第四篇示波器(上课用).ppt

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4.1 概 述 电子示波器简称示波器。它是一种用荧光屏显示电量随时间变化过程的电子测量仪器。它能把人的肉眼无法直接观察的电信号,转换成人眼能够看到的波形,具体显示在示波屏幕上,以便对电信号进行定性和定量观测,其它非电物理量亦可经转换成为电量使用示波器进行观测,因此示波器是一种广泛应用的电子测量仪器,它普遍地应用于国防、科研、学校以及工、农、商业等各个领域。 电子示波器的基本特点是: ①能显示信号波形,可测量瞬时值,具有直观性。 ②输入阻抗高,对被测信号影响小。 ③工作频带宽,速度快,便于观察高速变化的波形的细节。目前示波器的工作频;舻最宽可达1000MHz,预计不久将研制出带宽2GHz以上的示波器。 ④在示波器的荧光屏上可描绘出任意两个电压或电流量的函数关系,故可作为比较信号用的高速X—Y记录仪。 由于示波器的上述特点,电子示波器除直接用于电量测试外,也可配以其他设备组成综合测量仪器。 电子示波器的主要用途是: ①观测电信号波形。 ②测量电压电流的幅度、频率、时间、相位等电量参数。 ③显示电子网络的频率特性。 ④显示电子器件的伏安特性。 4.2 示波管 4.2.1示波管 4.2.2波形显示的基本原理 1.显示随时间变化的图形 2.显示任意两个变量之间的关系 3.扫描的概念 4.同步的概念 5.连续扫描和触发扫描 4.2.1 示波管 示波管主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成,基本结构如下图所示。 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h、阴极K、栅极G1 、前加速极G2和阳极A1、A2组成。 通过调节G1对K的负电位可控制电子束的强弱,从而调节光点的亮度,即进行“辉度”控制。 调节A1的电位器称为“聚焦”旋钮,通过对它进行调节可调节G2与A1和A1与A2之间的电位;调节A2电位的旋钮称为“辅助聚焦”。 1 电子枪 电子束聚焦的原理是,电子从阴极K发射,经G1、G2、A1、A2聚焦和加速后进入偏转系统。 电子在电子枪中的运动轨迹如下图所示。 2 偏转系统 示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金属板组成,分别称为垂直偏转板和水平偏转板 。 当有外加电压作用时,偏转板之间形成电场;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。 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。 3 荧光屏 荧光屏将电信号变为光信号,是示波管的波形显示部分 。 在使用示波器时,应避免电子束长时间的停留在荧光屏的一个位置,否则将使荧光屏受损。因此在示波器开启后不使用的时间内,可将“辉度”调暗。 当电子束停止轰击荧光屏时,光点仍能保持一定的时间,这种现象称为“余辉效应”。 4.2.2 波形显示的基本原理 1.显示随时间变化的图形 (1)Ux、Uy为固定电压时,有下面四种情况: 4.2.2 波形显示的基本原理 1.显示随时间变化的图形(续) 4.2.2 波形显示的基本原理 1.显示随时间变化的图形(续) (2)X、Y偏转板上分别加变化电压,有下面两种情况: 4.2.2 波形显示的基本原理 1.显示随时间变化的图形(续) 4.2.2 波形显示的基本原理 1.显示随时间变化的图形(续) (3)Y偏转板加 正弦波信号电压, X偏转板加锯齿波 电压,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。 4.2.2 波形显示的基本原理 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的图形称为李沙育(Lissajous)图形,这种图形在相位和频率测量中常会用到。 4.2.2 波形显示的基本原理 2.显示任意两个变量之间的关系(续) 4.2.2 波形显示的基本原理 3.扫描的概念 如果在X偏转板上加一个随时间线形变化的电压,垂直偏转板不加电压,那么光点在水平方向的偏移距离为 ,比例系数Sx称为示波管的X轴偏转灵敏度。 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称为扫描电压,光点自左向右的连续扫动称为“扫描正程”,自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程称为“扫描逆程”。 4.2.2 波形显示的基本原理 4.同步的概念 (1)Tx=nTy(n为正整数):荧光屏上将稳定显示n个周期的被测信号波形。 4.2.2 波形显示的基本原理 4.同步的概念(续) (2)Tx≠nTy(n为正 整数),即不满足同 步关系时,显示的 波形不稳定。 4.2.2 波形显示的基本原理 5.连续扫描和触发扫描 扫描电压是连续的方式称为连续扫描。 当欲观测脉冲

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