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1、电 子 测 量 技 术,主编：李延廷,27309-4a,第4章 信号示波测量技术,4.1 模拟示波器 4.1.1 波形显示原理 4.1.2 通用模拟示波器 4.1.3 示波器的面板 4.1.4 示波器的使用方法 4.2 数字存储示波器 4.2.1 数字存储示波器的基本组成及特点 4.2.2 CGC2000系列数字存储示波器 4.2.3 CGC2000系列数字存储示波器的使用方法,27309-4a,第4章 信号示波测量技术,4.3 频谱分析仪 4.3.1 频谱分析的基本概念 4.3.2 频谱分析仪的基本组成 4.3.3 频谱分析仪的分类 4.3.4 频谱分析仪的主要技术指标 4.3.5 频谱分析
2、仪的应用 4.3.6 AT5010型频谱分析仪 4.4 实训1：模拟示波器的使用 4.5 实训2：数字存储示波器的使用 4.6 实训3：频谱分析仪的使用,27309-4a,4.1 模拟示波器,4.1.1 波形显示原理 4.1.2 通用模拟示波器 4.1.3 示波器的面板 4.1.4 示波器的使用方法,27309-4a,4.1.1 波形显示原理,1.示波管 2.示波管波形显示原理,27309-4a,1.示波管,(1) 电子枪 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和后加速极A3所组成，其作用是发射电子并形成很细的高速电子束，轰击荧光屏而发光。 (2) 偏转系统 从阴极发射
3、出的电子，可在荧光屏中心产生一个静止的光点。 (3) 荧光屏 荧光屏的内管壁上涂有一层磷光物质，由磷光物质构成的荧光膜在受到高速电子轰击后，将电子的动能转化为光能，形成光点，并能持续一定时间(称为余辉时间)。,27309-4a,1.示波管,图4-1 示波管的基本结构,27309-4a,(1) 电子枪,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和后加速极A3所组成，其作用是发射电子并形成很细的高速电子束，轰击荧光屏而发光。灯丝用于加热阴极，使阴极发射电子。控制栅极用来控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变荧光屏亮点的辉度。,27309-4a,(2) 偏转系统,图4-2 平行板偏
4、转系统的工作原理,27309-4a,(3) 荧光屏,图4-3 电子束的运动,27309-4a,2.示波管波形显示原理,(1)电子束的运动 电子束沿垂直偏转电压和水平偏转电压共同作用的合成方向运动，如图4-3所示。 (2) 扫描 当扫描电压达到最大值时，亮点即达到最大偏转，然后从该点返回到起始点。 (3) 同步 若Tx=2Ty，则在荧光屏上显示图4-5所示的波形。,27309-4a,图4-4 被测信号的波形显示原理,27309-4a,图4-5 波形显示,27309-4a,图4-6 不同步时的波形显示,27309-4a,4.1.2 通用模拟示波器,1.示波器的分类 2.通用示波器的一般组成,273
5、09-4a,1.示波器的分类,随着数字电子技术的应用和发展，目前已有将示波器简单地划分为模拟示波器和数字示波器两大类的趋势。模拟示波器的种类、型号很多，根据其用途及特点，一般可以分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、存储示波器及特种示波器等类型。,27309-4a,2.通用示波器的一般组成,图4-7 通用示波器的电路框图,27309-4a,4.1.3 示波器的面板,1.电源部分 2.垂直系统部分 3.水平系统部分 4.触发系统部分 5.其他部分,27309-4a,4.1.3 示波器的面板,图4-8 CS-4125A双踪示波器的前面板,27309-4a,1.电源部分,1) CRT显示屏：用于显
6、示信号的波形。 2) POWER：电源开关，该开关按下时，电源打开。 3) 电源指示灯：在电源开关的右方，电源按下时，指示灯亮。 4) TRACE ROTA：基线调节旋钮，用于调节扫描线使其和水平刻度线平行，以克服外磁场导致的基线倾斜，可用螺钉旋具进行调整。 5) FOCUS：聚焦控制旋钮，用于调节显像管的聚焦性能，使扫描线粗细发生变化。 6) INTEN：辉度控制旋钮，用于调节显示亮线的亮度。,27309-4a,2.垂直系统部分,1) POSITION：垂直移位旋钮，用于垂直移动显示屏上的CH1或CH2通道信号。 2) VOLTS/DIV：Y轴灵敏度选择开关旋钮，可选择5V、2V、1V、0.
7、5V、0.2V、0.1V、50mV、20mV、10mV、5mV、2mV和1mV档位，分别表示Y轴的1个大格对应的电压值。 3) VARIABLE：Y轴灵敏度微调旋钮。 4) AC-GND-DC：输入耦合方式选择开关,用于选择输入信号输入到Y轴放大器的耦合方式。,27309-4a,2.垂直系统部分,5) VERT MODE(CH1、ALT、CHOP、ADD、CH2)：工作方式选择开关。 6) CH2 INVERT：当按下该按钮时，CH2通道信号的极性反转。 7) CH1 INPUT：1通道输入信号插座。 8) CH2 INPUT：2通道输入信号插座。,27309-4a,3.水平系统部分,1) P
8、OSITION：水平移位旋钮，用于水平移动显示波形的位置。 2) SWEEP TIME/DIV：扫描时间旋钮，用于选择从0.2s0.5s的扫描时间，共有20个档位。 3) VARBILE：扫描时间微调旋钮。 4) 10MAG：波形扩展键。 5) X-Y：X-Y显示按钮。,27309-4a,4.触发系统部分,1) MODE(AUTO、NORM、FIX、TV-F、TV-L)：触发方式选择开关，可供选择的触发方式如下： 2) SOURCE(VERT、CH1、CH2、LINE、EXT)：触发信号源选择开关。 3) TRIGER LEVEL：触发电平旋钮，用于调节触发电平，可在触发波形上设定触发点作为扫
9、描起始点。 4) SLOPE：触发极性按钮，用于选择触发扫描信号的极性。,27309-4a,5.其他部分,1) CAL：1V(峰峰值)、1kHz方波输出端，用于校准显示幅度和时间。 2) GND：接地端子，用于连接其他仪器的地线，以便仪器间有共同的地线。 3) 探头：在示波器的探头上还有一个探头衰减钮。,27309-4a,4.1.4 示波器的使用方法,1.电压测量 2.时间测量 3.频率测量 4.相位测量 5.调幅系数测量 6.使用注意事项,27309-4a,1.电压测量,(1) 直流电压测量 首先置自动触发方式使屏幕出现扫描线，选择通道CH1或CH2，耦合开关置GND，调整垂直移位使扫描基线
10、光迹移到中间或其他适当位置上。 (2) 正弦波电压测量 测试时，首先应使示波器输入端短路，示波器置于自动触发方式，使屏幕上出现一条扫描基线。 (3) 含有直流分量的正弦波电压的测量 先将耦合开关置DC，设定零参考电平基线。,27309-4a,正弦波电压测量,图4-9 正弦电压测量,27309-4a,正弦波电压测量,图4-10 含有直流分量的正弦波电压测量,27309-4a,2.时间测量,图4-11 时间测量,27309-4a,3.频率测量,(1) 线性扫描法 将被测信号送入Y输入端，通过调节有关旋钮使显示波形稳定，且至少显示出一个清晰的完整周期的波形，并计算出待测信号的周期T，则被测信号的频率
11、为 (2) 李沙育图形法 由于李沙育图形的形状与两个输入信号的频率有关，因此可利用李沙育图形与频率的关系来进行准确的频率测量。,27309-4a,李沙育图形法,图4-12 李沙育图形,27309-4a,4.相位测量,(1) 线性扫描法 把两个被测信号分别加在双踪示波器Y通道的两个输入端，将两个信号同时显示在屏幕上。 (2) 李沙育图形法 图4-14画出了同频、等幅、不同相位的两个信号的李沙育图形。,27309-4a,(1) 线性扫描法,图4-13 线性扫描法测量相位差,27309-4a,(2) 李沙育图形法,图4-14 李沙育图形法测量相位差,27309-4a,5.调幅系数测量,(1) 单音调
12、制时的调幅系数 单音调制时，调幅波信号可表示为 (2) 测量方法 在观察调幅波信号时，信号接入示波器的方法有两种。,27309-4a,(1) 单音调制时的调幅系数,27309-4a,(1) 单音调制时的调幅系数,图4-15 调幅波信号的波形,27309-4a,(1) 单音调制时的调幅系数,27309-4a,(2) 测量方法,图4-16 调幅系数的测量方法,27309-4a,6.使用注意事项,1)机壳必须接地。 2)显示屏亮度要适中，显示波形的主要部分应移到显示屏的中央。 3)所测量信号的频率应在示波器的量程内，以免出现较大的测量误差。 4)测试前，应先估算被测信号的幅度值；若不能确定，应将示波
13、器的Y轴灵敏度选择旋钮置于最大档位，以避免因电压过大损坏示波器。 5)在示波器工作时，周围不要有较高频率的信号发生器和用于功率放大的变压器，以免显示波形出现噪声干扰和重影。 6)示波器可作为高内阻的电流电压表使用。,27309-4a,4.2 数字存储示波器,4.2.1 数字存储示波器的基本组成及特点 4.2.2 CGC2000系列数字存储示波器 4.2.3 CGC2000系列数字存储示波器的使用方法,27309-4a,4.2.1 数字存储示波器的基本组成及特点,1.数字存储示波器的基本组成 2.数字存储示波器的特点,27309-4a,1.数字存储示波器的基本组成,图4-17 数字存储示波器的基
14、组成框图,27309-4a,2.数字存储示波器的特点,1) 存储时间长。 2) 观测慢速信号不产生晃动和闪烁。 3) 波形数据分析和处理非常方便。 4) 触发点位置可以任意设定。 5) 具有多种显示方式，如存储显示、自动抹迹、卷动显示。,27309-4a,4.2.2 CGC2000系列数字存储示波器,1.垂直系统 2.水平系统 3.触发系统 4.采样系统 5.光标测量系统 6.显示系统 7.存储与调出功能,27309-4a,4.2.2 CGC2000系列数字存储示波器,8.自动测量功能 9.辅助功能 10.自动设置、运行/停止功能 11.参考功能 12.菜单/通道关闭功能 13.软功能键,27
15、309-4a,4.2.2 CGC2000系列数字存储示波器,图4-18 CGC2000系列数字存储示波器的前面板,27309-4a,1.垂直系统,1) POSITION：垂直位移旋钮，用于上下移动波形。 2) VOLTS/DIV：垂直灵敏度旋钮，用于改变垂直放大器的电压灵敏度，有粗、细调两档。 3) CH1、CH2、MATH：菜单选择键，用于调取相应的菜单，并由5个菜单操作键作相应操作。 4) CH1输入端口、CH2输入端口：用于外接输入测试探头，待测信号由此处进入示波器内部。,27309-4a,2.水平系统,1) POSITION：水平位移旋钮，用于水平移动信号波形的位置。 2) SEC/D
16、IV：扫描时间旋钮，用于调节扫描时间，调节范围为2ns50s。 3) HORIZ：水平控制菜单键。,27309-4a,3.触发系统,1) LEVEL：触发电平旋钮，用于调节触发信号的电平。 2) 50%：50%触发电平键，用于将触发电平设置为被测信号幅值的一半。 3) FORCE：强制触发键，用于强制产生一个触发信号。 4) TRIG：触发控制菜单键。 5) EXT TRIG输入端口：用于输入外部触发信号。,27309-4a,4.采样系统,1) 获取方式：可选择普通、平均、模拟、峰值检测。 2) 混淆抑制：在示波器对信号采样不够快时，无法建立精确的波形，会产生假波。 3) 采样方式：可选择实时采样和等效采样。,27309-4a,5.光标测量系统,1) 手动方式：手动调节电压(或时间)的光标间距，在菜单下方显示光标A、B所在位置的电压值(或时间值)、X(或Y)及1/X。 2) 追踪方式：水平和垂直光标交叉构成十字光标，通过CH1 POSITION和CH2 POSITION移动十字光标，在菜单下方显示光标Cur-Ax、Cur-Ay、Cur-Bx、Cur-By、Y、X及1/
