第3章电子示波器.ppt

3.1概述3.2示波管及波形显示原理3.3通用示波器3.4双踪示波器3.5数字存储示波器3.6电子示波器的应用3.7晶体管特性图示仪3.8频率特性测试仪,第3章电子示波器,3.1概述3.1.1电子示波器的概念定义：电子示波器简称为示波器（Oscilloscope），是是一种综合性的电信号测试仪器，能够把眼睛看不见的电信号转换成能直接观察的波形，显示于荧光屏上。即它是利用阴极射线管作为显示器显示信号波形的一种电子测试仪器。有时也简称示波器是一种X-Y图示仪。作用：是一种时域测量仪，作用主要有四点：定性观察电信号的动态过程，如电流、电压或经过转换的非电量的变化过程；,3.1概述,定量测量表征电信号特性的参数，如电压或电流的幅值、频率、相位和脉冲幅度等；根据需要同时观测两个或多个电信号的动态过程；借助一定的转换设备，可以观测温度、速度等非电量的变化情况。特点能直观显示电信号的波形，便于观察信号波形随时间的变化规律。测量灵敏度高，可测量幅度较小的信号，且具有较强的过载承受能力。输入阻抗高（兆欧级），对被测网络影响小。频率高，响应速度快，便于观察波形瞬变的细节。,3.1概述,3.1.2电子示波器的分类为适应各种测试需要，电子示波器种类繁多。按用途和结构分类通用示波器：采用单束示波管作为显示器，能定性、定量观察信号。根据其在荧光屏上显示出的信号数目，可以分为单踪、双踪和多踪示波器。多线多踪示波器：采用多束示波管作为显示器，荧光屏上显示的每个波形都由单独的电子束扫描产生，能实时观察比较两个或两个以上的信号波形。取样示波器：根据取样定理，将高频周期信号取样变换成低频离散时间信号，然后采用通用示波器显示。,3.1概述,3.2示波管及波形显示原理3.2.1示波管概念：示波管又称为阴极射线管，是示波器的核心部分，其功能是把电信号转变为光信号。组成：示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，封装在抽成真空的玻璃壳内。如图所示。,3.2示波管及波形显示原理,各部分的作用电子枪：作用是发射一束高速运动并聚焦成很细的电子射线。由灯丝（F或T）、阴极（K）、控制栅极（G）、第一阳极（A1）、第二阳极（A2）和第三阳极（A3）组成。如图所示。除灯丝外，其余电极的结构均为金属圆筒形，且轴心都保持在同一条轴线上。,3.2示波管及波形显示原理,未画出第三阳极,灯丝：用来加热圆筒形阴极，使阴极发射电子。阴极：为一个金属圆筒，外层涂有稀土氧化物，用于发射电子。控制栅极：套在阴极外面的金属圆筒，顶部中心有一个小孔，用于控制电子射线的强弱。其上加有一个比阴极更低的负电压，改变负压的数值，就会改变穿过小孔的电子数目，从而改变光点的亮度。电子示波器面板一般都设有“亮度”或“辉度”旋钮，就是通过改变控制栅极的负压而调节荧光屏上光点或波形的亮度。第一、二阳极：为两个圆形金属筒，其上所加电压相对于阴极为正（A2为800V3kV，A1为A2的0.20.5倍）。,3.2示波管及波形显示原理,第一、二阳极对阴极发射的电子具有吸引力，使电子通过控制栅极后开始向荧光屏方向加速，而在两个阳极之间形成的电场，对电子具有聚焦作用，使电子聚合在一起形成很细的一束，电子束被轰击后在荧光屏上形成一个清晰的光点。改变两阳极间的电压，就会影响光点的位置。在示波器面板上用来改变第一阳极电压的电位器叫“聚焦”，改变第二阳极电压的电位器叫“辅助聚焦”，两者配合恰当，可使光点正好落在荧光屏上，获得清晰图像。,3.2示波管及波形显示原理,第三阳极：在荧光屏附近增加一石墨涂层作为第三阳极，作用有三：使穿过偏转系统的电子进一步加速，获得足够能量去轰击荧光屏；石墨层涂在整个锥体上，能起到屏蔽作用；吸收电子束轰击荧光屏产生的二次电子。即电子束轰击荧光屏会产生二次电子，处于高电位的A3可吸收这些电子。,3.2示波管及波形显示原理,偏转系统：通常采用静电偏转方式，即在示波管内安装相互垂直的两对平行金属板Y、X（称为偏转板）。垂直偏转板：也称为Y轴偏转板，为上下平行安装的偏转板，加压后可使电子束上下偏移。水平偏转板：也称为X轴偏转板，为左右平行安装的偏转板，加压后可使电子束左右偏移。在两对偏转板电场力的共同作用下，电子束能上下左右移动，借助余辉和视觉残留效应，可在荧光屏上显示出光点轨迹，即光点运动所描绘出的各种波形。示波器面板上设有“水平位移”和“垂直位移”旋钮，用来分别调节水平和垂直偏转板上的直流电压，以控制荧光屏上光点的位置。,3.2示波管及波形显示原理,荧光屏：荧光屏是电光转换的关键部分，其玻璃屏的内壁涂有一层荧光物质，在电子束轰击下能发出可见光。光的强弱与电子束的数量和能量有关，能量越高，电子束电流越大，光点亮度越高。荧光屏的发光颜色及余辉时间由荧光物质的种类决定。常见的荧光屏有绿色、蓝色和白色。余辉时间：从电子束移去到光点亮度下降为原始值的10%，所延续的时间即为余辉时间。极短余辉：余辉时间小于10s；短余辉：余辉时间为10s1ms；中余辉：余辉时间为1ms0.1s；长余辉：余辉时间为0.1s1s；极长余辉：余辉时间大于1s。,3.2示波管及波形显示原理,3.2.2波形显示原理示波器是通过在X和Y偏转板上加控制电压，控制由电子枪发射的电子束的偏转，从而在屏幕上描绘出轨迹。一般在X偏转板上加正向锯齿波信号，线性上升的电压控制电子束从左到右移动，形成水平扫描。因为上升的电压与时间成线性关系，扫描得到的轨迹就可以模拟时间轴。如果同时在Y偏转板上加与被测信号成比例的电压，使电子束在水平移动的同时也在垂直方向移动，这样电子束就描绘出被测信号与时间的关系，也就是信号波形。,3.2示波管及波形显示原理,垂直和水平偏转板都不加电压垂直和水平偏转板都不加电压时，只在荧光屏中心显示一个亮点。垂直偏转板加周期正弦电压，水平偏转板不加电压水平偏转板不加电压，垂直偏转板加一个周期性正弦电压，则电子束经过偏转板时，作上下偏移，光点在荧光屏上作垂直方向的移动，由于荧光屏的余辉作用和视觉残留效应，看到的光点运动轨迹是一条垂直亮线，如图所示。,3.2示波管及波形显示原理,垂直偏转板不加电压，水平偏转板加周期性锯齿波电压如果垂直偏转板不加电压，水平偏转板加周期性变化的锯齿波电压，则两极板间的光点就会产生左右方向的移动，形成了一束水平扫描线，如图所示。由于锯齿波电压是随时间均匀增加的线性电压，即模拟时间的电压，故称为时基线。垂直和水平偏转板加周期性同相正弦电压如图所示，在垂直和水平偏转板上均加周期性正弦电压，则荧光屏上显示一条45的斜线。,3.2示波管及波形显示原理,李沙育图形,垂直偏转板加周期正弦电压，水平偏转板加时基电压如果把周期正弦电压（频率为）加到垂直偏转板上，同时将锯齿波电压（频率为）加到水平偏转板上，而且两个信号的频率和相位相同，则在两对偏转板电场的控制作用下，荧光屏上的光点就会沿着1、2、3、4、5的轨迹运动。当一个信号周期结束，锯齿波电压由最大值急剧变化到零，光点立即返回到原点1位，于是又重复以上变化，这样在荧光屏上就能显示出被测信号的完整波形，如图所示，返回的过程称为回扫。,3.2示波管及波形显示原理,3.2示波管及波形显示原理,显示双周期,同步显示,显示单周期,不同步显示,3.3通用示波器3.3.1通用示波器的基本组成组成结构原理框图通用示波器主要由垂直系统、水平系统和示波管三部分组成，其原理框图如图所示。被测信号由Y输入端送至垂直系统，经内部Y轴放大电路放大后加至示波管的垂直偏转板，控制光点在荧光屏垂直方向上的移动。,3.3通用示波器,垂直偏转板,水平偏转板,水平系统中扫描信号发生器产生锯齿波电压（亦称时基信号），经放大后加至示波管的水平偏转板，控制光点在荧光屏水平方向上进行匀速运动。示波管用来显示被测信号的波形。加至示波管垂直偏转板上被测电压使光点垂直运动，加至水平偏转板上的锯齿波电压使光点沿水平方向匀速运动，二者合成，光点便在荧光屏上描绘出被测电压随时间变化的规律，即为被测电压波形。电路组成如图所示为示波器的电路组成框图。由垂直系统、水平系统、轴电路、示波管及电源等几部分组成。,3.3通用示波器,由图可见，被测信号由输入端输入示波器，经垂直衰减器、前置放大电路、延迟线和末级放大电路处理后，输出幅度足够大的信号加在示波管的垂直偏转板上，使电子枪发射的电子束按被测信号的变化规律在垂直方向产生偏转。,3.3通用示波器,扫描发生器产生锯齿波电压，经水平放大电路后加到水平偏转板，使电子枪发射的电子束水平偏转。为了显示稳定的波形，将被测信号的一部分（内触发方式）或外触发信号（外触发方式）送到触发同步电路，输出触发信号去启动扫描电路，产生一个由触发信号控制起点的扫描电压。,3.3通用示波器,Z轴电路的作用是在扫描正程的时间内产生增辉信号，加到示波器的栅极上，使荧光屏上的光迹增亮；在扫描逆程时将光迹消隐。,3.3通用示波器,主要技术指标频带宽度（频率响应）：示波器的频带一般是其垂直系统的频带宽度，决定了能够测量信号的最高频率。一般要求示波器的频带要比被测信号的最高频率高一些，以保证测量准确，显示波形不失真。瞬态响应（时域响应）：示波器在方波脉冲输入时的过渡特性，常用参数有上升时间和下降时间。Y轴系统的频带宽度与上升时间的关系为式中，频带宽度和上升时间的单位分别为MHz、s。一般情况下，频带宽度与频率上限近似相等。,3.3通用示波器,偏转灵敏度（Y轴灵敏度）：表示光点在荧光屏垂直方向上偏移单位距离所需施加的电压，即输入信号在无衰减情况下，光点在屏幕上偏转1cm（或1div）所需信号电压。单位是UP-P/cm或UP-P/div，反映了示波器观察微弱信号的能力。一般示波器都设有灵敏度调节旋钮，使Y轴灵敏度可分档调节。扫描因数（X轴的扫描速度）：表示光点在荧光屏水平方向上偏移单位距离所用的时间，单位是ns/cm或s/cm。扫描速度快，表明能够观测快速变化的信号。一般示波器都设有扫描速度调节旋钮，使X轴的扫描速度可分档调节。输入阻抗：一般等效于输入电阻和输入电容的并联。输入电阻越大越好，输入电容越小越好。常规情况下，示波器的输入电阻和电容分别在M和pF数量级。,3.3通用示波器,3.3.2通用示波器的垂直系统系统组成示波器的垂直系统由输入耦合选择电路、衰减器、前置放大器、延迟线、后置放大器等组成，如图所示。,3.3通用示波器,衰减器用来衰减大幅度的输入信号，以保证垂直放大电路输出不产生失真。对应于示波器面板上的Y轴灵敏度粗调旋钮。对其要求是频带要足够宽，输入阻抗要足够高。由于衰减器输出所接的垂直放大电路的输入阻抗是容性的，因此衰减器通常采用RC衰减器，其原理如图所示。,3.3通用示波器,3.3通用示波器,延迟线其作用是使垂直通道的信号延迟一定的时间，以便在荧光屏上能观察到脉冲信号的前沿。对其要求是延迟时间应足够长且稳定，有良好的频率特性，损耗小，阻抗匹配，以便无失真地传送信号。现代示波器多采用对称螺旋电缆作延迟线。,3.3通用示波器,垂直放大电路垂直放大电路分为前置放大器和输出放大器两种，放大被观测的信号，使示波器能够观测微弱信号。对其要求是应有稳定的增益，较高的输入阻抗，足够宽的频带和对称输出的输出级。,3.3通用示波器,前置放大器：将信号适当放大后分为两路输出，一路引至触发电路，作为“内触发”方式的同步触发信号；另一路经过延迟线延迟后送至输出放大器，这就使得加在Y偏转板上的信号比实际输入信号滞后一定时间，保证在荧光屏上看到被测脉冲的前沿。输出放大器：将延迟线送来的被测信号放大到足够幅度，以驱动垂直偏转系统，使电子束获得Y方向的满偏转。垂直输出放大电路通常采用一定的频率补偿电路和较强的负反馈，以使在较宽的频率范围内增益稳定。还可通过改变负反馈的方法改变放大器的增益，如示波器设有“倍率”开关“1”或“5”，5时负反馈减小，增益增加5倍。调整负反馈还可以对示波器灵敏度进行微调。,3.3通用示波器,输出放大器大都采用差分放大电路，输出一对平衡的交流电压，以使加在偏转板上的电压能够对称。若在差分电路的输入端馈入不同的直流电位，差分输出电路的两个输出端直流电位也会改变，对应的Y偏转板上的相对直流电位和波形在Y方向的位置也会改变，进而影响Y偏转板上的相对直流电位和波形在Y方向上的位移。即调节“Y轴位移”旋钮，可以改变被测波形在屏幕上的位置。,3.3通用示波器,通道开关通道开关主要存在于多踪示波器，用于快速切换1、2两通道的输入信号，从而实现多个波形的同时显示。其基本原理是电子开关交替选通1通道和2通道，其输入信号分别按一定的时间分割，被轮流送到垂直偏转板，在荧光屏上显示其波形。具体介绍见3.4双踪示波器。,3.3.3通用示波器的水平系统作用水平系统（X轴系统）的作用是产生一个与时间成线性关系的锯齿波电压，即时基电压或扫描电压。当此电压的正程加到水平偏转板上时，电子束就沿水平方向偏转，形成时间基线。要求产生频率、幅度、线性均符合要求的扫描电压。同时放大扫描电压或外接电压。选择适当的触发信号源，保证扫描与被测信号同步，使波形显示稳定。产生增辉与消隐信号，控制示波器Z轴电路工作。,3.3通用示波器,组成水平系统主要由触发整形电路、扫描电路（时基信号发生器）和水平放大电路（X轴放大器）组成，如图所示。其中触发同步电路由触发源选择、输入耦合方式选择、触发极性转换、触发放大器和触发整形电路等组成。,3.3通用示波器,触发整形电路：其作用是把来源不同的触发信号整形为具有一定波形、一定幅度的触发脉冲信号。触发源选择：由开关选择触发信号的来源。其中“内触发”信号来自垂直系统的被测信号，“外触发”信号来自外接触发信号。无论触发信号来自何方，其目的都是使所选触发信号与被测信号相关，以保证荧光屏上显示的被测信号波形稳定。,3.3通用示波器,输入耦合方式选择：选择触发信号的耦合方式。有DC（直流）耦合和AC（交流）耦合两种。其中交流耦合又分为低频耦合AC和高频耦合AC（H）。DC：用于观察直流或缓慢变化的信号。AC：用于观察由低频到较高频率的信号。AC（H）：用于观察高频（一般大于5MHz）信号。,3.3通用示波器,触发极性和触发电平：决定触发脉冲产生的时刻，进而决定扫描的起点。触发极性：指触发点位于触发信号的上升沿还是下降沿，前者称为正极性触发，后者称为负极性触发。触发电平：指触发点位于触发信号的什么电平上，一般由电位器调节。,3.3通用示波器,触发放大整形电路：一般由电压比较器、施密特电路、微分电路组成。电压比较器将触发信号与触发电平进行比较，其输出信号经整形后产生矩形脉冲，再经微分电路后变为扫描发生器所需的触发脉冲。,3.3通用示波器,扫描电路：其作用是在触发脉冲启动下，产生周期性变化的锯齿波扫描电压。为使显示波形清晰稳定，要求输出线性度好、频率稳定、幅度相等的锯齿波电压且扫描时间因数可调。扫描电路由闸门电路、扫描发生器和释抑电路等组成。,3.3通用示波器,闸门电路：在触发脉冲作用下，产生快速上升或下降的闸门信号，分两路输出。一路去启动扫描发生器工作，另一路送至增辉电路，对扫描正程光迹加亮、逆程光迹消隐。扫描发生器：在闸门开启时间内，产生锯齿波扫描电压，即时基电压。,3.3通用示波器,3.3通用示波器,释抑电路：从扫描起点开始将闸门封锁，使其不再受到触发，直到扫描电路完成一次扫描且完全恢复到原始状态后，释抑电路才解除对闸门的封锁，准备接受下一次触发。故释抑电路起到了防止干扰和误触发的作用，确保每次扫描都在触发信号的同一电平上开始，以获得稳定的图形。,3.3通用示波器,水平放大电路：其作用是为示波器水平偏转板提供对称的推动电压，使电子束能在水平方向满偏转。内外选择：选择“内”时，X轴信号为内部扫描锯齿波电压，荧光屏显示的是时间的函数（横轴代表时间t），称为“X-T”工作方式。选择“外”时，X周信号为外部输入信号，荧光屏显示X-Y图形，称为“X-Y”工作方式。,3.3通用示波器,扫描扩展：通过改变水平放大电路的增益来实现扫描的扩展。即将整个水平系统的增益调到原值的k倍，则意味着荧光屏上同样的水平距离所代表的时间缩小为原值的k分之一。水平位移：调节水平放大电路输出的直流电平，即可使荧光屏上显示的图形水平移动。,3.3.4频通用示波器的选择使用示波器的选择根据被测信号的波形和个数来选择若观察低频信号，一般选用普通示波器；若同时观察和比较两个信号，则可选用双踪示波器。根据被测信号的频率来选择Y轴系统的频带越宽，被测信号的波形失真越小。一般要求示波器的频带宽度要大于被测信号最高频率的三倍。根据示波器的上升时间来选择一般要求示波器本身的上升时间应比被测脉冲信号的上升时间小三分之一以上。,3.3通用示波器,示波器的正确使用聚焦与亮度的调整示波器的测量精确度在一定程度上取决于示波管的分辨力，分辨力的高低取决于屏幕光点的大小，即扫描线的粗细。要想得到较高的分辨力，就要有较细的扫描线，这就要求使用者要精心地调整示波器的聚焦。使用示波器测量时，首先要调整示波器的聚焦与亮度，使显示的扫描线尽可能细些，这样才能保证所观察的波形清晰。由于示波器的亮度会影响聚焦特性，亮度过高，电子束密度大，难以做到良好聚焦，故应将扫描线亮度适当调低，以改善聚焦性能，同时可延长示波管的使用寿命。,3.3通用示波器,波形位置和几何尺寸调整仔细调整示波器有关旋钮（按键），使波形尽量处于示波器屏幕中心位置，以获得较好的测量线性。正确调整Y通道的衰减器，尽可能使其波形的幅度占示波器屏幕的一半以上，以提高电压幅度测量的精度。正确调整扫描时间选择旋钮，在示波器屏幕上看到一个或几个完整的波形周期，波形不要过密，以保证波形周期的测量精度。正确调整触发状态合理选择触发源和触发耦合方式，仔细调整触发电平，使示波器处于正常触发状态，以得到稳定的波形。,3.3通用示波器,在选择触发源时，如果观察信号是单通道信号，则选择该通道信号作触发源；如果观察两个时间相关的波形，则将信号周期长的那个通道作为触发源。根据被观察信号的特性来选择触发耦合方式。如果被观察的信号为脉冲信号，则应选择直流耦合方式；如果被观察的信号为正弦交流信号，则可选择交流耦合；如果被观察的信号为带有高频噪声的交流信号，就应选择高频抑制的耦合方式等。,3.3通用示波器,示波器的校准在使用示波器进行测量时，要注意示波器Y通道的衰减器调节旋钮、扫描时间调节旋钮必须处于校准状态，只有这样测得的值才是准确的。正确使用示波器探头探头是示波器的重要附件，质量好坏直接影响测量准确度。质量优良的探头要求其电容是超高频、低损耗的无感电容，电阻为高稳定、低温漂、高频无感电阻，探头电缆是专用电缆。因此最好使用示波器的原配探头。正确使用辉度开关显示波形时，辉度不宜调得过亮。屏幕上亮点不要长时间停留在一个位置上，以免缩短使用寿命。,3.3通用示波器,3.4双踪示波器3.4.1概述双线示波器：把两个相互独立的电子枪及偏转系统封装在同一个示波管内，利用同一个荧光屏进行显示的示波器。由于其示波管价格昂贵，限制了普通应用。双踪示波器：其组成同通用示波器类似，只是在电路中多了一个电子开关及两个垂直通道。电子开关在不同时间里，分别将两个垂直通道的信号轮流接至Y偏转板，在荧光屏上显示两路波形。为使荧光屏能清楚显示两个波形，在前置放大器内设置位移控制，分别控制两个波形的上下位置。,3.4双踪示波器,3.4.2组成结构双踪示波器与通用示波器相比，主要是Y轴系统不同，其原理框图如图所示，主要由两个通道的Y输入电路、前置放大电路、门控电路、电子开关、延迟线、Y后置放大电路等组成。,3.4双踪示波器,3.4.3工作原理双踪示波器的电子开关有五种不同的工作状态，即YA、YB、YA+YB、交替、断续等。YA工作方式YA通道放大器单独工作，电子开关工作于双稳态的一个稳态，YA通道信号被送入垂直偏转板，荧光屏显示YA通道信号。仪器作为单踪示波器使用。YB工作方式YB通道放大器单独工作，电子开关工作于双稳态的另一个稳态，YB通道信号被送入垂直偏转板，荧光屏显示YB通道信号。仪器作为单踪示波器使用。,3.4双踪示波器,YA+YB工作方式两通道同时工作，电子开关打开，YA、YB信号在公共通道放大器中进行代数相加后送入垂直偏转板，YB通道的前置放大器内设有转换开关，可改变输入信号的极性，从而实现两信号的“和”、“差”功能。仪器作为单踪示波器使用。,3.4双踪示波器,3.4双踪示波器,电子开关的工作方式有“交替”和“断续”两种。交替方式如图所示，在第一个扫描周期内，切换控制信号使电子开关接通1通道的信号，荧光屏显示1通道的输入信号波形。第二个扫描周期内，切换控制信号使电子开关接通2通道的信号，荧光屏上显示2通道的输入信号波形，如此重复。如果被测信号频率比较高，利用荧光屏的余辉与人眼的视觉暂留效应，就会看到荧光屏上同时显示出两个波形。此时电子开关的转换频率与扫描信号的频率相等，即开关信号与扫描信号同步。,3.4双踪示波器,当被测信号频率较低（如低于25Hz）时，由于交替显示的速率很慢，图形将出现闪烁，不宜采用“交替”方式，而应采用“断续”方式工作。断续方式如图所示，此时电子开关将一个扫描正程分成许多小的时间间隔，依次使1通道和2通道轮流接通，即对两路被测信号波形轮流进行实时采样显示，这样就在荧光屏上得到两条由若干个取样光点构成的“断续”的波形。由于电子开关转换速率很高，实际上在荧光屏上已经看不到波形的“断续”现象，看到的信号波形已经是连续的了。,3.4.4使用举例SR-8型双踪示波器的面板如图所示。,3.4双踪示波器,显示部分电源开：控制本机的总电源开关。接通后，指示灯立即发光，表示仪器已接通电源。指示灯：接通电源的指示标志。-辉度：用于调节波形或光点的亮度。顺时针旋转亮度增加，逆时针旋转亮度减弱，直至显示亮度消失。-聚焦：用于调节波形或光点的清晰度。-辅助聚焦：与聚焦控制旋钮相互配合调节，提高光点的清晰度。,3.4双踪示波器,-标尺亮度：用于调节坐标轴上刻度线亮度的控制旋钮。顺时针旋转时亮度增加，反之则减弱。寻迹：当按键向下按时，偏离荧光屏的光点回到显示区域，从而寻到光点的所在位置，其作用是降低Y轴和X轴放大器的放大量。校准信号输出：校准信号由此插座输出。,3.4双踪示波器,3.4双踪示波器,Y轴插件显示方式开关：用作转换两个Y轴前置放大器YA及YB工作状态的控制件，有五个作用位置。交替：YA和YB通道处于交替工作状态。YA：YA通道放大器单独工作。YAYB：YA和YB两通道同时工作，通过YA通道的极性开关，可以显示两通道输入信号的和或差。YB：YB通道放大器单独工作。,3.4双踪示波器,断续：受电子开关的自激振荡频率（约200kHz）的控制，使两通道交换工作，从而显示双踪信号。DC-AC（Y轴输人选择开关）：用以选择被测信号进入示波器输入端的耦合方法。置于DC观察含有直流分量的输入信号；置于AC只耦合交流分量，切断输入信号中的直流分量；置于表示Y轴放大器输入端接地。微调V/div：黑色旋钮是Y轴灵敏度的粗调装置，从10mV/div20V/div分11个档，可按被测信号的幅度选择最合适的档，以便观测。,3.4双踪示波器,微调装置的红色旋钮：顺时针转至满度时，即校准位置，可按黑色旋钮所指示的面板上标称值读取被测信号的幅度值。平衡：当Y轴放大器输入级电路出现不平衡时，显示的光点或波形会随V/div开关的微调转动而进行轴向位移，平衡控制器可把这种变化调至最小。-Y轴移位：用来调节波形或光点的垂直位置。逆时针旋转波形下移，顺时针旋转波形上移，直至调整到合适位置为止。,3.4双踪示波器,极性拉-YA：在YA通道系统中，设有极性转换按拉式开关，当此开关拉出时，YA通道为倒相显示。内触发拉-YB：用于选择内触发源。在“按”的位置上（常态），扫描触发信号取自经放大后YA及YB通道的输入信号。在“拉”的位置上，扫描触发信号只取自YB通道的输入信号，通常适用于有时间关系的两路跟踪信号显示。Y轴输入插座：被测信号由此直接或经探头输入。,3.4双踪示波器,X轴插件微调t/div-扫描速度开关：在用示波器显示电压与时间关系曲线时，通常以Y轴表示电压，X轴表示时间。置于扫描速度选择套轴开关上的红色旋钮，是用来连续改变扫描速度的细调装置。顺时针旋转至满度时为校准位置，此时面板上所指示的标称值为扫描速度值；逆时针旋转至满度时为非校准位置，其扫描速度变化范围应大于2.5倍。扩展拉10：按1，拉10，即X轴扩大10倍。,3.4双踪示波器,-X轴移位：为套轴旋钮，用来调节时基线或光点的位置。顺时针旋转右移，逆时针旋转左移。其套轴上的小旋钮系细调装置。外触发外接：连接外触发信号，也可用于X轴放大器外接信号输人。电平：用来选择输入信号波形的触发点，以便在某一所需的电平上启动扫描。当触发电平的位置越过触发区域时，扫描将不被启动，屏幕上无波形显示。,3.4双踪示波器,稳定性：用来调整扫描电路的工作状态，以达到稳定的触发扫描，调准后不需经常调节。内外-触发源选择开关：置内，触发信号取自Y通道的被测信号；置外，触发信号取自外来信号源，即取自“外触发外接”输入端的外触发信号。AC、AC（H）、DC：触发耦合方式选择开关。AC：交流耦合方式。AC（H）：低频抑制耦合方式。通过高通滤波器进行耦合，高通滤波器起抑制低频噪声或低频信号的作用。,3.4双踪示波器,DC：直流耦合方式，用于对变化缓慢的信号进行触发扫描。高频、触发、自动-触发方式开关：按不同目的或用途转换触发方式。高频：扫描处于“高频”同步状态，机内产生约200kHz的自激信号，对被测信号进行同步扫描。本方式常用于观察较高频率信号波形。触发：观察脉冲信号常用的触发扫描方式，由来自Y轴或外接触发源的输入信号进行触发扫描。,3.4双踪示波器,自动：扫描处于自激状态，不必调整“电平”旋钮，即能自动显示扫描线。-触发极性开关：用于选择触发信号的上升沿或下降沿部分来对扫描进行触发。+：以输入触发信号波形的上升沿进行触发，并使扫描启动。-：以输入触发信号波形的下降沿进行触发，并使扫描启动。,3.5数字存储示波器3.5.1概述发展历程：数字存储示波器（DSO，DigitalStorageoscilloscopes）是20世纪70年代初发展起来的一种新型示波器。可以方便地实现对模拟信号波形进行长期存储，并利用机内微处理器对存储信号做进一步处理。如对被测波形的频率、幅值、前后沿、平均值等参数自动测量以及其他处理。它的出现使传统示波器的功能发生了重大变革。概念：数字存储示波器采用数字技术将捕捉到的波形经A/D转换为数字信息，存储于RAM中；需要显示时，再从RAM中读出，经D/A还原成模拟波形显示在荧光屏上。,3.5数字存储示波器,特点波形的取样存储与波形的显示独立：在存储阶段，对快速信号采用较高速率进行取样与存储，对慢速信号采用较低速率进行取样与存储，但在显示阶段，其读出速度采取了一个固定速率，不受取样速率的限制，因而可以获得清晰而稳定的波形。长时间保存信号：这种特性对观察单次出现的瞬变信号尤为有利，如单次冲击波、放电现象等都是在短暂的一瞬间产生，在示波器屏幕上一闪而过，很难观察。数字存储示波器把波形以数字方式存储起来，因而操作方便，且其存储时间在理论上可以是无限长的。,3.5数字存储示波器,具有先进的触发功能：既能显示触发后的信号，也能显示触发前的信号，并可任意选择超前或滞后的时间，这对材料强度、地震研究、生物机能实验提供了有利工具。测量精度高：由于使用晶振作时钟，测时精度高。采用多位A/D转换器也使幅度测量精度大大提高。尤其是能够自动测量、直接读数，克服了荧光屏上人眼读数对测量精度的影响，测量精度优于1%。具有强的处理能力：由于内含微处理器，能自动实现多种波形参数的测量与显示，如上升和下降时间、脉宽、频率、峰峰值等；能对波形实现多种复杂处理，如取平均值、上下限值、频谱分析以及对两波形进行加、减、乘等运算；还能使仪器具有许多自动操作功能，如自检与自校等。,3.5数字存储示波器,具有数字信号的输入输出功能：可以方便地将存储的数据送到计算机或其他外部设备，进行更复杂的数据运算或分析处理。同时还可通过GPIB接口与计算机一起构成自动测试系统。局限性：由于受A/D转换器最大转换速率等因素的影响，目前还不能用于观测频率较高的信号。,3.5数字存储示波器,3.5.2组成原理如图所示，输入信号经Y轴输入电路输入后，进行取样转变为数字信号，存储于示波器的数字存储器RAM中；当需要显示时，再从存储器中读出，通过D/A变换器还原成模拟信号，加至示波管的垂直偏转板。同时X偏转板加相应的扫描信号，信号波形便显示在荧光屏上。,3.5数字存储示波器,3.6电子示波器的应用3.6.1电压的测量直流电压的测量将触发开关置于“自动”或“高频”状态，并调节有关旋钮使屏幕上显示出水平时基线。将Y输入端对地短路，即将输入耦合方式置于“”处，在屏幕上找出零电压所对应的位置，并调节Y轴“位移”将该基线调至合适位置，作为零电压基准位置。确定被测电压极性。将输入耦合方式置于“DC”位置，观察扫描光迹的偏移方向。若扫描光迹向上偏移，则所测电压为正，向下偏移为负。,3.6电子示波器的应用,将被测电压通过探头（或直接）接至示波器的Y输入端，调节Y轴灵敏度旋钮，使扫描线有合适的偏移量，如图所示。如果显示直流电压的坐标刻度（波形与基线之间的距离）为H（div），Y轴灵敏度旋钮的位置为SY（V/div），探头衰减系数为k，则所测直流电压为UXSYHk。【例】Y轴灵敏度开关置于0.5V/div，读出水平扫描线上移六格，且信号输入经过10:1探极，则被测电压为,3.6电子示波器的应用,交流电压的测量将Y轴输入耦合方式选择开关置于交流耦合“AC”位置，当信号频率较低时，应置于“DC”位置，微调旋钮置于“校准”。确定零电平线：将Y轴输入耦合方式置于“”处，使输入信号为零，调节Y轴“位移”旋钮，将扫描基线移至屏幕中心，作为零电平线，以后不再调整。并将耦合开关调至“DC”位置。将输入信号接至Y输入端，调节Y轴灵敏度旋钮，使显示的波形垂直偏转尽可能大。适当调节X轴的“扫描时间”旋钮，使屏幕上稳定显示一个或几个周期的波形。,3.6电子示波器的应用,电压测量时，可读出显示波形中所需测量点到零电平线的距离H，则被测点电压的幅度为UXSYHk。若被测电压为正弦波，整个波形占Y轴方向的格数为H，如图所示，则被测电压的峰峰值为UXSYHk。【附】峰值、有效值、平均值的关系,3.6电子示波器的应用,3.6.2时间和频率的测量时间间隔的测量接入被测信号，调节各旋钮，使显示波形的高度和宽度均匀合适，并稳定在屏幕中心。读出被测波形两点间的距离X，若此时“扫描时间”旋钮置于SX（s/div）位置，X轴扩展倍率置于k，则被测波形两点间的时间间隔为,3.6电子示波器的应用,周期的测量在时间间隔测量中，如果被测波形上的两点正好是一个周期，则所测值即为被测信号的周期。在周期测量时，既可以测量信号的一个周期时间，也可以测量n个周期时间，再除以周期个数n。相对而言，后一种测量方法产生的误差会小些。,3.6电子示波器的应用,频率的测量由于频率是周期的倒数，所以测量信号的频率一般是先测量信号的周期，再换算成频率，测量方法同上。此外，有些电子示波器附带有频率测试功能（数字频率计），利用此功能可以直接显示出被测信号的频率，简单方便。,3.6电子示波器的应用,李沙育图形的测量把两个相位关系不同的正弦波分别加在示波器的X、Y偏转板，可以得到不同的李沙育图形，根据这一原理就可以测出波形间的相位差。,3.6电子示波器的应用,3.6.4调幅系数的测量测量调幅系数时，将被测信号加到示波器Y轴输入端，调整示波器的有关开关旋钮，得到图所示的调幅波波形，测出A、B的长度，求得调幅系数为,3.6电子示波器的应用,3.7晶体管特性图示仪晶体管特性测试仪简称图示仪，是一种采用图示法在荧光屏上直接显示各种晶体管、场效应管的特性曲线，并据此测算出元器件各种参数的元器件测试仪器。,3.7电子示波器的应用,3.8频率特性测试仪3.8.1概述频率特性测试仪的概念频率特性测试仪简称为扫频仪，是一种能够直接在示波管屏幕上显示被测电路频率特性曲线的电子仪器，是示波器功能的一种扩展。频率特性测试仪的分类按频率范围分类可以分为超低频扫频仪，低频扫频仪，高频扫频仪，朝高频扫频仪和微波扫频仪等几种。,3.8频率特性测试仪,按处理信号的形式分类可以分为模拟式扫频仪和数字式扫频仪两种。模拟式扫频仪只显示幅频特性，多用于高频和超高频网络；数字式扫频仪既可以显示幅频特性，也可以显示相频特性，多用于低频和超低频网络。3.8.2频率特性测试方法根据测试原理，网络频率特性的测试主要有点频测量法（逐点测量法）和扫频测量法两种。点频测量法测量原理点频测量法是通过逐点测量一系列规定频率点上的网络增益来确定幅频特性曲线的方法。其原理框图如图所示。,3.8频率特性测试仪,3.8频率特性测试仪,测量特点属于静态测量法，操作繁琐，工作量大，且容易漏测某些细节，使得到的曲线不够精确。扫频测量法测量原理扫频测量法是用一个频率随时间按一定规律、在一定频率范围内扫动的信号（即扫频信号），对被测电路进行快速、定性或定量的动态测量，直接给出被测电路幅频特性曲线的过程。即将等幅扫频信号加至被测电路输入端，然后用示波器来显示信号通过被测电路后振幅的变化。由于扫频信号的频率是连续变化的，故在示波器屏幕上可直接显示出被测电路的幅频特性。其原理框图如图所示。,3.8频率特性测试仪,测量过程扫描电压发生器一方面为示波器X轴提供扫描信号，一方面又用来控制等幅振荡的频率，使其产生按扫描规律频率从低到高周期性重复变化的扫频信号输出