近代电子测量技术-示波器课件

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1、时域测量——示波器时域测量仪器时域测量仪器：观察和测试信号的时域波形、测量脉冲的占空比、上升沿、下降沿、上冲等——示波器；测量信号的电压、电流及功率——电压表、电流表及功率计；测量电信号的频率、周期、相位及时间间隔——通用电子计数器、频率计、相位计等；从物理学家到电视维修人员，各种人士都使用示波器。汽车工程师使用示波器来测量发动机的振动。医师使用示波器测量脑电波。描述示波器的用途是没有止境的。示波器本质上是一种图形显示设备，它描绘电信号的图形曲线。在大多数应用中，呈现的图形能够表明信号随时间的变化过程：垂直（Y）

2、轴表示电压，水平（X）轴表示时间。有时称亮度为Z轴。概述波的类型波型正弦波方波和矩形波三角波和锯齿波复杂波性质阶跃波和脉冲波周期和非周期信号同步和异步信号幅度：最小值最大值峰值-峰值均方值周期均方值均值周期均值过冲＋过冲－时间：延迟宽度＋宽度－上升时间下降时间周期频率占空比＋占空比－组合：相位突发宽度示波器可测量参数现代的数字示波器使波形测量变得更为容易。通过前面板按钮，以及基于屏幕的菜单，方便选择全自动的测量参数。许多数字仪器也能提供均值和均方值的计算、占空比和其他数学运算。自动化测量通过屏幕读取数值。一般来说

3、，读取的数值可能比直接利用有刻度的工具更为准确。示波器的发展（一）第一代——模拟示波器（ART-AnalogRealTimeOscilloscope）20世纪40年代——电子示波器兴起的时代；20世纪60年代——出现了带宽6GHz的取样示波器；20世纪70年代——模拟式电子示波器达到高峰，带宽1GHz的多功能插件式示波器标志着当时科学技术的最高水平，模拟示波器从此没有更大的进展；20世纪80年代——模拟示波器逐渐从前台退到后台。示波器的发展（二）第二代——数字存储示波器（DSODigitalStorageOsci

4、lloscope）1978年——出现了数字储存示波器，它是公的第二代示波器产品；进入90年代——数字示波器除了提高带宽到1GHz以上，更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。示波器的发展（三）第三代——数字荧光示波器（DPODigitalPhosphorOscilloscope）DPO是以数字荧光技术为核心的第三代示波器，数字荧光示波器在技术上已经把前两代示波器产品数字模拟示波器和数字存储示波器的优点集中到一起，实现了所谓数字示波器模拟化，使数字示波器得到了更为广泛的应用。模拟示波器模拟示波器的组成及原理CRT显示

5、原理CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，基本结构如下图所示。CRT限制着模拟示波器显示的频率范围。在频率非常低的地方，信号呈现出明亮而缓慢移动的点，而很难分辨出波形。在高频处，起局限作用的是CRT的写速度。当信号频率超过CRT的写速度时，显示出来的过于暗淡，难于观察。模拟示波器的极限频率约为1GHz。灯丝阴极栅极阳极偏转系统示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金属板组成，分别称为垂直偏转板和水平偏转板。当有外加电压作用时，偏转板之间形成电场；在偏转电场作用下，电子束打向由X、Y偏转板共同决定的荧光屏上

6、的某个坐标位置。电子束在偏转电场作用下的偏转距离与外加偏转电压成正比：示波管的Y轴偏转灵敏度（单位为cm/V）：其倒数为示波管的Y轴偏转因数。偏转灵敏度越大，示波管越灵敏。l为偏转板的长度；S为偏转板中心到屏幕中心的距离；b为偏转板间距；Va为阳极A2上的电压。荧光屏荧光屏将电信号变为光信号，是示波管的波形显示部分。在使用示波器时，应避免电子束长时间的停留在荧光屏的一个位置，否则将使荧光屏受损。因此在示波器开启后不使用的时间内，可将“辉度”调暗。当电子束停止轰击荧光屏时，光点仍能保持一定的时间，这种现象称为“余辉

7、效应”。波形显示的基本原理（一）1.显示随时间变化的图形（1）Ux、Uy为固定电压时，有下面四种情况：光点出现在荧光屏的中心位置。光点仅在垂直方向偏移：Uy为正电压时，光点从荧光屏的中心往垂直方向上移；Uy为负电压时，光点从荧光屏的中心往垂直方向下移。光点仅在水平方向偏移：Ux为正电压时，光点从荧光屏的中心往水平方向右移；Ux为负电压时，光点从荧光屏的中心往水平方向左移。当两对偏转板上同时加固定的正电压时，光点位置应为两电压的矢量合成。（2）X、Y偏转板上分别加变化电压，有下面两种情况：仅在垂直偏转板的两板间加正

8、弦变化的电压，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。仅在水平偏转板的两板间加锯齿电压，则光点只在荧光屏的水平方向来回移动，出现一条水平线段。（3）Y偏转板加正弦波信号电压，X偏转板加锯齿波电压，荧光屏上将显示出被测信号随时间变化的一个周期的波形曲线。2．显示任意两个变量之间的关系示波器两个偏转板上都加正弦电压时显示的图形称为：李沙育（Lissajous）图