1、第第4章章 电子示波器电子示波器 电子示波器简称示波器。电子示波器简称示波器。它是一种用荧光屏显示电量它是一种用荧光屏显示电量随时间变化过程的电子测量仪器。随时间变化过程的电子测量仪器。它能把人的肉眼无法直它能把人的肉眼无法直接观察的电信号，转换成人眼能够看到的波形，具体显示接观察的电信号，转换成人眼能够看到的波形，具体显示在示波屏幕上，以便对电信号进行定性观察和定量测量在示波屏幕上，以便对电信号进行定性观察和定量测量。4.1 概概 述述 其它非电物理量亦可经转换成为电量使用示波器进行其它非电物理量亦可经转换成为电量使用示波器进行观测，因此示波器是一种广泛应用的电子测量仪器，它普观测，因此示波
2、器是一种广泛应用的电子测量仪器，它普遍地应用于国防、科研、学校以及工、农、商业等各个领遍地应用于国防、科研、学校以及工、农、商业等各个领域。域。能显示信号波形，可测量瞬时值，具有直观性。能显示信号波形，可测量瞬时值，具有直观性。divV/10 输入阻抗高，对被测信号影响小。测量灵敏度高，并有输入阻抗高，对被测信号影响小。测量灵敏度高，并有较强的过载能力。目前示波器的最高灵敏度可达到较强的过载能力。目前示波器的最高灵敏度可达到 (微伏格微伏格).工作频带宽，速度快，便于观察高速变化的波形的细节。工作频带宽，速度快，便于观察高速变化的波形的细节。目前示波器的工作频率最宽可达目前示波器的工作频率最宽
3、可达1000MHz，预计不久将研制出，预计不久将研制出带宽带宽2GHz以以上的示波器。上的示波器。在示波器的荧光屏上可描绘出任意两个电压或电流量在示波器的荧光屏上可描绘出任意两个电压或电流量的函数关系，故可作为比较信号用的高速的函数关系，故可作为比较信号用的高速XY记录仪。记录仪。电子示波器的基本特点是：电子示波器的基本特点是：4.1 概概 述述电子示波器的主要用途是：电子示波器的主要用途是：测量电压电流的幅度、频率、时间、测量电压电流的幅度、频率、时间、相位等电量参数。相位等电量参数。显示电子网络的频率特性。显示电子网络的频率特性。显示电子器件的伏安特性。显示电子器件的伏安特性。观测电信号波
4、形。观测电信号波形。由于示波器的上述特点，电子示波器除直接由于示波器的上述特点，电子示波器除直接用于电量测试外，也可配以其他设备组成综合测用于电量测试外，也可配以其他设备组成综合测量仪器。量仪器。4.1 概概 述述4.1 概概 述述示波器分类示波器分类 从示波器对信号的处理方式出发，可将示波从示波器对信号的处理方式出发，可将示波器分为器分为模拟、数字模拟、数字两大类。两大类。模拟示波器模拟示波器 模拟示波器的模拟示波器的X、Y通道对时间信号的处理通道对时间信号的处理均由模拟电路完成，即均由模拟电路完成，即X通道提供连续的锯齿波通道提供连续的锯齿波电压，电压，Y通道提供连续的被测信号，而通道提供
5、连续的被测信号，而CRT屏上屏上的图形显示也是光点连续运动的结果，即显示方的图形显示也是光点连续运动的结果，即显示方式是模拟的。式是模拟的。数字示波器数字示波器 数字示波器则对数字示波器则对X、Y方向的信号进行数字方向的信号进行数字化处理，即把化处理，即把X轴方向的时间离散化，轴方向的时间离散化，Y轴方向轴方向的幅值量化，获得被测信号波形上的一个一个的的幅值量化，获得被测信号波形上的一个一个的离散点的数据。离散点的数据。1 1模拟示波器模拟示波器 模拟示波器可分为通用示波器、多束示波器、取样示模拟示波器可分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆示波器和专用示波器等。波器、记忆示波器和专用示
6、波器等。通用示波器通用示波器采用单束采用单束示波管，它又可分为单踪、双踪、多踪示波器。示波管，它又可分为单踪、双踪、多踪示波器。多束示波多束示波器器采用多束示波管，荧光屏上显示的每个波形都由单独的采用多束示波管，荧光屏上显示的每个波形都由单独的电子束扫描产生。电子束扫描产生。取样示波器取样示波器是采用时域采样技术将高频周期信号转换是采用时域采样技术将高频周期信号转换为低频离散时间信号显示的，从而可以用较低频率的示波为低频离散时间信号显示的，从而可以用较低频率的示波器测量高频信号。器测量高频信号。将要观测的信号经衰减、放大后送入示波器的垂直通道，将要观测的信号经衰减、放大后送入示波器的垂直通道，
7、同时用该信号驱动触发电路，产生触发信号送入水平通道，同时用该信号驱动触发电路，产生触发信号送入水平通道，最后在示波管上显示出信号波形。这是最为经典而传统的一最后在示波管上显示出信号波形。这是最为经典而传统的一类示波器，因此，也常称为类示波器，因此，也常称为通用示波器通用示波器。记忆示波器记忆示波器采用有记忆功能的示波管，实现模拟信号采用有记忆功能的示波管，实现模拟信号的存储、记忆和反复显示。的存储、记忆和反复显示。专用示波器专用示波器是能够满足特殊用途的示波器，又称特种示是能够满足特殊用途的示波器，又称特种示波器。波器。2 2数字示波器数字示波器 数字示波器将输入信号数字化（时域取样和幅度量化
8、）数字示波器将输入信号数字化（时域取样和幅度量化）后，经由后，经由D/A转换器再重建波形。它具有记忆、存贮被观察转换器再重建波形。它具有记忆、存贮被观察信号功能，可以用来观测和比较单次过程和非周期现象、低信号功能，可以用来观测和比较单次过程和非周期现象、低频和慢速信号。频和慢速信号。由于其具有存储信号的功能，又称为由于其具有存储信号的功能，又称为数字存贮示波器数字存贮示波器（DSO，Digital Storage Oscilloscope）。根据取样方式不）。根据取样方式不同，又可分为实时取样、随机取样和顺序取样三大类。同，又可分为实时取样、随机取样和顺序取样三大类。4.2 一、示波器的基本组
9、成：一、示波器的基本组成：Y通道通道X通道通道示波管示波管 1、示波管、示波管(CRT)：仪器的核心，显示波形。仪器的核心，显示波形。2、X通道通道：产生随产生随时间线形变化的扫描电压。时间线形变化的扫描电压。4、触发同步等附属电路、触发同步等附属电路：稳定波形。稳定波形。3、Y通道：通道：将被测将被测信号进行衰减或线性放大后，信号进行衰减或线性放大后，输出符合示波器偏转要求的信输出符合示波器偏转要求的信号。号。示波器各个部份的作用：示波器各个部份的作用：4.2.1、示波器的基本构成、示波器的基本构成图3-1-1通用示波器组成框图5、电源：、电源：给各部分电路提供能源。给各部分电路提供能源。扫
10、描速度扫描速度选择旋钮选择旋钮X轴扩展轴扩展拉拉 键键Y轴灵敏度轴灵敏度选选 择择 旋旋 钮钮显示模式显示模式选择旋钮选择旋钮输入信号输入信号耦合方式耦合方式 示波管主要作用是把被测的电压变换成发光的图形，它示波管主要作用是把被测的电压变换成发光的图形，它由由电子枪电子枪、偏转系统偏转系统和和荧光屏荧光屏三个部分组成，如图所示。三个部分组成，如图所示。4.2.2、示波管、示波管图图4.2l 示波管及电子束控制电路示波管及电子束控制电路（阴极射线管（阴极射线管CRT）1 1、电子枪电子枪（好比画图的笔好比画图的笔）电子枪电子枪的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。它的作用是发射电子并形成很细的
11、高速电子束。它由灯丝由灯丝h h、阴极、阴极K K、栅极、栅极G1和和G2和阳极和阳极A1、A2组成。当电流流组成。当电流流过灯丝后对阴极加热，阴极产生大量电子，并在后续电场作过灯丝后对阴极加热，阴极产生大量电子，并在后续电场作用下轰击荧光屏发光。用下轰击荧光屏发光。控制栅极控制栅极G1呈圆筒状，包围着阴极，只在面向荧光屏的呈圆筒状，包围着阴极，只在面向荧光屏的方向开一个小孔，使电子束从小孔中穿过。方向开一个小孔，使电子束从小孔中穿过。如果栅极如果栅极G1电位电位足够低，就可使发射出的电子全部返回阴极，因此，调节栅足够低，就可使发射出的电子全部返回阴极，因此，调节栅极极G1的电位可控制射向荧光
12、屏的电子流密度，从而改变荧光的电位可控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变荧光屏亮点的辉度屏亮点的辉度,即进行即进行“辉度辉度”控制。调节控制。调节G1的旋钮叫的旋钮叫“辉度辉度”旋钮。旋钮。第一阳极第一阳极A1使电子汇聚；第二阳极使电子汇聚；第二阳极A2使电子加速。使电子加速。A1和和A2与与G1对电子束进行聚焦并加速，使到达荧光屏的电子对电子束进行聚焦并加速，使到达荧光屏的电子形成很细的一束并具有很高速度。调节形成很细的一束并具有很高速度。调节A1的电位，即可调的电位，即可调节节G2与与A1和和A1与与A2之间的电位，调节之间的电位，调节A1的电位器称为的电位器称为“聚聚焦焦”旋钮；调节旋钮
13、；调节A2电位的旋钮称为电位的旋钮称为“辅助聚焦辅助聚焦”旋钮。旋钮。示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金属板组成，示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金属板组成，分别称为分别称为垂直（垂直（Y）偏转板）偏转板和和水平（水平（X）偏转板。）偏转板。2、偏转系统、偏转系统 偏转板在外加电压信号的作用下使电子枪发出的电子偏转板在外加电压信号的作用下使电子枪发出的电子束产生偏转。通常，为了示波器有较高的测量灵敏度，束产生偏转。通常，为了示波器有较高的测量灵敏度，Y偏偏转板置于靠近电转板置于靠近电子枪的部位，而子枪的部位，而X板在板在Y的右边。的右边。（控制电子束移动方向控制电子束移动方向）偏转系统
14、偏转系统 工作原理图工作原理图 当偏转板上没有外加电压时，电子束打向荧光当偏转板上没有外加电压时，电子束打向荧光屏的中心点；如果有外加电压，则在偏转电场作用屏的中心点；如果有外加电压，则在偏转电场作用下，电子束打向由下，电子束打向由X、Y偏转板共同决定的荧光屏上偏转板共同决定的荧光屏上的某个坐标位置。的某个坐标位置。电子束在偏转电场电子束在偏转电场作用下的偏转距离与外作用下的偏转距离与外加偏转电压成正比。加偏转电压成正比。Y=SyVyY-偏转距离偏转距离,Sy-偏转偏转灵敏度灵敏度,Vy-偏转板电压偏转板电压 如果仅在如果仅在Y1Y2偏转板间加电压，则电子束将根据所形成偏转板间加电压，则电子束
15、将根据所形成的电场的强弱与极性在垂直方向上运动，产生一条竖线。的电场的强弱与极性在垂直方向上运动，产生一条竖线。若若Y1为正，为正，Y2为负，电子束向上运动；而为负，电子束向上运动；而Y1为负，为负，Y2为为正，电子束向下运动；电场强则运动距离大，电场弱则运动正，电子束向下运动；电场强则运动距离大，电场弱则运动距离小距离小。（2）同理，在同理，在X1、X2偏转偏转板间加板间加锯齿波锯齿波电压，电子电压，电子束将根据电场的极性与强束将根据电场的极性与强弱在水平方向上运动。弱在水平方向上运动。当当UX 0,则电子束则电子束向左偏移向左偏移,光点出现在屏光点出现在屏幕左边；当幕左边；当UX 0,则电
16、则电子束向右偏移子束向右偏移,光点出现光点出现在屏幕右边。在屏幕右边。锯齿波锯齿波电压由电压由扫描扫描电路电路产生。产生。电子束最终的运动情况取决于水平方向和垂直方向电电子束最终的运动情况取决于水平方向和垂直方向电压的压的合成作用合成作用，当，当X、Y 偏转板加不同电压时，荧光屏偏转板加不同电压时，荧光屏 上上亮点可以亮点可以移动到屏面上的任一位置。移动到屏面上的任一位置。（3）波形显示原理）波形显示原理 电子束在荧光屏上电子束在荧光屏上产生的亮点在屏幕上产生的亮点在屏幕上移动的轨迹，是加到移动的轨迹，是加到偏转板上的电压信号偏转板上的电压信号的波形。根据这个原的波形。根据这个原理，示波器可显
17、示随理，示波器可显示随时间变化的信号波形时间变化的信号波形和显示任意两个变量和显示任意两个变量X与与Y的关系图形。的关系图形。以后，在被以后，在被测信号的第二个测信号的第二个周期、第三个周周期、第三个周期等都将期等都将重复重复第第一个周期的情形，一个周期的情形，光点在荧光屏上光点在荧光屏上描出的轨迹也将描出的轨迹也将重叠重叠在第一次描在第一次描出的轨迹上，因出的轨迹上，因此，荧光屏显示此，荧光屏显示的是被测信号随的是被测信号随时间变化的稳定时间变化的稳定波形。波形。当当Y偏转板加偏转板加正弦波正弦波信号电压信号电压 uy=Umsint，X偏转板加偏转板加锯锯齿波齿波电压电压ux=kt 的情况：
18、的情况：如上所述，如果在如上所述，如果在X X偏转板上加上一个锯齿波电压偏转板上加上一个锯齿波电压u ux x=kt=kt（k k为常数），垂直偏转板不加电压，那么光点在为常数），垂直偏转板不加电压，那么光点在X X方向做匀方向做匀速运动，光点在水平方向的偏移距离与扫描电压成线性关系速运动，光点在水平方向的偏移距离与扫描电压成线性关系。（4 4）扫描的概念）扫描的概念 这样，这样，X X方向偏转距离的变化就反映了时间的变化。方向偏转距离的变化就反映了时间的变化。此时光点水平移动形成的水平亮线称为此时光点水平移动形成的水平亮线称为“时间基线时间基线”。X uxX ux t 光点在锯齿波作用下扫动
19、的过程称为光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“扫描扫描”，能实，能实现扫描的锯齿波电压称为现扫描的锯齿波电压称为扫描电压扫描电压，光点自左向右的连续扫，光点自左向右的连续扫动称为动称为“扫描正程扫描正程”，光点自荧光屏的右端迅速返回左端起光点自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程称为扫点的过程称为“扫描逆程扫描逆程”。理想锯齿波的逆程时间为理想锯齿波的逆程时间为0 0。当锯齿波电压达到最大值时，荧光屏上的光点也达到最当锯齿波电压达到最大值时，荧光屏上的光点也达到最大偏转，然后锯齿波电压迅速返回起始点，光点也迅速返回大偏转，然后锯齿波电压迅速返回起始点，光点也迅速返回屏幕最左端，再重复前面的变化。
20、屏幕最左端，再重复前面的变化。扫描正程扫描正程扫描扫描逆程逆程（4 4）扫描的概念）扫描的概念 同步时同步时，则每次扫描的起点都对应在被测信则每次扫描的起点都对应在被测信号的同一相位点上，这就使得扫描的后一个周号的同一相位点上，这就使得扫描的后一个周期描绘的波形与前一周期完全一样，每次扫描期描绘的波形与前一周期完全一样，每次扫描显示的显示的波形重叠波形重叠在一起，在荧光屏上可得到在一起，在荧光屏上可得到清清晰而稳定晰而稳定的波形。的波形。（5 5）同步的概念）同步的概念 当扫描电压的周期是被观测信号周期的整当扫描电压的周期是被观测信号周期的整数倍时，即数倍时，即Tx=nTy(n为正整数为正整数
21、)，称扫描电压，称扫描电压与被测电压与被测电压“同步同步”。当当uy信号为正弦波时，只有在扫描电压信号为正弦波时，只有在扫描电压ux的频率的频率fx与被与被观察的信号电压观察的信号电压uy的频率的频率fy 相等或成整倍数时，才能稳定地相等或成整倍数时，才能稳定地显示一个或显示一个或n个正弦波形，如图个正弦波形，如图422(b)、(c)所示。所示。（5 5）同步的概念）同步的概念 不满足同步关系时，不满足同步关系时，即即T Tx xnTnTy y时，时，则后一扫描周期则后一扫描周期描绘的图形与前一扫描周期的图形不重合，显示的波形是描绘的图形与前一扫描周期的图形不重合，显示的波形是不稳定的，不稳定
22、的，屏幕上的波形会有屏幕上的波形会有“移动移动”现象现象。不同步的情况不同步的情况 在图在图3-1-4所示的例子中所示的例子中,Tx=(5/4)Ty,在第一个扫描周期在第一个扫描周期开始开始,光点沿光点沿0123 45轨迹移动轨迹移动,扫描结束时扫描结束时,光点光点迅速从迅速从5回到回到0；接着第二个扫描周接着第二个扫描周期开始期开始,这时光点从这时光点从0678910轨轨迹移动迹移动,可见与第一次可见与第一次扫描轨迹不重合扫描轨迹不重合,第一第一次显示的波形为图中次显示的波形为图中实线示。实线示。第二次显示的波形则为第二次显示的波形则为图中虚线所示图中虚线所示,这样我这样我们看到的是波形从右
23、向左移动们看到的是波形从右向左移动,即显示的波形不是稳定的。即显示的波形不是稳定的。不同步的情况不同步的情况 示波器可通过调节扫描锯齿波电压信号的示波器可通过调节扫描锯齿波电压信号的周期周期(或频率或频率)，使，使 Tx=nTy(n为正整数为正整数)，来实现，来实现“同步同步”当被测信号的频率当被测信号的频率fy发生微小变化时发生微小变化时,示波器示波器内还有频率自动跟踪电路内还有频率自动跟踪电路,调整其参数可以使扫描信调整其参数可以使扫描信号的频率自动跟踪被测信号的频率变化号的频率自动跟踪被测信号的频率变化,这称为这称为整步整步或或同步同步,示波器上的示波器上的“整步整步(或同步或同步)调节
24、调节”旋纽即为旋纽即为此而设。此而设。（6）扫描方式）扫描方式、连续扫描连续扫描扫描电压是连续的，即扫描正程紧跟着逆扫描电压是连续的，即扫描正程紧跟着逆程，逆程结束又开始新的正程，扫描是不间断的。程，逆程结束又开始新的正程，扫描是不间断的。采用连续扫描观测采用连续扫描观测占空比占空比小的脉冲信号将存在以下的问题小的脉冲信号将存在以下的问题：TsT=Tstttt(a)被测脉冲(b)连续扫描，且T=Ts(c)连续扫描，且T=(d)触发扫描扫描等待T=不能观测到脉冲细节脉冲得到展宽，但波形显示暗，而时基线太亮能较好地观测脉冲 （1）扫描周期等于脉冲周期时，即）扫描周期等于脉冲周期时，即Tx=Ty。此
25、时，屏幕。此时，屏幕上出现的脉冲波形集中在时间基线的起始部分，难以看清脉上出现的脉冲波形集中在时间基线的起始部分，难以看清脉冲波形的细节，如图所示。冲波形的细节，如图所示。（2 2）扫描周期等于脉冲底宽）扫描周期等于脉冲底宽时，即时，即T Tx=。为了将脉。为了将脉冲波形的一个周期显示在屏幕上，必须扫描一个周期，而冲波形的一个周期显示在屏幕上，必须扫描一个周期，而此时此时T Tx比比T Ty小得多。因此，在一个脉冲周期内，光点只有小得多。因此，在一个脉冲周期内，光点只有一次扫描到脉冲图形，结果在屏幕上显示的脉冲波形非常一次扫描到脉冲图形，结果在屏幕上显示的脉冲波形非常暗淡，而时间基线由于反复扫
26、描却很明亮，如图所示。这暗淡，而时间基线由于反复扫描却很明亮，如图所示。这样，观测者不易观察波形，而且扫描的同步很难实现。样，观测者不易观察波形，而且扫描的同步很难实现。TsT=Tstttt(a)被测脉冲(b)连续扫描，且T=Ts(c)连续扫描，且T=(d)触发扫描扫描等待T=不能观测到脉冲细节脉冲得到展宽，但波形显示暗，而时基线太亮能较好地观测脉冲TsT=Tstttt(a)被测脉冲(b)连续扫描，且T=Ts(c)连续扫描，且T=(d)触发扫描扫描等待T=不能观测到脉冲细节脉冲得到展宽，但波形显示暗，而时基线太亮能较好地观测脉冲扫扫 描描频率过高频率过高、触发扫描、触发扫描：由被测信号激发扫描
27、发生器的间断的工由被测信号激发扫描发生器的间断的工作方式。观测脉冲信号可控制扫描脉冲，使扫描脉冲只在被作方式。观测脉冲信号可控制扫描脉冲，使扫描脉冲只在被测脉冲到来时才扫描一次；测脉冲到来时才扫描一次；没有被测脉冲时，扫描发生器处于等待工作状态。只要没有被测脉冲时，扫描发生器处于等待工作状态。只要选择扫描电压的持续时间等于或稍大于脉冲底宽，则脉冲波选择扫描电压的持续时间等于或稍大于脉冲底宽，则脉冲波形就可展宽得几乎布满横轴。同时由于在两个脉冲间隔时间形就可展宽得几乎布满横轴。同时由于在两个脉冲间隔时间内没有扫描，故不会产生很亮的时间基线，如图所示。内没有扫描，故不会产生很亮的时间基线，如图所示
28、。TsT=Tstttt(a)被测脉冲(b)连续扫描，且T=Ts(c)连续扫描，且T=(d)触发扫描扫描等待T=不能观测到脉冲细节脉冲得到展宽，但波形显示暗，而时基线太亮能较好地观测脉冲TsT=Tstttt(a)被测脉冲(b)连续扫描，且T=Ts(c)连续扫描，且T=(d)触发扫描扫描等待T=不能观测到脉冲细节脉冲得到展宽，但波形显示暗，而时基线太亮能较好地观测脉冲触发扫描触发扫描（7）增辉电路（）增辉电路（Z轴）轴）为了使回扫线不在荧光屏上显示，可以设法在扫描为了使回扫线不在荧光屏上显示，可以设法在扫描正程期间，使电子枪发射的电子远远多于扫描逆程，即正程期间，使电子枪发射的电子远远多于扫描逆程
29、，即给示波器增辉，这样观测者看到的就只有扫描正程显示给示波器增辉，这样观测者看到的就只有扫描正程显示的波形，因此设置了增辉电路。另外扫描期间的增辉还的波形，因此设置了增辉电路。另外扫描期间的增辉还可以保护荧光屏。可以保护荧光屏。扫描正程扫描正程扫描逆程扫描逆程（理想）（理想）3、荧光屏、荧光屏 在荧光屏的玻壳内侧涂上荧光粉，就形成了荧光屏，在荧光屏的玻壳内侧涂上荧光粉，就形成了荧光屏，它不是导电体。当电子束轰击荧光粉时，激发产生荧光形它不是导电体。当电子束轰击荧光粉时，激发产生荧光形成亮点。不同成份的荧光粉，发光的颜包不尽相同，一般成亮点。不同成份的荧光粉，发光的颜包不尽相同，一般示波器选用人
30、眼最为敏感的黄绿色。示波器选用人眼最为敏感的黄绿色。荧光粉从电子激发停止时的瞬间亮度下降到该亮度的荧光粉从电子激发停止时的瞬间亮度下降到该亮度的10所经过的时间称为所经过的时间称为余辉时间余辉时间。荧光粉的成份不同，余。荧光粉的成份不同，余辉时间也不同，为适应不同需要，将余辉时间分成为辉时间也不同，为适应不同需要，将余辉时间分成为长余长余辉辉(100ms1s)、中余辉中余辉(1ms100ms)和和短余辉短余辉(10 s10ms )的不同规格。普通示波器需采用中余辉示波管，而的不同规格。普通示波器需采用中余辉示波管，而慢扫描示波器则采用长余辉示波管慢扫描示波器则采用长余辉示波管.（好比黑板或画纸
31、好比黑板或画纸）垂直通道的作用垂直通道的作用：将输入的被测信号进行衰减或线性放将输入的被测信号进行衰减或线性放大后，输出符合示波器偏转要求的信号，以推动垂直偏转板，大后，输出符合示波器偏转要求的信号，以推动垂直偏转板，使被测信号在屏幕上显示出来。使被测信号在屏幕上显示出来。4.2.34.2.3、通用示波器的、通用示波器的Y(垂直垂直)通道通道 垂直通道的构成垂直通道的构成：1 1、输入电路输入电路，2、延迟线、延迟线，3、Y前置前置放大器，放大器，5 5、Y后置放大器等。后置放大器等。输入电路主要是由衰减器和输入选择开关构成的。衰输入电路主要是由衰减器和输入选择开关构成的。衰减器的作用是衰减输
32、入信号，进行频率补偿。减器的作用是衰减输入信号，进行频率补偿。1、输入电路、输入电路Y通道的输入耦合方式通道的输入耦合方式 输入耦合方式设有输入耦合方式设有AC、GND、DC三档选择开关。三档选择开关。置置“AC”档时，适于观察交流信号；置档时，适于观察交流信号；置“GND”档时，档时，用于确定零电压；置用于确定零电压；置“DC”档时，用于观测频率很低的档时，用于观测频率很低的信号或带有直流分量的交流信号。信号或带有直流分量的交流信号。2 2延迟线延迟线 延迟线的作用是把加到垂直偏转板上的脉冲信延迟线的作用是把加到垂直偏转板上的脉冲信号延迟一段时间，使信号出现的时间滞后于扫描开号延迟一段时间，
33、使信号出现的时间滞后于扫描开始时间，保证在屏幕上扫描出包括上升时间在内的始时间，保证在屏幕上扫描出包括上升时间在内的脉冲全过程。脉冲全过程。2延迟线延迟线 水平通道（水平通道（X X通道）的主要任务是产生随时间线形变化通道）的主要任务是产生随时间线形变化的扫描电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏转的扫描电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏转板，使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。水平通道包板，使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等部分，如图所示。括触发电路、扫描电路和水平放大器等部分，如图所示。4.2.4.通用示波器的通用示波器的X(水平水
34、平)通道通道1、时基发生器、时基发生器 时基发生器时基发生器是水平通道的核心，它产生是水平通道的核心，它产生线性度好线性度好、频频率稳定率稳定；幅度相等幅度相等的锯齿波电压；的锯齿波电压；水平放大器水平放大器用来放大锯齿电压波，产生对称的锯齿波用来放大锯齿电压波，产生对称的锯齿波输至水平偏转板；输至水平偏转板；触发电路触发电路控制时基的扫描闸门，以实现与被测信号的控制时基的扫描闸门，以实现与被测信号的严格同步。严格同步。触发电路触发电路的作用是为扫描信号发生器提供符合要求的触的作用是为扫描信号发生器提供符合要求的触发脉冲发脉冲包括触发源选择、触发信号耦合方式选择、触发信号包括触发源选择、触发信
35、号耦合方式选择、触发信号放大；触发整形电路。放大；触发整形电路。2触发电路触发电路 内触发。内触发信号来自于示波器内的内触发。内触发信号来自于示波器内的Y通道触发通道触发放大器，它位于延迟线前。当需要利用被测信号触发扫描放大器，它位于延迟线前。当需要利用被测信号触发扫描发生器时，采用这种方式。发生器时，采用这种方式。(1)触发源触发源 触发信号有三种来源：触发信号有三种来源：外触发。用外接信号触发扫描，该信号由触外触发。用外接信号触发扫描，该信号由触发发“输入输入”端接入。当被测信号不适于作触发信号端接入。当被测信号不适于作触发信号或为了比较两个信号的时间关系等用途时，可用外或为了比较两个信号
36、的时间关系等用途时，可用外触发。例如，观测微分电路输出的尖峰脉冲时，可触发。例如，观测微分电路输出的尖峰脉冲时，可以用产生此脉冲的矩形波电压进行触发，更便于使以用产生此脉冲的矩形波电压进行触发，更便于使波形稳定。波形稳定。电源触发。来自电源触发。来自50Hz交流电源交流电源(经变压器经变压器)产生的触发脉冲，用于观察与交流电源频率有时产生的触发脉冲，用于观察与交流电源频率有时间关系的信号。例如，整流滤波的纹波电压等波间关系的信号。例如，整流滤波的纹波电压等波形，在判断电源干扰时也可以用它。形，在判断电源干扰时也可以用它。(1)触发源触发源 为了适应不同的信号频率，示波器设有四种触发耦为了适应不
37、同的信号频率，示波器设有四种触发耦合方式，可用开关进行选择。合方式，可用开关进行选择。(2)触发耦合方式触发耦合方式 “DC直流耦合。用于接入直流或缓慢变化的信号，直流耦合。用于接入直流或缓慢变化的信号，或者频率较低并且有直流成分的信号，一般用或者频率较低并且有直流成分的信号，一般用“外外”触发触发或连续扫描方式。或连续扫描方式。“AC交流耦合。触发信号经电容交流耦合。触发信号经电容C1接入，用于观接入，用于观察由低频到较高频率的信号，用内触发或外触发均可。使察由低频到较高频率的信号，用内触发或外触发均可。使用方便，所以常用这一耦合方式。用方便，所以常用这一耦合方式。示波器的触发方式通常有示波
38、器的触发方式通常有常态、常态、自动自动和和高频高频三种方式，三种方式，这三种方式控制触发整形电路，这三种方式控制触发整形电路，以便产生不同形式的扫以便产生不同形式的扫描触发信号，由该触发信号去触发扫描电压发生器，形成描触发信号，由该触发信号去触发扫描电压发生器，形成不同形式的扫描电压。不同形式的扫描电压。(3)(3)触发方式触发方式常态触发方式常态触发方式 常态触发方式是将触发信号输入整形电路，以便经常态触发方式是将触发信号输入整形电路，以便经整形后，输出足以触发扫描电压电路的触发脉冲。它的触整形后，输出足以触发扫描电压电路的触发脉冲。它的触发极性是可调的，上升沿触发即为正极性触发，下降沿触发
39、极性是可调的，上升沿触发即为正极性触发，下降沿触发即为负极发即为负极 性触发，另外还可调节触发电平。性触发，另外还可调节触发电平。这种触发方式的不足点是：在没有输入信号或触发电这种触发方式的不足点是：在没有输入信号或触发电平不适当时，就没有触发脉冲输出，因而也平不适当时，就没有触发脉冲输出，因而也无扫描基线。无扫描基线。自动触发方式自动触发方式 自动触发方式时，在无被测信号输入时仍有扫描，一般自动触发方式时，在无被测信号输入时仍有扫描，一般测量均使用自动触发方式。测量均使用自动触发方式。触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻，触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻，并决定扫描的起点，调节它
40、们可便于对波形的观测和并决定扫描的起点，调节它们可便于对波形的观测和比较。比较。(a)正电平、正极性(b)正电平、负极性(c)负电平、负极性(d)负电平、正极性 触发极性是指触发点位于触发源信号的上升沿还是下触发极性是指触发点位于触发源信号的上升沿还是下降沿。触发点处于触发源信号的上升沿为降沿。触发点处于触发源信号的上升沿为“+”极性；触极性；触发点位于触发源信号的下降沿为发点位于触发源信号的下降沿为“-”极性。极性。触发电平是指触发脉冲到来时所对应的触发放大器触发电平是指触发脉冲到来时所对应的触发放大器输出电压的瞬时值。输出电压的瞬时值。1.频率响应范围频率响应范围4.2.5、示波器的主要性
41、能指标示波器的主要性能指标2.X轴扫描速度轴扫描速度 (t/div)频率响应范围是指被测信号在屏幕上显示图像幅度频率响应范围是指被测信号在屏幕上显示图像幅度的下降的下降(衰减衰减)小于小于3分贝分贝(dB)的频率区域，即上限频率与的频率区域，即上限频率与下限频率之差。由于示波器的下限频率之差。由于示波器的fHfL，所以频率范围可以，所以频率范围可以用用fH表征，即表征，即fB=fH，fB为放大器的频率范围。示波器的为放大器的频率范围。示波器的频率范围越宽，其应用范围越广。频率范围越宽，其应用范围越广。扫描速度即光点移动的速度，其单位是扫描速度即光点移动的速度，其单位是div/s(格格/秒秒)或
42、或cm/s。被测信号频率不同时，扫描速度也应不同。扫。被测信号频率不同时，扫描速度也应不同。扫描速度越高，示波器能够展开高频信号或窄脉冲信号波描速度越高，示波器能够展开高频信号或窄脉冲信号波形的能力越强，相反，对缓慢变化的信号，则要求以相形的能力越强，相反，对缓慢变化的信号，则要求以相应的低速扫描。所以，示波器的扫描速度范围越宽越好。应的低速扫描。所以，示波器的扫描速度范围越宽越好。3.输入阻抗输入阻抗示波器的输入阻抗用输入端测得的直流电阻值示波器的输入阻抗用输入端测得的直流电阻值Ri和电和电容容Ci的并联电路来等效。显然，的并联电路来等效。显然，Ri越大，越大，Ci越小，输入阻越小，输入阻抗
43、越大，示波器对被测信号的影响越小。抗越大，示波器对被测信号的影响越小。4.Y轴灵敏度（轴灵敏度（V/div）它体现示波器观测微弱信号的能力，其值越小，偏它体现示波器观测微弱信号的能力，其值越小，偏转灵敏度越高，示波器观测微弱信号的能力越强。一般转灵敏度越高，示波器观测微弱信号的能力越强。一般示波器的最高灵敏度为每厘米几毫伏。示波器的最高灵敏度为每厘米几毫伏。4.3 双踪示波器双踪示波器 双踪示波器都可在一个示波管荧光屏上同双踪示波器都可在一个示波管荧光屏上同时显示出两个信号波形，用来比较被测系统的时显示出两个信号波形，用来比较被测系统的输出和输入信号，研究波形变换器的各级信号，输出和输入信号，
44、研究波形变换器的各级信号，观察脉冲电路各点波形，信号通过网络时的波观察脉冲电路各点波形，信号通过网络时的波形畸变，测量相移等等。形畸变，测量相移等等。双踪示波器也称双迹示波器，它的垂直偏转通道由双踪示波器也称双迹示波器，它的垂直偏转通道由A和和B两个通道组成。如下图所示，两个通道的输出信号在两个通道组成。如下图所示，两个通道的输出信号在电子开关控制下，交替通过主通道加于示波管的同一对垂电子开关控制下，交替通过主通道加于示波管的同一对垂直偏转板。直偏转板。4.3.1、双踪示波器基本构成、双踪示波器基本构成 双踪示波器垂直偏转通道框图双踪示波器垂直偏转通道框图 与单踪示波器不同的是前置放大器中设有
45、与单踪示波器不同的是前置放大器中设有移位控制移位控制，可分别控制两个显示图形的上下位，可分别控制两个显示图形的上下位置。电子开关由触发电路控制的一对放大器置。电子开关由触发电路控制的一对放大器(或或射极跟随器射极跟随器)构成，触发电路的两个稳定状态分构成，触发电路的两个稳定状态分别控制两个放大器，把通道别控制两个放大器，把通道A或通道或通道B接于主通接于主通道。主通道由中间放大器、延迟线、末级放大道。主通道由中间放大器、延迟线、末级放大器组成，它对两个通道是公用的。器组成，它对两个通道是公用的。由面板开关控制的电子开关，可使双踪示由面板开关控制的电子开关，可使双踪示波器工作于五种不同的状态：波
46、器工作于五种不同的状态：“A”、“B”、交、交替、断续、替、断续、“A+B”。(1)“A”：电子开关将：电子开关将A通道信号接于通道信号接于Y偏转板，形成必通道独立工作的状态。偏转板，形成必通道独立工作的状态。(2)“B”：电子开关将：电子开关将B通道信号接于通道信号接于Y偏偏转板，形成转板，形成B通道独立工作的状态。通道独立工作的状态。(3)交替：将交替：将A、B两通道信号轮流加于两通道信号轮流加于y偏偏转板，荧光屏上显示两个通道的信号波形。具转板，荧光屏上显示两个通道的信号波形。具体实现时，是以时基发生器的回扫脉冲控制电体实现时，是以时基发生器的回扫脉冲控制电子开关的触发电路，每次扫描后，
47、改变所接通子开关的触发电路，每次扫描后，改变所接通道，使得每两次扫描分别显示一次道，使得每两次扫描分别显示一次A通道波形通道波形和一次和一次B通道波形通道波形.(4)断续：当输入信号频率较低时，交断续：当输入信号频率较低时，交替显示会发生明显的闪烁。采用断续工作替显示会发生明显的闪烁。采用断续工作方式，使电子开关工作于自激振荡状态，方式，使电子开关工作于自激振荡状态，振荡频率高达振荡频率高达500kHz1MHz，自动地轮，自动地轮流将流将A、B两通道信号加于两通道信号加于Y偏转板上，显偏转板上，显示图形由点线组成，这样就可使每扫描一示图形由点线组成，这样就可使每扫描一次，完成两个通道波形的显示
48、。次，完成两个通道波形的显示。(5)“A+B”：A、B两通道信号代数相加后，两通道信号代数相加后，接到接到r偏转板，显示两信号迭加后的波形。双偏转板，显示两信号迭加后的波形。双踪示波器的时基与一般示波器相同，可以是踪示波器的时基与一般示波器相同，可以是简单的时基发生器，也可以采用有延迟扫描简单的时基发生器，也可以采用有延迟扫描的双扫描时基，时基可以分别由的双扫描时基，时基可以分别由A通道触发、通道触发、B通道触发或外触发。通道触发或外触发。SR8型双踪示波器是较典型的双踪示波型双踪示波器是较典型的双踪示波器，它的器，它的y通道带宽为通道带宽为015MHz(上升时间上升时间24ns)，最小偏转因
49、数为，最小偏转因数为1.0mVdiV，采用单，采用单一时基扫描，扫描因数从一时基扫描，扫描因数从0.2 sdiv1sdiv。SR37型双踪宽带示波器，型双踪宽带示波器，Y通道带宽为通道带宽为0100MHz，偏转因数为，偏转因数为10mVcm5Vcm，双，双时基扫描，扫描因数在时基扫描，扫描因数在20nscm0.5scm间可间可调。调。双踪示垂直通道框图双踪示垂直通道框图 A、B两个通道是相同的，包括衰减器、射两个通道是相同的，包括衰减器、射极跟随器、前置放大器以及平衡倒相器。平衡极跟随器、前置放大器以及平衡倒相器。平衡倒相器的作用是把输入信号转换为对称的波形倒相器的作用是把输入信号转换为对称的
50、波形输出。输出。扫描速度扫描速度选择旋钮选择旋钮X轴扩展轴扩展拉拉 键键Y轴灵敏度轴灵敏度选选 择择 旋旋 钮钮显示模式显示模式选择旋钮选择旋钮输入信号输入信号耦合方式耦合方式 由面板开关控制的电子开关，可使双踪示波器工作于由面板开关控制的电子开关，可使双踪示波器工作于五种不同的状态：五种不同的状态：“A”、“B”、交替、断续、交替、断续、“A+B”。（1）单踪）单踪 (1)“A”：电子开关将：电子开关将A通道信号接于通道信号接于Y偏转板，形成必偏转板，形成必通道独立工作的状态。通道独立工作的状态。(2)“B”：电子开关将：电子开关将B通道信号接于通道信号接于Y偏转板，形成偏转板，形成B通道独
