电子测量第4章波形测试与仪器

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1、第4章时域测量仪器与原理4.1概述4.2模拟示波器4.3示波器的多波形显示4.4数字存储示波器4.5取样示波器补充:示波器的应用1第4章时域测量仪器与原理学习参考：示波器主要用来观测信号波形、测量电压、频率、时间等参数，是电子测量三大仪器之一。本章主要介绍波形测试原理及示波器的组成原理与应用。要求通过学习了解示波器的组成、理解它的工作原理、掌握它的应用。本章要点：示波管组成及波形显示原理，示波器扫描过程、技术指标及应用。24.1概述电子示波器简称为示波器，它借助阴极射线示波管（CRT，Catho

2、deRayTube）电子射线的偏转将电信号变换成可见图像，实现波形的显示，实现电压、周期、频率、时间、相位、调制系数等参数的测量。示波器也是构成特性曲线测试仪器等的重要组成部分，例如晶体管特性图示仪、扫频仪等。3通用示波器多束示波器取样示波器存储示波器专用示波器单踪示波器双踪示波器多踪示波器又称为多线示波器将高频、超高频信号经取样变换为较低频率信号后再显示，适用于测量高频、超高频信号适用于异地观测、异地分析测量电视示波器矢量示波器逻辑示波器…示波器按其性能、结构分为:数字示波器44.2模拟示波器

3、1基本组成通用示波器主要由X通道（HORIZONTAL）、Y通道（VERTICAL）、主机三大部分组成。（1）X通道（水平系统）X通道由触发电路、扫描电路和X放大器组成。主要作用是：在触发信号的作用下，输出大小合适、极性相反的对称扫描电压，以驱动电子束水平偏转。（2）Y通道（垂直系统）Y通道由输入电路、前置放大器、延迟线、输出放大器等组成。主要作用是：对单端输入的被测信号进行变换、处理使电子束产生垂直偏转。5探极输入电路Y前置放大器延迟线Y输出放大器Y偏转板触发电路扫描电路X放大器校准信号发生器

4、电源增辉电路控制栅极(或阴极)主机Y通道X偏转板“X”输入外同步触发输入标准信号输出“X-Y”X通道“扫描”S2S1内外电源示波管被测信号输入图4.2通用示波器基本组成6（3）主机部分主机部分主要包括标准信号源、增辉电路、电源、示波管等部分。7阴极射线示波管是示波器重要组成部分，用来将电信号变换为光信号而加以显示。CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三大部分组成，它们都封装在密闭呈真空的玻璃壳内，其结构如图4.2.2所示。4.2.2阴极射线示波管基本原理8电子枪控制栅极G阴极K灯丝F偏转系统第一

5、阳极A1第二阳极A2Y1Y2X1X2后加速阳极A3荧光屏偏转板辅助聚焦聚焦辉度+－RP1RP2RP3图4.2阴极射线示波管结构示意图91.电子枪电子枪用来发射电子并形成很细的高速电子束。它主要由灯丝F、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2和后加速阳极A3组成。+1300V萤光屏灯丝阴极控制栅极第一阳极第二阳极偏转系统102.偏转系统偏转系统位于第二阳极之后，由两对相互垂直的X（水平）、Y（垂直）偏转板组成，分别控制电子束水平方向、垂直方向的偏转，偏转的距离分别与加在偏转板上的电压大小成

6、正比，该特性称为阴极射线示波管的线性偏转特性。Y1Y2X1X2荧光屏偏转板11EY123.荧光屏荧光屏内壁涂有荧光物质（磷光质），外壁则是玻璃管壳。当荧光物质受到电子枪发射的高速电子束轰击时能发出荧光，并维持一定的时间，该现象称为荧光物质的余辉现象。按照余辉现象维持时间（即余辉时间）的长短，荧光物质分为短余辉（小于1ms）、中余辉（1ms～2ms）和长余辉（大于2s，甚至可达几分钟或更长）等几种。134.2.3波形显示原理1.波形显示当被测电压、扫描电压分别加至垂直、水平偏转板上时，电子束受到垂

7、直、水平偏转板的共同作用，使电子束每一时刻产生的亮点的垂直位移与被测电压的瞬时电压成正比，而在时间上则一一对应，这样就在荧光屏上得到一个留存时间很短的亮点轨迹，即波形。14几个概念:时间基线:若在x偏转板上加一个随时间而线性变化的电压，即加一个锯齿波电压，则光点在x方向的变化就反映了时间的变化。若在y方向不加电压，则光点在荧光屏上构成一条反映时间变化的直线，称为时间基线。扫描：光点在锯齿波电压的作用下扫动的过程，扫描电压：能实现扫描的锯齿波电压扫描正程：光点自左向右的连续扫动。扫描回程：光点自屏

8、右端迅速返回起扫点。Tt0图4.2扫描电压uY1X1荧光屏15图4.2为扫描电压实际波形。ux(t)TbTSTwTx=TS+Tb+Twt0图4.2扫描电压实际波形Ts:扫描正程时间Tb:扫描回程Tw:扫描休止时间扫描休止时间用以保证下次扫描在荧光屏上的起始点能够与本次扫描的起始点重合，为便于分析通常不予考虑。当扫描逆程时间和扫描休止时间均为零时，扫描电压为理想扫描电压。TSt0图4.2扫描电压理想波形u16几个概念:增辉:扫描正程时显示被测信号的波形，要求在此期间增强波形亮度。可以在控制栅极上叠