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1、第三章第三章 示波器原理及应用示波器原理及应用 （一）、概述（一）、概述 （二）、示波测试的基本原理（二）、示波测试的基本原理 （三）、通用示波器原理及使用（三）、通用示波器原理及使用 （四）、取样技术在示波测量中的应用（四）、取样技术在示波测量中的应用 （五）、波形的存储和记忆（五）、波形的存储和记忆 （六）、示波器的扩展应用（六）、示波器的扩展应用示波测试技术课件（一）、概述：（一）、概述：1931年美国无线电公司发明。年美国无线电公司发明。特点：特点：1、直接观测和真实显示被测波形。、直接观测和真实显示被测波形。可显示脉冲信号的前后沿、脉宽、上升下降时间。可显示脉冲信号的前后沿、脉宽、上
2、升下降时间。示波测试技术课件2、是时域测试典型仪器，能检测信号波形是否正常，、是时域测试典型仪器，能检测信号波形是否正常，有无失真以及相关关系。有无失真以及相关关系。3、X-Y图示仪。图示仪。 4、是多种电量和非电量测试和测量中的基、是多种电量和非电量测试和测量中的基 本测试仪器。本测试仪器。分类分类通过描绘被研究的信号随时间的变化，可用于通过描绘被研究的信号随时间的变化，可用于调试电子电路、维修仪器设备。调试电子电路、维修仪器设备。是构成其他两个测试领域的仪器设备的基础。是构成其他两个测试领域的仪器设备的基础。根据示波器的性能和结构，分为：根据示波器的性能和结构，分为：通用示波器；多束示波器
3、；取样示波器；通用示波器；多束示波器；取样示波器；记忆、存储示波器；专用或特殊示波器。记忆、存储示波器；专用或特殊示波器。示波测试技术课件（二）、（二）、示波测试的基本原理示波测试的基本原理：衰衰减减Y前置前置放大器放大器延迟线延迟线Y输出输出放大器放大器扫描扫描发生器环发生器环触发触发电路电路X放大器放大器电源电源输输入入输输入入 X Y外触发输入外触发输入校准信号校准信号发生器发生器校准输出校准输出s2Y通道X通道s150Hz电源电源示波测试技术课件灯丝灯丝阴极阴极K栅极栅极G1G2阳极阳极A1A2FY2Y1X2X1电子枪电子枪偏转系统偏转系统一、阴极射线示波管一、阴极射线示波管 示波管由
4、示波管由电子枪电子枪、偏转系统偏转系统、荧光屏荧光屏组成组成示波测试技术课件1. 1.电电电电子子子子枪枪枪枪KA1A2G1G2_+辉度辉度聚焦聚焦辅助辅助聚焦聚焦荧荧荧荧光光光光屏屏屏屏灯丝加热阴极后，发出大量电子。灯丝加热阴极后，发出大量电子。G1包围着包围着K，只在，只在面向荧光屏的位置开一小口。面向荧光屏的位置开一小口。UG1K是可调的。能够是可调的。能够调节电子密度进而调节亮度、灰度。调节电子密度进而调节亮度、灰度。示波测试技术课件对数码显示，该端受数码控制。对电视受灰度控制。对数码显示，该端受数码控制。对电视受灰度控制。G2、A1、A2组成聚焦系统，并能加速。组成聚焦系统，并能加速
5、。 UG2A2=0 UA2A10 UA1G20形成一个减速场，一个加速场形成一个减速场，一个加速场调节调节A1电位进行聚焦，电位进行聚焦，调节调节A2辅助聚焦，辅助聚焦，以免发生散焦。以免发生散焦。示波测试技术课件2. 2.偏转偏转偏转偏转系统系统系统系统X偏转板偏转板偏转板偏转板Y偏转板偏转板偏转板偏转板A2VabVy+_ s Ly灵敏度：灵敏度：Dy =1/hy静电偏转与磁偏转的区别静电偏转与磁偏转的区别电子示波器偏转系统是静电偏转电子示波器偏转系统是静电偏转电视电视CRT监视器偏转系统是磁偏转。监视器偏转系统是磁偏转。示波测试技术课件原理原理定量研究一下电子束的偏转情况（见定量研究一下电
6、子束的偏转情况（见P128图）图）Va越高，轴向速度越高，穿过偏转板所用的时间减少，越高，轴向速度越高，穿过偏转板所用的时间减少，电场作用减少，电场作用减少，Y减小。减小。在偏转电压的作用下，在偏转电压的作用下，Y方向的偏转距离为方向的偏转距离为示波测试技术课件单位电压偏转距离单位电压偏转距离Y越大，示波器越灵敏。越大，示波器越灵敏。S，散焦，且体积，散焦，且体积l,受时间限制，不能显示高频信号受时间限制，不能显示高频信号b，必然限制电子束的偏转角度，必然限制电子束的偏转角度Va, 必然降低轴线方向的速度，不亮且易散焦。必然降低轴线方向的速度，不亮且易散焦。但如果改进一下，先偏转后加速，则可使
7、偏转灵敏度但如果改进一下，先偏转后加速，则可使偏转灵敏度。为此在偏转板至荧光屏间加一个为此在偏转板至荧光屏间加一个后加速后加速阳极，为避免后加阳极，为避免后加速阳极对电子偏转的影响，通常将后加速阳极作成分段的速阳极对电子偏转的影响，通常将后加速阳极作成分段的（因为分段后，电力线偏到外面的会少）后加速阳极电压（因为分段后，电力线偏到外面的会少）后加速阳极电压可高达上万伏，灵敏度可提高数十倍。可高达上万伏，灵敏度可提高数十倍。示波测试技术课件 示波器内壁涂上一层荧光物质。面向电子枪的一侧还常示波器内壁涂上一层荧光物质。面向电子枪的一侧还常覆盖一层极薄的透明铝膜，用以反光和散热。覆盖一层极薄的透明铝
8、膜，用以反光和散热。 电子束从电子束从荧光屏上移去后，光点仍能在屏上保持一定的时间才消失。荧光屏上移去后，光点仍能在屏上保持一定的时间才消失。 余辉时间：从电子束移去到光点亮度下降为原始值的余辉时间：从电子束移去到光点亮度下降为原始值的10%所延续的时间称为余辉时间。所延续的时间称为余辉时间。 3. 3. 荧光屏荧光屏示波测试技术课件不同的材料余辉时间不一样。不同的材料余辉时间不一样。 蓝蓝 绿绿 白、黄白、黄 小于小于10s 10 s 1ms 1ms0.1s 0.11s 大于大于1s 极短极短 短短 中中 长长 极长极长看什么样的波形，用什么样的示波管。看什么样的波形，用什么样的示波管。主频
9、：短主频：短注：避免光点长时间打在一点上，烧焦屏幕（出现黑点），注：避免光点长时间打在一点上，烧焦屏幕（出现黑点），实验室内常用的中余辉（绿色）。当用作显象管时（绿色）实验室内常用的中余辉（绿色）。当用作显象管时（绿色）示波测试技术课件二、二、图象显示的基本原理图象显示的基本原理：示波器图象显示原理分为显示示波器图象显示原理分为显示y=f（t）图形和显示图形和显示任意任意两波形关系两波形关系变量的图形。变量的图形。1、显示、显示y=f（t）时的图形时的图形加在加在VY上即上即Y偏转板上。如偏转板上。如VX=0则电子束在垂直方向上显示一条线则电子束在垂直方向上显示一条线这时可测这时可测VP-P。
10、示波测试技术课件（1）、扫描）、扫描A、偏转特性：、偏转特性：测试信号波形的理论依据是：示波器测试信号波形的理论依据是：示波器CRT偏转特偏转特性性静电特性，静电特性，y Vy，x Vx光点在锯齿波作用下扫动的过程称为扫描，光点在锯齿波作用下扫动的过程称为扫描，从左到右称为扫描正程，从右到左为回程。从左到右称为扫描正程，从右到左为回程。电压电压max 光点光点最右最右 电压电压min 光点光点最左最左能实现扫描的锯齿波电压叫扫描电压能实现扫描的锯齿波电压叫扫描电压X偏转板上加一随时间而线性变化的电压，即偏转板上加一随时间而线性变化的电压，即VX=kt(锯齿波电压锯齿波电压)，光点的变化反应了时
11、间变化。时间变化为一条直线，称为时间基线光点的变化反应了时间变化。时间变化为一条直线，称为时间基线示波测试技术课件B、扫描的同步扫描的同步TsTnTnTn =2TsTn =Ts+1/4Ts为得到稳定的波形，必须为得到稳定的波形，必须保证保证同步同步关系，即关系，即 Tn=NTs N-为整数为整数示波测试技术课件同步扫描同步扫描 当扫描电压的周期当扫描电压的周期Tn是被观察信号周期的整数倍时，扫描是被观察信号周期的整数倍时，扫描后的一个周期描绘的波形与前一个周期完全一样，荧光屏上后的一个周期描绘的波形与前一个周期完全一样，荧光屏上得到清晰而稳定的波形，这就叫做信号与扫描电压同步。得到清晰而稳定的
12、波形，这就叫做信号与扫描电压同步。存在问题：存在问题：a 有扫描底线有扫描底线b 不便观察占空比很小的波不便观察占空比很小的波形（尖脉冲等）。形（尖脉冲等）。示波测试技术课件C、连续扫描和触发扫描连续扫描和触发扫描 Ts被测脉冲被测脉冲连续扫描连续扫描Tn=Tst TntTn连续扫描连续扫描Tn= t触发扫描触发扫描tvy以观察电视行同步信号为例。以观察电视行同步信号为例。示波测试技术课件*连续扫描的特点：连续扫描的特点：a、扫描发生器连续工作；、扫描发生器连续工作；b、无输入信号时显示一条时基线；、无输入信号时显示一条时基线；*触发扫描的特点：触发扫描的特点：a、被测脉冲到来时扫描一次；、被
13、测脉冲到来时扫描一次；b、平时为等待扫描状态；、平时为等待扫描状态；c、主要用于观测占空比很小的脉冲，扫描电压、主要用于观测占空比很小的脉冲，扫描电压持续时间的选择应等于或稍大于脉冲底宽。持续时间的选择应等于或稍大于脉冲底宽。在有的示波器上，会有一个按钮来进行选择。在有的示波器上，会有一个按钮来进行选择。示波测试技术课件D、关于增辉、消隐、关于增辉、消隐存存在在的的问问题题在触发扫描时，有很长等待时间，在触发扫描时，有很长等待时间，此时此时VX=VY =0，有一个光点，而，有一个光点，而且还有回扫虚线。且还有回扫虚线。 利用增辉可加强扫描正程时的亮利用增辉可加强扫描正程时的亮度，减弱光点；利用
14、消隐可减少度，减弱光点；利用消隐可减少扫描回程时的基线。扫描回程时的基线。示波测试技术课件电电电电子子子子枪枪枪枪KG1G2_+辉度辉度聚焦聚焦辅助辅助聚焦聚焦荧荧荧荧光光光光屏屏屏屏A1A2增辉增辉增辉增辉消隐消隐消隐消隐！对于触发扫描，扫描正程增辉！对于触发扫描，扫描正程增辉可避免无信号时中心亮点毁坏可避免无信号时中心亮点毁坏屏幕。屏幕。示波测试技术课件 如果观察触发脉冲的上升沿，触发扫描加上消隐如果观察触发脉冲的上升沿，触发扫描加上消隐及增辉后，仍不理想。及增辉后，仍不理想。 因为触发扫描发生器只有当被观察的信号到来时因为触发扫描发生器只有当被观察的信号到来时才工作，因此扫描的开始时间总
15、是滞后于被观测信号，才工作，因此扫描的开始时间总是滞后于被观测信号，所以上升沿或下降沿无法完整显示。因此需将加到所以上升沿或下降沿无法完整显示。因此需将加到Y偏转板上的信号偏转板上的信号VX延长，加延迟线即可。延长，加延迟线即可。E、延迟、延迟示波测试技术课件衰衰减减Y前置前置放大器放大器延迟线延迟线Y输出输出放大器放大器扫描扫描发生器环发生器环触发触发电路电路X放大器放大器电源电源输输入入 X校准信号校准信号发生器发生器校准输出校准输出s2Y通道X通道s1输输入入 Y外触发输入外触发输入50Hz电源电源(三三)、通用示波器原理及使用、通用示波器原理及使用一一.原理框图原理框图示波测试技术课件
16、扫描门扫描门积分器积分器比较和释抑比较和释抑电路电路增辉增辉至至X放大器放大器 E扫描发生器环扫描发生器环对于扫描信号要求：对于扫描信号要求： 要求波形线性好，下降快；如线性不好时，信号观要求波形线性好，下降快；如线性不好时，信号观测会产生失真，下降不够快时，会出现回扫。测会产生失真，下降不够快时，会出现回扫。X通道主要功能即为产生扫描信号。通道主要功能即为产生扫描信号。二二.水平通道水平通道示波测试技术课件(1)(1)、扫描门：采用施密特电路、扫描门：采用施密特电路、扫描门：采用施密特电路、扫描门：采用施密特电路 E2E1tt0V0 又称为时基闸门，又称为时基闸门，连续扫描时，没有触发连续扫
17、描时，没有触发信号也有门控信号输出；信号也有门控信号输出；触发扫描时只有在触发触发扫描时只有在触发脉冲作用下才应产生触脉冲作用下才应产生触发信号。发信号。输入端由三个方面信号控制：输入端由三个方面信号控制：稳定度稳定度提供直流电位提供直流电位触发电路触发电路触发脉冲触发脉冲释抑电路释抑电路释抑信号释抑信号示波测试技术课件 (2)(2)、积分器：采用密勒积分器，使荧光屏上水平距离代表时间、积分器：采用密勒积分器，使荧光屏上水平距离代表时间、积分器：采用密勒积分器，使荧光屏上水平距离代表时间、积分器：采用密勒积分器，使荧光屏上水平距离代表时间（a）、）、使荧光屏上水平使荧光屏上水平使荧光屏上水平使
18、荧光屏上水平距离代表时间距离代表时间距离代表时间距离代表时间（b）（c）扫描速度粗调扫描速度粗调改变改变 R 或或 C扫描速度微调扫描速度微调改变改变 E 或改变或改变X放大器的增益放大器的增益扫描速度（扫描速度（t/cm）示波测试技术课件 (3)(3)、自举电路、自举电路、自举电路、自举电路示波测试技术课件 把锯齿波送入把锯齿波送入X放大器后，再加至水平偏转板，由于这个电压放大器后，再加至水平偏转板，由于这个电压与时间成正比，就可以用荧光屏上的水平距离代表时间。与时间成正比，就可以用荧光屏上的水平距离代表时间。 定义荧光屏上单位长度所代表的时间为示波器扫描速度定义荧光屏上单位长度所代表的时间
19、为示波器扫描速度S（t/cm） (4)(4)、扫描速度、扫描速度、扫描速度、扫描速度 x：光迹在水平方向偏转的距离：光迹在水平方向偏转的距离 t：偏转：偏转x所对应的时间所对应的时间 可见，调整可见，调整E、R、C均可改变扫描速度。改变均可改变扫描速度。改变E作为作为扫描速度微调；改变扫描速度微调；改变R、C扫描速度粗调。扫描速度粗调。示波测试技术课件（5 5）、比较和释抑电路）、比较和释抑电路）、比较和释抑电路）、比较和释抑电路作用：作用：通过判断积分器输出电压通过判断积分器输出电压来控制扫描门关闭，同时来控制扫描门关闭，同时使积分器复位。复位过程使积分器复位。复位过程即为回扫过程。即为回扫
20、过程。E0E1E2Vrt12t1t1t2t3t3t4t5 连续扫描时，稳定度连续扫描时，稳定度 旋钮电平旋钮电平E0大于上触大于上触 发电平发电平E1 触发扫描时，触发扫描时，E0 介于介于E1与与 E2之间之间 脉冲到来时触发脉冲到来时触发E1E0E2Vr释抑电路释抑电路充电充电释抑电路释抑电路放电放电释抑电路释抑电路充电充电释抑电路释抑电路放电放电在扫描正程时，即使接收到触发信号也不能改变电路状态，这叫在扫描正程时，即使接收到触发信号也不能改变电路状态，这叫“抑抑”在扫描回程后才可以接收触发脉冲，这叫在扫描回程后才可以接收触发脉冲，这叫“释释”。示波测试技术课件作用：产生周期与被测信号有关
21、的触发电路脉冲，加至扫描门。作用：产生周期与被测信号有关的触发电路脉冲，加至扫描门。组成：方式开关、电平旋钮、极性开关、组成：方式开关、电平旋钮、极性开关、S1开关组成。开关组成。+ DCHFAC低抑低抑内内外外+ 电源电源电平电平电平电平方式方式方式方式极性极性极性极性AC“极性极性”决定决定上升沿或下上升沿或下降沿触发降沿触发“电平电平”决定决定正半周或负正半周或负半周触发半周触发方式开关决定方式开关决定不同的耦合方不同的耦合方式：式：AC、DC（6 6）、触发电路）、触发电路）、触发电路）、触发电路示波测试技术课件1、正极性，正电平、正极性，正电平触发点触发点示波测试技术课件2、负极性，
22、正电平、负极性，正电平触发点触发点示波测试技术课件3、正极性，负电平、正极性，负电平触发点触发点示波测试技术课件4、负极性，负电平、负极性，负电平触发点触发点示波测试技术课件 有衰减器、前置放大、延迟线、有衰减器、前置放大、延迟线、Y输出差分放大组成。输出差分放大组成。可以证明：可以证明： 当当R1C1= R2C2时时 分压比与频率无关。分压比与频率无关。 改变分压比，即可改变示波器改变分压比，即可改变示波器 的偏转灵敏度，这个改变分压比的偏转灵敏度，这个改变分压比的开关即为灵敏度粗调开关的开关即为灵敏度粗调开关（V/cm）。）。三三.垂直通道垂直通道 (1)(1)、衰减器、衰减器、衰减器、衰
23、减器（vertical channel） 为扩大可观察信号的幅度范围，保证显示在荧光屏上的信为扩大可观察信号的幅度范围，保证显示在荧光屏上的信号不致因过大而失真，通常由号不致因过大而失真，通常由RC组成。组成。示波测试技术课件提高输入阻抗。在集电极加电抗，提高频率响应。提高输入阻抗。在集电极加电抗，提高频率响应。高频时高频时ZC较大，较大， 增益增大。输出差分信号至差分放大器。增益增大。输出差分信号至差分放大器。改变负反馈，可改变较大的增益，改变负反馈，可改变较大的增益，即示波器灵敏度微调（即示波器灵敏度微调（“校正位置校正位置”）。）。 (2)(2)、前置放大、前置放大、前置放大、前置放大示
24、波测试技术课件 输出极采用差分放大使加在偏转板上的电压能够对称，输出极采用差分放大使加在偏转板上的电压能够对称，并有利于提高共摸抑制比。并有利于提高共摸抑制比。 改变改变Y电位器，可以改变两输出端的直流电位，进而改电位器，可以改变两输出端的直流电位，进而改变波形变波形Y在荧光屏上的位置，即在荧光屏上的位置，即“Y轴位移轴位移”旋钮。旋钮。 (3)(3)、输出放大、输出放大、输出放大、输出放大器器器器示波测试技术课件a、偏转灵敏度、偏转灵敏度:10V-10nV，体现测量强弱信号的能力。，体现测量强弱信号的能力。b、扫描速度、扫描速度Ss：10S/cm-1nS/cmc、带宽：仪器响应降低、带宽：仪
25、器响应降低3dB时的上限频率。时的上限频率。信号上升时间信号上升时间/示波器对信号的上升时间示波器对信号的上升时间 测量误差测量误差 1/1 41% 3/1 5.2% 5/1 2% 10/1 0.5% 结论结论:示波器带宽越宽，上升时间越短，测量误差越小。示波器带宽越宽，上升时间越短，测量误差越小。四四.示波器的使用示波器的使用 (1)(1)、工作特性、工作特性、工作特性、工作特性示波测试技术课件依据：依据：1、根据工作特性、根据工作特性2、性能价格比、性能价格比3、测量的准确度、测量的准确度4、通道数、通道数5、数据处理方式、数据处理方式6、采样速率、采样速率7、评价存档能力、评价存档能力8
26、、易使用、易使用 (2)(2)、示波器的选、示波器的选、示波器的选、示波器的选用用用用示波测试技术课件a、电压测量、电压测量b、时间测量、时间测量 掌握各种方法的掌握各种方法的原理、使用，及其优原理、使用，及其优缺点。缺点。 (3)(3)、基本测量技、基本测量技、基本测量技、基本测量技术术术术示波测试技术课件最常用的探头是最常用的探头是“低电容探头低电容探头”，其等效电路如图所示，其等效电路如图所示 (4)(4)、探头的使、探头的使、探头的使、探头的使用用用用示波测试技术课件可以证明，当可以证明，当R1(C1+C2) = Ri Ci则分压比则分压比与输入信号频率无关与输入信号频率无关常取分压比
27、为常取分压比为1:1 1:10(探头有一开关选择探头有一开关选择)如果如果Ri=1M 欧姆，则欧姆，则R1=9M 欧姆欧姆大大提高了系统的输入阻抗，降低了输入电容。大大提高了系统的输入阻抗，降低了输入电容。C1+C2 Ci故称低电容探头。故称低电容探头。示波测试技术课件探头的校正：探头的校正：如不满足上述关系，测量波形会发生畸变，因此要进行探头如不满足上述关系，测量波形会发生畸变，因此要进行探头的校正。的校正。对标准信号，对标准信号，0.5vpp，1kHz，如，如C1调整不合适，会出现以下调整不合适，会出现以下波形。波形。 C1叫做补偿电容，又叫加速电容。叫做补偿电容，又叫加速电容。其它常用探
28、头：其它常用探头：高压探头（高压探头（100:1)、电压隔离探头、电流探头、电压隔离探头、电流探头示波测试技术课件 输入输入0.5vpp， 1kHz的信号，探头打在的信号，探头打在1：1档。调档。调整示波器灵敏度粗调（整示波器灵敏度粗调（v/cm），此时微调打在校正位），此时微调打在校正位置，置，0.5v/cm档应是一格，否则调微调。扫描速度粗调档应是一格，否则调微调。扫描速度粗调1ms/cm，再调微调。，再调微调。 尽量放在直流档，可获得最大信息量。尽量放在直流档，可获得最大信息量。 (5)(5)、标准信号的校正、标准信号的校正、标准信号的校正、标准信号的校正 (6)(6)、交直流混合量的测
29、量、交直流混合量的测量、交直流混合量的测量、交直流混合量的测量示波测试技术课件 A线性扫描法线性扫描法a 首先进行时基校正。首先进行时基校正。b 选择出发电平及极性。触发电选择出发电平及极性。触发电平太大、太小均不稳定。平太大、太小均不稳定。在调整触发电平时，会觉得波形在调整触发电平时，会觉得波形左右跳，这是眼睛的错觉，实际左右跳，这是眼睛的错觉，实际上是触发位置在动。上是触发位置在动。c 选择同步源选择同步源比如双通道比如双通道A、B看触发脉冲，可看触发脉冲，可利用电源触发或外触发输入（双利用电源触发或外触发输入（双踪示波器在下面介绍）。踪示波器在下面介绍）。讨论：用单踪示波器，如何查看讨论
30、：用单踪示波器，如何查看两波形的相位差？两波形的相位差？ (7)(7)、相位测量、相位测量、相位测量、相位测量示波测试技术课件B 李沙育图形法李沙育图形法显示两个任意变量的关系显示两个任意变量的关系示波测试技术课件梯形法梯形法Y通道通道X通道通道 (8)(8)、调幅系数测量、调幅系数测量、调幅系数测量、调幅系数测量示波测试技术课件包络法包络法示波器示波器BA示波测试技术课件正确使用注意事项正确使用注意事项a、探头配套使用及校准，微调旋钮的校正位置、探头配套使用及校准，微调旋钮的校正位置b、注意电压高低、注意电压高低c、注意保护屏幕、注意保护屏幕d、注意共地问题、注意共地问题示波测试技术课件(1
31、)、多线示波器、多线示波器 发射多个相互独立的电子束，多枪多束或单枪发射多个相互独立的电子束，多枪多束或单枪多束；常用双线示波器。多束；常用双线示波器。缺点：工艺要求较高，价格较贵。缺点：工艺要求较高，价格较贵。(2)、多踪示波器、多踪示波器 组成与普通示波器类似，增加了一个电子开关，组成与普通示波器类似，增加了一个电子开关，具有多个垂直通道。电子开关的切换或转换方式有具有多个垂直通道。电子开关的切换或转换方式有交替和断续两种，属于时间分割方式。交替和断续两种，属于时间分割方式。五五.示波器多波形显示示波器多波形显示示波测试技术课件A门门电子开关电子开关B门门垂直位移垂直位移垂直位移垂直位移A
32、通道输入通道输入B通道输入通道输入至垂直偏转板至垂直偏转板双踪示波器双踪示波器Y通道方框图：通道方框图：图中图中V1、V2两个电位器为偏置电位器电位器。把上下两通道上下分开。两个电位器为偏置电位器电位器。把上下两通道上下分开。示波测试技术课件“交替交替”方式方式“断续断续”方式方式其扫描方式有：其扫描方式有：交替扫描：非实时，开关速度低，交替扫描：非实时，开关速度低，有闪动，不用于低频波形显示。有闪动，不用于低频波形显示。断续扫描：开关速度高，不闪，中间断续扫描：开关速度高，不闪，中间要消隐，否则有雾状。要消隐，否则有雾状。示波测试技术课件注意：双踪示波器在使用时，注意：双踪示波器在使用时，切
33、忌共地，否则短路。切忌共地，否则短路。触发源的选择问题触发源的选择问题示波测试技术课件(3)、双双扫扫描描示示波波显显示示前置前置放大放大延迟线延迟线A触发触发A扫描扫描A门门电压电压比较比较B触发触发B扫描扫描电子开关电子开关Y线分离线分离B门门X放大放大Y放大放大Rp功能：在观察一个脉冲功能：在观察一个脉冲序列的同时，可以仔细序列的同时，可以仔细观察其中一个或部分脉观察其中一个或部分脉冲的细节冲的细节有两个独立的有两个独立的触发和扫描电触发和扫描电路，扫速可相路，扫速可相差很多倍差很多倍延迟触延迟触发电平发电平示波测试技术课件被测信号被测信号 A 触发触发A扫描扫描 B触发触发B扫描扫描A
34、增辉增辉B增辉增辉合成增辉合成增辉双双扫扫描描示示波波器器的的有有关关波波形形示波测试技术课件示波测试技术课件（四）、取样技术在示波测量中的应用（四）、取样技术在示波测量中的应用取样分为取样分为实时取样实时取样非实时取样非实时取样实时取样：指在信号经历的实际时间内对一个信号实时取样：指在信号经历的实际时间内对一个信号波形进行取样。波形进行取样。缺点：不能解决示波器在观测高频信号时所遇到缺点：不能解决示波器在观测高频信号时所遇到的频带限制的困难。的频带限制的困难。非实时取样：取样点分别取自若干个信号波形的非实时取样：取样点分别取自若干个信号波形的不同位置。不同位置。优点：解决了实时取样的缺点。优
35、点：解决了实时取样的缺点。示波测试技术课件T t2 t3 t4 t 5 tt1t2t3t4t5t6123456示波测试技术课件K G A1 A2YXK1K2G11G12G21G22收集极收集极存储介质存储介质存储存储栅网栅网写入电子枪写入电子枪偏转系统偏转系统读出电子枪读出电子枪记忆和显示部分记忆和显示部分栅网式存储示波管栅网式存储示波管记忆示波器记忆示波器利用记忆示波管组成利用记忆示波管组成（五）、波形的存储和记忆（五）、波形的存储和记忆示波测试技术课件水平水平放大器放大器输入输入衰减器衰减器输入输入放大器放大器触发触发电路电路A/D转换器转换器D/A转换器转换器逻辑控制电路逻辑控制电路(微
36、处理器微处理器)地址地址计数器计数器D/A转换器转换器GPIB控制器控制器记录输出记录输出控制器控制器扫描扫描发生器发生器延迟线延迟线垂直垂直放大器放大器存储存储实时实时实时实时存储存储存储存储输入输入外触发外触发CRT存储器存储器(RAM)数字存储示波器数字存储示波器示波测试技术课件数字示波器可以方便的实现对模拟信号进行长期存储数字示波器可以方便的实现对模拟信号进行长期存储;可以利用机内微处理器对存储的信号进行进一步的处理可以利用机内微处理器对存储的信号进行进一步的处理;例如例如:自动测量自动测量被测波形的频率、幅度、前后沿时间、平均值等被测波形的频率、幅度、前后沿时间、平均值等数字示波器分
37、为实时和存储两种工作模式；数字示波器分为实时和存储两种工作模式；当为存储模式时，工作过程分为存储和显示两个阶段当为存储模式时，工作过程分为存储和显示两个阶段当为实时工作模式时，原理与传统模拟示波器基本一样。当为实时工作模式时，原理与传统模拟示波器基本一样。示波测试技术课件取样器取样器模模-数变换数变换存储器存储器取样器取样器模模-数变换数变换存储器存储器时基电路时基电路显显示示晶体振荡器晶体振荡器时钟时钟前置放大器前置放大器输输入入1输输入入2外触发外触发示波测试技术课件数字示波器的输入电路与模拟示波器的输入电路相似；数字示波器的输入电路与模拟示波器的输入电路相似；数字示波器的时基电路的功能与
38、模拟示波器不同，它是数字示波器的时基电路的功能与模拟示波器不同，它是一个晶体振荡器，测量触发信号和取样时钟之间的时间一个晶体振荡器，测量触发信号和取样时钟之间的时间差，处理器根据此时间差确定将波形取样放在显示器上差，处理器根据此时间差确定将波形取样放在显示器上什么位置。什么位置。示波测试技术课件被测信号被测信号取样脉冲取样脉冲取样值取样值RAM地地址址数据数据A0A1A2A3A4A5A7A8A9A10A11A6D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11取样和存储过程取样和存储过程示波测试技术课件地地址址数据数据A0A1A2A3A4A5A7A8A9A10A11A6D0D1D2D3D4D
39、5D6D7D8D9D10D11读出和显示过程读出和显示过程读出读出数字量数字量X通道通道扫描扫描信号信号荧光屏荧光屏显示显示示波测试技术课件数字示波器的技术指标、特点及应用数字示波器的技术指标、特点及应用技术指标技术指标1、最大取样速率、最大取样速率单位时间内完成的完整单位时间内完成的完整A/D转换的最高次数转换的最高次数2、存储带宽、存储带宽3、分辨率、分辨率包括水平和垂直分辨率包括水平和垂直分辨率4、存储容量、存储容量5、读出速度、读出速度示波测试技术课件数字存储示波器的数字存储示波器的特点特点：1、可观测甚低频信号波形；、可观测甚低频信号波形；2、可长期存储波形、可长期存储波形3、可进行
40、负延迟；、可进行负延迟；可同时观察到触发点前、后的波形，有利于观察振荡器可同时观察到触发点前、后的波形，有利于观察振荡器起振的过程。起振的过程。触发点触发点示波测试技术课件4、便于观测单次过程和缓慢变化的过程、便于观测单次过程和缓慢变化的过程可用于观察地震、金属断裂、武器发射、材料变形等可用于观察地震、金属断裂、武器发射、材料变形等单次过程和缓慢变化过程。单次过程和缓慢变化过程。5、多种显示方式、多种显示方式卷动卷动例如：例如： 适合于连续波形中寻找所需信号的两种显示方式适合于连续波形中寻找所需信号的两种显示方式适用于在缓慢变化中的信号寻找所需的信号。适用于在缓慢变化中的信号寻找所需的信号。新
41、波形新波形老波形老波形改写点改写点示波测试技术课件自动抹迹自动抹迹每满足一次触发条件，新存储的波形就覆盖每满足一次触发条件，新存储的波形就覆盖原波形。原波形。6、便于数据处理、便于数据处理7、可用字符显示测量结果、可用字符显示测量结果8、便于程控和用多种方式输出、便于程控和用多种方式输出9、便于进行功能扩展、便于进行功能扩展例如：例如：可扩展为同时显示时、频域波形的仪器。可扩展为同时显示时、频域波形的仪器。示波测试技术课件HP54645D示波器示波器应用应用1、模拟信号观测、模拟信号观测2个输入通道；个输入通道；2、数字信号观测：、数字信号观测：16个数字输入通过对数字逻辑信号测量个数字输入通
42、过对数字逻辑信号测量的设置操作，对通道数字输入状态进行测量的设置操作，对通道数字输入状态进行测量3、触发方式设置、触发方式设置边沿触发边沿触发触发电平触发电平4、触发类型、触发类型AUTO:自动触发自动触发Autio Lvl:自动电平触发自动电平触发Normal:常态触发常态触发示波测试技术课件模式触发模式触发:对信号通道设置触发类型对信号通道设置触发类型,可以是数字编码可以是数字编码或者是模拟通道的信号。或者是模拟通道的信号。先进触发包括毛刺触发、模式触发和先进触发包括毛刺触发、模式触发和TV触发。触发。1、毛刺触发可通过对毛刺的极性和宽度进行定义产生触发。、毛刺触发可通过对毛刺的极性和宽度
43、进行定义产生触发。2、模式触发设置信号的码型模式作为触发信号。、模式触发设置信号的码型模式作为触发信号。3、TV触发对电视信号进行观测时使用。触发对电视信号进行观测时使用。示波测试技术课件 逻辑分析仪原理、组成逻辑分析仪原理、组成4、基本组成、基本组成触发识别触发识别数据获取数据获取数据存储数据存储数据显示数据显示3、数据域测试典型代表、数据域测试典型代表;1、数据域分析：以离散时间或事件为自变量的数据流。、数据域分析：以离散时间或事件为自变量的数据流。2、数字系统的特点、数字系统的特点通常是按时续传递通常是按时续传递多位传输多位传输传递方式多样传递方式多样速度变化范围宽速度变化范围宽单次或非
44、周期信号单次或非周期信号故障判别故障判别示波测试技术课件数据数据采集采集探头探头输入输入寄存器寄存器FIFO存储器存储器触发触发识别器识别器内时钟内时钟发生器发生器显示显示发生器发生器+CRT门限电平设定门限电平设定外时钟输入外时钟输入0通道通道1通道通道N通道通道触发字置入触发字置入外触发输入外触发输入触发触发信号信号示波测试技术课件触发识别触发识别:为了捕获和显示感兴趣的内容，触发识别电路为了捕获和显示感兴趣的内容，触发识别电路用于寻找触发字或触发事件。用于寻找触发字或触发事件。数据获取：数据获取：在时钟作用下，通过多路数据采集探头，与在时钟作用下，通过多路数据采集探头，与设定的门限电平进
45、行比较，判为设定的门限电平进行比较，判为0、1两种状两种状态后存入输入存储器。态后存入输入存储器。数据存储：数据存储： 存储采集到的数据。存储采集到的数据。通常采用先进先出（通常采用先进先出（FIFO）寄存器）寄存器数据显示：数据显示： 显示存储于存储器中的数据。显示存储于存储器中的数据。示波测试技术课件2、逻辑分析分析仪的触的触发（1）始端触发）始端触发逻辑分析分析仪在被触发时的数据为存储、显示在被触发时的数据为存储、显示的第一个有效数据。的第一个有效数据。（2）终端触发）终端触发存储器存满后开始搜索触发字，一旦搜索到，存储器存满后开始搜索触发字，一旦搜索到，立即停止存储。立即停止存储。触发
46、字为存储和显示的最后一位有效数据。触发字为存储和显示的最后一位有效数据。示波测试技术课件（3）延迟触发）延迟触发分为时钟延迟和事件延迟。分为时钟延迟和事件延迟。时钟延迟又称为字延迟，指触发后经过一定的采样时钟延迟又称为字延迟，指触发后经过一定的采样时钟数后才开始或终止存储有效数据。时钟数后才开始或终止存储有效数据。事件延迟通常是对触发字进行延迟，指检出一定数事件延迟通常是对触发字进行延迟，指检出一定数目的触发字后再触发。目的触发字后再触发。采用延迟的方法可以逐段观测数据流。采用延迟的方法可以逐段观测数据流。示波测试技术课件(4)触发的识别触发的识别字触发字触发输入的数据字与预先设定的输入的数据
47、字与预先设定的触发字进行比较触发字进行比较事件触发事件触发对符合的次数进行计数，达到对符合的次数进行计数，达到预置计数值时产生触发预置计数值时产生触发（5）触发限定）触发限定满足一定的条件才能触发。满足一定的条件才能触发。示波测试技术课件3、逻辑分析仪的数据获取、逻辑分析仪的数据获取（1）采样方式）采样方式（2）同步采样和异步采样）同步采样和异步采样同步采样同步采样：利用被测电路的时钟或某些信号作为：利用被测电路的时钟或某些信号作为逻辑分析仪的时钟进行采样。逻辑分析仪的时钟进行采样。异步采样异步采样：采样时钟与被测系统没有同步关系。：采样时钟与被测系统没有同步关系。 主要是利用逻辑分析仪内部的
48、多种不同周期的主要是利用逻辑分析仪内部的多种不同周期的采样时钟。采样时钟。示波测试技术课件异步采样时钟频率的选择：应选时钟频率为被测信号频率异步采样时钟频率的选择：应选时钟频率为被测信号频率或相当最窄观察脉冲对应频率的或相当最窄观察脉冲对应频率的510倍。倍。4、逻辑分析仪数据存储、逻辑分析仪数据存储始端触发的数据存储：始端触发的数据存储：进入存储阶段，找到触发字，经过延迟电路，开始存储进入存储阶段，找到触发字，经过延迟电路，开始存储存储计数器计数，存储器满停止。存储计数器计数，存储器满停止。终端触发的数据存储：终端触发的数据存储：写时钟作用下，开始存储；存储器满开始搜索触发字；写时钟作用下，
49、开始存储；存储器满开始搜索触发字；找到触发字，经过数字延迟后，停止存储。找到触发字，经过数字延迟后，停止存储。示波测试技术课件5、逻辑分析仪的显示、逻辑分析仪的显示状态表显示状态表显示定时图显示定时图显示6、显示方式、显示方式状态表显示状态表显示反汇编显示反汇编显示比较显示比较显示D/A显示显示映射图显示映射图显示示波测试技术课件1.JT-1（XJ4810）图示仪）图示仪从输出特性曲线上应能查出最常用的从输出特性曲线上应能查出最常用的4个主要参数个主要参数 a.Ib=0时的时的Ic值即值即Iceo b.Vces饱和压降，在饱和压降，在Ic=10mA时时 c.电流放大倍数电流放大倍数 d.V(B
50、R)CEO反向击穿电压反向击穿电压(1)三极管的输出特性三极管的输出特性（六）、示波器应用扩展（六）、示波器应用扩展示波测试技术课件50Hz全波全波整流波形整流波形 阶梯波阶梯波电压发生器电压发生器 集电极集电极扫描电压扫描电压YXCEB取样电取样电压压保证阶梯波扫描电压的周期为保证阶梯波扫描电压的周期为集电极扫描电压周期的整数倍集电极扫描电压周期的整数倍晶体三极管输出特性晶体三极管输出特性(2)原理框图原理框图示波测试技术课件(3)波形分析波形分析a.外观外观 要注意要注意NPN和和PNP对对Vc和和Ib的正负调整。的正负调整。 并且在选双簇时，切记同是并且在选双簇时，切记同是NPN或或PN
51、P管子。管子。 学会用万用表辨别学会用万用表辨别c,e,b。b.Ib调零调零 NPN管子管子Iceo0较小较小,不明显不明显,因此以因此以PNP管子为例。管子为例。 显示部分中间按钮按下，调整起始位置在右上角。显示部分中间按钮按下，调整起始位置在右上角。级数选择级数选择“1”，最，最“左左”位置。按下测量板上位置。按下测量板上“零电零电流流”，即，即Ib=0，调整，调整Vce=10V,此时此时Ic为为Iceo。松开零电流，。松开零电流，应使第一条线和应使第一条线和Iceo重合，即阶梯调零旋钮。重合，即阶梯调零旋钮。示波测试技术课件 11088722152011示波测试技术课件c. Vceo 的
52、测量的测量按下零电流，即按下零电流，即IB=0，适当选择限流电阻适当选择限流电阻RC，选择适当的电压档位和极性，选择适当的电压档位和极性，逐渐增加扫描电压，观测电流的变化，当发逐渐增加扫描电压，观测电流的变化，当发生电流突变时的拐点位置，即为击穿电压。生电流突变时的拐点位置，即为击穿电压。d.稳压二极管的测量（讨稳压二极管的测量（讨论）论）e.绝缘栅场效应管（思考题）绝缘栅场效应管（思考题）示波测试技术课件2.放大器的幅频特性测试放大器的幅频特性测试(1).原理原理 X扫描：对应于频率变化扫描：对应于频率变化 Y扫描：不同频率下的放扫描：不同频率下的放大输出大输出 。 这就是扫频测量技术。这就
53、是扫频测量技术。锯齿波电压锯齿波电压VCO输出频率随时间在一定范围内由低到输出频率随时间在一定范围内由低到高做线性变动，振幅不变高做线性变动，振幅不变放大器，则从输出端得到的电放大器，则从输出端得到的电压包络线与其幅频特性相对应压包络线与其幅频特性相对应示波测试技术课件(2).测量方法测量方法 首先将放大器的输入输出短路，则屏幕上出现一条线（虚首先将放大器的输入输出短路，则屏幕上出现一条线（虚线所示）。线所示）。 割断短路线，由于是放大器，输出波形非常大。调割断短路线，由于是放大器，输出波形非常大。调Y轴衰轴衰减使尖峰和上次的直线相切，则衰减倍数即为放大倍数。减使尖峰和上次的直线相切，则衰减倍
54、数即为放大倍数。示波测试技术课件3.频谱分析频谱分析(1).定义定义向向pf面投影得到一条条谱线，对应于各频率点所对应的信号面投影得到一条条谱线，对应于各频率点所对应的信号幅值。幅值。研究信号所包含的频率成分即频谱分布情况，叫频域分析或频研究信号所包含的频率成分即频谱分布情况，叫频域分析或频谱分析。谱分析。以开关电源中常见的开关信号为例，我们知道，它是镜像对称以开关电源中常见的开关信号为例，我们知道，它是镜像对称的，进行傅立叶分析后（展开后）可以写成如下表达式的，进行傅立叶分析后（展开后）可以写成如下表达式示波测试技术课件(2).频谱仪的工作原理频谱仪的工作原理a.模拟式频谱仪模拟式频谱仪设置
55、一组带同滤波器，中心频率分别为设置一组带同滤波器，中心频率分别为f01 f02 f0n。S开开关受阶梯波同步控制，在荧屏上显示出实时的谱线。关受阶梯波同步控制，在荧屏上显示出实时的谱线。缺点：大量的窄带滤波器造价高。缺点：大量的窄带滤波器造价高。示波测试技术课件b.扫频外差式频谱仪扫频外差式频谱仪是按外差方法来选择所需频率分量。是按外差方法来选择所需频率分量。其特点是窄带滤波器中心频率是固定的，只要改变本机振荡器频其特点是窄带滤波器中心频率是固定的，只要改变本机振荡器频率即能达到选频目的。当扫描振荡器的频率率即能达到选频目的。当扫描振荡器的频率fL(t)在一定范围内扫动在一定范围内扫动时，输入
56、信号中的各个频率分量（时，输入信号中的各个频率分量（fx1 、 fx3 、fx5）与）与fL(t)产生差频产生差频f0= fL(t) -fx1，它们依次落入窄带滤波器的通带内，被滤波后经检波加，它们依次落入窄带滤波器的通带内，被滤波后经检波加到到Y。即光点的垂直偏移正比于该频率分量的幅值。即光点的垂直偏移正比于该频率分量的幅值。示波测试技术课件c.简单操作简单操作频谱仪的使用方法比较简单，下面以频谱仪的使用方法比较简单，下面以BP-1高频频谱仪高频频谱仪为例来加以说明。为例来加以说明。BP-1的主要工作特性：的主要工作特性： .频率范围频率范围 100Hz-30MHz .扫描宽度扫描宽度 0-
57、30kHz连续可调连续可调 .分析时间分析时间 0.3，1，3，10，30s五档五档 .带宽带宽 (Bq) 6，30，150Hz三档三档示波测试技术课件1.扫描宽度的选择扫描宽度的选择 扫描宽度的选择是根据被观测的信号频谱宽度来选择的。如分析一个调扫描宽度的选择是根据被观测的信号频谱宽度来选择的。如分析一个调幅波，扫描宽度应大于幅波，扫描宽度应大于2fm，若要观测是否存在二次谐波的调制边带，应，若要观测是否存在二次谐波的调制边带，应大于大于4fm.2.带宽带宽Bq的选择的选择 静态分辨力的选择应与扫描宽度相当。一般可参考：静态分辨力的选择应与扫描宽度相当。一般可参考： 扫描宽度扫描宽度 5-3
58、0khz 选用选用Bq=150Hz 1.5-10khz Bq= 30Hz 2khz Bq= 6Hz3.扫描速度扫描速度的选择的选择 当扫描宽度与当扫描宽度与Bq选定后，选定后， 的的选择以获得较高的动态分辨力选择以获得较高的动态分辨力Bd为准则，为准则，同时还应合理处理与分析时间的矛盾。一般可按下列经验准则：同时还应合理处理与分析时间的矛盾。一般可按下列经验准则：=Bq2-扫描速度，扫描速度， 单位单位Hz/sBq- 静态分辨力，单位静态分辨力，单位Hz示波测试技术课件d.前沿产品前沿产品 美国美国IFR公司公司2398频谱分析仪频谱分析仪是美国是美国IFR公司推出的一款经济型频谱分析仪、具有
59、功能全、公司推出的一款经济型频谱分析仪、具有功能全、性能高、轻巧便携等特点。特别适用实验室或现场进行天线性能高、轻巧便携等特点。特别适用实验室或现场进行天线测试、故障维修和安装。测试、故障维修和安装。示波测试技术课件日本安立公司日本安立公司MS2711A频谱仪频谱仪MS2711A手持式频谱仪具有很好的环境适应型及使用零活性，手持式频谱仪具有很好的环境适应型及使用零活性，与传统的频谱仪相比较，具有耐用、轻便、电池电量可显示等与传统的频谱仪相比较，具有耐用、轻便、电池电量可显示等特性。您可以随时携带特性。您可以随时携带MS2711A到任何环境进行测量。到任何环境进行测量。 示波测试技术课件目前国内
60、公司生产的频谱仪从质量上来说还无法和世界上的大目前国内公司生产的频谱仪从质量上来说还无法和世界上的大公司媲美，但其性价比还是不错的。以下是深圳安泰信公司的公司媲美，但其性价比还是不错的。以下是深圳安泰信公司的一些产品一些产品: AT5010AT5011示波测试技术课件本章内容及要求本章内容及要求1、掌握示波测试的基本原理及示波器显示稳定波形的基本、掌握示波测试的基本原理及示波器显示稳定波形的基本原理原理触发和扫描；触发和扫描；2、掌握通用示波器的基本组成及其工作特性；、掌握通用示波器的基本组成及其工作特性；3、掌握双扫描系统基本原理及双踪双扫描示波器的显示方式；、掌握双扫描系统基本原理及双踪双
61、扫描示波器的显示方式； 触发分为：触发分为：内触发内触发外触发外触发电源电源极性极性电平电平扫描：扫描：同步问题同步问题框图框图功能：在观察一个脉冲序列的同时，可以仔细功能：在观察一个脉冲序列的同时，可以仔细观察其中一个或部分脉冲的细节观察其中一个或部分脉冲的细节双扫描示波器：双扫描示波器：双踪示波器显示方式：双踪示波器显示方式：交替和断续交替和断续示波测试技术课件4、了解、了解CRT偏转特性及其电子枪中两个电位关系；偏转特性及其电子枪中两个电位关系；5、了解波形的存储，及取样技术在示波测量中的应用。、了解波形的存储，及取样技术在示波测量中的应用。示波器中增辉和消隐示波器中增辉和消隐在模拟示波
62、器中，存储和取样技术的实现。在模拟示波器中，存储和取样技术的实现。6、了解数字示波器和逻辑分析仪原理及应用、了解数字示波器和逻辑分析仪原理及应用本章内容及要求本章内容及要求示波测试技术课件本章重点：本章重点：示波测试的基本原理、基本测量技术、基本测量方法、示波测试的基本原理、基本测量技术、基本测量方法、工作特性及数字示波器、逻辑分析仪的原理组成和特点。工作特性及数字示波器、逻辑分析仪的原理组成和特点。本章作业：本章作业： 示波测试的应用、有关触发和扫描的基本概念、示波测试的应用、有关触发和扫描的基本概念、双扫描系统的基本原理、示波器的正确选择及故障分双扫描系统的基本原理、示波器的正确选择及故障分析。析。P543 3-2 3-6 3-10 3-14第四章第四章示波测试技术课件
