《电子示波器》ppt课件

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1、第3章电子示波器3.1概述3.2CRT显示原理3.3波形显示的基本原理3.4通用示波器3.5取样示波器3.6数字存储示波器3.7示波器的基本测试技术3.1概述电子示波器简称为示波器，是电子测量中一种常用的仪器，它可以把人的肉眼无法直接观察到的电信号转换成人眼能够看到的波形，并显示在示波器的荧光屏上，供人们观察分析。示波器除了可以对电信号进行定性的观察外，还可以用它来进行一些定量的测量。如电压、电流、周期、频率、时间、相位差、调幅度、脉冲宽度、上升及下降时间等的测量。其它如温度、压力、声、光、热等诸多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

2、示波器是一种用途极广的电子测量仪器，广泛地应用于工业、农业、医学、物理、通信、国防、学校和科研等众多领域。3.1.1示波器的特点作为广泛使用的电子测量仪器，电子示波器具有如下特点。（1）具有良好的直观性，可直接显示信号的波形，也可以测量信号的瞬时值。（2）灵敏度高、工作频带宽、速度快，对观测瞬变信号的细节带来了很大的便利。（3）输入阻抗高（兆欧级），对被测电路的影响小。3.1.2示波器的分类示波器的分类方法有很多，如果从示波器对信号的处理方式出发，可将示波器分为模拟、数字两大类。模拟示波器的X、Y通道对时间信号的处理均由模拟电路完成，即X通道提

3、供连续的锯齿波电压，Y通道提供连续的被测信号，而CRT屏上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。数字示波器则对X、Y方向的信号进行数字化处理，即把X轴方向的时间离散化，Y轴方向的幅值量化，获得被测信号波形上的一个个的离散点的数据。1．模拟示波器模拟示波器可分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆示波器和专用示波器等。通用示波器采用单束示波管，它又可分为单踪、双踪、多踪示波器。多束示波器采用多束示波管，荧光屏上显示的每个波形都由单独的电子束扫描产生。将要观测的信号经衰减、放大后送入示波器的垂直通道，同时用该信号驱动触发电路，产

4、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类示波器，因此，也常称为通用示波器。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。记忆示波器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。专用示波器是能够满足特殊用途的示波器，又称特种示波器。2．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）后，经由D/A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、低频和慢速信号。由于其具有存储信号的功

5、能，又称为数字存贮示波器（DSO，DigitalStorageOscilloscope）。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。3.2CRT显示原理3.2.1阴极射线示波管CRT图3-1阴极射线管内部结构图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和阳极A1、A2组成。当电流流过灯丝后对阴极加热，阴极产生大量电子，并在后续电场作用下轰击荧光屏发光。控制栅极G1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。通过调节G1对K的负电位可调节光点的亮度，即进行

6、“辉度”控制。第一阳极A1使电子汇聚；第二阳极A2使电子加速。A1和A2与G1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A1的电位，即可调节G2与A1和A1与A2之间的电位，调节A1的电位器称为“聚焦”旋钮；调节A2电位的旋钮称为“辅助聚焦”。G1、G2、A1、A2的电位关系为：VG1VG1、VA1VA1，因此，电子从G1至G2、A1至A2将得到汇聚并加速，而从G2至A1将发散。（a）电子穿越电场时的加速与减速（b）电子在电子枪中的运动轨迹图3-2电子束的聚焦原理示意图2．偏转系统示波

7、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（Y）偏转板和水平（X）偏转板，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。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。通常，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。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。如图3-3，电子在离开第二阳极A2（设电压为Va）时速度为vo，设电子质量为m，则有：（3-1）电子将以vo为初速度进入

8、偏转板，电子经过偏转板后偏转距离y如下式（3-2）式中，l为偏转板的长度；S为偏转板中心到屏幕