电子测量仪器与应用 教学课件 作者 李福军 第4章 波形测试及示波器.ppt

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1、目标规划4.1波形测试的基本原理4.2通用示波器的工作原理4.3示波器的使用操作4.4示波器的基本测量应用4.5数字示波器的使用本章小结自测题解答返回主目录第4章波形测试及示波器目标规划（一）学习目标基本了解：波形显示原理，示波器的组成原理；示波器的面板开关旋钮的作用与操作方法。重点掌握：示波器多波形显示和示波器的应用。（二）技能目标掌握示波器的正确选择和使用，熟悉用示波器进行有关参数的测量；学会用示波器检测实际电路。仪器示例1——模拟示波器偏转灵敏度旋钮扫描速度旋钮仪器示例2——数字示波器4.1波形测试的基本原理4.1.1示

2、波器的主要特点及类型1.电子示波器的特点实时直观、灵敏度高、输入阻抗高、过载能力强2.示波器的类型（1）通用示波器——模拟示波器（2）取样示波器（3）数字存储示波器（4）逻辑示波器——又叫逻辑分析仪4.1.2示波管通用示波器要实现所谓的“复现电信号”，其核心部件是示波管（或称阴极射线管CRT）。CRT构成部分：电子枪、偏转系统、荧光屏1.电子枪由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极组成，其作用是发射电子形成高速电子束，去轰击荧光屏使之发光。2.偏转系统由一对竖直（Y轴）偏转板和一对水平（X轴）偏转板组成，当在偏转板上加适当

3、的电压形成电场时，电子束的运动方向将发生偏转，从而改变电子束打在屏上的光斑位置。voUyYF-+Dy称为示波管的Y轴偏转灵敏度，单位是V/cm（mV/cm）或V/div（mV/div）。Dy是与外加偏转电压大小无关的常数（重要指标），应重点理解并掌握。3．荧光屏一般为圆形或矩形的，由示波管末端玻璃屏的内表面上涂了一层荧光粉所构成的。从电子束移走到光点亮度降为原始值10%所延续的时间称为余辉时间。可分为短余辉、中余辉、长余辉三种，通用示波器一般选用中余辉管。为了能利用示波器进行定量测量，在荧光屏上还常标有一定的刻度线。刻度区域通

4、常为一矩形，其尺寸为示波器的可视尺寸，一般为10div×8div（宽:高=10:8）。注：div——格。4.1.3波形显示原理1.显示随时间变化的波形有两种类型：一种是显示随时间变化的信号，称为波形显示；另一种是显示任意两个信号X与Y的关系，称为X—Y显示。光点在锯齿波作用下移动的过程称为扫描。能实现扫描的锯齿波电压叫扫描电压，分为扫描正程和扫描回程。（1）扫描的概念TXTY44只有Y信号只有X扫描信号X、Y都有信号如图3.3(c)所示，亮点从0点经1、2、3至4点移动为正程，从4点迅速返回到0点的移动为回程。图3.4锯齿波电

5、压波形(a)理想锯齿波(b)实际锯齿波锯齿波不断地作周期性的扫描，并且每次的扫描时间很短，就可以得到适于观测的稳定波形。需要注意的是，每次重复的扫描周期应小于人眼的视觉暂留时间，否则，人眼就可以分辨出扫描回程，波形就会产生明显的闪烁而不利于观测。TxTxUxt0(a)TbTxTxUxt0正程回程(b)（2）扫描与被测信号的同步前面介绍的是Tx=Ty时，正好显示了一个周期的被测波形情况。图3.5为扫描电压与被测信号2个周期同步时的情况，图中Tx=2Ty。Ty12345678Tx=2Ty图3.5Tx=2Ty时显示的波形结论：扫描的

6、后一个周期描绘的波形与前一周期完全重合，扫描电压与被测信号的同步，简称“同步”。即Tx=nTy（n=1，2，3，…即n为整数）如果没有这种同步关系，则后一扫描周期描绘的图形与前一扫描周期描绘的图形不重合，如图3.6所示。TyTx第1次扫描第2次扫描图3.6扫描与被测信号不同步时显示的波形可见，如果Tx≠nTy（这里n取整数），即n为非整数（分数、小数等）时，示波器就不同步工作了。为此常利用被测信号产生一个同步触发信号去控制示波器时基电路中的扫描发生器，迫使它们同步。2.X—Y波形显示原理X—Y图示仪：当有两个信号分别加在X和Y

7、偏转板上时（Ux不一定是锯齿波），荧光屏上即能显示出两个信号波形之间的关系。通常把两个偏转板上都加正弦电压时显示的图形叫李沙育图形，它常用的频率和相位测量中。图3.8两个同频率信号构成的李沙育图形(a)Uy与Ux同相位(b)Uy超前Ux90°4.2通用示波器的组成原理4.2.1通用示波器的基本结构和原理主要由示波管、垂直通道（Y通道）和水平通道（X通道）三部分组成，此外还包括电源电路和校准信号发生器。图3.9通用示波器的基本组成框图4.2.2示波器的垂直通道（Y通道）1.输入电路（1）探极探极（又叫探头）用于被测信号与示波器

8、的连接，主要作用是提高输入阻抗、减小外界干扰等。无源探极应用较广，它实际上是一个衰减器，衰减比（用Ky表示）有1:1、10:1、100:1三种。当探极衰减比Ky为10:1或100:1时，示波器测得电压分别是被测电压实际值的1/10或1/100。【知识拓展】使用示波器时为什么要