电子示波器
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④在示波器的荧光屏上可描绘出任意两个电压或电 流量的函数关系，故可作为比较信号用的高速X—Y 记录仪
• 4.1.3电子示波器的主要用途
直接测量被测信号的电压、频率、周期、 时间、相位、调幅系数等参数；
间接观测电路的有关参数及元器件的伏安 特性；
利用传感器，还可测量各种非电量甚至人 体的某些生理现象，常用在科学研究、航空 航天、工农业生产、医疗卫生、地质勘探等 方面。
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 •5．瞬态响应（时域响应）
• 荧光屏将电信号变为光信号，是示波管的波 形显示部分,示波管荧光屏的内壁涂有一层荧 光物质，当高速电子轰击荧光屏上荧光物质 时，荧光将电子的动能转变为光能，产生亮 点。光点的亮度取决于轰击电子束中电子的 数目、密度和速度。
• 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， 可将“辉度”调暗。
• 电子束聚焦的原理是，电子从阴极K发射，经G1、 G2、A1、A2聚焦和加速后进入偏转系统。
• 电子在电子枪中的运动轨迹如下图所示。
2、 偏转系统
• 示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金 属板组成，分别称为垂直偏转板和水平偏转 板。
• 当有外加电压作用时，偏转板之间形成电场； 在偏转电场作用下，电子束打向由X、Y偏转 板共同决定的荧光屏上的某个坐标位置。
BY = fH －fL≈fH
• 2．偏转灵敏度(S)
单位输入信号电压 u 引起光点在荧光屏 上偏转的距离H称为偏转灵敏度S, d称为偏 转因数。S的单位为cm/V、cm／mV或diV ／V(格／伏)，d的单位为V／cm。
•3．扫描速度
扫描速度是指荧光屏上单位时间内光点 水平移动的距离，单位为“cm/s”。
4.1 概 述
• 4.1.1 示波器的定义
电子示波器简称示波器。它是一种把人眼看不见的 电信号转换成具体的可见图像显示在屏幕上的仪器 (用荧光屏显示电量随时间变化过程的电子测量仪器)．
• 4.1.２ 示波器的基本特点
①能显示信号波形，可测量瞬时值，具有直观性。
②输入阻抗高，对被测信号影响小。
③工作频带宽，速度快，便于观察高速变化的波形 的细节。
• 为了示波器有较高的测量灵敏度，Y偏转板 置于靠近电子枪的部位，而X偏转板在Y的右 边。
电子在偏转板内的运动
D Ll dU d 2dU a
Ud——偏转电压； Ua——第2阳极A2上的电压； L，ld，d——与示波管结构有关的尺寸。
示波管的偏转因数S
S U d 2dU a
D
Lld
返回
3、 荧光屏
12ns
4.4 电子示波器的基本部件
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
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
• 一、垂直偏转通道(Y通道)
• 当电子束停止轰击荧光屏时，光点仍能保持 一定的时间，这种现象称为“余辉效应”。
4.3 电子示波器的组成结构
• 一、电子示波器结构框图 • 电子示波器的基本组成框图如下图所示。
电子示波器由Y通道、X通道、示波管、幅 度校正器、扫描时间校正器、电源几部分 组成。
Y输入
Y输入 电路
Y前置 放大器
延迟线
•① •③ •⑤ •⑦ •⑨
Sb：上冲量 Sd：预冲，又称前冲 Sf：后过冲 tf ：下降时间 脉冲周期和重复频率：
② Sc：阻尼振荡 ④ Se：下垂 ⑥ tr ：上升时 ⑧ 脉冲宽度τ
⑩ 脉冲的占空系数ε：
• 例如 SBM－10A型示波器fH =30MHz，则上升时间：
tr
0.35 /
fH
0.35 30 106
Y后置 放大器
至Y 偏转板
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
• 二、示波器的主要技术性能 • 1．频率响应(频带宽度)
示波器最重要的工作特性就是频率响应 fh，也叫带宽。这是指垂直偏转通道(Y方向 放大器)对正弦波的幅频响应下降到中心频率 的0.707(-3dB)的频率范围。
CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部 分组成，基本结构如下图所示。
Hale Waihona Puke Baidu
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，它由灯丝h、阴极K、栅极G1和G2 和阳极A1、A2组成。
• 通过调节G1对K的负电位可控制电子束的强 弱，从而调节光点的亮度，即进行“辉度” 控制。
• 调节A1的电位器称为“聚焦”旋钮，通过 对它进行调节可调节G2与A1和A1与A2之 间的电位；调节A2电位的旋钮称为“辅助 聚焦”。
• 4.1.4 示波器的分类
根据示波器对信号的处理方式的不同可分为 模拟、数字两大类：
• 1、 模拟示波器
——采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。
• 2 、数字示波器
——对信号进行数字化处理后再显示。
1、 模拟示波器
• 模拟示波器可分为通用示波器、多束示波器、取样 示波器、记忆示波器和专用示波器等。
• 通用示波器采用单束示波管，又可分为单踪、双踪、 多踪示波器。
• 多束示波器采用多束示波管，荧光屏上显示的每个 波形都由单独的电子束扫描产生。
• 取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。 • 记忆示波器采用有记忆功能的示波管，实现模拟信
号的存储、记忆和反复显示。 • 专用示波器是能够满足特殊用途的示波器，又称特
种示波器。
2 、数字示波器
• 数字示波器将输入信号数字化（时域取样和 幅度量化）后，经由D/A转换器再重建波形。
• 数字示波器具有记忆、存贮被观察信号功能， 又称为数字存贮示波器。
• 根据取样方式不同，数字示波器又可分为实 时取样、随机取样和顺序取样三大类。
4.2 示 波 管
•示波管（ CRT ）
• 4.1.3电子示波器的主要用途
直接测量被测信号的电压、频率、周期、 时间、相位、调幅系数等参数；
间接观测电路的有关参数及元器件的伏安 特性；
利用传感器，还可测量各种非电量甚至人 体的某些生理现象，常用在科学研究、航空 航天、工农业生产、医疗卫生、地质勘探等 方面。
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 •5．瞬态响应（时域响应）
• 荧光屏将电信号变为光信号，是示波管的波 形显示部分,示波管荧光屏的内壁涂有一层荧 光物质，当高速电子轰击荧光屏上荧光物质 时，荧光将电子的动能转变为光能，产生亮 点。光点的亮度取决于轰击电子束中电子的 数目、密度和速度。
• 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， 可将“辉度”调暗。
• 电子束聚焦的原理是，电子从阴极K发射，经G1、 G2、A1、A2聚焦和加速后进入偏转系统。
• 电子在电子枪中的运动轨迹如下图所示。
2、 偏转系统
• 示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金 属板组成，分别称为垂直偏转板和水平偏转 板。
• 当有外加电压作用时，偏转板之间形成电场； 在偏转电场作用下，电子束打向由X、Y偏转 板共同决定的荧光屏上的某个坐标位置。
BY = fH －fL≈fH
• 2．偏转灵敏度(S)
单位输入信号电压 u 引起光点在荧光屏 上偏转的距离H称为偏转灵敏度S, d称为偏 转因数。S的单位为cm/V、cm／mV或diV ／V(格／伏)，d的单位为V／cm。
•3．扫描速度
扫描速度是指荧光屏上单位时间内光点 水平移动的距离，单位为“cm/s”。
4.1 概 述
• 4.1.1 示波器的定义
电子示波器简称示波器。它是一种把人眼看不见的 电信号转换成具体的可见图像显示在屏幕上的仪器 (用荧光屏显示电量随时间变化过程的电子测量仪器)．
• 4.1.２ 示波器的基本特点
①能显示信号波形，可测量瞬时值，具有直观性。
②输入阻抗高，对被测信号影响小。
③工作频带宽，速度快，便于观察高速变化的波形 的细节。
• 为了示波器有较高的测量灵敏度，Y偏转板 置于靠近电子枪的部位，而X偏转板在Y的右 边。
电子在偏转板内的运动
D Ll dU d 2dU a
Ud——偏转电压； Ua——第2阳极A2上的电压； L，ld，d——与示波管结构有关的尺寸。
示波管的偏转因数S
S U d 2dU a
D
Lld
返回
3、 荧光屏
12ns
4.4 电子示波器的基本部件
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
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
• 一、垂直偏转通道(Y通道)
• 当电子束停止轰击荧光屏时，光点仍能保持 一定的时间，这种现象称为“余辉效应”。
4.3 电子示波器的组成结构
• 一、电子示波器结构框图 • 电子示波器的基本组成框图如下图所示。
电子示波器由Y通道、X通道、示波管、幅 度校正器、扫描时间校正器、电源几部分 组成。
Y输入
Y输入 电路
Y前置 放大器
延迟线
•① •③ •⑤ •⑦ •⑨
Sb：上冲量 Sd：预冲，又称前冲 Sf：后过冲 tf ：下降时间 脉冲周期和重复频率：
② Sc：阻尼振荡 ④ Se：下垂 ⑥ tr ：上升时 ⑧ 脉冲宽度τ
⑩ 脉冲的占空系数ε：
• 例如 SBM－10A型示波器fH =30MHz，则上升时间：
tr
0.35 /
fH
0.35 30 106
Y后置 放大器
至Y 偏转板
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
• 二、示波器的主要技术性能 • 1．频率响应(频带宽度)
示波器最重要的工作特性就是频率响应 fh，也叫带宽。这是指垂直偏转通道(Y方向 放大器)对正弦波的幅频响应下降到中心频率 的0.707(-3dB)的频率范围。
CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部 分组成，基本结构如下图所示。
Hale Waihona Puke Baidu
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，它由灯丝h、阴极K、栅极G1和G2 和阳极A1、A2组成。
• 通过调节G1对K的负电位可控制电子束的强 弱，从而调节光点的亮度，即进行“辉度” 控制。
• 调节A1的电位器称为“聚焦”旋钮，通过 对它进行调节可调节G2与A1和A1与A2之 间的电位；调节A2电位的旋钮称为“辅助 聚焦”。
• 4.1.4 示波器的分类
根据示波器对信号的处理方式的不同可分为 模拟、数字两大类：
• 1、 模拟示波器
——采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。
• 2 、数字示波器
——对信号进行数字化处理后再显示。
1、 模拟示波器
• 模拟示波器可分为通用示波器、多束示波器、取样 示波器、记忆示波器和专用示波器等。
• 通用示波器采用单束示波管，又可分为单踪、双踪、 多踪示波器。
• 多束示波器采用多束示波管，荧光屏上显示的每个 波形都由单独的电子束扫描产生。
• 取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。 • 记忆示波器采用有记忆功能的示波管，实现模拟信
号的存储、记忆和反复显示。 • 专用示波器是能够满足特殊用途的示波器，又称特
种示波器。
2 、数字示波器
• 数字示波器将输入信号数字化（时域取样和 幅度量化）后，经由D/A转换器再重建波形。
• 数字示波器具有记忆、存贮被观察信号功能， 又称为数字存贮示波器。
• 根据取样方式不同，数字示波器又可分为实 时取样、随机取样和顺序取样三大类。
4.2 示 波 管
•示波管（ CRT ）