电子测量技术教案

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1、5.1示波器显示波形的基本原理5.2通用示波器5.3示波器的选择和使用5.4示波器的基本测量方法5.5实训章节目录1第5章电子示波器本章要点示波器波形显示原理示波器原理框图示波器的基本测量方法，测量信号电压的幅度、频率、周期、相位。25.1示波器显示波形的基本原理5.1.1偏转电压的作用1.示波管示波管是示波器最终显示信号波形的部件。它包括三个部分：电子枪、偏转系统和荧光屏。这三部分密封在玻璃壳内，形成电真空器件。3图5-1示波管及电子束控制电路4（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，撞击荧光屏而发光。它是由灯丝（F）、阴极（K）、栅极（G1）、前加速极（G2）、第

2、一阳极（A1）、第二阳极（A2）组成。灯丝的作用是加热阴极，加热后的阴极发射电子。（2）偏转系统偏转系统是由两对位置互相垂直的偏转板组成。靠近电子枪的一对是垂直偏转板，另一对是水平偏转板。电子束靠偏转板上加的电场发生偏转。5（3）荧光屏荧光屏是荧光粉涂在玻璃屏的内表壁而制成。荧光屏的发光颜色通常有绿色、黄色、兰色和白色。余辉时间有中余辉时间（0.01~0.1s）、长余辉时间（0.1s以上）、短余辉时间（小于10-3s）。观察频率较低的信号时用长余辉时间的示波管；观察频率较高的信号时用余辉时间较短的示波管；一般示波器中均采用中余辉示波管。6偏转电压的作用1）当X轴、Y轴偏转板都不加电压，

3、电子束打在荧光屏的中心。2）当X轴偏转板不加电压，只在Y轴偏转板加上电压时，则电子束垂直偏离中心，偏离的大小与偏转板上加的电压成正比。3）当Y轴偏转板不加电压，只在X轴偏转板加上电压时，则电子束水平偏离中心，偏离的大小也是与偏转板上的电压成正比。4）当X轴、Y轴偏转板同时也加上电压时，电子束的偏转可以这样来确定，电子束最终打在分别平行于Y轴(ux的作用）和X轴（uy的作用）的线的交点处的屏幕上。75.1.2扫描1.扫描是电子束在电场的作用下，按一定的规律在荧光屏上运动的过程。2.X轴偏转板加的锯齿波电压，称为扫描电压。3.X轴偏转板加重复的锯齿波电压时，在屏幕上就显示一条亮线，这个过程

4、叫做水平扫描。4.电子束从左到右的扫描叫水平正程扫描，从右到左的扫描叫水平逆程扫描。5.水平逆程扫描时间最好为零，这就要求锯齿波扫描电压的逆程时间为零。8如果被测信号电压uy的周期为Ty，扫描电压的周期为Tx，当TX=Ty，并同时加到偏转板，电子就在uy与ux共同所产生的偏转电场作用下，打在荧光屏上形成的亮点的光迹正是与uy相同的曲线。图5-2波形显示图95.2通用示波器通用示波器是由Y轴偏转系统、X轴偏转系统和主机部分组成。Y轴偏转系统是由Y轴衰减器、延迟线和Y轴放大器等组成。X轴偏转系统是由同步触发电路、扫描发生器、消隐电路和X轴放大器等组成。主机系统是由示波管、电源、Z通道和标准

5、信号源等组成。105.2.1通用示波器的基本组成和原理框图11图5-3通用示波器的组成框图125.2.2Y通道1.输入电路输入电路的作用是使输入信号进行电压变换及被测电路的输出端与示波器前置放大器之间起阻抗匹配的作用，当被测信号输入，前置放大器工作于最佳状态。图5-4输入电路13（1）探头同轴电缆作为输入引线，使输入电容Ci显著增加，在测量高频信号或窄脉冲信号时容易出现失真。因此，宽带示波器常用探头检测被观察信号。探头里有一可调的小电容C(5—10pF)和大电阻R并联调整补偿电容C可以得到最佳补偿，即满足CiRi=RC．应调整C，使达到图(a)的正确补偿情况。14图5-5调节补偿电容时

6、的波形正常补偿过补偿欠补偿15探头的缺点是送到示波器输入端的信号减小了10倍。计算脉冲幅度时，应将偏转因数乘以10。为了避免探头衰减，可采用有源探头，即探头内有一个场效应源极跟随器，它的传输系数为1，同时又具有高输入阻抗和屏蔽性。另外必须强调，探头里的微调电容是对特定的示波器设定的，各台示波器的Ci值一般都不相同，所以探头不能互换，否则会引入明显畸变。16（2）输入耦合方式如果示波器的下限频率不为零，那么放大器为交流放大器，其输入端用电容耦合；如果示波器的下限频率为零，可以观察信号的直流分量或观察变化极慢的信号，那么放大器是直流放大器。输入端的耦合方式，可以是直流耦合，也可以是交流耦合

7、，用开关K来控制。将开关置于“DC”位置，信号直接通过，开关置于“AC”位置，信号通过电容隔断直流。开关置于“⊥”位切断信号，这时扫描基线所在位置为零电平。17（3）衰减器由于示波器的灵敏度设计得较高，当需要观察幅度较大的信号时，可能出现信号失真。为了避免失真，必须接入衰减器。2.射极跟随器射极跟随器的输入阻抗高使示波器的输入阻抗高,对被测网络影响小；射极跟随器的输出阻抗低可以适应后接的低阻抗延迟线。3.延迟线Y通道加入延迟线是为了使被测信号与