《电子示波器》PPT课件

MΩ，要求Ci随频带宽度的增加而减小，Ci一般在35pF左右。测量高频 信号时应考虑输入电容的影响。
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5．示波器的瞬态相应（时域响应） P110
理想脉冲
b
顶
e9
c Aw
0%
A
τ
5 0%T
1Fra Baidu bibliotek0%
底d tr
tf
f
实际脉冲
图4.10 瞬态响应的表示方16法
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与时间有关的脉冲参数的定义
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6.扫描方式P111
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4.3电子示波器的组成结构
➢ 一、电子示波器的结构框图P108 ➢ 示波器能用来观测信号波形是基于示波管的线性偏转特性，即电子束
的偏转距离正比于加到偏转板上的电压大小。 ➢ 电子束沿水平和垂直方向上的运动是相互独立的，打在荧光屏上亮点
的位置取决于两副偏转板上的电压。 ➢ 当两副偏转板上不加任何信号（或分别为等电位）时，亮点则处于荧
荧光屏上通常用间隔1cm的坐标线作为刻度线，因此扫描速度的单 位也可表示为“cm/div”。
扫描速度的倒数称为“时基因素”，它表示单位距离代表的时间， 单位为“t/cm”或“t/div”，时间t可为μs、ms或s，在示波器的面板 上，通常按“1、2、5”的顺序分成很多档。
4．输入阻抗
示波器输入阻抗Zi，即示波器输入接线端对被测信号源呈现的阻 抗 ，可等效为输入电阻Ri和输入电容Ci的并联。通常规定Ri=（1± 5%）
电子束在水平方向上的偏转距离与时间成正比，这是示波器测量时间
、周期等参数的原理依据。改变扫描电压的大小，可以调整显示波形
的宽度。锯齿波和被测信号都变换成极性相反的对称信号后加到偏转
板上，如图4.1所示。被测信号变换后加在Y偏转板上，使电子束产生
与信号电压成正比的偏移，这是示波器测量电压等参数的原理依据。
光屏的中心位置。
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二、主要技术指标P109
1.示波器的频带宽度BW: 如不加说明,示波器频带宽度BW均为Y通道的频带宽度，屏上显示
的图象高度对于中心频率时的高度下降3dB所对应的信号的下限频率ƒ 1到上限频率ƒ2的宽度（ƒ2- ƒ1） 2.偏转灵敏度S、偏转因素
偏转灵敏度：在单位输入信号电压的作用下屏幕上光点在垂直方 向的偏转距离，其单位为cm／v(或cm／mV）。
在X偏转板加扫描电压的同时，并在Y偏转板上加测量信号电压，就 可以将其波形显示在荧光屏上。
图4-3 锯齿波电压
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图4-4 光点的偏转
Y1
uy
0
1 2
4
t
3
uy
Ts
图4.5 扫描过程 Y2
1 0 24
3
X1
ux
X2
ux
34
0
2
t
0 1 Tn
当t=1时水平偏转板加扫描电压（右正、左负），垂直偏转板上加正弦波电压（上正、 下负），则光点就向右上方运动并达到“1”的位置；其余可依次类推。当光点移 到“4”位置时，Y轴上电压已变化了一周，X轴上电压也回到零，这样使得电子束 在荧光屏上扫描出了一个周期正弦波形；紧接着又进行与第一个周期的相同的扫 描过程，从而形成第二周期的正弦波形。 P1071(b0 c)图
改变Y偏转板上的信号电压大小，可以调整显示波形的幅度。
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偏转系统 当在Y1、Y2偏转板上再叠加上对称的正、负直流电压时， 显示波形会整体向上移位，反之，向下移位，调节该直流电压 的旋钮称为“垂直移位(VERTICAL)”旋钮。当在X1、X2偏转 板上再叠加上对称的正、负直流电压时，显示波形会整体向左 移位，反之，向右移位，调节该直流电压的旋钮称为“水平移 位（HORIZONTAL）”旋钮。P107(a)图
电路工作需要。 • 校准信号发生器则提供峰峰值1V、频率为1KHz的标准方波信号，用
作校准示波器的有关性能指标。
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Y通道的作用和要求
• 是被测信号的传输通道。 • 用示波器观测信号时，欲使荧光屏显示的波形尽量接近被测信号本身
具有的波形，则要求Y系统必须准确地再现输入信号。 • Y通道探测被测信号，并对它进行不失真的衰减和放大，还要具有倒
灯丝用于加热阴极，阴极提供热电子发射所产生的电子。
控制栅极则用来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R P1在面板上的旋钮标以“辉度”。
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，起聚焦作用。
•
目前，电子射线管（CRT）仍然是示波器的重要显示器
件。
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控制栅极G 阴极K 灯丝F
RP1 －
辉度
示波管原理
电子枪
第一阳极A1
第二阳极A2
偏转系统 Y1
荧光屏 X1
Y2
X2
RP2 聚焦
RP3 +
辅助聚焦
偏转板 后加速阳极A3
图4.1 阴极射线示波管结构示意图
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一、电子枪
电子枪由灯丝（Ｆ）、阴极（Ｋ）、控制栅极（Ｇ）、第一阳极（ Ａ１）、第二阳极（Ａ２）和后加速极（Ａ３）组成。其作用是发射电 子并形成很细的高速电子束，撞击荧光屏而发光。
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它具有下述特点
①能显示波形，能测信号瞬时值，具有良好的直观性。 ②灵敏度高(10μv/div)(微伏/格)，显示速度快，工作频带宽，可方便观察瞬变信号细节。 ③输入阻抗高，对被测电路影响小。 ④可显示任意两个电压或电流量的函数关系，可作比较信号用。
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示波器按其性能、结构分为：
（1）通用示波器
通用示波器采用单束示波管，它分为单踪、双踪、多踪示波器。单踪示波器在荧光屏上只 能显示一个信号的波形，双踪示波器在荧光屏上可显示两个信号的波形，多踪示波器在荧 光屏上可同时显示两个以上信号的波形。
第4章 电子示波器
4.1概述
电子示波器简称“示波器”，是一种用来直接观察电量随 时间变化过程的仪器。它是典型的时域测量仪器。 随着电子科学技术不断发展，示波器除了能对电信号作定性 的观察外，还能用来进行一些定量的测定。
例如：能够用它进行各种电信号的电压、频率、相位、 周期等电量的测量。
示波器是一种用来显示某一输入信号与时间关系的快速 X-Y记录器。为了完成X-Y高速记录器的功能，示波器必须 具有许多相应的电子部件。
• 线性时基扫描(P114)可分为连续扫描和触发扫 描两类。 • 连续扫描：没有等待时间，适合观测连续信号。但观察脉冲信号时
，不能观测细节部分。波形如图P111 • 触发扫描：只有在触发信号的激励下才开始扫描。完成一次扫描后
，处于等待状态，等第二个触发信号到来再进行第二次扫描，适宜 观察占空系数小的脉冲信号。波形如图P111
加速，增加光迹辉度。
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二、偏转系统
•
示波管中，在第二阳极的后面，由两对相互垂直的偏转板组成偏
转系统，Y轴偏转板在前（靠近第二阳极），X轴偏转板在后。两对
偏转板各自形成静电场，分别控制电子束在垂直方向和水平方向的偏
转。
•
为了显示出被测信号的波形，扫描电压和被测信号电压分别加在
示波管X、Y偏转板上。扫描电压是与时间成正比的锯齿波，因此，
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三、荧光屏 P107
• 示波管的屏幕是在它的管面内壁涂上一层荧光粉形成的。 • 由荧光粉组成的荧光膜在受到高速电子轰击后，将电子的动能转化为光能
，形成光点，并出现余辉时间。
从电子束停止作用到光点亮度下降到其原始 值的10％所延续的时间
利用荧光屏的余辉，当电子束随信号电压偏转时，才能看到由光点的 移动轨迹而形成的整个信号波形。 示波管按余辉时间可分为： 短余辉（小于1ms）示波管，观察高速信号； 中余辉（1~100ms ）示波管，用于通用的示波器； 长余辉（大于100ms）示波管。观察低速信号。
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4.4 通用示波器
• 通用示波器是示波器中应用最广泛的一种。它通常泛指采用单束示极 管的、除取样示波器及专用或特殊示波器以外的各种示波器。
• 虽然通用示波器的种类繁多，但其组成部分都应包括下图所示的三个 组成部分。
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通用示波器组成
Y输入
Y输入
电路
Y前置 放大器
延迟线
Y后置 放大器
至Y 偏转板
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补充：波形显示原理
如果只在示波管的水平偏转板上加如图4-3所示的锯齿波形的扫描 电压（以下称扫描电压），则会使得电子束沿水平方向偏转，荧光屏上 就出现水平扫描线；如果只在垂直偏转板上加此扫描电压时，则会使得 电子束沿竖直方向偏转，则荧光屏上就出现竖直扫描线；如果在水平偏 转板加上扫描电压，同时又在垂直偏转板加被测量信号电压时，电子束 就同时受到水平和垂直方向上的电场力的作用，则电子束就向二力的合 力方向偏转,如图4-4所示。
组成。 • 其作用是产生扫描锯齿波并加以放大，以驱动电子束进行水平扫描；
触发整形电路则保证荧光屏上显示的波形稳定。 • 3. 主机系统：主要包括示波管、增辉电路、电源和校准信号发生器。 • 增辉电路的作用是在扫描正程使光迹加亮，而在扫描回程使光迹消隐
。 • 电源电路将交流市电变换成多种高、低压电源，以满足示波管及其他
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⑴Y通道输入 耦合方式 P111
输入耦合方式设有AC、GND、DC三档选择开关。 观察交流信号时，置“AC”档。 确定零电压时，置“GND”档。 观测频率很低的信号或带有直流分量的交流信号时，置“DC”档。
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⑵衰减器P112
• 输入衰减器用来衰减输入信号 ，以保证显示在荧光屏上的信 号不致因过大而失真。
内
外触发 外 电源
X输入
触发电路
校准信号 输出
校准信号 发生器
扫描 发生器
至各电路 低压电源
水平 放大器
至X 偏转板
高压电源
正高压 负高压
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通用示波器组成
• 1. Y轴系统（垂直系统）：由衰减器、放大器及延迟线等组成。 • 其主要作用是放大被测信号电压，使之达到适当幅度，以驱动电子束
作垂直偏转。 • 2. X轴系统（水平系统）：由触发整形电路、扫描发生器及X放大器
（5）专用示波器
专用示波器能够满足特殊的用途，如监测调试电视系统的电视示波器，用于调试彩色电视
中有关色度信号幅度和相位的矢量示波器和用于观测调试计算机和数字系统的逻辑示波器
等。
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4.2 示波管
• 示波器将电信号波形转换成人眼能直接观察的图像，是
通过其核心部件示波管来实现的。
• 示波管是电子示波器的显示器件，也是示波器的心脏。 近来，许多新型的光显示器件有了很大的发展，例如：电发 光阵、砷化镓二极管固态光发射阵、液晶离子器件等。
相作用，以便将被测信号对称地加到Y偏转板，提供电子束在Y方向 发生偏转时所需电压。 • 和X轴系统相配合，Y轴系统还具有延时功能，并能向X通道提供内触 发源。基本组成如下：
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输入电路：引入被测信号，为前置放大器提供良好的工作条件。 并在输入信号与前置放大器之间起阻抗变换、电压变换的作用。输入 电路的组成如图P111。
偏转因素的倒数称为“（偏转）灵敏度”。 偏转因素指在输入信号作用下，光点在荧光屏上的垂直（Y）方 向移动1cm（即1格）所需的电压值，单位为“V/cm”、“mV/cm”（或 “V/div”、“mV/div”）。 偏转因素表示了示波器Y通道的放大/衰减能力。
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扫描速度是指荧光屏上单位时3.扫间描内速光度点水平移动的距离，单位为“ cm/s”。
（2）多束示波器
多束示波器又称为多线示波器，它采用多束示波管，荧光屏上显示的每个波形都由单独的 电子束扫描产生，能同时观测、比较两个以上的波形。
（3）取样示波器
取样示波器将高频、超高频信号经取样变换为较低频率信号后再显示，适用于测量高频、 超高频信号。
（4）存储示波器
存储示波器具有存储被测信号的功能，适用于异地观测、异地分析测量。
调节RP2可以改变第一阳极的电位，调节RP3可以改变第二阳极的电 位，适当调节RP2( “聚焦”)和RP3( “辅助聚焦”) ，可使电子束恰好在 荧光屏上会聚成细小的点，保证显示波形的清晰度。
调节“辉度”时会使聚焦受到影响，示波管的“辉度”与“聚焦” 两者经常要配合调节。
后加速极A3位于荧光屏与偏转板之间，其作用是对电子束作进一步
• RC阻容分压电路
• R1、R2为分压电阻，C1为补偿
电容， C2为下一级的输入电容
和分布电容。
• 改变分压比的开关即为示波器灵敏
度粗调开关,在面板上常用V/cm标记
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衰减器
上述是TX=TY（即fY = fx）的情况。如果使TX=2TY（即fY = 2fX），则 在荧光屏上显示两个周期的正弦波形。由此可见，如想增加显示波形 的周期数，则应增大扫描电压ux的周期，即降低ux的扫描频率。荧光 屏显示被测信号的周期个数就等于Tx与TY之比值n（n为正整数）。
如果Tx与TY的比值不是整数倍，则会出现正弦波形向左或向右移 动。这是在调节过程中经常出现的现象。