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第三章 信号的显示和测量 3.1 引言 3.2 通用示波器的工作原理 3.3 取样示波器 3.4 数字存储示波器 3.5 示波器的基本测试技术 3.1 引 言 图示式仪器可以在显示屏幕上直观地观测被测信号的波形，在各领域中都获得了广泛应用。 时域测量：示波器（第三章） 频域测量：频谱分析仪（第八章） 数据域测量：逻辑分析仪（第九章） 一、示波器的分类 根据示波器对信号处理方式的不同，可分为模拟、数字两大类： 模拟示波器 ——采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。 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。 取样示波器应用非实时取样技术，实现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，又称特种用途示波器。 2.数字示波器 数字示波器将输入模拟信号数字化（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、存贮和处理被观察信号的功能，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。 二、示波器的特点 显示时域信号波形，实时性好 良好的直观性 输入阻抗高 工作频带宽，速度快 测量灵敏度高 方便实现信号的比较 配以变换器可以观测各种非电量信号 3.2 通用示波器的工作原理 一、显示屏 二、通用示波器的组成 三、示波器的主要技术指标 四、示波器的多波形显示 五、示波器的双时基扫描 六、通用示波器的应用 一、显示屏 示波管CRT显示原理 1.CRT组成 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。 电子枪 电子枪的作用是发射电子并形成聚焦良好的高速电子束，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”。 ④ 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。 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。 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轴偏转因数hy（单位为cm/V）： 偏转因数的倒数为示波管的偏转灵敏度Dy（V/cm）。偏转因数越大，偏转灵敏度越小，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。 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，光点仍能保持一定时间，这种现象称为“余辉效应”。 2.显示任意两个变量之间的关系 在示波器两个偏转板上都加正弦波电压，显示的图形称为李沙育图形，这种图形在相位和频率测量中常会用到。 3.扫描的概念 在随时间线性变化的锯齿波电压作用下光点沿水平扫动的过程称为“扫描”，实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压，扫描电压周期包括“扫描正程”和“扫描回程”。 4.同步的概念 （1）Tx=nTy(n为正整数)： （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。 5.连续扫描和触发扫描 连续扫描：开机就有扫描线，来信号同步后波形稳定。 触发扫描：开机没有扫描线，来信号触发后有波形并稳定。 例：测量占空比较小的脉冲信号 选择扫描周期等于脉冲底宽时，观测者不易观察波形，而且扫描的同步很难实现。 触发扫描时，使扫描脉冲只在被测脉冲到来时才扫描一次；没有被测脉冲时，扫描发生器处于等待工作状态。 6.扫描过程的回扫 为了使回扫产生的波形不在荧光屏上显示，需在扫描正程期间给示波器增辉