电子测量技术教案《3》示波器.ppt

3.1示波器显示波形的基本原理第3章电子示波器3.1示波器显示波形的基本原理图3-1示波管及电子束控制电路（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，撞击荧光屏而发光。它是由灯丝（F）、阴极（K）、栅极（G1）、前加速极（G2）、第一阳极（A1）、第二阳极（A2）组成。灯丝的作用是加热阴极，加热后的阴极发射电子。
（2）偏转系统
偏转系统是由两对位置互相垂直的偏转板组成。靠近电子枪的一对是垂直偏转板，另一对是水平偏转板。电子束靠偏转板上加的电场发生偏转。（3）荧光屏
荧光屏是荧光粉涂在玻璃屏的内表壁而制成。荧光屏的发光颜色通常有绿色、黄色、兰色和白色。
余辉时间有中余辉时间（0.01~0.1s）、长余辉时间（0.1s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。
偏转电压的作用
1）当X轴、Y轴偏转板都不加电压，电子束打在荧光屏的中心。
2）当X轴偏转板不加电压，只在Y轴偏转板加上电压时，则电子束垂直偏离中心，偏离的大小与偏转板上加的电压成正比。
3）当Y轴偏转板不加电压，只在X轴偏转板加上电压时，则电子束水平偏离中心，偏离的大小也是与偏转板上的电压成正比。
4）当X轴、Y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Y轴(ux的作用）和X轴（uy的作用）的线的交点处的屏幕上。
3.1.2扫描如果被测信号电压uy的周期为Ty，扫描电压的周期为Tx，当TX=Ty，并同时加到偏转板，电子就在uy与ux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迹正是与uy相同的曲线。3.2通用示波器图3-3通用示波器的组成框图3.2.2Y通道
（1）探头
同轴电缆作为输入引线，使输入电容Ci显著增加，在测量高频信号或窄脉冲信号时容易出现失真。因此，宽带示波器常用探头检测被观察信号。
探头里有一可调的小电容C(5—10pF)和大电阻R并联
调整补偿电容C可以得到最佳补偿，即满足CiRi=RC．
应调整C，使达到图(a)的正确补偿情况。
图3-5调节补偿电容时的波形探头的缺点是送到示波器输入端的信号减小了10倍。计算脉冲幅度时，应将偏转因数乘以10。
为了避免探头衰减，可采用有源探头，即探头内有一个场效应源极跟随器，它的传输系数为1，同时又具有高输入阻抗和屏蔽性。
另外必须强调，探头里的微调电容是对特定的示波器设定的，各台示波器的Ci值一般都不相同，所以探头不能互换，否则会引入明显畸变。（2）输入耦合方式
如果示波器的下限频率不为零，那么放大器为交流放大器，其输入端用电容耦合；
如果示波器的下限频率为零，可以观察信号的直流分量或观察变化极慢的信号，那么放大器是直流放大器。
输入端的耦合方式，可以是直流耦合，也可以是交流耦合，用开关K来控制。
将开关置于“DC”位置，信号直接通过，开关置于“AC”位置，信号通过电容隔断直流。开关置于“⊥”位切断信号，这时扫描基线所在位置为零电平。（3）衰减器
由于示波器的灵敏度设计得较高，当需要观察幅度较大的信号时，可能出现信号失真。为了避免失真，必须接入衰减器。4.Y轴前置放大电路和输出放大电路
都是采用宽带放大器。
前置放大电路可以使信号得到放大，补偿延迟线对信号的损耗。
输出放大电路放大信号到能够使电子束偏转足够大的幅度。3.2.3X通道（1）触发源选择
触发源选择通常由转换开关来选择内触发、外触发或电源触发。
内触发信号来自示波器内Y通道的被测信号。
外触发是用外接信号作为触发信号，由触发输入端接入。当比较两个信号的时间关系时，可用外触发。
电源触发是用交流电源经变压器降压后再产生的脉冲作为触发信号。电源触发信号用于观察与交流电源频率有时间关系的信号。（2）触发耦合方式
触发耦合方式有四种，“DC”直流耦合、“AC”交流耦合、“AC”低频抑制和“HF”高频耦合。
直流耦合用于接入直流或缓慢变化的信号或频率较低并且有直流成分的信号。
交流耦合用于观察由低频到较高频的信号，用内触发或外触发均可。
交流低频抑制耦合方式用于抑制2kHz以下的低频信号成分，使被测信号波形稳定。
高频耦合用于观察大于5MHz的信号。（3）触发方式及触发整形电路
触发方式一般有常态、自动和高频三种方式。
常态触发方式是将触发信号输入整形电路，整形后输出足以触发扫描电压电路的触发脉冲。当无输入或触发电平不够时，无触发脉冲输出，无扫描基线；触发极性是可调的，上升沿触发为正极性触发，下降沿触发为负极性触发。常态触发的触发电平幅度可调节。
自动触发方式中的整形电路为自激多谐振荡器。在没有被测信号时仍然有扫描基线。一般测量均使用自动触发方式。
高频触发方式中整形电路也为自激多谐振荡器