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1、《电子测量》示波测试和测量技术第3章内容3.1示波测试的基本理论3.2模拟示波器3.3数字存储示波器3.4示波器的应用4本章要点示波器的功用、分类、组成和波形显示原理通用示波器的组成原理、特性与应用取样技术在示波器中的应用数字示波器的组成原理、信号采集处理技术、特性与功能3.1示波测试的基本理论示波器的功用示波器：利用荧光屏显示电量随时间变化过程的电子测量仪器。示波器可以测量很多电参数。电压、电流、功率、频率、周期、相位、脉冲宽度、脉冲上升及下降时间等。如果配上相应的传感器,示波器可以测量非电量温度、压力
2、、振动、密度、声、光、热、磁效应等。示波器对电信号的分析是按时域法进行的,研究信号的瞬间幅度与时间的函数关系,具有捕获显示及分析时域波形的功能示波器的特点具有良好的直观性,能显示波形,能测量信号瞬时值。灵敏度高,显示速度快,工作频带宽,可方便观察瞬变信号细节。输入阻抗高(MΩ级),对被测电路影响小,这对测量精度是很重要的。是一种信号比较器,可显示、分析任意两个量之间的函数关系。示波器的分类通用示波器：采用单束示波管可对信号进行定性观察和定量测量。取样示波器：采用取样技术将高频信号转换为低频信号后再借助通用
3、示波器的原理进行显示测量存储示波器：可对信号进行存储并进行显示和测量记忆示波器：采用具有存储能力的示波管；存储示波器：借助计算机技术和大规模集成电路实现对信号的存储。多束示波器：采用多束示波管能在屏幕同时观察和测量多个信号波形特种示波器：满足特种需要的示波器示波器的分类当前常用的示波器从技术原理上可分为：模拟式—通用示波器(采用单束示波管实现显示,当前最通用的示波器)。数字式—数字存储示波器(采用A/D、DSP等技术实现的数字化示波器)。从性能上,按示波器的带宽可分为：中、低档示波器,带宽在60MHz以下
4、。高档示波器,带宽在60MHz以上,大多在300MHz以下。更高档的有1GHz～2GHz以上。示波器的发展及现状30～50年代：通用示波器的诞生和实用化58年带宽达100MHz；57年研究成记忆示波器,59年生产出取样示波器。60年代：示波器技术进一步得到提高，通用示波器的带宽69年跃至300MHz。取样示波器的带宽达到了18GHz。70年代以后：71年带宽500MHz,79年达到1GHz。74年就发表了带微处理器的示波器,开辟了示波器微机化的发展方向,示波器开始具备对信号的数字存储功能示波器的组成Y(垂
5、直)通道对被测信号进行不失真的线性放大,以保证示波器的测量灵敏度。X(水平)通道产生与被测信号相适应的扫描锯齿波主机阴极射线示波管(CRT)阴极射线示波管(CRT)将电信号转变成光信号并在荧光屏上显示示波管：电子枪：发射电子并形成很细的高速电子束偏转系统：决定电子束怎样偏转(XY两对偏转板)荧光屏：在偏转后的电子射线轰击下发光,从而显示出外加电信号的波形CRTHeaterCathodeGridFluorescentscreenAnodeX-platesY-plates示波管属于电真空器件,又称为阴极射线管
6、(CRT)。电子枪电子枪的作用是发射电子并形成强度可控制的很细的电子束。它由以下几部分组成：灯丝F在交流低压(如6.3V)下使钨丝烧热,用于加热阴极阴极K是一个表面涂有氧化钡的金属第一栅极G1调节G1的电位可以调节示波器的亮度,常置于示波器面板上供使用。第二栅极G2隔离开G1和A1,以减小亮度调节与聚焦调节的相互影响。第一阳极A1与第二阳极A2构成一个电子透镜,对电子束起聚焦作用。第二阳极A2是个更大的同轴圆筒,其上电压较高,它主要与A1构成电子透镜。第三阳极A3具有上万伏的高压,用于对电子束加速,故也称
7、后加速阳极。偏转系统静电偏转——光点法用干示波器磁偏转——光栅法用于电视机、计算机显示器及示波器。荧光屏在示波管正面内壁涂上一层荧光物质,荧光物质将高速电子的轰击动能转变为光能,产生亮点。当电子束从荧光屏上移去后,光点仍能在屏上保持一定的时间才消失。从电子束移去到光点亮度下降为原始值的10％所延续的时间称为余辉时间偏转系统电子束在偏转系统作用下的运动X、Y偏转板上都不加电压：光点在荧光屏的中心位置Y上高,电子束受正电压吸引向上移动；X右高,电子束受正电压吸引向右移动；电子束在偏转系统作用下的运动Y:uy=
8、UmsinωtX:ux=0Y:uy=0X:ux=UmsinωtY:uy=UmsinωtX:ux=Umsinωt波形波形显示原理电信号的时间波形,实际上就是它的瞬时值与时间在直角坐标系统中的函数图像。示波器：垂直坐标y正比于输入信号瞬时值水平坐标x正比于时间——水平方向需用一个电压模拟时间波形显示原理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。扫描—时间基准扫描：光点在x轴
