《电子测量技术》教学课件.ppt

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1、第8章示波测试技术内容提要介绍了示波器图象显示的基本原理；分析了通用示波器、取样示波器、记忆存储示波器及数字存储示波器的工作原理；重点介绍了通用示波器电路组成、测试的基本原理、测试方法；并详细介绍使用示波器进行电压、时间、相位等参量测试的方法。重点与难点重点：掌握各种示波器的电路组成、测试的基本原理、测试方法及应用；掌握扫描、同步、触发等基本概念。难点：扫描、同步、触发等概念；示波器各种功能键、控制键与电路的对应关系。模拟示波器数字示波器8.1概述示波器是时域分析的最典型仪器，也是当前电子测量领域中，品种最多、数量最大、最常用的一种仪器，使用示波器可直观地看到电信号

2、随时间变化的图形。更广泛的，只要能把两个有关系的变量转化为电参数，分别加至示波器的X、Y通道,就可以在荧光屏上显示这两个变量之间的关系。8.1.1示波器的分类8.1.2示波器的主要技术指标8.2示波测试的基本原理8.2.1示波器的测试过程Y轴偏转系统X轴偏转系统图8.1示波器结构的框图被测信号示波管8.2.2阴极射线示波管1．电子枪电子枪由灯丝F、阴极K、栅极G1和G2、阳极A1和A2组成。当灯丝F通电后，加热阴极，涂有氧化物的阴极发射出大量的电子，电子在阳极吸引下形成电子束，轰击荧光屏上的荧光粉发光。2．偏转系统两对相互垂直的、平行的金属板X偏转板和Y偏转板共同作

3、用，决定任一瞬间光点在屏上的位置。在偏转电压Uy的作用下，Y方向的偏转距离为式中L——偏转板的长度；S——偏转板中心到屏幕中心的距离；b——偏转板之间的距离；Uy——垂直偏转板所加偏转电压；Ua——第二阳极电压。L、b、S均为常数，第二阳极的电压Ua也基本不变，所以Y方向的偏转距离y正比于偏转板上的电压uy，即式中y——Y方向的偏转距离；——比例系数，称为示波管的偏转因数，单位为cm/V；uy——垂直偏转板所加的偏转电压。其中，比例系数的倒数称为示波管的垂直灵敏度，单位为V/cm。垂直偏转灵敏度是示波管的一个重要参数。在一定范围内，荧光屏上光点偏移的距离与偏转板上所

4、加电压成正比，这是用示波管观测波形的理论根据。3．荧光屏示波管荧光屏的内壁涂有一层荧光物质，当高速电子轰击荧光屏上荧光物质时，荧光将电子的动能转变为光能，产生亮点。光点的亮度取决于轰击电子束中电子的数目、密度和速度。8.2.3图象显示的基本原理1．显示随时间变化的图形图(a)Vx=Vy=0(b)Vx=0，Vy=常量(c)Vx=常量，Vy=0(d)Vx=常量，Vy=常量图8.4固定电压与光点偏移的关系图(a)Y偏转板加正弦波信号(b)X偏转板加锯齿波信号图8.5可变电压与光点偏移的关系图+ux-uxtTn0234ux1+uyTSt0234uy10-uy23410234

5、1Y偏转板加正弦波信号电压X偏转板加锯齿波电压。即X、Y偏转板同时加电压，假设，则电子束在两个电压的同时作用下，在水平方向和垂直方向同时产生位移，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。如图8.6所示。图8.6X、Y偏转板同时加信号时光点的轨迹图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李沙育(Lissajous)图形。3．扫描的概念光点在锯齿波作用下扫动的过程称为扫描。能实现扫描的锯齿波电压叫扫描电压。光点自左向右的连续扫动称为“扫描正程”，光点自屏的右端迅速返回起扫点的过程称为“扫描逆程”。4．同步的概念同步即荧光屏上显示

6、稳定的波形，即显示曲线形状相同，并有同一个起点。(n为正整数)(n为正整数)图8.8Tx=2Ty时荧光屏显示的波形情况TytuyTx=2Tyuxt0123450‘，’‘，68910Tytuy012345Tx=5/4Tyuxt图8.9时荧光屏显示的波形情况5．连续扫描和触发扫描扫描正程紧跟着逆程，逆程结束又开始新的正程，扫描是不间断的，这种扫描方式称为连续扫描。(b)连续扫描Tx=Ty(c)连续扫描Tx=て(a)被测信号(d)触发扫描Tx=て图8.10连续扫描和触发扫描的比较ux0Txt0uytTyux0tTxux0tTx8.3通用示波器8.3.1通用示波器的组成主要

7、由示波管、垂直通道和水平通道三部分组成。此外，还包括电源电路，它产生示波管和仪器电路中需要的多种电源。通用示波器中还常用附有校准信号发生器，产生幅度或周期非常稳定的校准信号，用于示波器的校准，以便对被测信号进行定量测试。Y输入Y输入电路Y前置放大器延迟线Y后置放大器增辉电路高压电源低压电源X放大电路扫描电路触发电路校准信号发生器外触发输入X输入校准信号输出正高压负高压各电路8.3.2通用示波器的垂直通道垂直通道（Y轴通道）是对被测信号处理的主要通道，它将输入的被测信号进行衰减或线性放大，并在一定范围内保持增益稳定，最后，输出符合示波管偏转要求的信号，以推动垂直