電子測量第7章信號波形測量

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1、第7章信號波形測量7.1概述7.2CRT顯示原理7.3通用示波器7.4取樣示波器7.5波形存儲及顯示技術(shù)7.6示波器的基本測試技術(shù)7.1概述7.1.1示波器的分類根據(jù)示波器對信號的處理方式的不同可分為模擬、數(shù)字兩大類：1模擬示波器——采用模擬方式對時間信號進(jìn)行處理和顯示。2數(shù)字示波器——對信號進(jìn)行數(shù)字化處理后再顯示。1模擬示波器模擬示波器可分為通用示波器、多束示波器、取樣示波器、記憶示波器和專用示波器等。通用示波器采用單束示波管，又可分為單蹤、雙蹤、多蹤示波器。多束示波器采用多束示波管，熒光屏上顯示的每個波形都由單

2、獨(dú)的電子束掃描產(chǎn)生。取樣示波器可以用較低頻率的示波器測量高頻信號。記憶示波器采用有記憶功能的示波管，實現(xiàn)模擬信號的存儲、記憶和反復(fù)顯示。專用示波器是能夠滿足特殊用途的示波器，又稱特種示波器。2數(shù)字示波器數(shù)字示波器將輸入信號數(shù)字化（時域取樣和幅度量化）后，經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器再重建波形。數(shù)字示波器具有記憶、存貯被觀察信號功能，又稱為數(shù)字存貯示波器。根據(jù)取樣方式不同，數(shù)字示波器又可分為實時取樣、隨機(jī)取樣和順序取樣三大類。7.1.2主要技術(shù)指標(biāo)1．頻帶寬度BW和上升時間tr示波器的頻帶寬度BW一般指Y通道的頻帶寬度。上升時間

3、tr是一個與頻帶寬度BW相關(guān)的參數(shù)，表示由于示波器Y通道的頻帶寬度的限制，反映了示波器Y通道跟隨輸入信號快速變化的能力。頻帶寬度BW與上升時間tr的關(guān)系可近似表示為7.1.2主要技術(shù)指標(biāo)2．掃描速度掃描速度是指熒光屏上單位時間內(nèi)光點(diǎn)水平移動的距離，單位為“cm/s”。熒光屏上通常用間隔1cm的坐標(biāo)線作為刻度線，因此掃描速度的單位也可表示為“cm/div”。掃描速度的倒數(shù)稱為“時基因素”，它表示單位距離代表的時間，單位為“t/cm”或“t/div”，時間t可為μs、ms或s，在示波器的面板上，通常按“1、2、5”的順

4、序分成很多檔。7.1.2主要技術(shù)指標(biāo)3．偏轉(zhuǎn)因素偏轉(zhuǎn)因素指在輸入信號作用下，光點(diǎn)在熒光屏上的垂直（Y）方向移動1cm（即1格）所需的電壓值，單位為“V/cm”、“mV/cm”（或“V/div”、“mV/div”）。偏轉(zhuǎn)因素表示了示波器Y通道的放大/衰減能力。偏轉(zhuǎn)因素的倒數(shù)稱為“（偏轉(zhuǎn)）靈敏度”。7.1.2主要技術(shù)指標(biāo)4．輸入阻抗當(dāng)被測信號接入示波器時，輸入阻抗Zi形成被測信號的等效負(fù)載。5．輸入方式即輸入耦合方式，一般有直流（DC）、交流（AC）和接地（GND）三種，可通過示波器面板選擇。6．觸發(fā)源選擇方式觸發(fā)源是

5、指用于提供產(chǎn)生掃描電壓的同步信號來源，一般有內(nèi)觸發(fā)（INT）、外觸發(fā)（EXT）、電源觸發(fā)（LINE）三種。7.2CRT顯示原理7.2.1CRTCRT主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。1電子槍電子槍的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束，它由燈絲F、陰極K、柵極G1和G2和陽極A1、A2組成。通過調(diào)節(jié)G1對K的負(fù)電位可控制電子束的強(qiáng)弱，從而調(diào)節(jié)光點(diǎn)的亮度，即進(jìn)行“輝度”控制。調(diào)節(jié)A1的電位器稱為“聚焦”旋鈕，通過對它進(jìn)行調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)G2與A1和A1與A2之間的電位；調(diào)節(jié)A2電位的旋鈕稱為“輔

6、助聚焦”。1電子槍電子束聚焦的原理是，電子從陰極K發(fā)射，經(jīng)G1、G2、A1、A2聚焦和加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。電子在電子槍中的運(yùn)動軌跡如下圖所示。2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由兩對相互垂直的平行金屬板組成，分別稱為垂直偏轉(zhuǎn)板和水平偏轉(zhuǎn)板。當(dāng)有外加電壓作用時，偏轉(zhuǎn)板之間形成電場；在偏轉(zhuǎn)電場作用下，電子束打向由X、Y偏轉(zhuǎn)板共同決定的熒光屏上的某個坐標(biāo)位置。為了示波器有較高的測量靈敏度，Y偏轉(zhuǎn)板置于靠近電子槍的部位，而X偏轉(zhuǎn)板在Y的右邊。2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)電子束在偏轉(zhuǎn)電場作用下的偏轉(zhuǎn)距離與外加偏轉(zhuǎn)電壓成正比：示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度（單

7、位為cm/V）：其倒數(shù)為示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)。偏轉(zhuǎn)靈敏度越大，示波管越靈敏。為提高Y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度，可在偏轉(zhuǎn)板至熒光屏之間加一個后加速陽極A3。l為偏轉(zhuǎn)板的長度；S為偏轉(zhuǎn)板中心到屏幕中心的距離；b為偏轉(zhuǎn)板間距；Va為陽極A2上的電壓。3熒光屏熒光屏將電信號變?yōu)楣庑盘枺鞘静ü艿牟ㄐ物@示部分。在使用示波器時，應(yīng)避免電子束長時間的停留在熒光屏的一個位置，否則將使熒光屏受損。因此在示波器開啟后不使用的時間內(nèi)，可將“輝度”調(diào)暗。當(dāng)電子束停止轟擊熒光屏?xí)r，光點(diǎn)仍能保持一定的時間，這種現(xiàn)象稱為“余輝效應(yīng)”。7.2.2波形顯示的基

8、本原理1．顯示隨時間變化的圖形（1）Ux、Uy為固定電壓時，有下面四種情況：光點(diǎn)出現(xiàn)在熒光屏的中心位置。光點(diǎn)僅在垂直方向偏移：Uy為正電壓時，光點(diǎn)從熒光屏的中心往垂直方向上移；Uy為負(fù)電壓時，光點(diǎn)從熒光屏的中心往垂直方向下移。7.2.2波形顯示的基本原理1．顯示隨時間變化的圖形（續(xù)）光點(diǎn)僅在水平方向偏移：Ux為正電壓時，光點(diǎn)從熒光屏的中心往水平方向右移；Ux