第5章 信号波形测量课件

1、 理想阶跃理想阶跃 示波器中示波器中0.350.35,rrtst nsBW MHzBW GHz或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电子束聚焦原理电子束聚焦原理KG1G2A1A2n电子枪中各电位关系：电子枪中各电位关系：1211221,GkGGAGAAUUUUUUUU212KGAA加速（聚拢）减速（发散）加速（聚拢）示波器的关键器件示波器的关键器件2yalsyUbUl为偏转板的长度；为偏转板的长度；s为偏转板中心为偏转板中心到屏幕中心的距离；到屏幕中心的距离；b为偏转板间为偏转板间距；距；Ua为阳极为阳极A2上的电压。上的电压。 2yalsSb

2、Un电子束在偏转电场作用下的偏转距离与外加偏转电压成正比：电子束在偏转电场作用下的偏转距离与外加偏转电压成正比：余辉时间：从电子束移去到光点下降为原始值得余辉时间：从电子束移去到光点下降为原始值得10%所持续的时间。所持续的时间。极短余辉：余辉时间极短余辉：余辉时间1s 低频示波器；低频示波器；刻度线：一般刻度线：一般1cm/div；常规；常规 8 div10 div （高（高宽）宽）(a) Ux=0、Uy=0 (b) Ux=0、Uy=常量 (c) Ux=常量、Uy=0 (d) Ux=常量、Uy=常量。 。/xxxSkth t cmsuyTyTxuxtt 从右向左移动从右向左移动稳定示波的条件

3、：稳定示波的条件：（1）X偏转板必须加偏转板必须加扫描电压；扫描电压；（2）Tx=NTy；（3）扫描线性要好；）扫描线性要好；（4）扫描频率不能过）扫描频率不能过低。低。7?4xyTTt015234678012345678uytuxTyTx=2Ty通用示波器主要由示波管、垂直通道和水平通道三部分组成。通用示波器主要由示波管、垂直通道和水平通道三部分组成。vivoR1R2C1C2最佳补偿过补偿欠补偿Z1Z2电容补偿型衰减电路电容补偿型衰减电路11111122222221211122211212/ /1/ /1,oioiRZRCj RCRZRCj R CVZVZZCRCR CVRCVRRCC分压比

4、：调节当满足时分压比与频率无关：宽频特性分压比与频率无关：宽频特性1122RCR C1122RCR C最佳补偿条件 例，若示波的灵敏度为例，若示波的灵敏度为10mV/cm，则衰减，则衰减2倍后，实际灵敏度下降为倍后，实际灵敏度下降为20mV/cm。触 发 点输 入 信 号扫 描 电 压显 示 波 形扫 描起 点tT触发点输入信号扫描电压显示波形输入信号延迟后td扫描起点tT(a) 正电平、正极性(b) 正电平、负极性(c) 负 电 平 、 负 极 性(d) 负 电 平 、 正 极 性扫描闸门扫描锯齿波发生器比较和释抑电路+E至X放大器+E“稳定度”调节比较电平触发脉冲输入“增辉”脉冲 闸门电路

5、产生快速上升或下降的闸门信号，闸门信号启动闸门电路产生快速上升或下降的闸门信号，闸门信号启动扫描发生器工作，产生锯齿波电压，同时把闸门信号送到扫描发生器工作，产生锯齿波电压，同时把闸门信号送到增辉电路，以便在扫描正程加亮扫描的光迹。增辉电路，以便在扫描正程加亮扫描的光迹。（1 1）扫描方式选择）扫描方式选择 包括连续扫描和触发扫描。包括连续扫描和触发扫描。（2 2）扫描门）扫描门 1 1）控制积分器扫描。）控制积分器扫描。 2 2）起正程加亮作用。）起正程加亮作用。 3 3）使双踪示波器工作于交替状态。）使双踪示波器工作于交替状态。 常用的闸门电路有双稳态、常用的闸门电路有双稳态、施密特触发器

6、施密特触发器和隧道二极管和隧道二极管整形电路。整形电路。输入端三个信号控制输入端三个信号控制触发器的工作状态：触发器的工作状态：（1 1）触发信号；）触发信号；（2 2）-E-E引出的直流引出的直流偏置信号；偏置信号；（3 3）释抑电路引入）释抑电路引入的释抑信号。的释抑信号。触发扫描工作原理触发扫描工作原理01,0 oEEudtttCRR C 改变改变R或或C值：值： “扫描速度扫描速度”粗调；粗调； 改变改变E值：值： “扫描速度扫描速度”微调。微调。 触发触发扫描扫描过程过程uy1uy2ux 断续方式（断续方式（CHOP）：适用于被测信号频率较低的情况。）：适用于被测信号频率较低的情况。

7、uy1uy2ux包括上两种包括上两种方式的，被方式的，被称为称为自动双自动双扫描扫描。 n把把A A、B B扫描门产生的增辉脉冲叠加起来，形成合成增辉信号，用它扫描门产生的增辉脉冲叠加起来，形成合成增辉信号，用它来给来给A A通道增辉，则通道增辉，则A A通道所显示的脉冲列中，对应通道所显示的脉冲列中，对应B B扫描期间的那扫描期间的那个脉冲个脉冲3 3被加亮，这称为被加亮，这称为B B加亮加亮A A。（1 1）取样原理）取样原理 核心电路取样保持器示意图核心电路取样保持器示意图保持电容（2 2）实时取样实时取样从一个信号波形中取得所有取样点，来表示一个信号波形的从一个信号波形中取得所有取样点

8、，来表示一个信号波形的方法称为方法称为实时取样实时取样。 特点：特点： 满足采样定理：满足采样定理：f fs s2f2fc c； 不能观测超出示波器带宽的高频信号。不能观测超出示波器带宽的高频信号。（3 3）非实时取样）非实时取样 从被测信号的许多相邻波形上取得样点的方法称为从被测信号的许多相邻波形上取得样点的方法称为非实非实时取样时取样，或称为等效取样。，或称为等效取样。 设取样脉冲的时间间隔为设取样脉冲的时间间隔为 ，经过，经过n次取样完成对信次取样完成对信号的一次取样循环，则一次完整取样循环时间为号的一次取样循环，则一次完整取样循环时间为sTmTt()(1)tn mTtnmTTmnT 步

9、进间隔步进间隔t与信号最高频率与信号最高频率fh应满足取样定理应满足取样定理12htf 非实时采样只适用于周期性信号。非实时采样只适用于周期性信号。 顺序进行的取样称为顺序取样；否则称为随机取样。顺序进行的取样称为顺序取样；否则称为随机取样。步进延迟脉冲产生的波形图步进延迟脉冲产生的波形图步进延迟脉冲的作用步进延迟脉冲的作用：（：（1 1）产生取样脉冲加到）产生取样脉冲加到Y Y通道，对被测信号取样；通道，对被测信号取样； （2 2）使阶梯波发生器的输出上升一个台阶；）使阶梯波发生器的输出上升一个台阶； （3 3）控制快斜波发生器结束快斜波输出，产生回程。）控制快斜波发生器结束快斜波输出，产生

10、回程。30.44 0.64dBf/ssnUUssUUDtn t若水平方向展宽的距离为若水平方向展宽的距离为L L，则等效扫速定义为：，则等效扫速定义为：设设UsUs为扫描阶梯波最大电压，每个阶梯的上升幅度为为扫描阶梯波最大电压，每个阶梯的上升幅度为UsUs，则总亮点数为：则总亮点数为： /eaSntL/ssnUU快斜波斜率为：快斜波斜率为：则等效扫速也可定义为：则等效扫速也可定义为：1seaUSLD3 3通用示波器的面板示意图通用示波器的面板示意图=10 11M9M=iiiiiiiiiRRCRCRRRRCCRRRCCCRRCC时，分压比，一般为： （例=， =）输入电阻，输入电容；，高电阻低电

11、容1 1直流电压的测量直流电压的测量 （1 1）测量原理）测量原理 利用被测电压在屏幕上呈现的直线偏离时间基线（零利用被测电压在屏幕上呈现的直线偏离时间基线（零电平线）的高度与被测电压的大小成正比的关系进行的。电平线）的高度与被测电压的大小成正比的关系进行的。Dy：垂直偏转因数：垂直偏转因数k： 探头衰减系数探头衰减系数DCyUhDk40.5 1020VDCyVhDkPPyyUhDkUp-p：被测交流电压峰：被测交流电压峰-峰值；峰值；h： 被测交流电压波峰和波被测交流电压波峰和波谷的高度或任意两点间谷的高度或任意两点间的高度；的高度； Dy： 示波器的垂直灵敏度；示波器的垂直灵敏度；ky：

12、探头衰减系数。探头衰减系数。8 1 1 8V82.3V22 22 2P PyPP PUh DkUUU 解：/1/xxTxDkfTN Nx xx x* *T T = = x x D D / /N Nk kx： 被测交流信号的一个周期在被测交流信号的一个周期在荧光屏水平方向所占距离；荧光屏水平方向所占距离；Dx：示波器的时基因数；：示波器的时基因数；kx： X轴扩展倍率。轴扩展倍率。N： 信号周期数信号周期数例：例：Dx=1s/div，若，若kx为为“10”，则时基因数变为，则时基因数变为Dx=0.1s/div 7 10/7ms10 xxTxDk/A BA BxxTxDk（2 2）应用）应用脉冲宽

13、度脉冲宽度信号时间差信号时间差o123602Txxxxx yHHxVVfNNfNN李沙育图形与信号频率之间的关系：李沙育图形与信号频率之间的关系：NH，NV：水平线、垂直线与李沙水平线、垂直线与李沙育图形的交点数；育图形的交点数；NH，NV：水平线、垂直线与李沙：水平线、垂直线与李沙育图形的切点数；育图形的切点数；fy，fx： 示波器示波器Y和和X信号的频率。信号的频率。例：已知例：已知fx=6MHz，则，则2626HyxVNffMHzMHzN00arcsin,arcsinmmyxyx或00000sin()sin()sin()sin()arcsinxymxmymUtmmmmUUtUUtyUUyUyyyy TtfV(f)1/2/TtfV(f)1/2/时时域域中中的的重重复复脉脉冲冲频频域域中中的的脉脉冲冲串串频频谱谱V(t)210( )( ),0,1,1mjnkmnX kx n en kmn单脉冲的参数不能用普通模拟示波器测量，需要采用数字单脉冲的参数不能用普通模拟示波器测量，