电子测量技术波形测试技术

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1、4.1概述示波器从性能和结构出发，可分为五类：(1).通用示波器，采用单束示波管，能定性和定量观测信号。(2).多束示波器（亦叫多线示波器），采用多束示波管，能实时观察和比较两个以上的波形。(3).取样示波器，采用取样技术将高频信号转化为低频信号，然后再进行显示，能观测高频和窄脉冲信号。(4).记忆、存贮示波器，具有记忆、存贮信号的功能，能观察单次瞬变过程、非周期现象、低频和慢速信号及不同地点观测到的信号。采用记忆示波管记忆波形的叫记忆示波器；采用数字技术带微处理器的叫数字存贮示波器，如HP54501等。(5)

2、.特种示波器，能满足特殊用途或具有特殊装置的专用示波器。第4章波形测试技术4.2波形测试的基本原理波形测试就是用示波器进行测量问题。所谓示波器，就是利用电子射线的偏转来复现电信号瞬时图象的一种电子仪器。要实现示波器如此的“复现电信号”，即进行图象显示，核心部件是阴极射线示波管（CRT）。下面就介绍它的结构和成象原理。4.2.1CRTCRT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。4.2.1CRT(续)1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，它由灯丝F、阴极K、栅极G1和G2和阳

3、极A1、A2组成。通过调节G1对K的负电位可控制电子束的强弱，从而调节光点的亮度，即进行“辉度”控制。调节A1的电位器称为“聚焦”旋钮，通过对它进行调节可调节G2与A1和A1与A2之间的电位；调节A2电位的旋钮称为“辅助聚焦”。4.2.1CRT(续)电子束聚焦的原理是，电子从阴极K发射，经G1、G2、A1、A2聚焦和加速后进入偏转系统。电子在电子枪中的运动轨迹如下图所示。4.2.1CRT(续)2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

4、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的某个坐标位置。为了示波器有较高的测量灵敏度，Y偏转板置于靠近电子枪的部位，而X偏转板在Y的右边。4.2.1CRT(续)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。为提高Y轴偏转灵敏度，可在偏转板至荧光屏之间加一个后加速阳极A3。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。4.2.1CR

5、T(续)3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“余辉效应”。4.2.2波形显示的基本原理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

6、下移。4.2.2波形显示的基本原理（续）1．显示随时间变化的图形（续）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。4.2.2波形显示的基本原理（续）1．显示随时间变化的图形（续）（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。4.2.2波形显示的基本原理（续）1．显示随时间

7、变化的图形（续）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。4.2.2波形显示的基本原理（续）1．显示随时间变化的图形（续）（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。4.2.2波形显示的基本原理（续）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）图形，这种图形在相位和频率测量中常会用到。若两信号的初相相同，且在X、Y方向的偏转距离相同，在荧光屏

8、上画出一条与水平轴呈45度角的直线。4.2.2波形显示的基本原理（续）2．显示任意两个变量之间的关系（续）若两信号的初相相差90度，且在X、Y方向的偏转距离相同，在荧光屏上画出的图形为圆。4.3通用示波器4.3.1通用示波器的组成4.3.2通用示波器的垂直通道1．输入电路：包括衰减器和输入选择开关。（1）衰减器最佳补偿条件：过补偿：欠补偿：改变分压比的开关为示波器的垂直灵敏度粗调开关，