《电子测量技术》教学.ppt

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 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 Y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8.6 X、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) 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。 8.3 通用示波器 8.3.1 通用示波器的组成 主要由示波管、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 8.3.2 通用示波器的垂直通道