时域测量v学习教案

1、会计学1时域测量时域测量(cling)v第一页，共105页。第第5 5章章 时域测量时域测量第1页/共105页第二页，共105页。5.1 5.1 示波器的分类示波器的分类(fn (fn li)li) 所谓波形：在电子所谓波形：在电子(dinz)技术领域中主要是指各种以电参数作为时间函数的图形技术领域中主要是指各种以电参数作为时间函数的图形。波形测试是电子。波形测试是电子(dinz)测量中十分重要的内容。测量中十分重要的内容。 示波器是以短暂扫描光迹的形式显示一个量的瞬时值的仪器示波器是以短暂扫描光迹的形式显示一个量的瞬时值的仪器(yq)，也是一种，也是一种测量、观察、记录用的仪器测量、观察、记

2、录用的仪器(yq)。它利用一个或多个电子束的偏转，得到表示某。它利用一个或多个电子束的偏转，得到表示某变量函数瞬时值的显示。直观表示二维、三维及多维变量之间的瞬态或稳态函数关变量函数瞬时值的显示。直观表示二维、三维及多维变量之间的瞬态或稳态函数关系，及逻辑关系。系，及逻辑关系。示波器的主要特点是：示波器的主要特点是：工作频率范围宽，适应于测试快速脉冲信号。工作频率范围宽，适应于测试快速脉冲信号。灵敏度高。能够观测微弱信号的变化，且因而过载能力强。灵敏度高。能够观测微弱信号的变化，且因而过载能力强。输入阻抗高，对被测电路影响很小。输入阻抗高，对被测电路影响很小。第2页/共105页第三页，共105

3、页。5.1 5.1 示波器的分类示波器的分类(fn (fn li)li)示示波波器器模拟示波器模拟示波器数字示波器数字示波器通用模拟示波器通用模拟示波器取样模拟示波器取样模拟示波器记忆模拟示波器记忆模拟示波器数字存储示波器数字存储示波器数字荧光示波器数字荧光示波器逻辑示波器逻辑示波器第3页/共105页第四页，共105页。u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/AD/A转换器转换器再重建波形。数字示波器具有记忆、存贮再重建波形。数字示波器具有记忆、存贮(cn zh)(cn zh)被观察信号功能，又称被观察信号功能，又称

4、为数字存贮为数字存贮(cn zh)(cn zh)示波器。示波器。u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。三大类。 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(cling)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。 第4页/共105页第五页，共105页。5.2 5.2 模拟模拟(

5、mn)(mn)示波示波器器5.2.1 5.2.1 模拟模拟(mn)(mn)示波器的基本构成示波器的基本构成 Y Y输入输入电路电路Y Y前置前置放大器放大器触发电路触发电路延迟线延迟线Y Y后置后置放大器放大器水平水平放大器放大器扫描扫描发生器发生器Y输入外触发内外至X偏转板至Y偏转板校准信号校准信号发生器发生器低压电源低压电源高压电源高压电源电源至各电路正高压负高压X输入校准信号输出第5页/共105页第六页，共105页。5.2.1 5.2.1 模拟示波器的基本模拟示波器的基本(jbn)(jbn)构成构成模拟示波器电路模拟示波器电路(dinl)基本结构方框基本结构方框图图第6页/共105页第七

6、页，共105页。 通用示波器是由通用示波器是由Y轴偏转系统、轴偏转系统、X轴偏转系统和主机部分组成。轴偏转系统和主机部分组成。 Y轴偏转系统是由轴偏转系统是由Y轴衰减器、延迟线和轴衰减器、延迟线和Y轴放大器等组成。轴放大器等组成。 X轴偏转系统是由同步触发电路、扫描轴偏转系统是由同步触发电路、扫描(somio)发生器、消隐电发生器、消隐电路和路和X轴放大器等组成。轴放大器等组成。 主机系统是由示波管、电源、主机系统是由示波管、电源、Z通道和标准信号源等组成。通道和标准信号源等组成。第7页/共105页第八页，共105页。5.2.2 5.2.2 示波器波形示波器波形(b xn)(b xn)显示原理

7、显示原理1 1 示波管结构示波管结构(jigu)(jigu)原理原理CRTCRT主要由电子枪、偏转主要由电子枪、偏转(pinzhun)(pinzhun)系统和荧光屏三部分组成。系统和荧光屏三部分组成。第8页/共105页第九页，共105页。（1）电子枪）电子枪 电子枪的作用是发射电子枪的作用是发射(fsh)电子并形成很细的高速电电子并形成很细的高速电子束，撞击荧光屏而发光。它是由灯丝（子束，撞击荧光屏而发光。它是由灯丝（F）、阴极）、阴极（K）、栅极（）、栅极（G1）、前加速极（）、前加速极（G2）、第一阳极）、第一阳极（A1）、第二阳极（）、第二阳极（A2）组成。灯丝的作用是加热阴极，）组成。

8、灯丝的作用是加热阴极，加热后的阴极发射加热后的阴极发射(fsh)电子。电子。（2）偏转系统）偏转系统 偏转系统是由两对位置互相垂直的偏转板组成。靠近偏转系统是由两对位置互相垂直的偏转板组成。靠近电子枪的一对电子枪的一对(y du)是垂直偏转板，另一对是垂直偏转板，另一对(y du)是水是水平偏转板。电子束靠偏转板上加的电场发生偏转。平偏转板。电子束靠偏转板上加的电场发生偏转。第9页/共105页第十页，共105页。电子枪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、阴极、阴极K K、栅极、栅极(shn j)G1(shn j)G

9、1和和G2G2和阳极和阳极A1A1、A2A2组成。组成。通过调节通过调节RP1RP1使使G1G1对对K K的负电的负电(fdin)(fdin)位可控制电子束的数量，从而位可控制电子束的数量，从而调节光点的亮度，即进行调节光点的亮度，即进行“辉度辉度”控制。控制。调节调节RP2RP2电位器可调节电位器可调节G2G2与与A1A1和和A1A1与与A2A2之间的电位差，调之间的电位差，调整电子束汇聚整电子束汇聚(hu j)(hu j)效果，使电子束在荧光屏上汇聚效果，使电子束在荧光屏上汇聚(hu j)(hu j)为一点；称为为一点；称为“聚焦聚焦”。第10页/共105页第十一页，共105页。偏转偏转(

10、pinzhu(pinzhun)n)系统系统 示波管的偏转示波管的偏转(pinzhun)(pinzhun)系统由两对相互垂直的平系统由两对相互垂直的平行金属板组成，分别称为垂直偏转行金属板组成，分别称为垂直偏转(pinzhun)(pinzhun)板和水平板和水平偏转偏转(pinzhun)(pinzhun)板板 。 当有外加电压作用时，偏转板之间形成当有外加电压作用时，偏转板之间形成(xngchng)(xngchng)电场；在偏转电场作用下，电子束打向由电场；在偏转电场作用下，电子束打向由X X、Y Y偏转板共同决定的荧光屏上的某个坐标位置。偏转板共同决定的荧光屏上的某个坐标位置。 为了示波器有较

11、高的测量灵敏度，为了示波器有较高的测量灵敏度，Y Y偏转板置于靠近电偏转板置于靠近电子枪的部位，而子枪的部位，而X X偏转板在偏转板在Y Y的右边。的右边。第11页/共105页第十二页，共105页。yAUdULly22示波管的示波管的Y Y轴偏转轴偏转(pinzhun)(pinzhun)灵敏度（单位为灵敏度（单位为V/cmV/cm）)/(22cmVLldUyUSAyy其倒数为示波管的其倒数为示波管的Y Y轴偏转轴偏转(pinzhun)(pinzhun)因数因数D D。)/(212VcmdULlSDAy偏转偏转(pinzhu(pinzhun)n)系统系统第12页/共105页第十三页，共105页。

12、（3）荧光屏）荧光屏 荧光屏是荧光粉涂在玻璃荧光屏是荧光粉涂在玻璃(b l)屏的内表壁而制成。屏的内表壁而制成。荧光屏的发光颜色通常有绿色、黄色、兰色和白色。荧光屏的发光颜色通常有绿色、黄色、兰色和白色。 余辉时间有中余辉时间（余辉时间有中余辉时间（0.010.1s）、长余辉时）、长余辉时间（间（0.1s以上）、短余辉时间（小于以上）、短余辉时间（小于10-3s）。）。 观察频率较低的信号时用长余辉时间的示波管；观察频率较低的信号时用长余辉时间的示波管；观察频率较高的信号时用余辉时间较短的示波管；一观察频率较高的信号时用余辉时间较短的示波管；一般示波器中均采用中余辉示波管。般示波器中均采用中余

13、辉示波管。第13页/共105页第十四页，共105页。荧光屏荧光屏荧光屏将电信号变为光信号，是示波管的波形荧光屏将电信号变为光信号，是示波管的波形(b xn)(b xn)显示显示部分部分 。 荧光屏一般为圆形曲面或矩形荧光屏一般为圆形曲面或矩形(jxng)(jxng)平面，其内壁沉积有荧光物质，形平面，其内壁沉积有荧光物质，形成荧光膜。它在受到电子轰击后，将其动能转化为光能，形成亮点；当电成荧光膜。它在受到电子轰击后，将其动能转化为光能，形成亮点；当电子束随信号电压偏转时，这个亮点的移动轨迹就形成了信号的波形。子束随信号电压偏转时，这个亮点的移动轨迹就形成了信号的波形。在使用示波器时，应避免电子

14、束长时间的停留在荧光屏的一个位置，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，否则否则(fuz)(fuz)将使荧光屏受损。因此在示波器开启后不使用的时间内将使荧光屏受损。因此在示波器开启后不使用的时间内，可将，可将“辉度辉度”调暗。调暗。“余辉效应余辉效应”余辉时间余辉时间短余辉短余辉 10us10us1ms1ms中余辉中余辉 1ms1ms100ms100ms长余辉长余辉 100ms100ms1s1s第14页/共105页第十五页，共105页。1）当）当X轴、轴、Y轴偏转板都不加电压，电子束打在荧光轴偏转板都不加电压，电子束打在荧光屏的中心屏的中心(zhngxn)。2）当）当X轴

15、偏转板不加电压，只在轴偏转板不加电压，只在Y轴偏转板加上电压轴偏转板加上电压时，则电子束垂直偏离中心时，则电子束垂直偏离中心(zhngxn)，偏离的大小与，偏离的大小与偏转板上加的电压成正比。偏转板上加的电压成正比。v 偏转偏转(pinzhun)电压的作用电压的作用第15页/共105页第十六页，共105页。3）当）当Y轴偏转板不加电压，只在轴偏转板不加电压，只在X轴偏转板加上电压时，轴偏转板加上电压时，则电子束水平偏离中心则电子束水平偏离中心(zhngxn)，偏离的大小也是与偏，偏离的大小也是与偏转板上的电压成正比。转板上的电压成正比。4）当）当X轴、轴、Y轴偏转板同时也加上电压时，电子束的偏

16、转轴偏转板同时也加上电压时，电子束的偏转可以这样来确定，电子束最终打在分别平行于可以这样来确定，电子束最终打在分别平行于Y轴轴(Ux的的作用）和作用）和X轴（轴（Uy的作用）的线的交点处的屏幕上。的作用）的线的交点处的屏幕上。第16页/共105页第十七页，共105页。Oscilloscope 示波器示波器Cathode阴极阴极Vacuum真空真空Phosphor荧光屏荧光屏Plates 平板平板Grid 栅极栅极Anodes 阳极阳极第17页/共105页第十八页，共105页。Electrons 电子电子(dinz)Space charge 空间电荷空间电荷 Cathode阴阴极极(ynj)Th

17、ermionic emission 热离子热离子(lz)发射发射第18页/共105页第十九页，共105页。CathodeAnodes 阳极阳极(yngj)0V+1000V第19页/共105页第二十页，共105页。CathodeAnodesPlates平板平板(pngbn)+-第20页/共105页第二十一页，共105页。CathodeAnodesPlates+-+-第21页/共105页第二十二页，共105页。CathodeAnodesPlatesPlatesScreen屏幕屏幕(pngm)第22页/共105页第二十三页，共105页。CathodeAnodesPlatesIntensity辉度辉度

18、Focus 聚焦聚焦(jjio)+-第23页/共105页第二十四页，共105页。GNDGND+-Y input Y (vertical) amplifier第24页/共105页第二十五页，共105页。GND+-GND-VrefVtriggerSweep Generator (Timebase 时基时基)Vo第25页/共105页第二十六页，共105页。GND+-GND-VrefVtriggerSweep Generator (timebase)VoVoVtriggerttKtVdtVrefref第26页/共105页第二十七页，共105页。VVtrigtt第27页/共105页第二十八页，共105页

19、。Y inputYt第28页/共105页第二十九页，共105页。2 2、示波器波形、示波器波形(b xn)(b xn)显示原理显示原理1 1电子束沿电子束沿UyUy和和UxUx共同作用的合成方向共同作用的合成方向(fngxing)(fngxing)运动运动(a) Ux=0、Uy=0(b) Ux=0、Uy=常量 第29页/共105页第三十页，共105页。(c) Ux=常量、Uy=0(d) Ux=常量、Uy=常量1 1电子束沿电子束沿UyUy和和UxUx共同作用的合成方向共同作用的合成方向(fngxing)(fngxing)运动运动2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理第30页/共105页

20、第三十一页，共105页。Uy01234Uy-Uyt3 31 1电子束沿电子束沿UyUy和和UxUx共同作用的合成共同作用的合成(hchng)(hchng)方向运动方向运动X X、Y Y偏转板上分别加变偏转板上分别加变化电压，有下面化电压，有下面(xi (xi mian)mian)两种情况：两种情况：0 012 24 4（1 1）仅在垂直）仅在垂直(chuzh)(chuzh)偏转板的两板间加正弦变偏转板的两板间加正弦变化的电压，而化的电压，而X X偏转板上偏转板上电压为电压为0 0，显示什么？，显示什么？光点只在荧光屏的垂直方向来回光点只在荧光屏的垂直方向来回移动，出现一条垂直线段。移动，出现一

21、条垂直线段。2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理第31页/共105页第三十二页，共105页。Ux01234Ux-Uxt1 1电子束沿电子束沿UyUy和和UxUx共同作用的合成共同作用的合成(hchng)(hchng)方向运方向运动动0 01 13 32 24 4（2 2）仅在水平偏转板的两板）仅在水平偏转板的两板间加变化的电压，而间加变化的电压，而Y Y偏转板偏转板上电压为上电压为0 0，显示，显示(xinsh)(xinsh)什什么？么？光点只在荧光屏的水平方向来回移动光点只在荧光屏的水平方向来回移动，出现，出现(chxin)(chxin)一条水平线段。一条水平线段。2 2、示波器波

22、形显示原理、示波器波形显示原理第32页/共105页第三十三页，共105页。Uy01234Uy-Uyt0Uxt-UxUx1 1电子束沿电子束沿UyUy和和UxUx共同作用的方向共同作用的方向(fngxing)(fngxing)运动运动荧光屏上将显示出被测信号荧光屏上将显示出被测信号随时间变化的一个随时间变化的一个(y )(y )周期的波形曲线。周期的波形曲线。 Y Y偏转板加正弦波信号电压，偏转板加正弦波信号电压，X X偏转板加锯齿波电压，荧光屏偏转板加锯齿波电压，荧光屏上将显示上将显示(xinsh)(xinsh)什么波形什么波形呢？呢？013242 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理第

23、33页/共105页第三十四页，共105页。t t0 01 12 23 34 40 01 12 23 34 4u uy yt tu ux x0 01 12 23 34 4若两信号的初相相同，且若两信号的初相相同，且在在X X、Y Y方向的偏转方向的偏转(pinzhun)(pinzhun)距离相同，在距离相同，在荧光屏上画出一条与水平荧光屏上画出一条与水平轴呈轴呈4545度角的直线。度角的直线。 2 2、示波器波形、示波器波形(b xn)(b xn)显示原理显示原理第34页/共105页第三十五页，共105页。t0123401234uytux01234024若两信号的初相相差若两信号的初相相差909

24、0度，度，且在且在X X、Y Y方向方向(fngxing)(fngxing)的的偏转距离相同，在荧光屏上偏转距离相同，在荧光屏上画出的图形为圆。画出的图形为圆。2 2、示波器波形显示、示波器波形显示(xinsh)(xinsh)原理原理第35页/共105页第三十六页，共105页。2 2、扫描、扫描(somio)(somio)的的概念概念 如果在如果在X X偏转板上加一个随时间线形变化的锯齿波电压，垂偏转板上加一个随时间线形变化的锯齿波电压，垂直直(chuzh)(chuzh)偏转板不加电压，那么光点在水平方向的偏移距离偏转板不加电压，那么光点在水平方向的偏移距离为：为：kttkSUSxxxx111

25、 光点在锯齿波作用下扫动的过程称为光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“扫描扫描”，能实现扫描的，能实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压，光点自左向右的连续锯齿波电压称为扫描电压，光点自左向右的连续(linx)(linx)扫动称为扫动称为“扫描正程扫描正程”，自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程称为，自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程称为“扫描逆程扫描逆程”。2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理第36页/共105页第三十七页，共105页。2 2、示波器波形、示波器波形(b xn)(b xn)显示原理显示原理v 如果被测信号电压如果被测信号电压Uy的周期为的周期为Ty，扫描电压的周期为，

26、扫描电压的周期为Tx，当当Tx = Ty，并同时加到偏转板，电子，并同时加到偏转板，电子(dinz)就在就在Uy与与Ux共共同所产生的偏转电场作用下，打在荧光屏上形成的亮点的光同所产生的偏转电场作用下，打在荧光屏上形成的亮点的光迹正是与迹正是与Uy相同的曲线。相同的曲线。第37页/共105页第三十八页，共105页。3 3、同步、同步(tngb)(tngb)的的概念概念（1 1）Tx=nTy(nTx=nTy(n为正整数为正整数) )：荧光屏上将稳定：荧光屏上将稳定(wndng)(wndng)显示显示n n个周期个周期的被测信号波形。的被测信号波形。如果扫描电压周期如果扫描电压周期(zhuq)Tx

27、(zhuq)Tx与被测电压周与被测电压周期期(zhuq)Ty(zhuq)Ty保持保持Tx=nTyTx=nTy的关系，则称扫描电压与的关系，则称扫描电压与被测电压被测电压“同步同步”。 2 2、示波器波形显示原理、示波器波形显示原理第38页/共105页第三十九页，共105页。3 3、同步、同步(tngb)(tngb)的概念的概念2 2、示波器波形、示波器波形(b xn)(b xn)显示显示原理原理第39页/共105页第四十页，共105页。（2 2）TxnTy(nTxnTy(n为正整数为正整数) )，即不满足同步关系，即不满足同步关系(gun x)(gun x)时，显示的波时，显示的波形不稳定。形

28、不稳定。 t t0 01 15(6)5(6)2 23 34 47 78 89 90 01 12 23 34 45 56 67 78 8u uy yt tu ux xT Ty y54X yT T 1010111110109 911112 2、示波器波形显示、示波器波形显示(xinsh)(xinsh)原理原理第40页/共105页第四十一页，共105页。3 3、同步、同步(tngb)(tngb)的的概念概念2 2、示波器波形显示、示波器波形显示(xinsh)(xinsh)原原理理第41页/共105页第四十二页，共105页。VottYt第42页/共105页第四十三页，共105页。VottNeed fo

29、r synchronisation 同步同步(tngb)第43页/共105页第四十四页，共105页。VottYt第44页/共105页第四十五页，共105页。主要主要(zhyo)(zhyo)技术指标技术指标 加至示波器输入端加至示波器输入端( (包括包括x x轴和轴和y y轴，不加说明时均指轴，不加说明时均指y y轴轴) )的信号在屏幕上所显示图像的幅度对应中频段频率的信号在屏幕上所显示图像的幅度对应中频段频率显示幅度下降显示幅度下降3dB3dB的范围，即上限的范围，即上限(shngxin)(shngxin)频率频率fhfh与与下限频率下限频率flfl之差。之差。一般指一般指Y Y通道的频带宽度

30、，取决于通道的频带宽度，取决于Y Y通道放大器的动态通道放大器的动态(dngti)(dngti)范围。范围。hlhBffff第45页/共105页第四十六页，共105页。主要主要(zhyo)(zhyo)技术指标技术指标表示示波器在方波脉冲输入信号作用下的过渡表示示波器在方波脉冲输入信号作用下的过渡(gud)特性。特性。上升时间上升时间t tr r下降时间下降时间t tf f上冲上冲s so o下冲下冲s sn n预冲预冲s sp p下垂下垂)(350)(MHzfnstBr第46页/共105页第四十七页，共105页。主要主要(zhyo)(zhyo)技术指标技术指标 是指在输入信号作用下，光点在荧光

31、屏上偏转是指在输入信号作用下，光点在荧光屏上偏转(pinzhun)1cm(pinzhun)1cm（或（或1 1格）所需的电压值峰峰值，单位为格）所需的电压值峰峰值，单位为“V/cm”“V/cm”、“mV/cm”“mV/cm”（或（或“V/div”“V/div”、“mV/div”“mV/div”）。）。 它反映示波器观察微弱信号的能力，其值愈小，它反映示波器观察微弱信号的能力，其值愈小，偏转灵敏度愈高。取决于示波管的偏转灵敏度、放大偏转灵敏度愈高。取决于示波管的偏转灵敏度、放大器的增益带宽积和噪声等因素。一般示波器的灵敏器的增益带宽积和噪声等因素。一般示波器的灵敏度为每厘米若干毫伏。度为每厘米若

32、干毫伏。第47页/共105页第四十八页，共105页。主要主要(zhyo)(zhyo)技术指标技术指标 指光点在荧光屏上水平移动单位距离指光点在荧光屏上水平移动单位距离(jl)(jl)所用的时间所用的时间，单位为，单位为“t/cm” “t/cm” 或或“t/div” “t/div” 。 扫描速度愈高扫描速度愈高( (即即t/cmt/cm的值愈小的值愈小) )表明示波器能够展开高表明示波器能够展开高频信号或窄脉冲信号波形的能力愈强。反之，为了观测缓慢变频信号或窄脉冲信号波形的能力愈强。反之，为了观测缓慢变化的信号，要求示波器具有较低的扫描速度。所以示波器扫描化的信号，要求示波器具有较低的扫描速度。

33、所以示波器扫描速度的范围愈宽愈好。速度的范围愈宽愈好。 当被测信号接入示波器时，输入阻抗当被测信号接入示波器时，输入阻抗ZiZi形成被测信号的等效负形成被测信号的等效负载。由输入电阻载。由输入电阻RiRi和输入电容和输入电容CiCi表示，希望电阻值大，而电表示，希望电阻值大，而电容值小。容值小。第48页/共105页第四十九页，共105页。5.2.3 5.2.3 示波管及其直流供电系统示波管及其直流供电系统(n din (n din x tn)x tn)1 1高、低压电源高、低压电源(dinyun) (dinyun) 分别用于示波器的高、中压和直流供电。分别用于示波器的高、中压和直流供电。2 2

34、Z Z轴的增辉与调辉轴的增辉与调辉 增辉：将闸门信号放大增辉：将闸门信号放大(fngd)(fngd)，使显示的波形正，使显示的波形正程加亮。程加亮。 调辉：加外调制信号或时标信号，使屏幕显示的波调辉：加外调制信号或时标信号，使屏幕显示的波形发生相应地变化。形发生相应地变化。3 3校准信号发生器校准信号发生器 可产生幅度和频率准确的基准方波信号，为仪器本身可产生幅度和频率准确的基准方波信号，为仪器本身提供校准信号源。提供校准信号源。第49页/共105页第五十页，共105页。5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直通用示波器的垂直(chuzh)(chuzh)系统系统垂直系统组成垂直系统组成(z c

35、hn)原理框图原理框图第50页/共105页第五十一页，共105页。5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直通用示波器的垂直(chuzh)(chuzh)系统系统1. 输入输入(shr)耦合方式耦合方式输入输入(shr)(shr)耦合方式设有耦合方式设有ACAC、GNDGND、DCDC三档选择开关。三档选择开关。观察交流信号时，置观察交流信号时，置“ACAC”档。档。确定零电压时，置确定零电压时，置“GNDGND”档。档。观测频率很低的信号或带有直流分量的交观测频率很低的信号或带有直流分量的交流信号流信号 时，置时，置“DCDC”档。档。第51页/共105页第五十二页，共105页。5.2.4 5.

36、2.4 通用示波器的垂直通用示波器的垂直(chuzh)(chuzh)系统系统2. 衰减器衰减器211221221211RCRjCRjRRZZZ2211CRCR212212RRRZZZ最佳补偿条件：最佳补偿条件：2211CRCR过补偿过补偿 ：1122RCR C欠补偿：欠补偿：1122RCR C第52页/共105页第五十三页，共105页。5.2.4 5.2.4 通用通用(tngyng)(tngyng)示波器的垂直系统示波器的垂直系统3. 阻抗变换阻抗变换(binhun)电路电路探极线的阻抗匹配探极线的阻抗匹配(z kn p pi): 实际应用中为了测量方便和避免因连接导线的寄生参数影实际应用中为

37、了测量方便和避免因连接导线的寄生参数影响而产生谐振，当交流正弦信号频率大于响而产生谐振，当交流正弦信号频率大于1MHz1MHz或测试脉冲信号时或测试脉冲信号时，均需用探极线连接被测对象和示波器，均需用探极线连接被测对象和示波器y y输入端。输入端。高阻输入，低阻输出，衔接输入端和前置放大器。高阻输入，低阻输出，衔接输入端和前置放大器。2211CRCR为了获得最佳补偿，取：为了获得最佳补偿，取：第53页/共105页第五十四页，共105页。5.2.4 5.2.4 通用通用(tngyng)(tngyng)示波器的垂直系统示波器的垂直系统4.4.前置前置(qin zh)(qin zh)放大器放大器 前

38、置放大器将信号适当前置放大器将信号适当(shdng)(shdng)放大，从中取出内触发放大，从中取出内触发信号，并具有增益微调、增益扩展、信号，并具有增益微调、增益扩展、Y Y轴移位、极性反转等控轴移位、极性反转等控制作用。制作用。 Y Y前置放大器大都采用差分放大电路，输出一对平衡的交流电压前置放大器大都采用差分放大电路，输出一对平衡的交流电压。若在差分电路的输入端输入不同的直流电位，相应的。若在差分电路的输入端输入不同的直流电位，相应的Y Y偏转板上的偏转板上的直流电位和波形在直流电位和波形在Y Y方向的位置也会改变。方向的位置也会改变。 可通过调节可通过调节“Y Y轴位移轴位移”旋钮，调

39、节直流电位以改变被测波旋钮，调节直流电位以改变被测波形在屏幕上的位置。形在屏幕上的位置。第54页/共105页第五十五页，共105页。左图为没有延迟线时左图为没有延迟线时屏幕上显示屏幕上显示(xinsh)(xinsh)的脉冲。的脉冲。5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直通用示波器的垂直(chuzh)(chuzh)系统系统5.5.延迟线延迟线 触发扫描时，扫描的开始时间总是滞后于被观测脉冲一段触发扫描时，扫描的开始时间总是滞后于被观测脉冲一段时间，这样时间，这样(zhyng)(zhyng)，脉冲的上升过程就无法被完整地显示出，脉冲的上升过程就无法被完整地显示出来。来。第55页/共105页第五十

40、六页，共105页。5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直通用示波器的垂直(chuzh)(chuzh)系统系统5.5.延迟线延迟线第56页/共105页第五十七页，共105页。5.2.4 5.2.4 通用通用(tngyng)(tngyng)示波器的垂直系统示波器的垂直系统 延迟线的作用就是把加到垂直延迟线的作用就是把加到垂直(chuzh)(chuzh)偏转板上的被测信号延迟偏转板上的被测信号延迟一段时间，使被测信号的起点与扫描一段时间，使被测信号的起点与扫描信号起点同步，以保证在屏幕上扫描信号起点同步，以保证在屏幕上扫描出包括上升时间在内的脉冲全过程。出包括上升时间在内的脉冲全过程。 延迟线的输

41、入级需采用低输出延迟线的输入级需采用低输出(shch)(shch)阻抗电路驱动，而输出阻抗电路驱动，而输出(shch)(shch)级则采用低输入阻抗的缓冲级则采用低输入阻抗的缓冲器。器。 对延迟线的延迟时间应足够长和对延迟线的延迟时间应足够长和稳以补偿稳以补偿X X通道扫描电路启动时间的延通道扫描电路启动时间的延迟。还必须有良好的频率特性及相位特性，迟。还必须有良好的频率特性及相位特性，损耗小。损耗小。第57页/共105页第五十八页，共105页。5.2.4 5.2.4 通用通用(tngyng)(tngyng)示波器的垂直系统示波器的垂直系统5.5.延迟线延迟线对称螺旋延迟对称螺旋延迟(ynch

42、)电缆的示意图和等效电路电缆的示意图和等效电路第58页/共105页第五十九页，共105页。5.2.4 5.2.4 通用示波器的垂直通用示波器的垂直(chuzh)(chuzh)系统系统6.6.垂直垂直(chuzh)(chuzh)系统主放大器系统主放大器 Y Y输出放大器是将延迟线传来的被测信号放大到足够输出放大器是将延迟线传来的被测信号放大到足够的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束获得的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束获得(hud)Y(hud)Y方向的偏转。方向的偏转。 Y Y输出放大器应具有稳定的增益、较高的输入阻抗、足够输出放大器应具有稳定的增益、较高的输入阻抗、足够宽

43、的频带（动态范围）、较小的非线性失真宽的频带（动态范围）、较小的非线性失真 。第59页/共105页第六十页，共105页。5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大示波器的水平放大(fngd)(fngd)系统系统 水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等部分，其主要部分，其主要(zhyo)(zhyo)任务是产生随时间线性变化的扫任务是产生随时间线性变化的扫描电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏转板描电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏转板，使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。，使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。第60页/共105页第六十

44、一页，共105页。5.2.5 5.2.5 示波器的水平示波器的水平(shupng)(shupng)放大系统放大系统1.1.扫描扫描(somio)(somio)时基时基电路电路扫描时基电路又叫扫描发生器环，常由积分器、扫描时基电路又叫扫描发生器环，常由积分器、扫描闸门及比较扫描闸门及比较(bjio)(bjio)释抑电路组成释抑电路组成 扫描闸门在触发脉冲作用下产生快速上升或下降的闸门信号，闸门信扫描闸门在触发脉冲作用下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增辉电路，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增辉电路，以便在扫描正

45、程加亮扫描的光迹。以便在扫描正程加亮扫描的光迹。 释抑电路起到了稳定扫描锯齿波的形成、防止干扰和误触发的释抑电路起到了稳定扫描锯齿波的形成、防止干扰和误触发的作用，确保每次扫描都在触发源信号的同样的起始电平上开始以获作用，确保每次扫描都在触发源信号的同样的起始电平上开始以获得稳定的图象。得稳定的图象。第61页/共105页第六十二页，共105页。5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大示波器的水平放大(fngd)(fngd)系统系统扫描系统扫描系统(xtng)的组成原理框图的组成原理框图第62页/共105页第六十三页，共105页。5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大示波器的水平放大(fngd

46、)(fngd)系统系统2.2.扫描扫描(somio)(somio)闸门电闸门电路路常用的闸门常用的闸门(zhmn)(zhmn)电路有双稳态、施密特触发器和隧道二极管整电路有双稳态、施密特触发器和隧道二极管整形电路。右图为施密特触发器构成的闸门形电路。右图为施密特触发器构成的闸门(zhmn)(zhmn)电路。电路。第63页/共105页第六十四页，共105页。01,0 oEEVdtttCRR C来自来自扫描闸门扫描闸门- -+ +R RC C+E+E扫描锯齿波扫描锯齿波输出输出V Vo o5.2.5 5.2.5 示波器的水平示波器的水平(shupng)(shupng)放大系统放大系统3.3.积分器

47、（扫描积分器（扫描(somio)(somio)电路电路）密勒积分器是通用密勒积分器是通用(tngyng)(tngyng)示波器中应用最广的一种积分电路。示波器中应用最广的一种积分电路。 积分器产生的锯齿波电压被送入积分器产生的锯齿波电压被送入X X放大器中放大，再加至水平偏转放大器中放大，再加至水平偏转板。在示波器中通常改变板。在示波器中通常改变R R或或C C值作为值作为“扫描速度扫描速度”粗调，用改变粗调，用改变E E值值作为作为“扫描速度扫描速度”微调。微调。第64页/共105页第六十五页，共105页。5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大示波器的水平放大(fngd)(fngd)系统系

48、统4.4.比较比较(bjio)(bjio)和释抑电路和释抑电路 在比较电路中，输入电压与预置的参考电平进行比较，当输入电压等在比较电路中，输入电压与预置的参考电平进行比较，当输入电压等于预置的参考电平时，输出端电位产生跳变，并把它作为控制信号于预置的参考电平时，输出端电位产生跳变，并把它作为控制信号(xnho)(xnho)输出。它决定扫描的终止时刻。输出。它决定扫描的终止时刻。 释抑电路的释抑电路的“释释”的功能为启动扫描正程的起始点，的功能为启动扫描正程的起始点，“抑抑”的功能是停止扫描正程，使扫描闸门、积分器和释抑电路组成闭环系统，的功能是停止扫描正程，使扫描闸门、积分器和释抑电路组成闭环

49、系统，保证产生一个幅度足够大、线性良好的锯齿波电压。保证产生一个幅度足够大、线性良好的锯齿波电压。第65页/共105页第六十六页，共105页。（1）释抑电路的工作）释抑电路的工作(gngzu)过程过程（2）RP1（稳定度）的作用（稳定度）的作用(zuyng)5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大示波器的水平放大(fngd)(fngd)系系统统4.4.比较和释抑电路比较和释抑电路第66页/共105页第六十七页，共105页。连续扫描连续扫描: : 在此扫描方式下，通过在此扫描方式下，通过“稳定度稳定度”调节，使闸门调节，使闸门(zhmn)(zhmn)电路的电路的静态工作电平高于上触发电平静态工作

50、电平高于上触发电平E1E1，则不论是否有触发脉冲，扫描，则不论是否有触发脉冲，扫描闸门闸门(zhmn)(zhmn)都将输出闸门都将输出闸门(zhmn)(zhmn)信号。信号。 扫描闸门扫描闸门(zhmn)(zhmn)仍然受比较和释抑电路的控制，以控制扫描正仍然受比较和释抑电路的控制，以控制扫描正程的结束，从而实现扫描电压和被测电压的同步。程的结束，从而实现扫描电压和被测电压的同步。 5.2.5 5.2.5 示波器的水平示波器的水平(shupng)(shupng)放放大系统大系统4.4.比较比较(bjio)(bjio)和释抑电和释抑电路路第67页/共105页第六十八页，共105页。5.增辉增辉(

51、zn hu)电路电路（1）隧道）隧道(sudo)二极管的特性二极管的特性5.2.5 5.2.5 示波器的水平示波器的水平(shupng)(shupng)放放大系统大系统第68页/共105页第六十九页，共105页。（2）隧道）隧道(sudo)二极管双稳态电路二极管双稳态电路5.2.5 5.2.5 示波器的水平示波器的水平(shupng)(shupng)放大放大系统系统5.增辉增辉(zn hu)电路电路第69页/共105页第七十页，共105页。（3）增辉）增辉(zn hu)电路电路5.2.5 5.2.5 示波器的水平示波器的水平(shupng)(shupng)放放大系统大系统5.增辉增辉(zn h

52、u)电路电路第70页/共105页第七十一页，共105页。6.同步同步(tngb)过程过程（1）连续）连续(linx)扫描的同步扫描的同步5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大示波器的水平放大(fngd)(fngd)系系统统第71页/共105页第七十二页，共105页。（2）触发扫描）触发扫描(somio)的同的同步步（3）高频）高频(o pn)同步同步6.同步同步(tngb)过程过程5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大系统示波器的水平放大系统第72页/共105页第七十三页，共105页。5.2.5 5.2.5 示波器的水平示波器的水平(shupng)(shupng)放大系统放大系统触发触发(

53、chf)(chf)电路电路： 触发电路的作用是为扫描触发电路的作用是为扫描(somio)(somio)信号发生器提供符合要求的触信号发生器提供符合要求的触发脉冲。包括触发源选择、触发耦合方式选择、触发方式选择、触发发脉冲。包括触发源选择、触发耦合方式选择、触发方式选择、触发极性选择、触发电平选择和触发放大整形等电路。极性选择、触发电平选择和触发放大整形等电路。第73页/共105页第七十四页，共105页。第74页/共105页第七十五页，共105页。5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大示波器的水平放大(fngd)(fngd)系统系统内触发（内触发（INTINT）：将）：将Y Y前置放大器输出（

54、延迟线前的被测信号前置放大器输出（延迟线前的被测信号(xnho)(xnho)）作为触发信号）作为触发信号(xnho)(xnho)，适用于观测被测信号，适用于观测被测信号(xnho)(xnho)。 外触发（外触发（EXTEXT）：用外接的、与被测信号）：用外接的、与被测信号(xnho)(xnho)有严格同步关有严格同步关系的信号系的信号(xnho)(xnho)作为触发源，用于比较两个信号作为触发源，用于比较两个信号(xnho)(xnho)的的同步关系。同步关系。电源触发（电源触发（LINELINE）：用）：用50Hz50Hz的工频正弦信号的工频正弦信号(xnho)(xnho)作为触发作为触发源，

55、适用于观测与源，适用于观测与50Hz50Hz交流有同步关系的信号交流有同步关系的信号(xnho)(xnho)。（1 1）触发）触发(chf)(chf)源选源选择择触发电路：触发电路：第75页/共105页第七十六页，共105页。5.2.5 5.2.5 示波器的水平示波器的水平(shupng)(shupng)放大系统放大系统（2 2）触发）触发(chf)(chf)耦耦合方式合方式 “DC” “DC”直流耦合：用于接入直流或缓慢变化的触发信直流耦合：用于接入直流或缓慢变化的触发信号。号。 “AC” “AC”交流耦合：用于观察从低频到较高频率的信号交流耦合：用于观察从低频到较高频率的信号。 “AC “

56、AC低频抑制低频抑制”耦合：用于观察含有耦合：用于观察含有(hn yu)(hn yu)低频干低频干扰的信号。扰的信号。 “HF REJ” “HF REJ”高频抑制耦合：用于抑制高频成分的耦合高频抑制耦合：用于抑制高频成分的耦合。 触发电路：触发电路：第76页/共105页第七十七页，共105页。5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大示波器的水平放大(fngd)(fngd)系统系统（3 3）扫描触发）扫描触发(chf)(chf)方式选择（方式选择（TRIG MODETRIG MODE）常态（常态（NORMNORM）触发）触发(chf)(chf)方式：指有触发方式：指有触发(chf)(chf)源信

57、号源信号并产生了有效的触发并产生了有效的触发(chf)(chf)脉冲时，荧光屏上才有扫描线脉冲时，荧光屏上才有扫描线。 自动（自动（AUTOAUTO）触发）触发(chf)(chf)方式：有连续扫描锯齿波电压方式：有连续扫描锯齿波电压输出，荧光屏上总能显示扫描线。输出，荧光屏上总能显示扫描线。 电视（电视（TVTV）触发）触发(chf)(chf)方式：是在原有放大、整形电路方式：是在原有放大、整形电路基础上插入电视同步分离电路实现的，以便对电视信号（如基础上插入电视同步分离电路实现的，以便对电视信号（如行、场同步信号）进行监测与电视设备维修。行、场同步信号）进行监测与电视设备维修。 触发电路：触

58、发电路：第77页/共105页第七十八页，共105页。5.2.5 5.2.5 示波器的水平示波器的水平(shupng)(shupng)放大系统放大系统（4 4）触发极性选择）触发极性选择(xunz)(xunz)和触发电平调节和触发电平调节触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻，并决定被显触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻，并决定被显示信号的起始示信号的起始(q sh)(q sh)点。点。 触发极性是指触发点位于触发源信号的上升沿还是下降沿触发极性是指触发点位于触发源信号的上升沿还是下降沿。 触发电平是指触发脉冲到来时所对应的触发放大器输出电触发电平是指触发脉冲到来时所对应的触发放大器输出

59、电压的瞬时值。压的瞬时值。触发电路：触发电路：第78页/共105页第七十九页，共105页。(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5.2.5 5.2.5 示波器的水平放大示波器的水平放大(fngd)(fngd)系统系统（4 4）触发极性选择和触发电平）触发极性选择和触发电平(din (din pn)pn)调节调节触发触发(chf)(chf)电路电路：第79页/共105页第八十页，共105页。5.2.5 5.2.5 示波器的水平示波器的水平(shupng)(shupng)放大系统放大系统（5 5）放大）放大(fngd)(fngd)整形电路整形电路放

60、大整形电路的作用是对触发信号进行放大、整形，以放大整形电路的作用是对触发信号进行放大、整形，以满足触发信号的要求。满足触发信号的要求。 整形电路的基本形式是电压比较器，当输入的触发源信整形电路的基本形式是电压比较器，当输入的触发源信号与通过号与通过“触发极性触发极性”和和“触发电平触发电平”选择的信号之差达选择的信号之差达到某一设定值时，比较电路翻转，输出到某一设定值时，比较电路翻转，输出(shch)(shch)矩形波，矩形波，然后经过微分整形，变成触发脉冲。然后经过微分整形，变成触发脉冲。触发电路：触发电路：第80页/共105页第八十一页，共105页。5.2.5 5.2.5 示波器的水平示波