电子测量原理第2版 詹惠琴 古天祥第7章.ppt

第7章 信号波形测量 7.1 概述 7.2 CRT显示原理 7.3 通用示波器 7.4 取样示波器 7.5 波形存储及显示技术 7.6 示波器的基本测试技术 7.1 概述 7.1.1 示波器的分类 根据示波器对信号的处理方式的不同可分为模拟、数字两大类： 1 模拟示波器 ——采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。 2 数字示波器 ——对信号进行数字化处理后再显示。 1 模拟示波器 模拟示波器可分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆示波器和专用示波器等。 通用示波器采用单束示波管，又可分为单踪、双踪、多踪示波器。 多束示波器采用多束示波管，荧光屏上显示的每个波形都由单独的电子束扫描产生。 取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。 记忆示波器采用有记忆功能的示波管，实现模拟信号的存储、记忆和反复显示。 专用示波器是能够满足特殊用途的示波器，又称特种示波器。 2 数字示波器 数字示波器将输入信号数字化（时域取样和幅度量化）后，经由D/A转换器再重建波形。 数字示波器具有记忆、存贮被观察信号功能，又称为数字存贮示波器。 根据取样方式不同，数字示波器又可分为实时取样、随机取样和顺序取样三大类。 7.1.2 主要技术指标 1．频带宽度BW和上升时间tr 示波器的频带宽度BW一般指Y通道的频带宽度。 上升时间tr是一个与频带宽度BW相关的参数，表示由于示波器Y通道的频带宽度的限制，反映了示波器Y通道跟随输入信号快速变化的能力。 频带宽度BW与上升时间tr的关系可近似表示为 7.1.2 主要技术指标 2．扫描速度 扫描速度是指荧光屏上单位时间内光点水平移动的距离，单位为“cm/s”。 荧光屏上通常用间隔1cm的坐标线作为刻度线，因此扫描速度的单位也可表示为“cm/div”。 扫描速度的倒数称为“时基因素”，它表示单位距离代表的时间，单位为“t/cm”或“t/div”，时间t可为μs、ms或s，在示波器的面板上，通常按“1、2、5”的顺序分成很多档。 7.1.2 主要技术指标 3．偏转因素 偏转因素指在输入信号作用下，光点在荧光屏上的垂直（Y）方向移动1cm（即1格）所需的电压值，单位为“V/cm”、“mV/cm”（或“V/div”、“mV/div”）。 偏转因素表示了示波器Y通道的放大/衰减能力。 偏转因素的倒数称为“（偏转）灵敏度”。 7.1.2 主要技术指标 4．输入阻抗 当被测信号接入示波器时，输入阻抗Zi形成被测信号的等效负载。 5．输入方式 即输入耦合方式，一般有直流（DC）、交流（AC）和接地（GND）三种，可通过示波器面板选择。 6．触发源选择方式 触发源是指用于提供产生扫描电压的同步信号来源，一般有内触发（INT）、外触发（EXT）、电源触发（LINE）三种。 7.2 CRT显示原理 7.2.1 CRT CRT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F、阴极K、栅极G1和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。 2 偏转系统 电子束在偏转电场作用下的偏转距离与外加偏转电压成正比： 示波管的Y轴偏转灵敏度（单位为cm/V）： 其倒数为示波管的Y轴偏转因数。偏转灵敏度越大，示波管越灵敏。 为提高Y轴偏转灵敏度，可在偏转板至荧光屏之间加一个后加速阳极A3。 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”。 7.2.2 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： 7