第6章 时域测量

1、电子测量原理电子测量原理第1页电子测量原理电子测量原理第2页第第6章章 时域测量时域测量 电子测量原理电子测量原理第3页第第6章章 时域测量时域测量 电子测量原理电子测量原理第4页重点讲通用型普通示波器（模拟型）重点讲通用型普通示波器（模拟型），其原因：，其原因：常用、常见。常用、常见。本身具有的它类都有，如：本身具有的它类都有，如：X、Y、Z放大器，高、中、低压电源等。放大器，高、中、低压电源等。6.2 模拟示波器模拟示波器 Y输入电路Y前置放大器触发电路延迟线Y后置放大器水平放大器扫描发生器Y输入外触发内外至X偏转板至Y偏转板校准信号发生器低压电源高压电源电源至各电路正高压负高压X输入校准

2、信号输出6.2.1 模拟示波器的基本组成模拟示波器的基本组成约有约有5个独立部分个独立部分第第6章章 时域测量时域测量 图图6.2.1作业作业6.2电子测量原理电子测量原理第5页 Y输入电路Y前置放大器触发电路延迟线Y后置放大器水平放大器扫描发生器Y输入外触发内外至X偏转板至Y偏转板校准信号发生器低压电源高压电源电源至各电路正高压负高压X输入校准信号输出1、示波管、示波管：采用：采用内部电偏转内部电偏转方式，分水平（方式，分水平（X方向方向）偏转和垂直（偏转和垂直（Y方向方向）偏转，目的是使电子束位移成）偏转，目的是使电子束位移成形。类似电视机的显象管（采用形。类似电视机的显象管（采用外部磁偏

3、转外部磁偏转方式），方式），在某些特殊场合可互代（如在教学中用显象管看大在某些特殊场合可互代（如在教学中用显象管看大波形）。波形）。5.2.1 模拟示波器的基本组成模拟示波器的基本组成图图6.2.1电子测量原理电子测量原理第6页 Y输入电路Y前置放大器触发电路延迟线Y后置放大器水平放大器扫描发生器Y输入外触发内外至X偏转板至Y偏转板校准信号发生器低压电源高压电源电源至各电路正高压负高压X输入校准信号输出2、垂直信道、垂直信道：简称：简称Y轴轴由输入电路、由输入电路、Y轴放大器、延迟线等组成，其轴放大器、延迟线等组成，其作用作用是是传输、处理被测信号使电子束传输、处理被测信号使电子束上下偏转上下

4、偏转。5.2.1 模拟示波器的基本组成模拟示波器的基本组成图图6.2.1电子测量原理电子测量原理第7页 Y输入电路Y前置放大器触发电路延迟线Y后置放大器水平放大器扫描发生器Y输入外触发内外至X偏转板至Y偏转板校准信号发生器低压电源高压电源电源至各电路正高压负高压X输入校准信号输出3、水平信道、水平信道：简称：简称X轴轴（有两路）（有两路）由触发时基电路、锯齿波发生器、水平放大器等组成，由触发时基电路、锯齿波发生器、水平放大器等组成，其其作用作用使电子束使电子束左右偏转左右偏转。4、Z轴放大轴放大：教材框图中有，它是一个放大器，受：教材框图中有，它是一个放大器，受控点是示波管的阴极，有两个作用：

5、控点是示波管的阴极，有两个作用：通过调整通过调整Z轴轴放大器的增益放大器的增益改变辉度改变辉度（亮度）；（亮度）；消除回扫消除回扫。5.2.1 模拟示波器的基本组成模拟示波器的基本组成图图6.2.1电子测量原理电子测量原理第8页 Y输入电路Y前置放大器触发电路延迟线Y后置放大器水平放大器扫描发生器Y输入外触发内外至X偏转板至Y偏转板校准信号发生器低压电源高压电源电源至各电路正高压负高压X输入校准信号输出5、供电、供电：将：将220V市电变换成高压和低压直流电源。市电变换成高压和低压直流电源。其中高压送示波管，作用是使电子束加速产生动能其中高压送示波管，作用是使电子束加速产生动能激发荧光粉发光。

6、激发荧光粉发光。5.2.1 模拟示波器的基本组成模拟示波器的基本组成图图6.2.1电子测量原理电子测量原理第9页FKG1G2A1A2Y偏转板X偏转板辉度聚焦辅助聚焦+E-E荧光屏电子枪偏转系统荧光屏5.2 模拟示波器模拟示波器作业作业6.1电子测量原理电子测量原理第10页FKG1G2A1A2Y偏转板X偏转板辉度聚焦辅助聚焦+E-E荧光屏电子枪偏转系统荧光屏+ ev电子测量原理电子测量原理第11页电子测量原理电子测量原理第12页 作业作业6.3电子测量原理电子测量原理第13页Ux0123401324Ux-Uxt左左中中右右Uy0123401324Uy-Uyt上上中中下下电子测量原理电子测量原理第

7、14页左左右右上上中中下下图图6.2.5Uy0123401324Uy-Uyt0UxtUx-Ux电子测量原理电子测量原理第15页。 t0123401234uytux01234上上中中下下右右中中左左mxmy0y0 xmmyyxx00arcsinarcsin或。表明x0=0、y0=0，相差=0 。电子测量原理电子测量原理第16页。t0123401234uytux01234024上上中中下下右右中中左左mxmy0y0 xmmyyxx00arcsinarcsin或表明x0=xm、y0=ym，相差=90。电子测量原理电子测量原理第17页普通示波器普通示波器：Sy=40 Sx=60 电子测量原理电子测量原

8、理第18页 上上中中下下右右中中左左uyTyTxuxtt图图6.2.6电子测量原理电子测量原理第19页t015(6)234789012345678uytuxTy101110911yxTT45上上中中下下右右中中左左yxTT45 电子测量原理电子测量原理第20页fdB3dBfh0fB=fh- fl fhtftVdfAbtr0.1A0.9A为上升时间为上升时间tr0.9A0.1A为下降时间为下降时间tf上冲量%100Abso下冲量%100Afsn预 冲%100Adspsfthr012. 0103035. 035. 06举例举例电子测量原理电子测量原理第21页 0.51251020010050201

9、0VmVV/div(V/div(格格) )电子测量原理电子测量原理第22页 0.20.511005020100200Smst/div(t/div(格格) )500s105 21502010电子测量原理电子测量原理第23页6.2 模拟示波器模拟示波器 Y输入电路Y前置放大器触发电路延迟线Y后置放大器水平放大器扫描发生器Y输入外触发内外至X偏转板至Y偏转板校准信号发生器低压电源高压电源电源至各电路正高压负高压X输入校准信号输出S1自探头自探头到衰减器到衰减器vI若是双踪，则若是双踪，则2个输入电路用电子个输入电路用电子开关（开关（图图6.2.9）切换为切换为Y1、Y2。图图6.2.7细分有细分有8

10、部分部分电子测量原理电子测量原理第24页 vivoR1R2C1C2Z1Z2自自S1到阻抗到阻抗变换器变换器高电平时高电平时iiokvRRRvv212边沿时边沿时iiiovkCCCvCjCjCjvv2112121112211CRCR正确衰减时正确衰减时k=k即即:过补偿过补偿C1偏大偏大vokk欠补偿欠补偿C1偏小偏小vokkvok=k正确补偿正确补偿1、输入电路、输入电路0.512510200100502010VmVV/div(V/div(格格) )电子测量原理电子测量原理第25页 Y输入电路Y前置放大器触发电路延迟线Y后置放大器水平放大器扫描发生器Y输入外触发内外至X偏转板至Y偏转板校准信号

11、发生器低压电源高压电源电源至各电路正高压负高压X输入校准信号输出作用作用：将单端输入转换成将单端输入转换成双端平衡输出双端平衡输出上调下移上调下移下调上移下调上移E微微调调ET4T3P4P5P6 1垂直位移垂直位移至延迟线至延迟线至延迟线至延迟线自阻抗自阻抗变换器变换器 ET1T2P1+P2 5校准校准 5电子测量原理电子测量原理第26页上调下移上调下移下调上移下调上移E微微调调ET4T3P4P5P6 1垂直位移垂直位移至延迟线至延迟线至延迟线至延迟线自阻抗自阻抗变换器变换器 ET1T2P1+P2 5校准校准 5电子测量原理电子测量原理第27页任何电路的任何电路的输出总是滞后输入输出总是滞后输

12、入，频带宽，频带宽(窄窄)延迟短延迟短(长长)。vit0150nsvx延迟延迟150ns180ns Y输入电路Y前置放大器触发电路Y后置放大器水平放大器扫描发生器Y输入外触发内 ns1040nsZ轴放大轴放大40ns80ns20ns50nsvyvxvi延迟线160ns有有160ns延迟线的显示延迟线的显示210ns50无延迟线无延迟线显示波形显示波形可见：当可见：当Y轴延迟轴延迟(tyd)txd的要求才能看到全部的要求才能看到全部波形，波形，通常通常Y轴要延迟约轴要延迟约160ns看到的波形只是被测信号看到的波形只是被测信号的后半部分的后半部分(少了少了txdtyd)。作业作业6.4电子测量原

13、理电子测量原理第28页+E自延迟自延迟线输出线输出100140V电子测量原理电子测量原理第29页Y1输入电路Y1前置放大器Y1门电路电子开关延迟线Y后置放大器Y2输入电路Y2前置放大器Y2门电路至至Y偏转板偏转板Y Y1 1输入输入Y Y2 2输入输入控制信号控制信号电子测量原理电子测量原理第30页特点特点非非实时测量实时测量测低测低频频时有时有闪烁闪烁特点特点实实时测量时测量测高测高频时频时成成虚线虚线uy1uy2ux左左左左右右右右uy1uy2ux左左左左右右右右电子测量原理电子测量原理第31页触 发 源选 择触 发 耦 合方 式 选 择放 大 整 形电 路扫 描闸 门扫 描 电 压发 生

14、 器水 平放 大 器比 较 和释 抑 电 路触 发 信 号触 发 电 路扫 描发 生 器 环至 X偏 转 板6.2 模拟示波器模拟示波器电子测量原理电子测量原理第32页扫描闸门扫描锯齿波发生器比较和释抑电路+E至至X放放大器大器+E稳定度调节稳定度调节比较电平比较电平触发脉触发脉冲输入冲输入“增辉增辉”脉冲脉冲SRQQvoV_V+电子测量原理电子测量原理第33页送增辉电路（送增辉电路（Z轴放大器轴放大器）的信）的信号与号与uo相反。相反。触发脉冲输入触发脉冲输入增辉电路增辉电路扫描电压发生器扫描电压发生器RS=00保持保持；RS=01置置1；RS=10置置0；RS=11错误错误扫描闸门扫描锯齿

15、波发生器比较和释抑电路+E至至X放放大器大器+E稳定度调节稳定度调节比较电平比较电平触发脉触发脉冲输入冲输入“增辉增辉”脉冲脉冲SRQQvoV_V+uo电子测量原理电子测量原理第34页扫描闸门扫描锯齿波发生器比较和释抑电路+E至至X放放大器大器+E稳定度调节稳定度调节比较电平比较电平触发脉触发脉冲输入冲输入“增辉增辉”脉冲脉冲SRQQvoV_V+扫描锯齿波输出扫描锯齿波输出来自扫描闸门-+RCEEuoII开关开关StRCEdtRECIdtCutto0011t正程正程逆程逆程电子测量原理电子测量原理第35页V_)V+)vo扫描闸门扫描锯齿波发生器比较和释抑电路+E至至X放放大器大器+E稳定度调节

16、稳定度调节比较电平比较电平触发脉触发脉冲输入冲输入“增辉增辉”脉冲脉冲SRQQvoV_V+电子测量原理电子测量原理第36页Z轴放大器输入信号轴放大器输入信号t t015234678012345678uy t uxTxTx=2Ty左左右右左左78t正程正程逆程逆程送扫描发生器的闸门信号送扫描发生器的闸门信号Z轴放大器输出信号轴放大器输出信号（控制（控制 ）扫描正程高扫描正程高电平加亮电平加亮( (发发射电子射电子) )扫描逆程低电平消隐扫描逆程低电平消隐( (不发射电子不发射电子) )作业作业6.7(b)电子测量原理电子测量原理第37页放大、整形放大、整形电路电路内内外外电源电源C C1 1C

17、C2 2C C3 3ACACACAC低频低频抑制抑制HF REJHF REJDCDC常态常态 自动自动TVTV触发电平触发电平调节调节至扫描至扫描发生器环发生器环触发脉触发脉冲输出冲输出S S1 1S S2 2S S4 4+ +- -S S3 3极性反极性反转电路转电路触发源选择触发源选择触发耦合方式选择触发耦合方式选择触发极性触发极性选择选择触发方式选择触发方式选择电子测量原理电子测量原理第38页放大、整形放大、整形电路电路内内外外电源电源C C1 1C C2 2C C3 3ACACACAC低频低频抑制抑制HF REJHF REJDCDC常态常态 自动自动TVTV触发电平触发电平调节调节至扫

18、描至扫描发生器环发生器环触发脉触发脉冲输出冲输出S S1 1S S2 2S S4 4+ +- -S S3 3极性反极性反转电路转电路触发源选择触发源选择触发耦合方式选择触发耦合方式选择触发极性触发极性选择选择触发方式选择触发方式选择电子测量原理电子测量原理第39页放大、整形放大、整形电路电路内内外外电源电源C C1 1C C2 2C C3 3ACACACAC低频低频抑制抑制HF REJHF REJDCDC常态常态 自动自动TVTV触发电平触发电平调节调节至扫描至扫描发生器环发生器环触发脉触发脉冲输出冲输出S S1 1S S2 2S S4 4+ +- -S S3 3极性反极性反转电路转电路触发源

19、选择触发源选择触发耦合方式选择触发耦合方式选择触发极性触发极性选择选择触发方式选择触发方式选择电子测量原理电子测量原理第40页放大、整形放大、整形电路电路内内外外电源电源C C1 1C C2 2C C3 3ACACACAC低频低频抑制抑制HF REJHF REJDCDC常态常态 自动自动TVTV触发电平触发电平调节调节至扫描至扫描发生器环发生器环触发脉触发脉冲输出冲输出S S1 1S S2 2S S4 4+ +- -S S3 3极性反极性反转电路转电路触发源选择触发源选择触发耦合方式选择触发耦合方式选择触发极性触发极性选择选择触发方式选择触发方式选择电子测量原理电子测量原理第41页放大、整形放

20、大、整形电路电路内内外外电源电源C C1 1C C2 2C C3 3ACACACAC低频低频抑制抑制HF REJHF REJDCDC常态常态 自动自动TVTV触发电平触发电平调节调节至扫描至扫描发生器环发生器环触发脉触发脉冲输出冲输出S S1 1S S2 2S S4 4+ +- -S S3 3极性反极性反转电路转电路触发源选择触发源选择触发耦合方式选择触发耦合方式选择触发极性触发极性选择选择触发方式选择触发方式选择(b) (b) 正电平、负极性正电平、负极性(d) (d) 负电平、正极性负电平、正极性正电平、正极性正电平、正极性(a) (a) 正电平、正极性正电平、正极性(c) (c) 负电平

21、、负极性负电平、负极性电子测量原理电子测量原理第42页（类似（类似Y轴放大）轴放大）电子测量原理电子测量原理第43页第第6章章 时域测量时域测量KK1YXG A1A2K2G11G10G21G22存储介质存储介质电极电极1次次2次次电子测量原理电子测量原理第44页1、概述、概述特殊部分特殊部分衰减器放大器触发电路A/D转换器延迟线存储器（RAM）D/A转换器地址计数器D/A转换器垂直放大器水平放大器扫描发生器逻辑控制电路（微处理器）输入外触发内外实时存储实时实时存储存储至X偏转板至Y偏转板电子测量原理电子测量原理第45页衰减器放大器触发电路A/D转换器延迟线存储器（RAM）D/A转换器地址计数器

22、D/A转换器垂直放大器水平放大器扫描发生器逻辑控制电路（微处理器）输入外触发内外实时存储实时实时存储存储至X偏转板至Y偏转板特殊部分特殊部分电子测量原理电子测量原理第46页衰减器放大器触发电路A/D转换器延迟线存储器（RAM）D/A转换器地址计数器D/A转换器垂直放大器水平放大器扫描发生器逻辑控制电路（微处理器）输入外触发内外实时存储实时实时存储存储至X偏转板至Y偏转板特殊部分特殊部分电子测量原理电子测量原理第47页衰减器放大器触发电路A/D转换器延迟线存储器（RAM）D/A转换器地址计数器D/A转换器垂直放大器水平放大器扫描发生器逻辑控制电路（微处理器）输入外触发内外实时存储实时实时存储存储

23、至X偏转板至Y偏转板特殊部分特殊部分电子测量原理电子测量原理第48页电子测量原理电子测量原理第49页/divNft电子测量原理电子测量原理第50页并联型、串并联型、串联型、计数型联型、计数型 、逐次、逐次渐近型等渐近型等优点优点：转换速度快；：转换速度快；缺点缺点：器件多需：器件多需2n-1（n是位数）套，编码困难。是位数）套，编码困难。（1）全并行全并行ADC（2）串全并行）串全并行ADC（略）（略）电子测量原理电子测量原理第51页求和运放求和运放权电阻网络权电阻网络输入输入4位二进制数位二进制数图图6.3.4 （1）权电阻）权电阻DACS0S3电子开关，电子开关，d=0, S接地无电接地无

24、电流，流，d=1, S接接VREF(基准电压基准电压源源)有电流。有电流。输出模拟电压输出模拟电压vO=RFIvO=RFI= RFI0(23d322d221d120d0)=RF (23d322d221d120d0)RV3REF2vO = (2n-1dn-12n-2dn-221d120d0)RRF1REF2nVI023d3= 23d3 RV3REF2通式中位数通式中位数n=4电子测量原理电子测量原理第52页vO=RFI= RFI0(23d322d221d120d0)=RF (23d322d221d120d0) RV4REF2vO = (2n-1dn-12n-2dn-221d120d0)RRFnV

25、2REF（3）倒）倒T形形DACdi=0, S接实地接实地 (左边左边)I分量无。分量无。di=1, S接虚地接虚地(右边右边)I分量有。分量有。流进节点电流流进节点电流流出节点电流流出节点电流vO=RF I输入电阻输入电阻1R通式通式 =RF基准基准结电阻结电阻R支电支电流流I020结电阻结电阻R支电支电流流I021结电阻结电阻R支电支电流流I022结电阻结电阻R支电支电流流I023I=I024= VREF / R （2） T形形DAC（略）（略）电子测量原理电子测量原理第53页新波形到来移出，消逝输入波形放大显示波形(a) 卷动显示(b) 放大显示第第6章章 时域测量时域测量电子测量原理电

26、子测量原理第54页电子测量原理电子测量原理第55页6.5 示波器功能扩展举例示波器功能扩展举例第第6章章 时域测量时域测量半导体特性图示仪，是一种用示波管显示半导体器件半导体特性图示仪，是一种用示波管显示半导体器件的各种的各种特性曲线特性曲线，并可测量其，并可测量其静态参数静态参数的测试仪器。的测试仪器。电子测量原理电子测量原理第56页VCEIC为了扩大测量范围，集电极电压有为了扩大测量范围，集电极电压有10档档，阶梯电流，阶梯电流有有17档档，每簇有，每簇有1 12级并可连续可调。级并可连续可调。基极阶梯电流波每基极阶梯电流波每变化一变化一级级，集电极扫描电压，集电极扫描电压变化变化一次一次，形成，形成一条曲线一条曲线。VCEIC取样取样RCICAVECVCEIBEBA电子测量原理电子测量原理第57页CBE3DK2A: ICEO 0.1 A, 40；fT150MHz；tr30ns,tf15V,PCM=300mW。峰 值 电 压峰 值 电 压范围范围:10V扫描电压扫描电压:扫描极性扫