示波器的基本工作原理

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1、示波器的基本工作原理随着科学技术的发展，出现了各类电子示波器和示波测量仪器，如数字示波器、存贮示波器、取样示波器、扫频仪、晶体管图示仪等，但其基本组成都包括垂直通道、水平通道和波形显示三部分，如实图8-1所示。8-1通用示波器的主要组成框图（一）垂直通道电子示波器中通常将被测信号加在垂直通道上，因此要求垂直通道不引起信号的失真。为增加示波器的功能和使用灵活性，垂直通道通常包括输入衰减器、前置放大器、延迟线、输出放大器及转换开关等部分。实图8-2为通用双踪示波器的垂直通道方框图。1．输入电路示波器的输入电路具有较高的输入阻抗，能调节输入信号大小，具有AC和DC耦合方式。输入电路通常包括探极和输

2、入衰减器。8-2垂直通道方框图locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame探极安装在示波器机体外部，用电缆和机体相联，其作用是便于直接探测被测信号，提高示波器的输入阻抗，减少波形失真，展宽示波器的使用频带等。最常用的探极为一无源RC电路。8-

3、3RC补偿探极衰减电路，如实图8-3所示。图中R2和C2（包括连接电缆的等效电路）为示波器的输入阻抗，R2通常为1，R1为探头内的串联电阻通常为9，C1为探头的分布电容和微调补偿电容，以上电阻、电容组成一个具有高频补偿的RC型分压器。当时，分压器的分压比为，而且与频率无关，当R1=9，R2=1，分压比则为1：10，从探针看进去的输入电阻R=R1+R2=10，而输入电容，。因此探头输入电容大大减小，输入阻抗提高十倍，探头具有10倍的衰减。在测试一个方波信号时调整探头补偿电容C1过大，使，示波器显示波形将出现过补偿，当C1过小使，将出现补偿，只有正确调整微调电容C1使时，示波器才能得到良好的方波

4、。如实图8-4所示。因此示波器和探头应配套使用，测试前用示波器的校正方波信号，先调整好探头补偿电容C1。示波器的输入衰减器也是由一系列RC分压器组成，改变分压器的分压比即可改变示波的偏转灵敏度，即通过示波器Y轴灵敏度粗调开关调整，在面板上为偏转因数开关或灵敏度开关，通常用V／cm或V／div标记。例如GOS622B型示波器的输入灵敏度范围为5mv／div～5v／div，按1-2-5进制共10个档级。VP—5220A型示波器灵敏度范围为1mv／div～2v/div，按1-2-5进制共11个档级。（a）正确补偿（b）过补偿（c）欠补偿locatedintheTomb,DongShenJiaban

5、g,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame实图8-4不同补偿的波形2．延迟线示波器在采用内同步方式工作时，只有当被观察的信号到来时触发扫描发生器才工作，因此扫描起始时间总是滞后于被观测脉冲一段时间，使脉冲的上升过程无法完整地被显示出来。延迟线的作用就是使被测量信号在通过垂直通道时延迟一段时间，使在示波

6、屏上可以扫出脉冲的全过程。延迟电路有集总参数型和分布参数型。3．Y放大器Y放大器使示波器具有观测微弱信号的能力。通常Y放大器分为前置放大器和输出放大器两部分。前置放大器应有较高的输入阻抗、稳定的增益和足够的频带宽度，可以通过改变负反馈深度的方法调节放大器的增益，当示波器用于定量测量时，要固定放大器的增益，一定要将灵敏度微调电位器旋转到“校正”位置。Y放大器的输出级通常采用差分放大器，使示波管的偏转板上获得对称和足够大的偏转信号。同时通过调节放大器的直流电压来改变Y方向的位置，即调面板上垂直位移旋钮。4．频带宽度和上升时间为了满足对信号观测的需要，首先要考虑示波器有足够的频带宽度，特别是对脉冲

7、信号观察时，要保证信号的高频成分基本不衰减。通常示波器的带宽应为被测信号中最高频率的三倍左右。信号所显示的上升时间也与通带宽度有关。若示波器的高端频率为fk，则输入阶跃信号时显示的波形上升时间tR为：其中fk单位为MHz，tR的单位为us。利用以上公式可估算带宽为100MHz的示波器，其系统的上升时间为3.5ns。若被观测信号的实际上升时间为tr，示波器显示出的信号上升时间为tr’，则可按下式求得被测信号实际