双踪示波器工作原理双踪示波器工作原理3.5 双踪示波器工作原理3.5.1 双踪示波器工作原理示波器用来显示电压波形一、 工作原理:示波器的核心部件是示波管示波管的结构见图 3.5.1垂直偏转板聚焦极和加速极电子枪电子束灯丝显示屏水平偏转板图 3.5.1 示波管内部结构电子枪被灯丝加热后发射电子聚焦极将电子枪发射的电子聚焦为极细的电子束，可使波形显示清晰加速极上加有较高的正电压，吸引电子脱离电子枪高速运动;显示屏上加有极高的正电压，吸引电子撞击在显示屏面上，使显示屏面涂的荧光材料发光垂直偏转板和水平偏转板上加有偏转电压，偏转电压的极性和幅值控制电子束撞击显示屏面的位置当偏转电压跟随输入信号变化时，就可以使电子束在屏面上“画“出信号波形双踪示波器具有两路输入端，可同时接入两路电压信号进行显示在示波器内部，将输入信号放大后，使用电子开关将两路输入信号轮换切换到示波管的偏转板上，使两路信号同时显示在示波管的屏面上，便于进行两路信号的观测比较示波器的工作原理框图见图 3.5.2 3.5.2 XJ4241 型双踪示波器XJ4241 型二踪示波器是一种采用部分集成电路的半导体化便携式示波器，它具有 0,10MHz 频带宽度和 10mV,div 的垂直输人灵敏度，经扩展最高灵敏度为2mV,div;扫描时基为 0(2μS,100mS,div(经扩展最高扫速可达 40nS,div。
它具有Y、Y 两个结构相同 12 的垂直输入通道，因此非但能对被测信号进行定性定量测试而且能对两个相关信号的相位进行测定XJ4241 型示波器还具有 Y-X 的功能，能以垂直输入灵敏度，来显示李沙育图 2形，由于具备以上功能，XJ4241 型示波器能用于电视机、收录机、音频放大器的生产线15亦可作为程控机床的检修设备辅助电路聚焦亮度/电源方波发生器稳压电源显示电路测试信号(基准信号)高压电路Y 轴偏转 AC/DC/?按钮 YCY1ACX 轴偏转 XX'Y 轴放大、分相电子开关 Y1 放大器DC 插口GNDY'按钮按钮 Y1/Y2 单踪/双踪 Y1 衰减内 Y2/X 同步信号按钮 Y1 微调外按钮 CY2AC 锯齿波发生器 X 轴放大、分相电源Y2 放大器 DC 插口GND时基 Y2 衰减水平扫描电路扫扫按钮触发稳定描描垂直扫描电路时微 S/mSμY2微调间调.图 3.5.2 双踪示波器工作原理框图一、结构特征 外形图(见下页图 3.5.3)调节控制机件的作用;(序号与外形对应)1(辉度控制与电源开关:电源开关与辉度电位器同轴拉:拉出旋钮电源接通，此时指示灯应发亮，经预热仪器即可正常工作。
辉度:辉度控制，控制显示波形亮度，顺时针方向旋转为增亮，当光点停留在屏幕上不动时，应将亮度减弱或熄灭，以延长示波管寿命2(指示灯:发亮表示电源接通3(聚焦与校准信号开关:聚焦控制与校准信号开关同轴聚焦控制示波管聚焦极电压使电子束正好落在屏幕上，成为清晰的圆点拉:校准信号开关，当拉出时校准信号电源接通，此时 CZ2 输出频率 1KHZ、幅度 1V 的校准信号，不使用校准信号时，应关闭(推入)4(:校准信号输出瑞5(辅助聚焦:聚焦辅助控制器，装于后面板，控制示波管第三阳极电压，使光迹更清晰6(校准:扫速校准，控制输入 X 放大器的扫描电压幅度，使显示的时基信号符合扫速开关的指示值16 图 3.5.3XJ4241 双踪示波器外形图7(X 位移:水平移位，在水平方向上移动波形8(V,div:Y 垂直衰减器，可改变 Y 输入灵敏度从 0.01V,5V,div，按 1—2—5 进位 11共九个档级9(微调:Y 微调电位器，微调显示波形的垂直幅度，顺时针方向旋转使显示的波形幅 1值增大顺时针旋足为校准位置17 10(Y:Y 输人端 1111(?:仪器接地端12( Y :Y 输入端 2213(微调:Y 微调电位器( 214(V,div:Y 垂直衰减器( 215(平衡:Y 平衡。
调整 Y 低阻衰减器两端电位相等从而使 Y 衰减器在不同位置时，111 光迹在垂直方向上移动最小16(位移:Y 移位，控制 Y 显示迹线在屏幕上，垂直方向的位置 1117(平衡:Y 平衡 218(位移:Y 移位219(Y 方式开关:该开关为七档自锁开关a. 左面 AC?DC: Y 输入耦合方式，可选择 Y 输入端为交流或直流耦合 11按下为交流耦合，弹起为直流耦合b(左面?:Y 接地开关，按下可使 Y 放大器输人端接地，从而可确定 Y 的零电位输 111 入时光迹位置，平时应弹起c(右面 AC?DC: Y 输入耦合方式选择 2d(右面?: Y 接地开关 2e. Y?Y ，常态?Y-X，单踪?双踪 三个开关:Y 工作方式组合选择开关三档开关 122按下时，分别为斜线左边的功能:Y、常态、单踪;弹起时分别为斜线右边的功能:Y、Y-X、122 二踪这三个开关的按下、弹起的排列组合可组成下表 3.5.1 所示的工作方式:表 3.5.1,扫速单位 mS 时为断续方式二踪 单 踪 ,扫速单位,S 时为交替方式, 常 态 Y-X 常 态 Y-X 22Y,X,1 ,-Y Y 内触发源 1Y,X2,Y:显示通道选择 Y 11Y-X Y 21 两个李沙育图形同时显示Y,Y-Y Y 内触发源,22 ,Y:显示通道选择 Y 22Y,X2,Y-X Y 22注:两个李沙育同时显示时，交替方式扫描应置 HF，断续方式应使扫描停扫。
20(t,div:扫速开关，从 0.2,100 分九档，其时间单位由扫速单位开关所置位置决定21(微调:扫速微调电位器1822(稳定度:用以改变扫描电路的工作状态，一般应处于待触发状态(扫描即将自激、而又不自激的临界状态)使用时只需调节电平旋钮即能使波形稳定显示23(电平:调节和确定扫描触发点在信号波形上位置当拉出时扫描处自激状态24(内,外:触发信号选择开关:当开关置于“内”时触发信号取自垂直放大器中分离的被测信号，当开关置于“外”时，触发信号将来自“外触发”插座25.mS,μS:扫速单位开关，当开关置“mS”时(弹起),扫速开关 t,div 的单位为毫秒，且在二踪方式时，垂直两个通道是以断续方式转换;当开关置“μS”时(按下)，t,div 单位为 μS，此时垂直两通道将以交替方式转换26(?:触发极性开关(用以选择触发电路的上升部分还是下降部分来触发启动扫描电路27(外触发:外触发信号输入端28(光迹旋转:调节流过示波管颈部的偏转线圈的电流，借助洛仑茨力，使扫描光迹能平行于示波管屏幕的水平轴二、使用说明 (一)使用前注意事项:1(本仪器使用的电源进线形式为单相三线，其中的地线必须与大地接触良好，以确保安全。
2(仪器使用电源为交流 220V?10% ，由于采用无工频变压器开关式电源，一般情况下，仪器进线在交流 150V 或直流 200V 即可正常工作，但不应高于交流250V3(使用前应先参阅说明书的技术性能，控制件作用及使用等有关章节，以帮助正确掌握仪器的使用范围及操作方法二)使用前的检查:本仪器收到或久置复用，应鉴别其工作是否正常，其方法如下1(将 Y、Y 输入探头连接“校准信号”输出(“”端)，仪器各控制机件按表3.5.212规定设置表 3.5.2面板控制机件 作用位置 面板控制机件 作用位置Y 方式开关 全部退出 t ,div 0(2Y 、Y V,div 开关 0(2V,div 电平 拉出 12Y Y 微调 校准位置 Y、Y 移位 居中 1212触发极性 十 X 移位 居中扫速单位 mS 触发源选择 内2(拉电源开关(辉度旋钮)，应听到电源起振的“吱”一声叫声，指示灯亮，表示电19源接通拉出聚焦旋钮，将“校准信号”接通电源 3(经预热片刻后，顺时针转动“辉度”电位器，应显出不同步的波形4(调节触发电平，使波形同步，应呈现图(3.5.1)波形，其幅度为 5div，说明Y 灵 1 敏度正常，水平方向为 5div 一个周期，说明时基系统工作正常。
5(按入 Y 方式开关 Y ,Y 按键，亦应呈现相同波形，说明 Y 灵敏度正常 122(三)时间测量用本仪器来测量各种信号的时间参数，方法简便，读数较精确，因为本仪器示波管采用了内刻度，另外荧光屏 X 方向上每 div 的扫描速度是定量的，通常测量步骤如下:1(调节有关控制件使显示波形稳定，将“t,div”开关置于适当档级 b,diVb为扫描开关刻线所对准的数字，注意扫描微调旋钮应置于校准位置，即顺时针方向旋到底)2(借助刻度可读出被测波形上所需测定 P、Q 二点间的距离 D(div)3(被测量二点之间的时间间隔为 D?b，见图 3.5.4图 3.5.4 时间的测量4(测量时基如扩展置于“?5”位置，则测得的时间间隔为 D?b?55(脉冲信号时间测量表 3.5.3 本机不具备延迟线，对脉冲边沿测量存在一面板控制件名称 作用位置 定困难，但若脉冲重复频率高于扫描的频率时， Y 微调 校准 借助于扫速扩展，还是能方便地测出其前沿或后Y 输入耦合 AC 或 DC 沿的参数，方法如下:(以脉冲信号上升时间为触发源 内 例)触发极性 十 (1)将有关控制件置于表 3.5.3 位置T/div 开关 0(5uS,div (2)调节“触发电平”及“X 移位”，使波形 X 扩展 ?5的前沿在屏幕中央稳定显示，测得被测波形的幅度 10%,90%间波形前沿的水平刻度读数 a(例 a,1(6div)。
见图 3.5.520(3)上升时间 Tr=a?0.5μS?5=1.6?0.5μS?5=0.08μS=160nS(4)若被测脉冲的前沿接近于本机固有额定的上升时间(35nS)22 则 Tr= Tr-Tr 21式中:Tr 为读出的上升时间 2Tr 为本机固有的上升时间 1如上例 Tr=160nS Tr= 35nS 2l22Tr,Tr 则 Tr,,156.1nS 21图 3.5.5 脉冲上升时间的测量 (四)相位测量在许多场合，需测量某一网络的相移，例如要测量一正弦波经放大器后，相位滞后若干角度等，可用下述相位测量方法1(单踪测量将触发选择置于“外”，将导前信号由外触发输入，并同时将该信号输入 Y，使波形稳 l 定读出 A ，然后将滞后信号输入 Y ，并读出 B(此时仪器的 X 移位，电平电位器等都不能 1重新调整)，然后再读出信号周期为 T，B,A 则 φ(相位),?360?T在相移较小时读 A 时应十分仔细，否则将影响测量精度见图 3.5.6)21图 3.5.6 相位测量2(双踪测量 因本仪器两 Y 通道放大器间相移很小，故可使本仪器工作于“交替”(频率低时可用断续)，然后将滞后信号输至 Y 通道(使波形稳定并调节 Y 、Y 移位使二通道的波形均移到 212上下对称于 00'轴处，读出 A、B 与 T(见图 3.5.6)B,A 则 φ(相位)=?360? T注:测量时仍将导前信号由外触发输入(五)李沙育图形测量:利用本仪器的 Y,Y、 Y-X 特性，可将欲比较的两个信号分别加干 Y 和 Y ，调节相 1212 应控制件使屏幕呈现图 3.5.7 的图形，此时两信号间的相角差为 φ，B,,arcsin A当信号频率低于 300Hz 和高于 100KHz 时仪器 X 系统与 Y 系统具有固有相位，这时可利用 Y-Y 李沙育图形(或用双踪李沙育显示)用上述公式算出固有相移(然后扣除该固有相 2移。
六)电压测量用本仪器可对被测试波形进行定量的电压测量测量方法根据不同的测试波形有所差异，但测量的基本原理是相同的，在一般情况下，多数被测波形同时包含交流和直流分量，测量时也经常需要测量两种分量复合的数值或是单独的数值221(交流分量电压测量一般是测量波形峰到峰之间数值或者测量峰到某一波谷之间的数值，测量时通常将 Y 输入选择置于”AC”位置，(当测量重复频率极低的交流分量时应置于“DC”位置，否则将因频响的限制，产生不真实的测试结果测量步骤 a(将 Y 微调旋至“校准”位置，调整“V,div”开关到适当的位置 B(V,div)b(读出欲测量的两点在 Y 轴偏转距离上的读数 A(div)，则被测电压=A(div)?B( V,div)=A?B(v)c(若用 10:1 探头，则应乘上探头的衰减因素，如此时 V,div 开关在 0.05V,div档， A 为 3 div则:被测电压=0.05V,div?3div?10=1.5V2(瞬时电压测量:瞬时电压测量需要一个相对的参考基准电位，一般情况下，基准电位指地电位，但也可以是其他参考电位图 3.5.8 瞬时电压的测量测量步骤:a(将测试探极接入所需参考电位，“电平”拉出置于“HF”，此时出现一扫描线，调节 Y 移位，使光迹移到荧光屏上的合适位置(基准电位)此时 Y 移位不能再调节。
b(将测试探头移至被测信号端，推入“电平”并调节触发电平，使波形稳定显示 c(读出被测波形上的某一瞬时相对于基准刻度，在 Y 轴上的距离 B(div);则:被测23瞬时电压,n?A?B式中:n 为探极衰减比A 为 Y 轴 V,div 开关所处档级读数例:使用 10:1 探极，V,div 开关在 0.5V,div，欲测试点 P 离基准刻度为 5.5div见图 3.5.8则:P 点对基准电位的瞬时电压,10?0.5V,div?5.5div=27.5 伏 三、日常维护1(存放条件仪器在日常使用时，应保持干燥和清洁，不使用时，应罩上塑料外罩，以避免金属杂物和尘埃的进入，存放处应干燥和通风，在气候潮湿时，应放进干燥剂，以免机内元件受潮，造成不应有的故障2(使用注意事项本仪器使用的电源为单相三线制，故仪器通电前应检查供电电源是否符合此要求仪器在使用时，应注意辉度适中，荧光屏上的光迹不宜长期停留于一点，以免示波管受损3(元器件的更换当发现仪器需更换元器件时，应首先切断电源，拔去电源插头，然后按元件目录所列元件规格进行更换。