。
第4章 电子示波器
3．扫描频率
示波器屏幕上光点水平扫描速度的高低可用扫描 速度、时基因数、扫描频率等指标来描述。扫描速度 就是光点水平移动的速度，其单位是cm／s或div／s(格 ／秒)。扫描速度的倒数称为时基因数，它表示光点水 平移动单位长度(cm或div)所需的时间。扫描频率表示 水平扫描的锯齿波的频率。一般示波器X方向扫描频率 可由t／cm或t／div分档开关进行调节，此开关标注的 是时基因数，SR—8双踪示波器的时基因数为1s／
好聚焦在荧光屏S的中心点F2处。图4．2-1中RW2和 RW3分别是“聚焦”和“辅助聚焦”旋钮所对应的电位 器，调节这两个旋钮使得电子束具有较细的截面，射
到荧光屏上，以便在荧光屏上显示出清晰的聚焦很好
的波形曲线。
第4章 电子示波器
二、偏转系统
偏转系统由水平偏转板X1、X2和垂直偏转板Y1、 Y2这两对相互垂直的偏转板组成。垂直偏转板Y在前， 水平偏转板X在后，如果仅在Y1Y2偏转板间加电压，则 电子束将根据所形成的电场的强弱与极性在垂直方向 上运动。如：Y1为正，Y2为负，电子束向上运动，电 场强，则运动距离大，电场弱，则运动距离小；若Y1 为负，Y2为正，电子束向下运动。同理，在X1、X2间 加电压，电子束将根据电场的强弱与极性在水平方向 上运动，电子束最终的运动情况取决于水平方向和垂 直方向电压的合成作用，当X 、 Y偏转板加不同电压时， 荧光屏 上亮点可以移动到屏面上的任一位置。
电子示波器及测量技术PPT课件
5.1 概述
电子示波器（简称示波器）是一种以阴极射线管作为显 示器的显示信号波形的测量仪器。它对电信号的分析是按 时域法进行的，即研究信号的瞬时幅度与时间的函数关系。
5.1.1 电子示波器的主要特点
1．具有良好的直观性，可直接显示信号的波形；也可测量 信号的瞬时值。
2．灵敏度高、工作频带宽、速度快，对观测瞬变信号的细 节带来了很大的便利。
若仅在y轴偏转板加一个随时间变化的电压例如uyumsint则电子束沿垂直方向运动任一瞬间的偏转距离正比于该瞬间y偏转板上的电压其轨迹为一条垂直直线如图53a所示a只加uy时的波形b只加ux时的波形c同时加uyux时的波图53显示波形与偏转极板所加电压的关系同理若仅在x轴偏转板上加正弦波电压则电子束沿水平方向运动轨迹为一条水平线如图53b所示
第20页/共164页
二、 图像显示的基本原理
电子束在荧光屏上产生的亮点在屏幕上移动的轨迹，是加到偏转板上的电压信ห้องสมุดไป่ตู้号的波形。 1、显示随时间变化的图形
电子束进入偏转系统后，要受到X、Y两对偏转板间电场的控制，它们对X、 Y的控制作用有如下几种情况。
（1）Ux、Uy为固定电压的情况
a）设Ux=Uy=0，则光点在垂直和水平方向都不偏转，出现在荧光屏的中心位置， 如图a。
第32页/共164页
※由图5-6可见，欲显示多个周期的波形图，应增加扫描电压 的周期，即降低的
扫描频率。在使用示波器时应当根据原理进行适当调节。荧光屏上显示波形的周期
个数为：
ux
ux
其中为n整数。
n Tx Ty
若n不为整数，会有什么样的结果呢？
第33页/共164页
设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsinωt，X偏转板加锯齿波电 压Ux=kt，且有Tx=3/2 Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的
电子示波器（简称示波器）是一种以阴极射线管作为显 示器的显示信号波形的测量仪器。它对电信号的分析是按 时域法进行的，即研究信号的瞬时幅度与时间的函数关系。
5.1.1 电子示波器的主要特点
1．具有良好的直观性，可直接显示信号的波形；也可测量 信号的瞬时值。
2．灵敏度高、工作频带宽、速度快，对观测瞬变信号的细 节带来了很大的便利。
若仅在y轴偏转板加一个随时间变化的电压例如uyumsint则电子束沿垂直方向运动任一瞬间的偏转距离正比于该瞬间y偏转板上的电压其轨迹为一条垂直直线如图53a所示a只加uy时的波形b只加ux时的波形c同时加uyux时的波图53显示波形与偏转极板所加电压的关系同理若仅在x轴偏转板上加正弦波电压则电子束沿水平方向运动轨迹为一条水平线如图53b所示
第20页/共164页
二、 图像显示的基本原理
电子束在荧光屏上产生的亮点在屏幕上移动的轨迹，是加到偏转板上的电压信ห้องสมุดไป่ตู้号的波形。 1、显示随时间变化的图形
电子束进入偏转系统后，要受到X、Y两对偏转板间电场的控制，它们对X、 Y的控制作用有如下几种情况。
（1）Ux、Uy为固定电压的情况
a）设Ux=Uy=0，则光点在垂直和水平方向都不偏转，出现在荧光屏的中心位置， 如图a。
第32页/共164页
※由图5-6可见，欲显示多个周期的波形图，应增加扫描电压 的周期，即降低的
扫描频率。在使用示波器时应当根据原理进行适当调节。荧光屏上显示波形的周期
个数为：
ux
ux
其中为n整数。
n Tx Ty
若n不为整数，会有什么样的结果呢？
第33页/共164页
设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsinωt，X偏转板加锯齿波电 压Ux=kt，且有Tx=3/2 Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的
示波技术和测量技术
(1)光栅增辉显示旳偏转系统
（2）暗光栅旳产生
假如把频率较高旳锯齿波电流加至CRT旳X偏转线圈，把频率比它低千、百倍旳锯齿波电流加至Y偏转线圈。在他们形成旳合成磁场作用下，光束迅速在X方向扫动（称为行扫描）旳同步，还会在Y方向缓慢扫动（称为场扫描或帧扫描）。
尽管行扫描时，光迹在Y方向也稍有异动，但因为fx>>fy，有几乎能够以为荧屏上旳光迹由一条条紧密靠拢旳横线所构成，这称为光栅。假如光栅是亮旳，则荧屏一片白亮，什么图形、符号都看不到了。所以，在没有显示信息时，调负CRT栅阴之间旳点位，使光栅变暗，称为暗光栅。
电子穿越加速场旳过程：
电子穿越加速场,因为电子在垂直方向没有受力,那么
即电子旳运动方向偏向轴向。
电子穿越减速场旳过程：
即：电子旳运动方向偏离了轴向。
电子枪中聚焦系统旳作用:
因为A1旳电位比G2和A2低，即 ，且G2旳电位远高于G1 ，所以G1至G2和A1至A2电子束旳主要趋势是聚扰和加速，G2到A1电子来旳主要趋势是发散。调整A1电位旳电位器称为“聚焦”旋钮，调整A2电度旳旋钮称为“辅助聚焦”，以免A2至偏转板间可能发生散焦。
将荧屏分为若干个能辨别旳点阵，每格作用于栅阴之间旳加亮脉冲与一种点阵点相相应。每帧图像相应一长串加亮脉冲，它是把各显示行旳加亮脉冲列串联而成，并在各行及各帧间加进必要旳同步脉冲。
*
*
＋
－
+E
(1) 受三方面信号旳共同作用：
① “稳定度”旋钮旳电位器供给它一种直流电位；② 接受从触发电路来旳触发脉冲；③ 接受从释抑电路来旳释抑信号。
3、比较和释抑电路
* 触发扫描
（8） 是 旳放电时间，触发脉冲不起作用，处 于“抑”状态。
（2）暗光栅旳产生
假如把频率较高旳锯齿波电流加至CRT旳X偏转线圈，把频率比它低千、百倍旳锯齿波电流加至Y偏转线圈。在他们形成旳合成磁场作用下，光束迅速在X方向扫动（称为行扫描）旳同步，还会在Y方向缓慢扫动（称为场扫描或帧扫描）。
尽管行扫描时，光迹在Y方向也稍有异动，但因为fx>>fy，有几乎能够以为荧屏上旳光迹由一条条紧密靠拢旳横线所构成，这称为光栅。假如光栅是亮旳，则荧屏一片白亮，什么图形、符号都看不到了。所以，在没有显示信息时，调负CRT栅阴之间旳点位，使光栅变暗，称为暗光栅。
电子穿越加速场旳过程：
电子穿越加速场,因为电子在垂直方向没有受力,那么
即电子旳运动方向偏向轴向。
电子穿越减速场旳过程：
即：电子旳运动方向偏离了轴向。
电子枪中聚焦系统旳作用:
因为A1旳电位比G2和A2低，即 ，且G2旳电位远高于G1 ，所以G1至G2和A1至A2电子束旳主要趋势是聚扰和加速，G2到A1电子来旳主要趋势是发散。调整A1电位旳电位器称为“聚焦”旋钮，调整A2电度旳旋钮称为“辅助聚焦”，以免A2至偏转板间可能发生散焦。
将荧屏分为若干个能辨别旳点阵，每格作用于栅阴之间旳加亮脉冲与一种点阵点相相应。每帧图像相应一长串加亮脉冲，它是把各显示行旳加亮脉冲列串联而成，并在各行及各帧间加进必要旳同步脉冲。
*
*
＋
－
+E
(1) 受三方面信号旳共同作用：
① “稳定度”旋钮旳电位器供给它一种直流电位；② 接受从触发电路来旳触发脉冲；③ 接受从释抑电路来旳释抑信号。
3、比较和释抑电路
* 触发扫描
（8） 是 旳放电时间，触发脉冲不起作用，处 于“抑”状态。
电子测量基础课件第7章
首先将示波器的垂直偏转灵敏度微调旋
钮置于校准挡，否则电压读数不准确。
把被测信号送入示波器垂直输入端。
将示波器输入耦合开关置于“AC”输入 位置。
调节扫描速度，使显示的波形稳定。
调节垂直灵敏度开关，使荧光屏上的波 形位置适当，记下Dy值。
读出被测交流电压波峰和波谷的高度或 任意两点之间的高度h。
根据式（7.3）或（7.4）计算出交流电 压的峰-峰值。
例7.2 如图7.3所示，h =6cm、Dy =1V/cm、k =10:1，求交流信号的峰-峰值和
有效值。
(a)波形图
0.5 250
1
100
h
2V
mV 50
5
25
10
5
V/div
（b）垂直灵敏度开关位置
图 7.3测量交流电压示意图
解： 又式（7.4）可得交流信号的峰-峰 为
同时对电子束产生作用，使电子束在荧 光屏上扫描得到如图7.7所示的椭圆形的波形。
O
Ay
By
Ax
Bx
图7.7 椭圆法测相位差
相位差大小可按下式进行计算
arcsA iynarcsA ixn
By
Bx
（7.10）
式中 Ax：椭圆横轴与椭圆两个交点的
水平间距。
Ay：椭圆纵轴与椭圆两个交点的垂直间距。
这对观察和比较两个以上的信号时非常 方便。
3. 取样示波器
取样示波器采用取样技术，先将高频信 号转换为低频信号，再进行测量和观察。
4. 记忆示波器
这种示波器采用记忆示波管实现信息的 存储，它除了具有通用示波器的功能外，还 具有记忆功能。
5. 特种示波器
这种示波器具有特殊地用途，如矢量示 波器、高压示波器、心电示波器等。
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件，是一种将被测电信号转换成光信号的显示器件 （真空电子管）。
它分为静电偏转式和磁偏转式两大类，在电子示波器 中应用最广的是静电偏转式。
示波管（或称阴极射线管CRT）主要由三部分组成： 电子枪、偏转系统和荧光屏。其结构如图5-1所示。
图5-1 示波管结构示意图
1．电子枪 电子枪的作用是发射电子并形成很细的高速电子束， 去轰击荧光屏使之发光。电子枪由灯丝（F）、阴极 （K）、栅极（G）、第一阳极（A1）和第二阳极 （A2）组成。
降到原始值的10%所延续的时间称为余辉时间 。
不同荧光材料余辉时间不一样，小于 10µs的为极短余辉；10µs—1ms为短余辉； 1ms—0.1s为中余辉；0.1—1s为长余辉；大 于1s为极长余辉。
实际应用中，根据示波器用途不同选用不同 余辉的示波管，显示高频信号的示波器宜用 短余辉管；观察生物及自动控制等缓慢信号 的超低频示波器宜用长余辉管；一般用途的 示波器均用中余辉管。
第一阳极和第二阳极对电子束有加速作用，同时和 控制栅极构成一个对电子束的控制系统，想聚焦作 用。调节可改RP2可改变第一阳极的电位，调节 RP3可以改变第二阳极的电位，使电子束恰好在荧 光屏上汇聚成细小的亮点，以保证显示波形的清晰 度。因此把RP2和RP3分别称为“聚焦”和“辅助 聚焦”电位器，仪器面板上对应的旋钮分别是“聚 焦”和“辅助聚焦”旋钮。
第5章 电子示波器及测量技术
电子示波器的类型； 掌握示波管及波形显示原理、通用电子示波器的组成及原
理； 示波器的双踪显示原理； 通用电子示波器的正解选择与使用； 通用示波器的基本测量方法； 电子示波器的发展。
5.1 概述
电子示波器（简称示波器）是一种以阴极射线管作为显示器 的显示信号波形的测量仪器。它对电信号的分析是按时域法 进行的，即研究信号的瞬时幅度与时间的函数关系。
灯丝用于加热阴极；阴极是一个表面涂有氧化物， 在灯丝加热下发射电子。
栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外边，其 电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用， 它控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变荧光屏 亮点的辉度。调节电位器RP1改变栅、阴极之间的 电位差，即可达到此目的，故RP1在面板上的旋钮 标以“辉度”。 除灯丝之外，各电极的结构均为金属圆筒形，且所 有电极的轴心都保持在同一条轴线上。
上式中L、l、d均为常数，当亮点聚焦调整好以后，UA2也基本 不变，则荧光屏上的亮点偏转距离y与加于偏转板上的电压Uy 成正比。
设
sy
2dUA2 Ll
(cm)
则
y
1 sy
U
y
s y
Uy y
称Sy为示波管Y轴偏转灵敏度，表示亮点在荧光屏上偏转1cm 所需加于偏转板上的电压值（峰-峰值）。此值愈小表示灵敏 度愈高。偏转灵敏度是与外加偏转电压大小无关的常数。
5.1.1 电子示波器的主要特点
1．具有良好的直观性，可直接显示信号的波形；也可测量 信号的瞬时值。
2．灵敏度高、工作频带宽、速度快，对观测瞬变信号的细 节带来了很大的便利。
3．输入阻抗高（兆欧级），对被测电路的影响小。
5.1.2 电子示波器的类型
电子示波器种类型号繁多 ，主要分为以下几大类： 1．通用示波器：应用了基本显示原理，可对电信号
若仅在Y轴偏转板加一个随时间变化的电压，例如， uy=umsinωt，则电子束沿垂直方向运动，任一瞬间的 偏转距离正比于该瞬间Y偏转板上的电压，其轨迹为一
从电子枪射出的电子束，若不受电场的作用，则将 沿直线向荧光屏方向运行，在荧光屏中心轴线位置 显示出静止的光点；若电子束受到电场的作用，则 其运动方向就会偏离中心轴线，即荧光屏上的光点 位置就会产生位移；如果电场是周期性交变的，则 荧光屏上将显示出一条光点的轨迹。
电子束在偏转电场作用下的运动规律可用图5-2来分析。
使用中要注意的是：在调节“辉度”旋钮时会影响聚 焦效果，因此，示波管的“辉度”与“聚焦”并非 相互独立，要配合调节。
2．偏转系统
图5-1中，在第二阳极的后面，用两对相互垂直的偏 转板组成偏转系统。垂直（Y轴）偏转板在前 （靠近第二阳极），水平（X轴）偏转板在后， 两对极板间各自形成静电场，分别控制电子束在 垂直方向和水平方向偏转。
4．数字示波器：被测信号经模/数转换器送入数据存储器，应 用微处理器以数字形式处理并记录波形，自动显示测量结 果，测量速度更快、重复性更高。
5．逻辑示波器：又称逻辑分析仪，主要用以分析数字系统的 逻辑关系。
本章将介绍通用示波器的基本原理、基本使用方法和测试技术。
5.2 示波管及波形显示原理
5.2.1 示波管 示波管（或称阴极射线管CRT）——示波器的核心组
进行定性和定量观测。 2．取样示波器：采用取样技术将高频信号转换成模
拟的低频信号，再应用通用示波器的基本显示原理 观测信号。取样示波器一般用于观测频率高、速度 快的脉冲信号。
3．记忆示波器和存贮示波器：这两种示波器均具有存储信息 功能，前者采用记忆示波管存贮，后者采用数字存贮器存 贮。它们能对单次瞬变过程、非周期现象、低重复频率信 号进行观测。
同理，X轴偏转板也有灵敏度的数值。
SX
Ux x
பைடு நூலகம்
3．荧光屏
荧光屏一般为圆形或矩形的，其内壁沉积有磷光物
质，形成荧光膜，面向电子枪的一侧。它在受到高
速运动着电子轰击后，将其动能转化为光能，产生
亮点。当电子束随信号电压偏转时，这个亮点的移
动轨迹就形成了信号的波形。
余辉时间 ：当电子束停止作用后，光点仍能在屏幕 上保持一定的时间才消失。激励过后，亮点辉度下
图5-2 电子束的偏转规律
其偏转位移可由式下式来表示。
y
Ll 2dUA2
Uy(cm)
式中：l---偏转板长度（cm）
L---偏转板右侧边缘到荧光屏之间的距离（cm）
d ---两偏转板之间的距离（cm）
UA2---第二阳极与阴极间的电压（V） Uy ---加一起Y轴两偏转板间的电压（V ）
5.2.2 波形显示原理 用示波器显示被测信号的波形，基本上有两种类型： 一种是显示任意两个信号与的关系；另一种是显示 随时间变化的信号。
1．电子束沿与作用的合成方向运动 打在荧光屏上亮点的位置取决于同时加在垂直和水 平偏转板上的电压。
当示波管的两对偏转板上不加任何信号时，亮点则 打在荧光屏的中心位置。
它分为静电偏转式和磁偏转式两大类，在电子示波器 中应用最广的是静电偏转式。
示波管（或称阴极射线管CRT）主要由三部分组成： 电子枪、偏转系统和荧光屏。其结构如图5-1所示。
图5-1 示波管结构示意图
1．电子枪 电子枪的作用是发射电子并形成很细的高速电子束， 去轰击荧光屏使之发光。电子枪由灯丝（F）、阴极 （K）、栅极（G）、第一阳极（A1）和第二阳极 （A2）组成。
降到原始值的10%所延续的时间称为余辉时间 。
不同荧光材料余辉时间不一样，小于 10µs的为极短余辉；10µs—1ms为短余辉； 1ms—0.1s为中余辉；0.1—1s为长余辉；大 于1s为极长余辉。
实际应用中，根据示波器用途不同选用不同 余辉的示波管，显示高频信号的示波器宜用 短余辉管；观察生物及自动控制等缓慢信号 的超低频示波器宜用长余辉管；一般用途的 示波器均用中余辉管。
第一阳极和第二阳极对电子束有加速作用，同时和 控制栅极构成一个对电子束的控制系统，想聚焦作 用。调节可改RP2可改变第一阳极的电位，调节 RP3可以改变第二阳极的电位，使电子束恰好在荧 光屏上汇聚成细小的亮点，以保证显示波形的清晰 度。因此把RP2和RP3分别称为“聚焦”和“辅助 聚焦”电位器，仪器面板上对应的旋钮分别是“聚 焦”和“辅助聚焦”旋钮。
第5章 电子示波器及测量技术
电子示波器的类型； 掌握示波管及波形显示原理、通用电子示波器的组成及原
理； 示波器的双踪显示原理； 通用电子示波器的正解选择与使用； 通用示波器的基本测量方法； 电子示波器的发展。
5.1 概述
电子示波器（简称示波器）是一种以阴极射线管作为显示器 的显示信号波形的测量仪器。它对电信号的分析是按时域法 进行的，即研究信号的瞬时幅度与时间的函数关系。
灯丝用于加热阴极；阴极是一个表面涂有氧化物， 在灯丝加热下发射电子。
栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外边，其 电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用， 它控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变荧光屏 亮点的辉度。调节电位器RP1改变栅、阴极之间的 电位差，即可达到此目的，故RP1在面板上的旋钮 标以“辉度”。 除灯丝之外，各电极的结构均为金属圆筒形，且所 有电极的轴心都保持在同一条轴线上。
上式中L、l、d均为常数，当亮点聚焦调整好以后，UA2也基本 不变，则荧光屏上的亮点偏转距离y与加于偏转板上的电压Uy 成正比。
设
sy
2dUA2 Ll
(cm)
则
y
1 sy
U
y
s y
Uy y
称Sy为示波管Y轴偏转灵敏度，表示亮点在荧光屏上偏转1cm 所需加于偏转板上的电压值（峰-峰值）。此值愈小表示灵敏 度愈高。偏转灵敏度是与外加偏转电压大小无关的常数。
5.1.1 电子示波器的主要特点
1．具有良好的直观性，可直接显示信号的波形；也可测量 信号的瞬时值。
2．灵敏度高、工作频带宽、速度快，对观测瞬变信号的细 节带来了很大的便利。
3．输入阻抗高（兆欧级），对被测电路的影响小。
5.1.2 电子示波器的类型
电子示波器种类型号繁多 ，主要分为以下几大类： 1．通用示波器：应用了基本显示原理，可对电信号
若仅在Y轴偏转板加一个随时间变化的电压，例如， uy=umsinωt，则电子束沿垂直方向运动，任一瞬间的 偏转距离正比于该瞬间Y偏转板上的电压，其轨迹为一
从电子枪射出的电子束，若不受电场的作用，则将 沿直线向荧光屏方向运行，在荧光屏中心轴线位置 显示出静止的光点；若电子束受到电场的作用，则 其运动方向就会偏离中心轴线，即荧光屏上的光点 位置就会产生位移；如果电场是周期性交变的，则 荧光屏上将显示出一条光点的轨迹。
电子束在偏转电场作用下的运动规律可用图5-2来分析。
使用中要注意的是：在调节“辉度”旋钮时会影响聚 焦效果，因此，示波管的“辉度”与“聚焦”并非 相互独立，要配合调节。
2．偏转系统
图5-1中，在第二阳极的后面，用两对相互垂直的偏 转板组成偏转系统。垂直（Y轴）偏转板在前 （靠近第二阳极），水平（X轴）偏转板在后， 两对极板间各自形成静电场，分别控制电子束在 垂直方向和水平方向偏转。
4．数字示波器：被测信号经模/数转换器送入数据存储器，应 用微处理器以数字形式处理并记录波形，自动显示测量结 果，测量速度更快、重复性更高。
5．逻辑示波器：又称逻辑分析仪，主要用以分析数字系统的 逻辑关系。
本章将介绍通用示波器的基本原理、基本使用方法和测试技术。
5.2 示波管及波形显示原理
5.2.1 示波管 示波管（或称阴极射线管CRT）——示波器的核心组
进行定性和定量观测。 2．取样示波器：采用取样技术将高频信号转换成模
拟的低频信号，再应用通用示波器的基本显示原理 观测信号。取样示波器一般用于观测频率高、速度 快的脉冲信号。
3．记忆示波器和存贮示波器：这两种示波器均具有存储信息 功能，前者采用记忆示波管存贮，后者采用数字存贮器存 贮。它们能对单次瞬变过程、非周期现象、低重复频率信 号进行观测。
同理，X轴偏转板也有灵敏度的数值。
SX
Ux x
பைடு நூலகம்
3．荧光屏
荧光屏一般为圆形或矩形的，其内壁沉积有磷光物
质，形成荧光膜，面向电子枪的一侧。它在受到高
速运动着电子轰击后，将其动能转化为光能，产生
亮点。当电子束随信号电压偏转时，这个亮点的移
动轨迹就形成了信号的波形。
余辉时间 ：当电子束停止作用后，光点仍能在屏幕 上保持一定的时间才消失。激励过后，亮点辉度下
图5-2 电子束的偏转规律
其偏转位移可由式下式来表示。
y
Ll 2dUA2
Uy(cm)
式中：l---偏转板长度（cm）
L---偏转板右侧边缘到荧光屏之间的距离（cm）
d ---两偏转板之间的距离（cm）
UA2---第二阳极与阴极间的电压（V） Uy ---加一起Y轴两偏转板间的电压（V ）
5.2.2 波形显示原理 用示波器显示被测信号的波形，基本上有两种类型： 一种是显示任意两个信号与的关系；另一种是显示 随时间变化的信号。
1．电子束沿与作用的合成方向运动 打在荧光屏上亮点的位置取决于同时加在垂直和水 平偏转板上的电压。
当示波管的两对偏转板上不加任何信号时，亮点则 打在荧光屏的中心位置。