第5章 时域测量.ppt

现代电子测量技术第5章时域测量5.1概述1模拟示波器图片1模拟示波器2数字示波器示波器主要由Y（垂直）通道、X（水平）通道和显示屏三大部分。
Y（垂直）通道：由探头、衰减器、前置放大器、延迟线和输出放大器组成，实质上是个多级宽频带、高增益放大器，主要对被测信号进行不失真的线性放大，以保证示波器的测量灵敏度。
X（水平）通道：由触发电路、时基发生器和水平输出放大器组成，主要产生与被测信号相适应的扫描锯齿波。
显示屏：主要由阴极射线管组成，常以CRT（CathodeRayTube）表示，通常称为示波管。另外，液晶显示屏（LCD）也已经应用于示波器。5.2CRT显示原理1电子枪聚焦旋钮1电子枪2偏转系统2偏转系统（静电偏转）3荧光屏5.2.2示波管显示原理
（2）X、Y偏转板上分别加变化电压，有下面两种情况：仅在水平偏转板的两板间加锯齿电压，则光点只在荧光屏的水平方向来回移动，出现一条水平线段。（3）Y偏转板加
正弦波信号电压，
X偏转板加锯齿波
电压，荧光屏上
将显示出被测信
号随时间变化的
一个周期的波
形曲线。2．显示任意两个变量之间的关系
示波器两个偏转板上都加正弦电压时显示的图形称为李沙育（Lissajous）图形，这种图形在相位和频率测量中常会用到。若两信号的初相相差90度，且在X、Y方向的偏转距离相同，在荧光屏上画出的图形为圆。3．扫描的概念
如果在X偏转板上加一个随时间线形变化的电压，垂直偏转板不加电压，那么光点在水平方向的偏移距离为，比例系数Sx称为示波管的X轴偏转灵敏度。
光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“扫描”，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扫动称为“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“扫描逆程”。
4．同步的概念
（1）Tx=nTy(n为正整数)：荧光屏上将稳定显示n个周期的被测信号波形。（2）Tx≠nTy(n为正
整数)，即不满足同
步关系时，显示的
波形不稳定。5．连续扫描和触发扫描
扫描电压是连续的方式称为连续扫描。
当欲观测脉冲信号，尤其是占空比很小的脉冲时，采用连续扫描存在一些问题：
选择扫描周期等于脉冲重复周期时，难以看清脉冲波形的细节。
选择扫描周期等于脉冲底宽时，观测者不易观察波形，而且扫描的同步很难实现。触发扫描时，使扫描脉冲只在被测脉冲到来时才扫描一次；没有被测脉冲时，扫描发生器处于等待工作状态。6．扫描过程的增辉
为了使回扫产生的
波形不在荧光屏上显示，
可以设法在扫描正程
期间，给示波器增辉。5.3通用示波器5.3.2通用示波器的垂直通道
1．输入电路：包括探极和输入衰减器。
（1）衰减器CH1偏向因素调整旋钮
即灵敏度调节（V/div）
（2）探极（探头）（2）输入耦合方式
输入耦合方式设有AC、GND、DC三档选择开关。
观察交流信号时，置“AC”档。
确定零电压时，置“GND”档。
观测频率很低的信号或带有直流分量的交流信号时，置“DC”档。CH1垂直方向输入耦合方式选择2．前置放大器

前置放大器将信号适当放大，从中取出内触发信号，并具有灵敏度微调、校正、Y轴移位等控制作用。

前置放大器的输出信号一方面引至触发电路，作为同步触发信号；另一方面经过延迟线延迟以后，引至输出放大器。

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。若在差分电路的输入端输入不同的直流电位，相应的Y偏转板上的直流电位和波形在Y方向的位置也会改变。

可通过调节“Y轴位移”旋钮，调节直流电位以改变被测波形在屏幕上的位置。CH1垂直轨迹位置调整旋钮3．延迟线
从接受触发到开始扫描需要一小段时间，这样就会出现被测信号到达Y偏转板而扫描信号尚未到达X偏转板的情况。
即触发扫描时，扫描的开始时间总是滞后于被观测脉冲一段时间，这样，脉冲的上升过程就无法被完整地显示出来。
延迟线的作用就是把加到
垂直偏转板上的脉冲信号延迟
一段时间，以保证在屏幕上扫
描出包括上升时间在内的脉冲
全过程。
通常延迟时间在50～200ns之间。4．Y输出放大器

Y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Y方向的满偏转。

Y输出放大器应具有稳定的增益、较高的输入阻抗、足够宽的频带、较小的谐波失真。

Y输出放大器大都采用推挽式放大器，有利于提高共模抑制比。

可采用改变负反馈的方法改变放大器的增益（面板上的“×5”或“×10”倍率开关或灵敏度微调旋钮）。5.3.3通用示波器的水平通道1．触发电路
触发电路的作用是为扫描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、触发极性选择、触发电平选择和触发放大整形等电路。
（1）触发源选择

内触发（INT）：将Y前置放大器输出（延迟线前的被测信号）