电子测量技术第二章电子示波器

《电子测量技术第二章电子示波器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章电子示波器2.1概述电子示波器(或称阴极射线管示波器)简称示波器，它是利用示波管内电子束的偏转，直接观测和真实显示随时间变化的一种观测仪器，可以把它看成是具有图形显示的电压表。(1)模拟示波器1)通用示波器2)多束示波器3)取样示波器(2)数字存储示波器(3)数字荧光示波器(4)专用示波器(5)逻辑示波器(逻辑分析仪)2.2示波管波形显示原理2.2.1示波管示波管是电子示波器的显示器件，也是示波器的心脏。图2.1示波管的结构及供电电路示意图(1)电子枪电子枪由灯丝F、阴极K、栅极G1、前加速极(G2或称第二栅极)、第一阳极A1和第二阳极A2组成。其作用是发射

2、电子并形成很细的高速电子束，撞击荧光屏而发光。图2.2电子束的偏转规律(2)静电偏转系统在示波管中的第二阳极A2的后面，有两对相互垂直的平行金属板(偏转板)组成静电偏转系统，Y轴偏转板在前(靠近第二阳极A2)，X轴偏转板在后。当给每对板加上电压时，两对偏转板各自组成静电场，分别控制电子束在垂直方向和水平方向的偏转。电子束在荧光屏上形成的亮点偏移距离y与加到偏转板上的电压UY成正比，即(3)荧光屏荧光屏是在示波管末端的一个圆形曲面或矩形屏面。屏的内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜，在高速电子束的轰击下，磷光物质被激发而发出可见光，形成亮点。当电子束随信号电压偏转时，这

3、个亮点的移动轨迹就形成了信号的波形。示波管按磷光物质的余辉时间可分为：①短余辉τS<1ms，用于高频示波器来测量高速信号。②长余辉τS>100ms，用于低频示波器观察医疗生物或雷达。③中余辉τS1～100ms，用于一般示波器。2.2.2波形显示原理(1)示波器显示是电子束受水平垂直电压共同作用的结果电子束通过独立的垂直(或水平)偏转板后，在荧光屏上垂直(或水平)偏转板的距离，正比于加在垂直(或水平)偏转上的电压，这是示波器可以用来观测被测信号波形的基础。①当X、Y两副偏转板上不加任何信号电压时，则电子束不受到电场力的作用，亮点则处于荧光屏的中心位置。②当只有Y轴偏

4、转板上加一个随时间作周期变化的被测电压，则电子束沿垂直方向运动，其轨迹为一条垂线，如图2.3(a)所示。若只在X偏转板上加一个周期性电压，则电子束运动轨迹为一条水平线，如图2.3(b)所示。③当X、Y偏转板都加同一信号，则电子束同时受到两对偏转板的电场力的作用而向合成方向运动，其亮点是一条斜线，如图2.2.3(c)所示。④若在Y轴加被测信号电压uy的同时，在X偏转板上加一个随时间线性变化的锯齿波电压ux，则在uy、ux的共同作用下，荧光屏上显示出真实的被测信号波形，如图2.3(d)所示。图2.3波形显示原理(2)扫描由于锯齿波电压随时间线性变化，即沿水平方向的偏转

5、距离与时间成正比，也就是使光点在水平方向做恒速运动，水平X轴即成为时间轴，由它单独重复作用在荧光屏上显示一条水平的扫描线称为“时间基线”，锯齿波电压也称为扫描电压。图2.4TX=2TY时显示的波形(3)同步若被测信号电压的周期为TY，而锯齿波扫描电压的周期TX正好等于TY，则在其作用下，亮点轨迹正好是一条与被测信号相同的曲线。图2.5不同步的波形2.3示波器的基本原理2.3.1示波器的基本组成(1)示波器的组成框图虽然示波器种类繁多，但一般示波器都包括如图2.6所示的几个基本组成部分。①垂直系统(Y轴系统，Y通道)②水平系统(X轴系统、X通道)③主机系统图2.6示

6、波器组成框图(2)示波器的主要技术性能1)垂直系统的带宽和上升时间2)灵敏度和偏转因数3)扫描速度、时基因数、扫描时间和扫描频率4)输入阻抗和输入方式5)扫描方式6)触发特性2.3.2示波器的垂直系统示波器的主要任务是不失真地显示被测信号，而由于示波器的偏转板只能接收一定幅值的信号，而且示波管的灵敏度很低，因而采用垂直通道来放大被测的很小的微伏信号或衰减很高的大信号，还有加有倒相及延时功能。图2.7Y通道基本组成(1)输入电路Y通道输入电路的基本作用是引入被测信号，为前置放大器提供良好的工作条件，并在输入信号和前置放大器之间起阻抗变换、电压变换作用。图2.8输入电

7、路方框图1)输入衰减器则衰减器的衰减比为2)阻抗变换—倒相电路。3)探头(2)延迟线(3)Y轴放大器图2.9输入衰减器图2.10示波器探头的使用和校正方法2.3.3示波器的水平系统(1)扫描电路环1)工作原理2)闸门电路3)扫描电压发生器4)释抑电路5)触发电路(2)X通道放大器图2.11水平系统方框图图2.12典型闸门电路图2.13密勒电路图图2.14释抑电路2.3.4双踪显示原理(1)双踪显示功能①能够显示两个时间相关信号的形状、相位和幅度关系。例如，测量放大器、衰减器和滤波器等二端口网络的输出和输入信号，以便对它们进行波形比较、分析和研究。②能够将被测信号与

8、标准信号进