电子测量技术与应用第3章 示波测试技术

3）扫描的概念
• 若在示波管X偏转板上加上如图3-4所示的锯齿 波扫描电压，则电子束就沿水平方向偏转，荧 光屏就显示出一条水平扫描线；此时，在Y偏 转板上加上被测电压信号，电子束就受到两个 互相垂直的电场力的作用，向合力方向偏转， 描绘出波形。 • 图中TS为扫描正程时间，在此期间电子束产生 自左至右的移动，称为“扫描正程”；Tb为扫 描逆程时间，在此期间电子束产生自右至左的 移动，称为“扫描逆程”或“扫描回程”；Tw 为扫描休止时间。当扫描逆程时间和扫描休止 时间均为0时，扫描电压为理想扫描电压。
屏幕显示
Vy
被测信号 Vy
1 0 0 3 0 1 2 3 4 t Vx
扫描信号 Vx
2
4
t
（2）显示任意两个变量X与Y的关系
在示波管中，电子束同时受x和y两个偏转板的作用， 若y偏转板上加正弦波信号电压uy=Uymsinωt ，x偏转 板上加锯齿波电压ux=kt ，且Tx=Ty，则电子束在两 个电压的同时作用下，在水平方向上和垂直方向上同 时产生位移，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。若两偏转板的信号都为正弦 波且初相相同，可在荧光屏上显示一条与水平轴呈 45°角的直线，若两个信号的初相为90°，则在荧光 屏上显示出一个正椭圆，若x和y方向的偏转距离相 同，则显示一个正圆形。示波器两个偏转板上都加正 弦电压时显示的图形称李沙育图形，这种图形在相位 和频率测量中常常会用到。如图3-3(a) 所示为不同初 相时的李沙育波形。
2. 电子示波器的分类:
（1）模拟示波器：通用示波器 多束示波器 取样示波器 （2）数字示波器：数字存储示波器 数字荧光示波器 （3）混合示波器 （4）特种示波器
3.1.2 示波测试的基本原理 1．示波管 示波管（又称阴极射线管CRT）是示波器的心 脏，其作用就是把电信号转换为光信号而加以显 示。示波管主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三大 部分组成，三大部分均封装在密闭呈真空的玻璃壳 内，其结构示意图如图3-1所示。
X偏转板上— 加扫描电压（通常为锯齿波）， Y偏转板上— 加被测信号电压。 扫描电压是与时间成正比的锯齿波，因此电子束 在水平方向上偏转的距离与时间成正比。
两个概念：
偏转因数（V/cm 或 V/div）
表示亮点在荧光屏垂直方向上移动1cm或1div（1格， 一般为1cm或0.8cm）所需的电压。改变偏转因数的 值可以改变被测电压加到示波管Y偏转板上电压大小， 从而改变显示波形的显示幅度。 偏转因数（V/div）的倒数称为 偏转灵敏度 （div/V），数值越小，灵敏度越高。
第三章
示波测试技术
3.1 概述
示波器是最常用电子测量仪器之一，它能借助 阴极射线示波管CRT（Cathode Ray Tube）电子射线 的偏转，快速地将人们无法直接看到的电信号转换成 肉眼可直接观察的波形，并显示在示波器的屏幕上。 通常用于观测被测信号的波形，或用于测量被测信号 的幅度、周期、频率、相位、调制系数等，有时也用 于间接观测电路的有关参数及元器件的伏安特性，或 者利用传感器测量压力、温度、密度、声、光、磁效 应等各种非电量。
时基因数（t/div）
表示亮点在荧光屏水平方向上移动1cm或1div所需的 时间。改变时基因数可以改变加在示波管X偏转板 上扫描电压的大小，从而改变显示波形的宽度。
时基因数的单位为 “ t/cm ”或“ t/div ”， t 为 “ s ”、“ ms ” 或 “μs ” 。 时基因数的倒数称为 “ 扫描速度 ” ， 单位为“ cm/s ” “ div/s ” 。
(b)
(c)
若给双通道示波器CH1和CH2输入成倍数 关系的频率信号，如两通道信号频率比 为CH1：CH2为1:1、1:2、1:3或2:3时， 所呈现的李沙育波形是不同的。如图(b)、 (c)所示为CH1：CH2 =1:1时，即 fy / fx=1/1， fy / fx = 2/1及3/1，3/2时的李沙 育图形。
TX Ts Tb Tw
Ts —— 为扫描正程时间，在此期间电子束产生左 至右的移动，称为 “ 扫描正程 ” ； Tb —— 为扫描逆程时间，在此期间电子束产生自 右至左的移动，称为 “ 扫描逆程 ” 或 “ 扫描回程 ” ； Tw —— 为扫描休止时间； Tx —— 为扫描信号周期； Ty —— 为被测信号周期。 当扫描逆程时间和扫描休止时间均为0时，扫描电压 为理想扫描电压。
关于回扫线问题：
4） 连续扫描和触发扫描：
为了使荧光屏上获得稳定的图像，水平系 统还必须能够选择适当的连续同步或触发 信号，以产生稳定的线形扫描电压。在示 波器中，扫描通常分两种形式即连续扫描 和触发扫描。
• 在示波器中，扫描通常分连续扫描和触发扫描两 种形式。示波管除供电部分外，再加上扫描电压 发生部分和输入电压变换部分则构成示波器。示 波器通常采用电平触发的方法提取被测信号的周 期信息，从而实现扫描电压与被测信号的同步， 这个过程称为触发同步，在这种状态下的扫描称 为触发扫描，是示波器优先采用的扫描方式。触 发扫描时锯齿波可以是连续状态，也可以是间歇 状态。扫描信号是在触发脉冲作用下产生的，两 者应是同步的。要注意选择扫描时基因数，使显 示的波形易于观测，通常在屏幕上以能显示1～5 个被测信号的周期为宜。 • 有时，扫描电压是在自激状态下产生的，这种状 态下的扫描称为连续扫描。连续扫描是在示波管 的水平偏转板上加上不间断的连续的锯齿波，无 论有无被测信号，扫描总是连续进行。
（3）荧光屏：示波器显示部分
余辉时间:电子停止轰击后发光强度下降至初始光 强度的10% 。 短余辉（小于1ms） 中余辉（1ms～2ms） 长余辉（大于2s，甚至可达几分钟或更长）
通用示波器采用中余辉示波管； 高频示波器采用短余辉示波管； 超低频示波器采用长余辉示波管。
2. 波形显示原理
（1）显示随时间变化的波形：逐点描述
3.1.1 示波测试的特点及分类
1．电子示波器的特点 （1）具有良好的直观性，可直接显示信号 波形，也可测量信号的瞬时值。 （2）敏度高、工作频带宽、速度快、为观 测瞬变信号的细节带来了很大的便利。 （3）输入灵敏度高（兆欧级），对被测电 路影响小。 （4）是一种良好的信号比较器，可显示和 分析任意两个量之间的函数关系。
栅极
后加பைடு நூலகம்阳极
（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。
电子枪组成
1.灯丝F 2.阴极K 3.控制栅极G 4.第一阳极A1 5.第二阳极A2 6.后加速阳极A3
（2）偏转系统
偏转系统的作用是使电子束（光点）产生在垂直和水 平方向上的位移。
线性偏转特性 ：偏转的距离分别与加在偏 转板上的电压大小成正比。