第5章 電子示波器

1、Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)第第5 5章章 電子示波器電子示波器本章主要內(nèi)容 示波器的作用 示波器的分類(lèi) 示波器的技術(shù)指標(biāo) 模擬示波器 數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)方式 電壓、頻率及相位差的測(cè)量方法Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)1 1、電子示波器的作用、電子示波器的作用將人眼看不到的電信號(hào)描繪成可見(jiàn)的圖形曲線將人眼看不到的電信號(hào)描繪成可見(jiàn)的圖形曲線水平軸表示時(shí)間，垂直軸表示電壓水平軸表示時(shí)間，垂直軸表示電壓示波器可以測(cè)試各種不同的電量信號(hào)示波器可以測(cè)試各種不同的電量信號(hào)Practice is a bes

2、t way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)第第5 5章章 電子示波器電子示波器2 2、示波器的分類(lèi)、示波器的分類(lèi) 按示波器對(duì)信號(hào)的處理方式的不同分為模擬示波器和數(shù)字按示波器對(duì)信號(hào)的處理方式的不同分為模擬示波器和數(shù)字示波器兩大類(lèi)示波器兩大類(lèi) 模擬示波器模擬示波器采用模擬方式對(duì)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行處理和顯示。采用模擬方式對(duì)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行處理和顯示。 數(shù)字示波器數(shù)字示波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后再顯示。對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后再顯示。 Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)第第5 5章章 電子示波器電子示波器2 2、示波器的分類(lèi)、示波器的分類(lèi) 模擬示波器模擬示波器 分

3、為分為通用示波器、多束示波器、取樣示波器、記憶示波器和專(zhuān)用示波器等等 通用示波器 有一個(gè)示波管，又分為單蹤、雙蹤、多蹤 多束示波器 有多個(gè)示波管 取樣示波器 可以用較低頻率的示波器測(cè)量高頻信號(hào)記憶示波器 采用有記憶功能的示波管，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的存儲(chǔ)、記憶和反復(fù)顯示 專(zhuān)用示波器 能夠滿(mǎn)足特殊用途的示波器 Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)第第5 5章章 電子示波器電子示波器2 2、示波器的分類(lèi)、示波器的分類(lèi) 數(shù)字示波器數(shù)字示波器 將輸入信號(hào)數(shù)字化后，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器再重建波形。 具有記憶、存貯被觀察信號(hào)功能，又稱(chēng)為數(shù)字存貯示波器。具有記憶、存貯被觀察信號(hào)

4、功能，又稱(chēng)為數(shù)字存貯示波器。 根據(jù)取樣方式不同，數(shù)字示波器又可分為根據(jù)取樣方式不同，數(shù)字示波器又可分為實(shí)時(shí)取樣、隨機(jī)取樣和順序取樣三大類(lèi)。三大類(lèi)。 Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)第第5 5章章 電子示波器電子示波器3 3、示波器的主要技術(shù)指標(biāo)、示波器的主要技術(shù)指標(biāo) 掃描速度（掃描速度（P168）示波器顯示屏上單位時(shí)間內(nèi)光點(diǎn)水平移示波器顯示屏上單位時(shí)間內(nèi)光點(diǎn)水平移動(dòng)的距離，單位為動(dòng)的距離，單位為“cm/s”。熒光屏上通常用間隔熒光屏上通常用間隔1cm的坐標(biāo)線作為的坐標(biāo)線作為刻度線，因此掃描速度的單位也可表示刻度線，因此掃描速度的單位也可表示為為“

5、cm/div”。掃描速度的倒數(shù)稱(chēng)為掃描速度的倒數(shù)稱(chēng)為“時(shí)基因素時(shí)基因素”，它它表示單位距離代表的時(shí)間，單位為表示單位距離代表的時(shí)間，單位為“s/cm”或或“s/div”，時(shí)間，時(shí)間t可為可為s、ms或或s。 0.20.5121010010110050Sms55nsPractice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)第第5 5章章 電子示波器電子示波器3 3、示波器的主要技術(shù)指標(biāo)、示波器的主要技術(shù)指標(biāo) 偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)因數(shù)在輸入信號(hào)作用下，光點(diǎn)在在輸入信號(hào)作用下，光點(diǎn)在熒光屏上的垂直（熒光屏上的垂直（Y）方向移動(dòng)）方向移動(dòng)1cm（即（即1格）所需的電壓值，單格）所需的電壓

6、值，單位為位為“V/cm”、“mV/cm”（或（或“V/div”、“mV/div”）。）。0.51251025010050255VmVV/divPractice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)第第5 5章章 電子示波器電子示波器3 3、示波器的主要技術(shù)指標(biāo)、示波器的主要技術(shù)指標(biāo) 耦合方式耦合方式耦合方式，有直流（耦合方式，有直流（DC）、交流（）、交流（AC）和接地（）和接地（GND）三）三種，可通過(guò)示波器面板選擇。種，可通過(guò)示波器面板選擇。 觀察交流信號(hào)時(shí)，置觀察交流信號(hào)時(shí)，置“AC” 觀測(cè)頻率很低的信號(hào)或帶有直流分量的交流觀測(cè)頻率很低的信號(hào)或帶有直流分量的交

7、流信號(hào)信號(hào) 時(shí)，置時(shí)，置“DC”確定零電壓時(shí)，置確定零電壓時(shí)，置“GND” Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)第第5 5章章 電子示波器電子示波器3 3、示波器的主要技術(shù)指標(biāo)、示波器的主要技術(shù)指標(biāo) 工作方式工作方式HORIZONTAL區(qū)中的區(qū)中的MENU菜單來(lái)控制延遲掃描打開(kāi)或關(guān)菜單來(lái)控制延遲掃描打開(kāi)或關(guān)閉、選擇閉、選擇Y-T，X-Y或或ROLL顯示模式。顯示模式。Y-T方式方式：垂直坐標(biāo)軸表示電壓，水平坐標(biāo)軸表示時(shí)間。：垂直坐標(biāo)軸表示電壓，水平坐標(biāo)軸表示時(shí)間。X-Y方式方式：X表示通道表示通道1電壓量，電壓量，Y軸表示通道軸表示通道2電電壓量。壓

8、量。ROLL方式方式：此方式下波形在屏幕上從右至左緩：此方式下波形在屏幕上從右至左緩慢移動(dòng)。慢移動(dòng)。X-Y 方式方式可用于觀察李薩如圖形或二極管、三極管等器件的可用于觀察李薩如圖形或二極管、三極管等器件的伏安特性曲線。伏安特性曲線。Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)4 4、模擬示波器、模擬示波器 示波器將看不見(jiàn)的電信號(hào)波形轉(zhuǎn)換成可直接觀察的圖像，示波器將看不見(jiàn)的電信號(hào)波形轉(zhuǎn)換成可直接觀察的圖像，核心部件是陰極射線示波管，也稱(chēng)核心部件是陰極射線示波管，也稱(chēng)電子示波管、電子示波管、CRTCRT第第5章章 電子示波器電子示波器示波管結(jié)構(gòu)示波管結(jié)構(gòu)被密封在

9、玻璃管內(nèi)，抽成真空被密封在玻璃管內(nèi)，抽成真空把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的器件光信號(hào)的器件Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù) 作用：將電信號(hào)變換為光信號(hào)而加以顯示。作用：將電信號(hào)變換為光信號(hào)而加以顯示。 組成：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏。組成：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏。 Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)1電子槍?zhuān)?）作用：發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束，轟擊熒光屏使之發(fā)光。（2）組成：燈絲F、陰極K、柵極G和陽(yáng)極A1、A2。 1）燈絲F、陰極K 燈絲F用于加熱陰極。 陰極K受熱后發(fā)射電子。 2）控

10、制柵極G 控制柵極用來(lái)控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變熒光屏上波形的輝度（亮度）。G的負(fù)電位絕對(duì)值越大，打到熒光屏上電子的數(shù)目越少，圖形越暗，反之越亮。 調(diào)節(jié)“輝度電位器”RP1改變柵、陰極之間的電位差即可達(dá)到此目的。電子槍控制柵極G陰極K燈絲F偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)第一陽(yáng)極A1第二陽(yáng)極A2Y1Y2X1X2后加速陽(yáng)極A3熒光屏偏轉(zhuǎn)板輔助聚焦聚焦輝度+RP1RP2RP3Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)電子槍控制柵極G陰極K燈絲F偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)第一陽(yáng)極A1第二陽(yáng)極A2Y1Y2X1X2后加速陽(yáng)極A3熒光屏偏轉(zhuǎn)板輔助聚焦聚焦輝度+RP1RP2RP33）第一陽(yáng)極A1、第二

11、陽(yáng)極A2 A1和A2對(duì)電子束進(jìn)行聚焦并加速，使到達(dá)熒光屏的電子形成很細(xì)的一束并具有很高速度。 調(diào)節(jié)A1的電位，即可調(diào)節(jié)G與A1和A1與A2之間的電位，調(diào)節(jié)A1的電位器稱(chēng)為“聚焦”旋鈕；調(diào)節(jié)A2電位的旋鈕稱(chēng)為“輔助聚焦”。 示波管的“輝度”與“聚焦”并非相互獨(dú)立，而是有關(guān)連的。在使用示波器時(shí)，這二者應(yīng)該配合調(diào)節(jié)。G1、A1、A2的電位關(guān)系為：的電位關(guān)系為：VGVK、 VG VA1，因此，因此，電子從電子從G至至A1、A1至至A2將得到會(huì)聚并加速，而從將得到會(huì)聚并加速，而從K至至G將發(fā)散。將發(fā)散。Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)電子槍控制柵極G陰極K

12、燈絲F偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)第一陽(yáng)極A1第二陽(yáng)極A2Y1Y2X1X2后加速陽(yáng)極A3熒光屏偏轉(zhuǎn)板輔助聚焦聚焦輝度+RP1RP2RP32偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)（1）電子的位移與所加電壓的大小成正比。（2）結(jié)構(gòu)：由兩對(duì)相互垂直的平行金屬板組成，分別稱(chēng)為垂直（Y）偏轉(zhuǎn)板和水平（X）偏轉(zhuǎn)板。 偏轉(zhuǎn)板上沒(méi)有外加電壓時(shí)，電子束打向熒光屏的中心點(diǎn)；有外加電壓，則在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)作用下，電子束打向由X、Y偏轉(zhuǎn)板共同決定的熒光屏上的某個(gè)坐標(biāo)位置。 3熒光屏 熒光屏將電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，是示波管的波形顯示部分，通常制作成矩形平面。Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)4 4、模擬示波器、模擬示波器 第第5章章

13、 電子示波器電子示波器通用示波器的組成:主要由示波管、垂直通道（Y通道）和水平通道（X通道）三部分組成。 Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)第第5 5章章 電子示波器電子示波器5 5、數(shù)字存儲(chǔ)示波器、數(shù)字存儲(chǔ)示波器 輸入模擬信號(hào)波形經(jīng)輸入模擬信號(hào)波形經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字信息變換為數(shù)字信息,然后存儲(chǔ)在然后存儲(chǔ)在數(shù)字存儲(chǔ)器數(shù)字存儲(chǔ)器中；等需顯示時(shí)，再?gòu)拇鎯?chǔ)器中讀出，中；等需顯示時(shí)，再?gòu)拇鎯?chǔ)器中讀出，借借D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信息變換成模擬波形顯示在，將數(shù)字信息變換成模擬波形顯示在示波管示波管上。上。預(yù)調(diào)整A/D 轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)裝置D/A 轉(zhuǎn)換垂

14、直輸出放大觸發(fā)數(shù)據(jù)處理時(shí)鐘,時(shí)基水平放大D/A 轉(zhuǎn)換CRTPractice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)5 5、數(shù)字存儲(chǔ)示波器、數(shù)字存儲(chǔ)示波器特點(diǎn)特點(diǎn)（1 1）波形的采樣）波形的采樣/ /存儲(chǔ)與波形的顯示是獨(dú)立的存儲(chǔ)與波形的顯示是獨(dú)立的 可以無(wú)閃爍地觀測(cè)極慢變化信號(hào)可以無(wú)閃爍地觀測(cè)極慢變化信號(hào)（2 2）能長(zhǎng)時(shí)間地保存信號(hào)）能長(zhǎng)時(shí)間地保存信號(hào) 便于觀察單次出現(xiàn)的瞬變信號(hào)便于觀察單次出現(xiàn)的瞬變信號(hào)（3 3）先進(jìn)的觸發(fā)功能）先進(jìn)的觸發(fā)功能 不僅能顯示觸發(fā)后的信號(hào)，而且能顯示觸發(fā)前的信號(hào)。不僅能顯示觸發(fā)后的信號(hào)，而且能顯示觸發(fā)前的信號(hào)。（4 4）測(cè)量準(zhǔn)確度高）測(cè)量準(zhǔn)確

15、度高 采用了晶振和高分辨率采用了晶振和高分辨率A/DA/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 （5 5）很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力）很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力 內(nèi)含微處理器，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種波形參數(shù)的測(cè)量與顯示內(nèi)含微處理器，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種波形參數(shù)的測(cè)量與顯示（6 6）外部數(shù)據(jù)通信接口）外部數(shù)據(jù)通信接口 可以將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)或其他的外部設(shè)備，進(jìn)行可以將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)或其他的外部設(shè)備，進(jìn)行更復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析處理。更復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析處理。 第第5 5章章 電子示波器電子示波器Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)6 6、示波器的使用、示波器的使用交流電壓的測(cè)量交流電壓的測(cè)量

16、例例1 1 示波器觀測(cè)正弦電壓，波形峰峰值所占格數(shù)示波器觀測(cè)正弦電壓，波形峰峰值所占格數(shù)h h=8div=8div，垂直，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)因數(shù)1V/div1V/div、則被測(cè)正弦信號(hào)的峰、則被測(cè)正弦信號(hào)的峰- -峰值和有效值。峰值和有效值。第第5 5章章 電子示波器電子示波器零電平線交流電壓0.51251025010050255VmVV/divPractice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)6 6、示波器的使用、示波器的使用測(cè)量周期和頻率測(cè)量周期和頻率例例2 2 熒光屏上的波形如圖所示，信號(hào)一周期熒光屏上的波形如圖所示，信號(hào)一周期7div7div，掃描時(shí)間，掃描

17、時(shí)間因數(shù)因數(shù)“10ms/div10ms/div”，則被測(cè)信號(hào)的周期和頻率分別為多少？，則被測(cè)信號(hào)的周期和頻率分別為多少？ 第第5 5章章 電子示波器電子示波器0.20.5121010010110050Sms55nsxPractice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)用雙蹤示波法測(cè)量相位用雙蹤示波法測(cè)量相位 將欲測(cè)量的兩個(gè)信號(hào)將欲測(cè)量的兩個(gè)信號(hào)A A和和B B分分別接到示波器的兩個(gè)輸入通別接到示波器的兩個(gè)輸入通道。道。 利用熒光屏上的坐標(biāo)測(cè)出信利用熒光屏上的坐標(biāo)測(cè)出信號(hào)的一個(gè)周期在水平方向上號(hào)的一個(gè)周期在水平方向上所占的長(zhǎng)度所占的長(zhǎng)度xT。 再測(cè)量?jī)刹ㄐ紊蠈?duì)應(yīng)點(diǎn)之間

18、再測(cè)量?jī)刹ㄐ紊蠈?duì)應(yīng)點(diǎn)之間的水平距離的水平距離x，則兩信號(hào)的相，則兩信號(hào)的相位差為位差為o360Txx6、示波器的使用、示波器的使用第第5 5章章 電子示波器電子示波器Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)用李薩如圖形法測(cè)量頻率用李薩如圖形法測(cè)量頻率 示波器工作于示波器工作于X-YX-Y方式下，將頻率已知的信號(hào)與頻率未知的方式下，將頻率已知的信號(hào)與頻率未知的信號(hào)加到示波器的兩個(gè)輸入端，調(diào)節(jié)已知信號(hào)的頻率，使信號(hào)加到示波器的兩個(gè)輸入端，調(diào)節(jié)已知信號(hào)的頻率，使熒光屏上得到李薩如圖形，由此可測(cè)出被測(cè)信號(hào)的頻率。熒光屏上得到李薩如圖形，由此可測(cè)出被測(cè)信號(hào)的頻率。 和和 分別為水平線、垂直線與李薩如圖形的交點(diǎn)數(shù)；分別為水平線、垂直線與李薩如圖形的交點(diǎn)數(shù)； 、 分別為示波器分別為示波器Y Y和和X X信號(hào)的頻率。李薩如圖形存在關(guān)系：信號(hào)的頻率。李薩如圖形存在關(guān)系： yfxfyxxfNfyNxNyN6、示波器的使用、示波器的使用第第5 5章章 電子示波器電子示波器Practice is a best way to learnig 電子測(cè)量技術(shù)用李薩如圖形法測(cè)量頻率用李薩如圖形法測(cè)量頻率例例3 3 如圖所示的李薩如圖形，已知如圖所示的李薩如圖形，已知X X信號(hào)頻率為信號(hào)頻率為6MHz6MHz，則，則Y Y信信號(hào)的頻率是多少？號(hào)的頻率是多少？ NxN