电子测量技术第5章.ppt

第5章 示波器及其应用 示波器是一种用途极为广泛的电子仪器。它的基本功能是能将各种时域信号波形描绘在荧光屏上，以便观察、测量和分析。它的主要特点是：测量响应快、频率范围宽、灵敏度高、输入阻抗高和过载能力强。根据用途、结构和性能，示波器的种类大致可分为：通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆与存储示波器和特殊(专用)示波器等五类。 5.1 示波管显示原理 5.1.1 示波管的结构 示波管又称为阴极射线管(Cathode Ray Tube CRT)，它是示波器的重要器件。它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。 5.1.2 偏转板原理 示波管的聚焦和偏转系统都是电场型的。X偏转板使电子束水平偏转，Y偏转板使电子束垂直偏转。 5.1.3 波形显示的基本方法 X偏转板上加锯齿波电压，Y偏转板上加被观测的信号电压，这就是信号波形的基本显示方法。信号电压必须是时间的单值函数。 5.2 示波器的结构和原理 5.2.1 示波器的结构框图 5.2.2 Y输入电路 5.2.3 多波形显示法 5.2.4 X通道扫描发生器 5.2.5 AB双扫描原理 利用X电子开关，一般可有如下四种屏幕显示方式： ①A方式 只用A扫描发生器工作，与无双扫描的普通示波器相同。 ②A扫描/B加亮 用A扫描送X偏转板作水平扫描，但要在波形的B扫描部分加亮，如图5.2.9(a)所示。调节Vr电位器可使加亮部分左右移动，选定想察看的部分。 ③A延迟/B扫描 用B扫描器送X偏转板做水平扫描，把A扫描中的加亮部分在X方向扩展显示，如图5.2.9(b)所示。 ④双扫/双显 此方式在屏幕上可同时看到图5.2.9的上下两个波形。这时图5.2.8的电子开关必须送出Y位移同步控制信号。即在交替显示图5.2.9上下波形的时候，也要交替变换Y位移，让两波形分离，一上一下。 5.3 示波器的一般应用 5.3.1 电压测量 (1)直流电压测量 (2)交流电压测量 5.3.2 时间测量 设tr0、tr1、tr2分别是被测脉冲的、示波器的屏幕读得的上升时间。下面的近似公式可用来计算脉冲的上升时间，修正屏幕读数，公式误差小于5%。 5.3.3 相位差测量 （1）直接测读法 利用双踪示波器在屏幕上显示出有相位差的两同频正弦波，然后读出正弦波周期的水平距离D和两波形同相点之间的水平距离d。相位差为： （2）椭圆法 现在证明如下：设X、Y输入口的同频正弦信号分别为： 用偏转灵敏度(cm/V)乘以电压，将上式电压变成屏幕上的距离。于是有： 从上式中消去时间t，即得屏幕显示的函数曲线的表达式： 在椭圆方程式(5.3.5)中分别令x和y等于0，求出椭圆和轴线的交点x0和y0 (截距)： 在屏幕上测出切点对x轴的高度yA，也可求得相角： (3)圆扫描法 5.3.4 频率测量 示波器测量频率的基本方法是：先用时间测量法测出波形的周期T，而后用周期和频率的倒数关系计算出频率f，即 f =1/T。 * 图5.1.1 示波管的结构和供电电路的示意图 图5.1.2 偏转板的作用 图5.1.3 后加速电场的作用 图5.1.4 波形显示的基本方法 图5.2.1 普通示波器的简要框图 图5.2.2 Y通道的输入电路 图5.2.3 补偿分压器 图5.2.4 微调C1时的波形 图5.2.5 双踪显示方式 图5.2.6 简单的扫描发生器 图5.2.7 同步触发的波形图 图5.2.8 AB双扫描原理框图 图5.2.9 双扫描的显示举例 图5.3.1 定义上升时间 图5.3.2 椭圆法测相位差 图5.3.3 用圆扫描法观测相位差 *