第5章示波器的测试与仪器教学材料

《第5章示波器的测试与仪器教学材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第5章示波器的测试与仪器教学材料（103页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第5章 示波测试与仪器,5.1概述,5.2 电子示波器的基本原理,5.3 电子示波器的选择和使用方法,5.4 YX4320型双踪示波器,55 数字存储示器,5.6 实训,5.1 概 述,5.1.1 电子示波器的基本特点,5.1.2 电子示波器的分类,5.1.1 电子示波器的基本特点,一、概念： 电子示波器简称“示波器”，是一种用来直接显示电信号波形随时间变化过程的电子仪器。 能够将人眼无法直接观察到的电信号以波形的形式显示在示波器的屏幕上。它的用途极为广泛，可以用来观察信号波形、信号的幅度、频率、时间、相位等等，还可以用来测量电路网络的频率特性和伏安特性。,三、 电子示波器的分类,按示波器的性

2、能和结构特点进行分类： 1通用示波器 ：采用单束示波管，是一种宽频带的示波器，常用的是双踪示波器，使用的极为广泛，可以对一般电信号进行定性和定量的分析。 2多束示波器 ：采用多束示波管，通过电子开关进行切换，观察两个以上的波形，比较两个以上的信号很方便。 3取样示波器 ：便于观察和测量高频信号。 4记忆示波器 ：采用记忆示波管实现信息的存储。,5特种示波器 ：具有特殊的功能用途，例如：矢量示波器，高压示波器，心电图示波器等。 6数字存储示波器 ：能够将捕促到的信号进行A/D转换，写入存储器，需要读出时，经过D/A转换还原成模拟信号，在示波器上显示出来。 7逻辑示波器（逻辑分析仪）。,5.2 电

3、子示波器的基本原理,5.2.1 电子示波器的组成,5.2.2 示波器的主要技术性能,5.2.1、 电子示波器的组成,一、组成：如图5-1所示，它由示波管（CRT）、垂直偏转系统、水平偏转系统， 同步控制系统，以及辉度控制电路、电源系统等几部分组成。,图5-1 电子示波器的基本组成框图,二、基本工作原理： 由电子枪产生的高速电子束轰击荧光屏的相应部位产生荧光，而偏转系统则能使电子束产生偏转，从而改变荧光屏上光点的位置。,三、示波管： 结构：电子枪、偏转系统、荧光屏三个部分。,图5-2 示波管的结构图,1电子枪 （1）作用：发射电子并形成很细的高速电子束。 （2）结构：它是由灯丝（F）、阴极（K）

4、、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。 电子束轰击荧光粉时发出的荧光并不会立刻消失，而是要延续一段时间，这种现象称为余辉。按余辉持续的时间长短，示波管分为短余辉，中余辉和长余辉管三种。,四、波形显示原理,Y偏转板：加被测信号； X偏转板：加扫描电压信号（设为理想状态）。 1）设

5、Ux=Uy=0，则光点在垂直和水平方向都不偏转，出现在荧光屏的中心位置；,2）设Ux=0，Uy=Umsint。 由于X偏转板不加电压，光点在水平方向是不偏移的，则光点只在荧光屏的垂直方向来回移动，出现一条垂直线段。,3)设Ux=kt，Uy=0。 由于Y偏转板不加电压，光点在垂直方向是不移动的，则光点在荧光屏的水平方向上来回移动，出现的是一条水平线段。,由上三种情况可看出： a 、X偏转板上所加电压控制电子的水平运动； b 、Y偏转板上所加电压控制电子的垂直运动； c 、电子位移长度取决于所加电压的大小。,4)设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsint，X偏转板加锯齿波电压Ux=kt，且有Tx

6、=Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的稳定波形。,5)设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsint，X偏转板加锯齿波电压Ux=kt，且有Tx=2Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的稳定波形。,6)设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsint，X偏转板加锯齿波电压Ux=kt，且有Tx=3/2 Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的不稳定波形。,由此可见： 当扫描电压的周期是被观测信号周期的整数倍时，即Tx=nTy(n为正整数)，每次扫描的起点都对应在被测信号的同一相位点上，这就使得扫描的后一个周期描绘的波形与前一周期完全一样，每次扫描显示的波形重叠在一起，在荧光屏上可得到清晰而稳定的波形。

7、当理想扫描电压的周期Tx=n Ty(n为正整数)时，波形稳定，且显示n个被测信号波形；当此关系不成立时,波形显示不稳定。 一般情况下,当扫描电压的周期Ts=n Ty(n为正整数)时，波形稳定，且显示n个被测信号波形；逆程消隐。 此即“同步”原理。,五、示波器的主要技术性能,1频率响应：示波器的频率响应就是其Y轴系统工作频率范围，或指Y放大器带宽，通常以-3dB处，即相对放大量下降到0.707时的频率范围表示。宽带示波器的频率响应低端常常从零开始，频带越宽，高频特性越好。,2偏转灵敏度 示波器输入电压与亮点Y方向偏移量的比值称为偏转灵敏度，也称为偏转因数。单位mV/div，度（div）指荧光屏刻

8、度1大格，1 div=1 cm。 偏转因数数值可表示灵敏度，数值越小灵敏度越高，每一种示波器有一个最高灵敏度。 一般示波器最高灵敏度对应于5mV/div或10mV/div。当Y系统接入不同衰减器时偏转因数值改变。,3扫描速度 示波器屏幕上光点的水平扫描速度的高低可用扫描速度、时基因数、扫描频率等指标来描述。 扫描速度就是光点水平移动的速度，其单位是cms或divs(度秒)。 扫描速度的倒数称为时基因数，它表示光点水平移动单位长度(cm或div)所需的时间。 扫描频率表示水平扫描的锯齿波的频率。一般示波器在X方向扫描频率可由tcm或tdiv分档开关进行调节，此开关标注的是时基因数。 为了观察缓慢

9、变化的信号，则要求示波器具有较低的扫描速度，因此，示波器的扫描频率范围越宽越好。,4输入阻抗 输入阻抗是指示波器输入端对地的电阻Ri和分布电容Ci的并联阻抗。 输入阻抗越大，示波器对被测电路的影响就越小，所以要求输入电阻Ri大而输入电容Ci 小。 输入电容Ci在频率越高时，对被测电路的影响越大。,5瞬态响应 瞬态响应是指输入理想的矩形波信号后，示波器显示波形的脉冲参数，如下图所示，包括上升时间t r、上冲、平顶跌落、下降时间t 、反冲等。是示波器的频率特性的瞬态表示法。其中以t r和最重要。上冲通常以相对值表示，在上冲一定的前提下，t r越小示波器高频特性越好，,5.3 电子示波器的选择和使用

10、方法,一、电子示波器的选用,1 根据被测信号选择合适的示波器 1）根据要同时显示的信号数量，选择单踪或双踪示波器 2）当定性分析观察信号的波形，并且是频率不高的正弦波，这时可选用普通示波器； 3）当分析观察对被测信号的幅度或时间，信号为脉冲波或频率较高的正弦波，这时可选择宽带示波器； 4）当分析观察频率高于100MHz的周期脉冲信号，可选用取样示波器； 5）当希望将波形存贮起来以便事后进行分析研究，可选用具有记忆功能的记忆示波器。,2.根据示波器的性能选择合适的示波器 频带宽度和上升的时间：一般要求频带宽度大于被测信号最高频率的3倍，上升时间应小于脉冲上升时间的1/3。 垂直偏转灵敏度：如果是

11、弱信号，应该选择具有较高偏转灵敏度的示波器，反之，可以用较低灵敏度的示波器。 应选用输入阻抗较高的示波器。,5.4 YX4320型双踪示波器,一、主要技术指标： 1、显示 双踪显示、内刻度矩形示波管 2、频宽 DC-20MHz-3dB 3、偏转因数 5mV/div5V/div 5% 4、上升时间 17.5ns 5、垂直工作方式 CH1、CH2、DUAL(ALT、CHOP)、ADD,6、扫描时间因数 0.5S/DIV-0.2uS/div 7、 触发方式 自动、常态、TV-H、TV-V 8、 触发源 内(CH1,CH2,交替)、外、电源 9、 触发灵敏度 内触发不小于1div,外触发 不小于0.5

12、V。 10、校正信号：方波、频率1KHz，占空比 50%,二、使用示波器探头时应注意下面几点： 1） 必须根据测试的具体要求来选用探头类型，否则将得到相反的效果。 比如误用电阻分压器探头去测量高频或脉冲电路，那么由于这种探头的高频响应很差，将使脉冲波形产生严重失真。,2） 一般情况，探头和示波器都应配套使用，不能互换，否则将会导致分压比误差增加或高频补偿不当。特别是低电容探头。 如果示波器Y通道的输入级放大管更换而引起输入阻抗改变，或探头互换，这都有可能造成高频补偿不当而产生波形失真。,3）低电容探头的电容器C1应定期校正 具体方法：以良好的方波电压通过探头加到示波器，若高频补偿良好，应显示图

13、a波形若补偿不足或过补偿，则分别会出现图b和c波形，这时可微调C，直至调到出现良好的方波在没有方波发生器时，可利用示波器本身的幅值校准电压。,三、操作功能介绍,YX-4320双踪示波器的使用介绍 示波器是用来观测、分析和记录各种电量随时间变化过程的电子测量仪器。双踪示波器可以同时观测两个信号。 其图形显示有两种类型：波形显示（显示随时间变化的信号）和XY显示（显示任意两个变量X与Y的关系）。,一）、电源部分 、POWER电源开关：接通电源后需预热几分 钟再调整各旋钮。 、INTENSITY亮度旋钮：调节波形的亮度。 注意亮度不能开得过大，且亮点不能长期停留 在一个位置上，以免缩短示波器的使用寿

14、命。 、FOCUS聚焦旋钮：调节波形的清晰度。 、TRACE ROTATION光迹旋转：调节光迹与 水平刻度线的平行。,二）、垂直系统部分 、CH1X、CH2Y接探头，用于探测被测信号， 一般带有衰减器。 、AC-GND-DC垂直信号输入方式： AC、电容耦合：用于观测交流信号。 GND、输入端接地：输入信号被断开。 DC、直接耦合：用于观测直流或观察频率变化极慢 的信号。 、VOLT/DIV衰减开关（如使用10：1探头，计算 时应将幅度10）。 、VARIBLE垂直微调。 、DC BAL衰减器平衡调试。 、POSITION：调节光迹在垂直方向位移。,、VERTICAL MODE垂直方式工作按

15、钮： CH1：通道单显。 CH2：通道单显。 DUAL：双踪选择，两道同时显。 ADD：两通道代数和，按下CH2 INV则为 两通道代数差。 、CH2 INV：通道信号反向。 、ALT/CHOP（显示方式）：通道、交替显示，按下此键则通道、同时断续显示。,三）、水平系统部分 、TIME/DIV水平扫描速度开关。 、SWP. VAR.水平微调。 、POSITION：调节光迹水平位移。 、10MAG扫描扩展开关 （按下扫描速度扩展10倍）。,四）、触发系统部分 、SOURCE触发源开关选择： CH1、CH2：垂直方式中为DUAL或ADD时， 选择通道、作为内部触发源。 LINE：交流电源作为触信号

16、。 EXT：外部触发信号接TRIG IN(1M/25PF) 为触发源。 、TRIG ALT（触发方式）：交替触发（触发信号来自CH1、CH2）。在双踪时，如果“CHOP”和“TRIG.ALT”同时按下，则不能同步。应使用“ALT”方式或直接选用“CH1CH2”，作为触发源 、TRIG MODE触发方式： AUTO：自动扫描（无信号输入时仍可显示扫描基线）。,NORM：有触发信号才有扫描。 TV-V：观测电视场信号波形。 TV-H：观测电视行信号波形。 、SLOPE触发极性：选择触发信号上升沿或下 降沿触发。 、LEVEL触发电平：“+”触发电平上移，“” 触发电平下移。 、LOCK触发电平锁定：将LEVEL顺时针旋至 咔嗒一声响，触发电平被锁定在一固定电平上。 五、其他部分 、CAL 2VP-P 1KHz：校正方波信号。,四、示波器的正确使用,1）首先要认真阅读示波器的技术说明书，掌握其使用方法，熟悉各旋钮、按键的功能。 2）使用示波器之前，要仔细检查旋钮、开关、电源线有无损坏，发现问题即时修理或换新。 3）使用示波器时，“辉度”