模拟示波器的基本工作原理

模拟示波器的基本工作

原理

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模拟示波器的基本工作原理

1．回顾中学的沙漏实验——随时间变化的信号如何在平面展示

利用心电图机的结构，已经可以记录电压信号，但是，示波器在大量的应用中，并不需要

通过消耗纸张来记录波形，而仅仅是观察波形。因此，可以重复使用的荧光屏，被应用到

示波器的设计中。

2．在示波器上描绘一条曲线——电子枪和荧光屏

当在Y 偏转板上加入被测信号，而在X 偏转板上不加电压，可以在示波管的荧光屏上看到光点随着被测电压的变化而发生位置变化——电压越大，光点位置越靠上方。

当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上不加电压，可以看到光点从荧光屏左边出现，匀速移动到右边，然后又迅速在左边重复出现。

当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上加入一个正弦波，则可以看到，光点在匀速左移的同时，其Y 方向位置出现了正弦变化的规律，也就是说，光点的移动轨迹是一个正弦波。

3

．怎样将周期性电压信号稳定地显示于荧光屏

○

1～○6时刻，具有相同的特征：都是以上升的方式经过0V 电压。示波器内部，用微分电路可

以区分被

测信号上升或者下

降，用比较器配合外部的电压设置，可以判断被测信号是否经过这个比较电压（比如图

图 沙漏摆动留下的正弦波

图 示波管的结构示意图

Y 轴偏转板 被测信号 X 轴偏转板 锯齿波

中的0V ）。这样，再经过一套逻辑电路，可以在被测信号具有相同初相角的时刻，控制X 轴偏转板，发出一个锯齿波。这种利用被测信号的周期性，在相同初相角时刻，触发X 轴锯齿波扫描信号，使得波形被重叠、稳定地显示于示波器荧光屏的技术，称为同

步触发扫描。图中，锯齿波在○

1～○6时刻满足触发条件，但仅在○1、○3、○5时刻被触发，是因为在○

2、○4、○6时刻，此前的锯齿波尚未扫描结束。 因此，在示波器

外部面板上，有控

制被测信号在电压多大时触发锯齿波产生的电平旋钮，英文标识为Level ，这个电压称为触发电平。有控制被测信号是上升或者下降经过Level 电压的选择开关，

英文标识为Slope

4．怎样实现双踪波形显示 一般来

Y 轴偏转板

被测信号 X 轴偏转板 锯齿波

Y 轴偏转板 被测信号 X 轴偏转板 锯齿波

Y 轴偏转板 被测信号 X 轴偏转板 锯齿波 Y 轴偏转板 被测信号 X 轴偏转板 锯齿波

Y 轴偏转板 被测信号 X 轴偏转板 锯齿波

Slope

说，一个示波器只有一套电子枪系统。而在日常测量中，经常需要比较两个或者两个以上被测信号之间的相位，这就需要示波器能够同时完成两路被测信号的显示。这就叫双踪显示。

示波器完成双踪显示的方法有两种，分别叫交替显示(ALT)、断续显示(CHOP)。它们都是利用人眼的视觉暂留现象实现的。这一点，类似于计算机的多任务分时操作，利用设备的高速性能和人对事物观察的缓慢，让观察者察觉不到设备内部的分时操作。

1）交替显示

○

1号锯齿波周期内，Y 轴偏转板上为通道1的正弦波，电子束在荧光屏上扫出一个正弦波片断，○

2号锯齿波开始，Y 轴偏转板立即接通通道2的三角波，电子束又重新在荧光屏上扫出一个三角波片断，如此往复，就在荧光屏上得到了正弦波和三角波的同时显示。在交替显示中，负责切换两个通道信号的电子开关，是以触发后的锯齿波为节拍的。因此，当被测信号频率较低时，肉眼可以看出这种切换，不利于波形的稳定显示。所以，此时一般使用断续方式实现双踪显示。

2）断续

显示

5．为什么要进行触发源选择

所谓的触发源，就是触发X 轴偏转板产生锯齿波的源信号。当触发源为被测信号本身，示波器可以保证锯齿波的产生与被测信号同步，进而完成显示的准确重叠，也就是稳定。以被测信号本身作为触发源，是模拟示波器基本工作原理的表现。

为了增加触发灵活性，以适应更为复杂的测量要求，实际的示波器中，都可以对触发源进行灵活选择。几乎所有的模拟示波器都具有内触发和外触发选择。所谓外触发，是指触发源来自示波器的外触发端子，而内触发则指触发源来自被测信号、机内获得了工频电压信号等。

Y 轴偏转板 交替接通两路被测信号

X 轴偏转板 锯齿波

原始输入的两路被测信号 X 轴偏转板 锯齿波

原始输入的两路被测信号

当触发源选择开关置于外触发时，示波器内部的触发电路将从外触发端子取信号和触发电平比较，产生锯齿波。用外触发控制锯齿波的产生，可以用于两个信号的相位比较。

当触发源选择开关置于内触发时，如果是单踪显示，则仅有本通道信号作为触发源或者线电压作为触发源两种选择。而双踪显示时，则可以任意选择通道1、通道2、线电压之中的一个作为触发源。