项目四 示波器

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1、项目四 示波器,项目四 示波器,任务一 认识示波器 任务二 学习模拟示波器 任务三 数字示波器简介,任务一 认识示波器,图4-1为各种类型示波器：,图4-1 各种类型示波器,任务二 学习模拟示波器,一、模拟示波器的面板结构及功能特点 二、模拟示波器的工作原理 三、模拟示波器的测量技能,一、模拟示波器的面板结构及功能特点,我们以MOS-620CH型双踪示波器为例来介绍模拟示波器的面板结构及功能特点。从图4-2中可以看到，模拟示波器分为左右两部分，左侧部分用于显示信号波形，右侧部分是示波器的各种控制按钮。示波器面板上的旋钮、按键、插孔各有各的功能。,图4-2 MOS-620CH型双踪示波器外形结构

2、,一、模拟示波器的面板结构及功能特点,1、主机系统 主机系统各键钮如图4-3所示。,图4-3 主机系统操作键钮分布图,一、模拟示波器的面板结构及功能特点,1、主机系统 1）荧光屏：仪器的测量显示终端，用于显示被测信号的波形。 2）电源开关（POWER）：将电源开关按键弹出即为“关”位置，按下为“开”位置。 3）电源指示灯：电源接通时指示灯亮。 4）校准信号输出端：用于校准探头。 5）辉度调节旋钮（INTEN）：顺时针方向转动辉度加亮，反之减弱 6）聚焦调节旋钮（FOCUS）：用于调节光迹及波形的清晰度，聚焦良好时，踪迹显示为清晰的细线，反之则呈现为模糊的粗线 7）扫描线倾斜调节旋钮（TRACE

3、 ROTATION）：用于调节扫描线与水平刻度线平行,一、模拟示波器的面板结构及功能特点,2、垂直系统 垂直系统各键钮如下图所示。,图4-4 垂直系统操作键钮分布图,一、模拟示波器的面板结构及功能特点,2、垂直系统 1）CH1信号输入端（CH1（X） 该输入端用于垂直方向的输入。 2）CH1输入耦合方式（ACDCGND） 用于选择输入信号与垂直放大器的耦合方式。 3）CH1垂直位移调节旋钮 控制波形在垂直方向的移动 4）CH1垂直偏转因数旋钮（VOLTS/DIV） 也称为垂直灵敏度旋钮。 5）CH1垂直微调旋钮 此旋钮与垂直偏转因数旋钮同轴套装，没有刻度，用于对所显示波形高度的连续调节。,一、

4、模拟示波器的面板结构及功能特点,2、垂直系统 6）垂直显示方式选择 垂直显示方式设置了CH1、CH2、DUAL（双踪）、ADD（叠加）共4个档位。 通道1选择（CH1）为荧光屏上仅显示CH1的信号波形； 通道2选择（CH2），为荧光屏上仅显示CH2的信号波形；双踪（DUAL），荧光屏上同时显示两个通道信号的波形；叠加（ADD），荧光屏上显示CH1和CH2两个通道信号的代数和。 7）接地端。 8）CH2信号输入端CH1（Y） 和通道1一样，但在X-Y方式时输入端的信号仍为Y轴信号。 9-12）与CH1通道2-5功能相同，参阅2-5注解即可。 13）CH2极性按键（INVERT）,一、模拟示波器的

5、面板结构及功能特点,3、水平系统 水平系统操作键钮分布图如下图所示。,图4-5 水平系统操作键钮分布图,一、模拟示波器的面板结构及功能特点,3、水平系统 1）水平偏转因数旋钮（TIME/DIV） 也称为时基调节旋钮。 2）扫描微调旋钮（SWP.VAR） 用于定性观察波形时对波形在X轴方向的展宽程度进行连续调节 。 3）水平位移调节旋钮 控制波形在水平方向的移动 。 4）扩展10按键 显示屏上的波形在水平方向将被展宽10倍。 5）触发电平调节旋钮（LEVEL） 用于调整触发电路的比较电平，从而连续改变扫描的初始相位。,一、模拟示波器的面板结构及功能特点,3、水平系统 6）扫描方式选择（MODE）

6、 扫描方式设置了AUTO、NORM、TV-V、TV-H四个档位。 AUTO为自动扫描，NORM为常态扫描，TV-V、TV-H分别为用于调整电视信号中的场信号观测或行信号观测。 7）触发源选择（SOURCE） 触发源有CH1、CH2、LINE、EXT四个档位 。 8）触发极性选择（SLOPE） 用于选择信号的上升沿和下降沿触发。 9）外触发输入端（TRIG IN） 用于外部触发信号的输入。,二、模拟示波器的工作原理,1、示波管及图形显示的基本原理 示波器之所以能将电信号转换成人眼能直接观察的图像，是通过其核心部件-阴极射线示波管来实现的。 1）阴极射线示波管 阴极射线示波管将被信号转换为光信号，

7、并通过荧光屏来显示被测信号的波形。示波管主要有电子枪、偏转系统、荧光屏构成，如图4-6所示。,图4-6 示波管结构示意图,二、模拟示波器的工作原理,1、示波管及图形显示的基本原理 1）阴极射线示波管 电子枪 电子枪的作用是产生并形成高速、聚束不得电子流，轰击荧光屏使其发光。电子枪由灯丝F、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2和后加速阳极A3构成。 偏转系统 示波管的偏转系统位于A2和荧光屏之间，是由两对相互垂直的平行金属板组成的。垂直偏转板在前，用Y1、Y2表示，水平偏转板在后，用X1、X2表示，它们分别控制电子束垂直方向和水平方向的偏转。,二、模拟示波器的工作原理,1、示波管及图形

8、显示的基本原理 1）阴极射线示波管 荧光屏 荧光屏是示波管的显示部分，是在管面内壁涂上一层磷光物质而制成的。荧光屏是电光转换器件，能把电子的动能转化为光能。 2）图形显示的基本原理 常用的示波器在现实波形时一般采用静电偏转的方法。在偏转板的两块极板之间加上电压，在偏板之间产生静电场，电子束通过偏转板时，就会发生偏转。 当在垂直偏转板上加一个随时间做周期性变化的电压时，两极板间产生交变电场，当电子束经过偏转板时受交变电场的作用沿垂直方向运动，从而在荧光屏上显示出电子束周期性运动的轨迹一条垂直线，如图4-7所示。,二、模拟示波器的工作原理,图4-7 只加Uy时荧光屏上波形,图4-8 只加Ux时荧光

9、屏上波形,1、示波管及图形显示的基本原理 同样，当在水平偏转板上加一个随时间做周期性变化的电压时，则电子束沿水平方向运动，从而在荧光屏上得到一条水平的亮线，如图4-8所示。,二、模拟示波器的工作原理,示波管的垂直偏转板上加被测信号，使电子束上下移动；在水平偏转板上加随时间作线性变化的锯齿波电压，使电子束左右移动，就可在荧光屏上看到被测信号随时间变化的规律曲线，如右图所示。 加在水平偏转板上的锯齿波电压称为扫描电压。当只在水平偏转板上加锯齿波电压时，亮点自左至右沿水平方向恒速运动。,图4-9 波形显示原理,二、模拟示波器的工作原理,2、通用示波器 1）通用示波器的组成 通用示波器一般包括以下几部

10、分，如下图所示。,图4-10 通用示波器组成框图,二、模拟示波器的工作原理,2、通用示波器 1）通用示波器的组成 垂直系统（Y通道） 垂直系统由衰减器、放大器、延迟线等组成。其作用是对被测信号进行放大、延时并将放大后的信号加至示波管水平偏转板上的电路，同时为水平系统扫描电压提供内触发信号。 水平系统（X通道） 水平系统由触发整形电路、扫描发生器、X放大器组成。其作用是产生并放大一个锯齿波电压，并将其加至示波管水平偏转板上的电路。 主机系统（Z通道） 主机系统由示波管、增辉电路、电源及校准信号发生器组成。,二、模拟示波器的工作原理,2、通用示波器 2）通用示波器的主要技术性能 扫描时间因数 在无

11、扩展情况下，亮点沿X方向偏转单位长度所需的时间。 垂直偏转因数 输入信号在无衰减的情况下，亮点在Y方向偏转单位长度所需电压的峰峰值。 频域响应 上限频率 与下限频率 之差，通常未加说明时指Y通道的频带宽度。,二、模拟示波器的工作原理,2、通用示波器 2）通用示波器的主要技术性能 时域响应 指Y通道放大电路在方波脉冲输入信号作用下的过渡特性。Y通道的上限频率H与上升时间tr之间有以下关系： 。 输入阻抗 通道的输入阻抗包括输入电阻Ri，和输入电容Ci。,二、模拟示波器的工作原理,2、通用示波器 3）垂直系统 垂直系统是被测信号输入的通道。作用是将输入的被测信号电压进行放大，然后送到示波管的垂直偏

12、转板，使电子束在荧光屏上产生上、下移动的亮点。 输入电路 输入电路的作用是引入被测信号，并在输入信号与前置放大器之间起阻抗变化的作用。 输入电路由探头、交直流耦合开关、步进衰减器、阻抗变换倒相器组成。 a 、探头主要用于探测被测信号。 b、输入耦合方式有DC、AC和（GND）3种方式。 c、步进衰减器主要用于调节较大信号的输入。,二、模拟示波器的工作原理,2、通用示波器 3）垂直系统 前置放大器 前置放大器主要用于对信号进行放大，同时完成各种功能调节，并取出内触发信号。 延迟线 Y通道中插入延迟线的目的，是为了使被测信号不比扫描信号先到达偏转板，也就是使被测信号的起点与扫描信号的起点同步。 后

13、置放大器 后置放大器是Y通道的主放大器。它的作用是将由延迟线输入的被测信号放大到足够大的幅度。,二、模拟示波器的工作原理,2、通用示波器 3）垂直系统 内触发放大器 内触发放大器用于放大从延迟线之间引出的被测信号，以便有足够幅度驱动水平系统的触发整形电路。 双踪显示 双踪示波器的显示方式有5种：A、B、AB、断续和交替。前3种均为单踪显示，断续、交替为双踪显示。 a、交替显示方式只适用于显示频率较高的被测信号，因为频率过低时就可能看到交替显示波形的过程。 b、继续显示方式时，电子开关工作于自激状态，不受其他控制，每扫描一次，可完成两个通道的显示。,二、模拟示波器的工作原理,2、通用示波器 4）

14、水平系统 水平系统又称X通道，其主要作用是用来产生并放大一个随时间线性变化的扫描锯齿波电压，控制电子束在水平方向的偏移，形成时间基线。 水平系统主要由触发电路、时基发生器、水平放大器3部分组成。 触发电路 触发电路的作用是将不同的触发信号变成时基发生器所能接收的触发脉冲。触发电路包括发源选择、触发耦合方式选择、触发放大整形电路。 a、触发源包括内触发、外触发、电源触发 b、触发耦合方式包括“DC”直流耦合、“AC”交流耦合、 “HF”高频耦合。 c、触发放大整形电路是对触发信号进行放大、整形，得到要求的触发脉冲。,二、模拟示波器的工作原理,2、通用示波器 4）水平系统 时基发生器电路（扫描发生

15、器电路） 时基发生器的核心是“扫描电压产生电路”，但扫描电压产生电路只在时基闸门、比较和释仰电路的控制下才能正常工作，它们组成了一个环形自动控制系统，这个系统称为“时基发生器”，又称扫描发生器环。 水平放大器 水平放大器的基本作用是放大扫描电压，使电子束在水平方向获得满偏转，同时还应具有水平位移、扩展等功能。当示波器工作于X Y方式时，水平放大器作为X外接输入信号的传输通道，用于放大X信号。,二、模拟示波器的工作原理,2、通用示波器 5）主机系统 主机系统包括高低压电源、阴极射线示波管及其显示电路、Z轴电路和标准信号发生器等。 高低压电源 低压电源的作用是为示波器内各部分电路提供各种稳定的直流

16、低电压，一般采用串联型稳压电源。 高压电源的作用是示波管内各个电极提供所需的正、负直流高电压，高压电源电路一般采用变换器，将直流低电压变换为中频高压，然后再经倍压整流而得到所需的直流高压。,二、模拟示波器的工作原理,2、通用示波器 5）主机系统 显示电路和Z轴电路 包括阴极射线示波管和示波管各电极供电压电路、光迹旋转电路及Z轴电路。 由示波管工作原理可知，要使电子枪产生并形成高速、聚束的电子流，各电极上必须加适当的电压。 为了保证在荧光屏上能够显示出清晰而明亮的被测信号波形，示波管还设有Z轴电路。需外加信号来调亮显示图形，可在Z轴电路进行。 校准信号发生器 其作用是产生于校准幅度和频率的校准信号，以便对垂直灵敏度和扫描时间因数等进行校准。,三、模拟示波器的测量技能,1、模拟示波器使用前的准备 1）连接电源及测试线 2）调整扫描线 3）示波器探头自校准 2、模拟示波器的测量方法 1）直流电压的测量 将示波器垂直灵敏度旋钮置于校正位置，触发方式开