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在数字电路实验中,需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等万用表和逻辑笔使用方法比较简单,而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍示波器是一种使用非常广泛,且使用相对复杂的仪器本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法 1示波器工作原理 示波器是利用电子示波管的特性,将人眼无法直接观测的交变电__转换成图像,显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准__源组成 1.1示波管 阴极射线管CRT简称示波管,是示波器的核心它将电__转换为光__正如图1所示,电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内,构成了一个完整的示波管 图1示波管的内部结构和供电图示 1.荧光屏 现在的示波管屏面通常是矩形平面,内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜高速电子穿过铝膜,撞击荧光粉而发光形成亮点铝膜具有内反射作用,有利于提高亮点的辉度铝膜还有散热等其他作用 当电子停止轰击后,亮点不能立即消失而要保留一段时间亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做“余辉时间”余辉时间短于10μs为极短余辉,10μs—1ms为短余辉,1ms—0.1s为中余辉,0.1s-1s为长余辉,大于1s为极长余辉一般的示波器配备中余辉示波管,高频示波器选用短余辉,低频示波器选用长余辉 由于所用磷光材料不同,荧光屏上能发出不同颜色的光一般示波器多采用发绿光的示波管,以保护人的眼睛 2.电子枪及聚焦 电子枪由灯丝F、阴极K、栅极G
1、前加速极G2或称第二栅极、第一阳极A1和第二阳极A2组成它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束灯丝通电加热阴极,阴极受热发射电子栅极是一个顶部有小孔的金属园筒,套在阴极外面由于栅极电位比阴极低,对阴极发射的电子起控制作用,一般只有运动初速度大的少量电子,在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔,奔向荧光屏初速度小的电子仍返回阴极如果栅极电位过低,则全部电子返回阴极,即管子截止调节电路中的W1电位器,可以改变栅极电位,控制射向荧光屏的电子流密度,从而达到调节亮点的辉度第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒前加速极G2与A2相连,所加电位比A1高G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用 电子束从阴极奔向荧光屏的过程中,经过两次聚焦过程第一次聚焦由K、G
1、G2完成,K、K、G
1、G2叫做示波管的第一电子透镜第二次聚焦发生在G
2、A
1、A2区域,调节第二阳极A2的电位,能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点,这是第二次聚焦A1上的电压叫做聚焦电压,A1又被叫做聚焦极有时调节A1电压仍不能满足良好聚焦,需微调第二阳极A2的电压,A2又叫做辅助聚焦极 3.偏转系统 偏转系统控制电子射线方向,使荧光屏上的光点随外加__的变化描绘出被测__的波形图8.1中,Y
1、Y2和Xl、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统Y轴偏转板在前,X轴偏转板在后,因此Y轴灵敏度高被测__经处理后加到Y轴两对偏转板分别加上电压,使两对偏转板间各自形成电场,分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转 4.示波管的电源 为使示波管正常工作,对电源供给有一定要求规定第二阳极与偏转板之间电位相近,偏转板的平均电位为零或接近为零阴极必须工作在负电位上栅极G1相对阴极为负电位—30V~—100V,而且可调,以实现辉度调节第一阳极为正电位约+100V~+600V,也应可调,用作聚焦调节第二阳极与前加速极相连,对阴极为正高压约+1000V,相对于地电位的可调范围为±50V由于示波管各电极电流很小,可以用公共高压经电阻分压器供电
1.2示波器的基本组成 从上一小节可以看出,只要控制X轴偏转板和Y轴偏转板上的电压,就能控制示波管显示的图形形状我们知道,一个电子__是时间的函数ft,它随时间的变化而变化因此,只要在示波管的X轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压,在y轴加上被测__经过比例放大或者缩小,示波管屏幕上就会显示出被测__随时间变化的图形电__中,在一段时间内与时间变量成正比的__是锯齿波 示波器的基本组成框图如图2所示它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成 图2示波器基本组成框图 被测__
①接到“Y输入端,经Y轴衰减器适当衰减后送至Y1放大器前置放大,推挽输出__
②和
③经延迟级延迟Г1时间,到Y2放大器放大后产生足够大的__
④和
⑤,加到示波管的Y轴偏转板上为了在屏幕上显示出完整的稳定波形,将Y轴的被测__
③引入X轴系统的触发电路,在引入__的正或者负极性的某一电平值产生触发脉冲
⑥,启动锯齿波扫描电路时基发生器,产生扫描电压
⑦由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2,为保证Y轴__到达荧光屏之前X轴开始扫描,Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2扫描电压
⑦经X轴放大器放大,产生推挽输出
⑨和⑩,加到示波管的X轴偏转板上z轴系统用于放大扫描电压正程,并且变成正向矩形波,送到示波管栅极这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度,而在扫描回程进行抹迹 以上是示波器的基本工作原理双踪显示则是利用电子开关将Y轴输入的两个不同的被测__分别显示在荧光屏上由于人眼的视觉暂留作用,当转换频率高到一定程度后,看到的是两个稳定的、清晰的__波形 示波器中往往有一个精确稳定的方波__发生器,供校验示波器用 2示波器使用 本节介绍示波器的使用方法示波器种类、型号很多,功能也不同数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器这些示波器用法大同小异本节不针对某一型号的示波器,只是从概念上介绍示波器在数字电路实验中的常用功能
2.1荧光屏 荧光屏是示波管的显示部分屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线,指示出__波形的电压和时间之间的关系水平方向指示时间,垂直方向指示电压水平方向分为10格,垂直方向分为8格,每格又分为5份垂直方向标有0%,10%,90%,100%等标志,水平方向标有10%,90%标志,供测直流电平、交流__幅度、延迟时间等参数使用根据被测__在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数V/DIV,TIME/DIV能得出电压值与时间值 2.2示波管和电源系统 1.电源Power 示波器主电源开关当此开关按下时,电源指示灯亮,表示电源接通 2.辉度Intensity 旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度观察低频__时可小些,高频__时大些 一般不应太亮,以保护荧光屏 3.聚焦Focus 聚焦旋钮调节电子束截面大小,将扫描线聚焦成最清晰状态 4.标尺亮度Illuminan__ 此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度正常室内光线下,照明灯暗一些好室内光线不足的环境中,可适当调亮照明灯 2.3垂直偏转因数和水平偏转因数 1.垂直偏转因数选择VOLTS/DIV和微调 在单位输入__作用下,光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度,这一定义对X轴和Y轴都适用灵敏度的倒数称为偏转因数垂直灵敏度的单位是为cm/V,cm/mV或者DIV/mV,DIV/V,垂直偏转因数的单位是V/cm,mV/cm或者V/DIV,mV/DIV实际上因习惯用法和测量电压读数的方便,有时也把偏转因数当灵敏度 踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关一般按1,2,5方式从5mV/DIV到5V/DIV分为10档波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值例如波段开关置于1V/DIV档时,如果屏幕上__光点__一格,则代表输入__电压变化1V 每个波段开关上往往还有一个小旋钮,微调每档垂直偏转因数将它沿顺时针方向旋到底,处于“校准”位置,此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致逆时针旋转此旋钮,能够微调垂直偏转因数垂直偏转因数微调后,会造成与波段开关的指示值不一致,这点应引起注意许多示波器具有垂直扩展功能,当微调旋钮被拉出时,垂直灵敏度扩大若干倍偏转因数缩小若干倍例如,如果波段开关指示的偏转因数是1V/DIV,采用×5扩展状态时,垂直偏转因数是0.2V/DIV 在做数字电路实验时,在屏幕上被测__的垂直__距离与+5V__的垂直__距离之比常被用于判断被测__的电压值 2.时基选择TIME/DIV和微调 时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似时基选择也通过一个波段开关实现,按
1、
2、5方式把时基分为若干档波段开关的指示值代表光点在水平方向__一个格的时间值例如在1μS/DIV档,光点在屏上__一格代表时间值1μS “微调”旋钮用于时基校准和微调沿顺时针方向旋到底处于校准位置时,屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致逆时针旋转旋钮,则对时基微调旋钮拔出后处于扫描扩展状态通常为×10扩展,即水平灵敏度扩大10倍,时基缩小到1/10例如在2μS/DIV档,扫描扩展状态下荧光屏上水平一格代表的时间值等于 2μS×1/10=
0.2μS TDS实验台上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的时钟__,由石英晶体振荡器和分频器产生,准确度很高,可用来校准示波器的时基 示波器的标准__源CAL,专门用于校准示波器的时基和垂直偏转因数例如COS5041型示波器标准__源提供一个VP-P=2Vf=1kHz的方波__ 示波器前面板上的位移Position旋钮调节__波形在荧光屏上的位置旋转水平位移旋钮标有水平双向箭头左右____波形,旋转垂直位移旋钮标有垂直双向箭头上下____波形
2.4输入通道和输入耦合选择 1.输入通道选择 输入通道至少有三种选择方式通道1CH
1、通道2CH
2、双通道DUAL选择通道1时,示波器仅显示通道1的__选择通道2时,示波器仅显示通道2的__选择双通道时,示波器同时显示通道1__和通道2__测试__时,首先要将示波器的地与被测电路的地连接在一起根据输入通道的选择,将示波器探头插到相应通道插座上,示波器探头上的地与被测电路的地连接在一起,示波器探头接触被测点示波器探头上有一双位开关此开关拨到“×1”位置时,被测__无衰减送到示波器,从荧光屏上读出的电压值是__的实际电压值此开关拨到“×10位置时,被测__衰减为1/10,然后送往示波器,从荧光屏上读出的电压值乘以10才是__的实际电压值 2.输入耦合方式 输入耦合方式有三种选择交流AC、地GND、直流DC当选择“地”时,扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置直流耦合用于测定__直流绝对值和观测极低频__交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流__在数字电路实验中,一般选择“直流”方式,以便观测__的绝对电压值
2.5触发 第一节指出,被测__从Y轴输入后,一部分送到示波管的Y轴偏转板上,驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向__;另一部分分流到x轴偏转系统产生触发脉冲,触发扫描发生器,产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上,使光点沿水平方向__,两者合一,光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测__图形由此可知,正确的触发方式直接影响到示波器的有效操作为了在荧光屏上得到稳定的、清晰的__波形,掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的 1.触发源Sour__选择 要使屏幕上显示稳定的波形,则需将被测__本身或者与被测__有一定时间关系的触发__加到触发电路触发源选择确定触发__由何处供给通常有三种触发源内触发INT、电源触发LINE、外触发EXT 内触发使用被测__作为触发__,是经常使用的一种触发方式由于触发__本身是被测__的一部分,在屏幕上可以显示出非常稳定的波形双踪示波器中通道1或者通道2都可以选作触发__ 电源触发使用交流电源频率__作为触发__这种方法在测量与交流电源频率有关的__时是有效的特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效 外触发使用外加__作为触发__,外加__从外触发输入端输入外触发__与被测__间应具有周期性的关系由于被测__没有用作触发__,所以何时开始扫描与被测__无关 正确选择触发__对波形显示的稳定、清晰有很大关系例如在数字电路的测量中,对一个简单的周期__而言,选择内触发可能好一些,而对于一个具有复杂周期的__,且存在一个与它有周期关系的__时,选用外触发可能更好 2.触发耦合Coupling方式选择 触发__到触发电路的耦合方式有多种,目的是为了触发__的稳定、可靠这里介绍常用的几种 AC耦合又称电容耦合它只允许用触发__的交流分量触发,触发__的直流分量被隔断通常在不考虑DC分量时使用这种耦合方式,以形成稳定触发但是如果触发__的频率小于10Hz,会造成触发困难 直流耦合DC不隔断触发__的直流分量当触发__的频率较低或者触发__的占空比很大时,使用直流耦合较好 低频抑制LFR触发时触发__经过高通滤波器加到触发电路,触发__的低频成分被抑制;高频抑制HFR触发时,触发__通过低通滤波器加到触发电路,触发__的高频成分被抑制此外还有用于电视维修的电视同步TV触发这些触发耦合方式各有自己的适用范围,需在使用中去体会 3.触发电平Level和触发极性Slope 触发电平调节又叫同步调节,它使得扫描与被测__同步电平调节旋钮调节触发__的触发电平一旦触发__超过由旋钮设定的触发电平时,扫描即被触发顺时针旋转旋钮,触发电平上升;逆时针旋转旋钮,触发电平下降当电平旋钮调到电平锁定位置时,触发电平自动保持在触发__的幅度之内,不需要电平调节就能产生一个稳定的触发当__波形复杂,用电平旋钮不能稳定触发时,用释抑HoldOff旋钮调节波形的释抑时间扫描暂停时间,能使扫描与波形稳定同步 极性开关用来选择触发__的极性拨在“+”位置上时,在__增加的方向上,当触发__超过触发电平时就产生触发拨在“-”位置上时,在__减少的方向上,当触发__超过触发电平时就产生触发触发极性和触发电平共同决定触发__的触发点
2.6扫描方式SweepMode 扫描有自动Auto、常态Norm和单次Single三种扫描方式 自动当无触发__输入,或者触发__频率低于50Hz时,扫描为自激方式 常态当无触发__输入时,扫描处于准备状态,没有扫描线触发__到来后,触发扫描 单次单次按钮类似复位开关单次扫描方式下,按单次按钮时扫描电路复位,此时准备好Ready灯亮触发__到来后产生一次扫描单次扫描结束后,准备灯灭单次扫描用于观测非周期__或者单次瞬变__,往往需要对波形拍照 上面扼要介绍了示波器的基本功能及操作示波器还有一些更复杂的功能,如延迟扫描、触发延迟、X-Y工作方式等,这里就不介绍了示波器入门操作是容易的,真正熟练则要在应用中掌握值得指出的是,示波器虽然功能较多,但许多情况下用其他仪器、仪表更好例如,在数字电路实验中,判断一个脉宽较窄的单脉冲是否发生时,用逻辑笔就简单的多;测量单脉冲脉宽时,用逻辑分析仪更好一些1.获得基线当操__在使用无使用说明书的示波器时,首先要获得一条最细的水平基线,然后才能用探头进行其他测量,其具体方法如下 1预置面板各开关、旋钮 亮度置适中,聚焦和辅助聚焦置适中,垂直输入耦合置“AC,,,垂直电压量程选择置5mv/div,垂直工作方式选择置“CHl”,垂直灵敏度微调校准位置置“CAL,垂直通道同步源选择置中间位置,垂直位置置中间位置,A和B扫描时间因数一起预置在“0.5ms/div,A扫描时间微调置校准位置“CAL’’,水平位移置中间位置,扫描工作方式置“A”,触发同步方式置“AUTO,斜率开关置“+” ,触发耦合开关置“AC’’,触发源选择置INT 2按下电源开关,电源指示灯点亮 3调节A亮度聚焦等有关控制旋钮,可出现纤细明亮的扫描基线,调节基线使其位置于屏幕中间与水平坐标刻度基本重合 4调节轨迹平行度控制使基线与水平坐标平行 2.显示__一般情况下,示波器本身均有一个0.5Vp—p标准方波__输出口,当获得基线后,即可将探头接到此处,此时屏幕应有一串方波__,调节电压量程和扫描时间因数旋钮,方波的幅度和宽窄应变化,至此说明示波器基本调整完毕可以投入使用 3.测量__将测试线接在CHl或CH2输入插座,测试探头触及测试点,即可在示波器上观察到波形如果波形幅度太大或太小,可调整电压量程旋钮;如果波形周期显示不适合,可调整扫描速度旋钮
三、特殊使用方法 1.交流峰值电压测量 1获得基线 2调整V/div旋钮,使波形在垂直方向显示5div即5格 3调节“A触发电平”获得稳定显示 4用以下公式计算峰值电压 电压p—p垂直偏转幅度/度xVOLTS/div/开关档极x探极衰减倍率 例如测得上峰到下峰偏转是5.6度,VOLTS/dir开关置0.5,用x10探极衰减倍率,将数据代人电压二5.6X0.5X10二28V 2.上升时间测量 上升时间水平距离度x时间/度档极/扩展系数 例如波形两点间的距离为5度,时间/度档级为1Us,x10扩展末扩展即x1,将给定值代人上升时I司;5X1/1;51xs 3.相位差测量 相位差水平差值度x水平刻度校准值度/度 例如水平差值为0.6度,每度校准到45度,将给定值代人公式相位差0.6x4527示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器它能把肉眼看不见的电__变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的变化过程示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点在被测__的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测__的瞬时值的变化曲线利用示波器能观察各种不同__幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等目录组成http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l1#1
1.显示电路http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l1_1#1_1
2.垂直(Y轴)放大电路http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l1_2#1_2
3.水平(X轴)放大电路http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l1_3#1_3
4.扫描与同步电路http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l1_4#1_4
5.电源供给电路http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l1_5#1_5基本原理http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l2#2
1.波形显示的基本原理http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l2_1#2_1
2.双线示波的显示原理http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l2_2#2_2
3.双踪示波的显示原理http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l2_3#2_3使用方法http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l3#3常见现象http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4#4
1.没有光点或波形http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_1#4_1
2.水平方向展不开http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_2#4_2
3.垂直方向无展示http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_3#4_3
4.波形不稳定http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_4#4_4
5.垂直线条密集或呈现一矩形http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_5#4_5
6.水平线条密集或呈一条倾斜水平线http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_6#4_6
7.垂直方向的电压读数不准http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_7#4_7
8.水平方向的读数不准http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_8#4_8
9.交直流叠加__的直流电压值分辨不清http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_9#4_9
10.测不出两个__间的相位差http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_10#4_10
11.调幅波形失常http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_11#4_11
12.波形调不到要求的起始时间和部位http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_12#4_12
13.触发或同步扫描http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_13#4_13
14.使用不当造成的异常现象http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l4_14#4_14测试应用http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l5#5
1.电压的测量http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l5_1#5_1
2.时间的测量http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l5_2#5_2
3.相位的测量http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l5_3#5_3
4.频率的测量http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l5_4#5_4注意事项http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l6#6组成http://baike.baidu.com/view/
130973.htm\l1
1.显示电路http://baike.baidu.com/view/
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2.垂直(Y轴)放大电路http://baike.baidu.com/view/
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4.扫描与同步电路http://baike.baidu.com/view/
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130973.htm\l6展开编辑本段http://baike.baidu.com/view/
130973.htm组成显示电路 显示电路包括示波管http://baike.baidu.com/view/
1491518.htm\t_blank及其控制电路两个部分示波管是一种特殊的电子管,是示波器一个重要组成部 http://baike.baidu.com/i__ge/cbc17b3__8cb513097ddd815\o查看__\t_blankHYPERLINKhttp://baike.baidu.com/image/cbc17b3898cb513097ddd815\t_blankINCLUDEPICTUREhttp://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/cbc17b3898cb513097ddd
815.jpg\*MERGEFORMAT 分示波管由电子枪、偏转系统和荧光http://baike.baidu.com/view/
162956.htm\t_blank屏3个部分组成
(1)电子枪 电子枪用于产生并形成高速、聚束的电子流,去轰击荧光屏使之发光它主要由灯丝F、阴极K、控制极G、第一阳极A
1、第二阳极A2组成除灯丝外,其余电极的结构都为金属圆筒,且它们的轴心都保持在同一轴线上阴极被加热后,可沿轴向发射电子;控制极相对阴极来说是负电位,改变电位可以改变通过控制极小孔的电子数目,也就是控制荧光屏上光点的亮度为了提高屏上光点亮度,又不降低对电子束偏转http://baike.baidu.com/view/
1477801.htm\t_blank的灵敏度,现代示波管中,在偏转系统和荧光屏之间还加上一个后加速电极A3 第一阳极对阴极而言加有约几百伏的正电压在第二阳极上加有一个比第一阳极更高的正电压穿过控制极小孔的电子束,在第一阳极和第二阳极高电位的作用下,得到加速,向荧光屏方向作高速运动由于电荷的同性相斥,电子束会逐渐散开通过第一阳极、第二阳极之间电场的聚焦作用,使电子重新聚集起来并交汇于一点适当控制第一阳极和第二阳极之间电位差的大小,便能使焦点刚好落在荧光屏上,显现一个光亮细小的圆点改变第一阳极和第二阳极之间的电位差,可起调节光点聚焦的作用,这就是示波器的“聚焦”和“辅助聚焦”调节的原理第三阳极是示波管锥体内部涂上一层石墨形成的,通常加有很高的电压,它有三个作用
①使穿过偏转系统以后的电子进一步加速,使电子有足够的能量去轰击荧光屏,以获得足够的亮度;
②石墨层涂在整个锥体上,能起到屏蔽作用;
③电子束轰击荧光屏会产生二次电子,处于高电位的A3可吸收这些电子 http://baike.baidu.com/i__ge/f29faa8f93e9___7f11f3653\o查看__\t_blankHYPERLINKhttp://baike.baidu.com/image/f29faa8f93e9cbd7f11f3653\t_blankINCLUDEPICTUREhttp://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/f29faa8f93e9cbd7f11f
3653.jpg\*MERGEFORMATcrt数字读出示波器2偏转系统 示波管的偏转系统大都是静电偏转式,它由两对相互垂直的平行金属板组成,分别称为水平偏转板和垂直偏转板分别控制电子束在水平方向和垂直方向的运动当电子在偏转板之间运动时,如果偏转板上没有加电压,偏转板之间无电场,离开第二阳极后进入偏转系统的电子将沿轴向运动,射向屏幕的中心如果偏转板上有电压,偏转板之间则有电场,进入偏转系统的电子会在偏转电场的作用下射向荧光屏的指定位置 如果两块偏转板互相平行,并且它们的电位差等于零,那么通过偏转板空间的,具有速度υ的电子束就会沿着原方向(设为轴线方向)运动,并打在荧光屏的坐标原点上如果两块偏转板之间存在着恒定的电位差,则偏转板间就形成一个电场,这个电场与电子的运动方向相垂直,于是电子就朝着电位比较高的偏转板偏转这样,在两偏转板之间的空间,电子就沿着抛物线在这一点上做切线运动最后,电子降落在荧光屏上的A点,这个A点距离荧光屏原点
(0)有一段距离,这段距离称为偏转量,用y表示偏转量y与偏转板上所加的电压Vy成正比同理,在水平偏转板上加有直流电压时,也发生类似情况,只是光点在水平方向上偏转
(3)荧光屏 http://baike.baidu.com/i__ge/dc15484e1251de3cb3de051b\o查看__\t_blankHYPERLINKhttp://baike.baidu.com/image/dc15484e1251de3cb3de051b\t_blankINCLUDEPICTUREhttp://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/dc15484e1251de3cb3de051b.jpg\*MERGEFORMAT示波器实物图荧光屏位于示波管的终端,它的作用是将偏转后的电子束显示出来,以便观察在示波器的荧光屏内壁涂有一层发光物质,因而,荧光屏上受到高速电子冲击的地点就显现出荧光此时光点的亮度决定于电子束的数目、密度及其速度改变控制极的电压时,电子束中电子的数目将随之改变,光点亮度也就改变在使用示波器时,不宜让很亮的光点固定出现在示波管荧光屏一个位置上,否则该点荧光物质将因__受电子冲击而烧坏,从而失去发光能力 涂有不同荧光物质的荧光屏,在受电子冲击时将显示出不同的颜色和不同的余辉时间,通常供观察一般__波形用的是发绿光的,属中余辉示波管,供观察非周期性及低频__用的是发橙黄色光的,属长余辉示波管;供照相用的示波器中,一般都采用发蓝色的短余辉示波管垂直(Y轴)放大电路 http://baike.baidu.com/i__ge/4e0b3ea481e756__9152ee5b\o查看__\t_blankHYPERLINKhttp://baike.baidu.com/image/4e0b3ea481e756ce9152ee5b\t_blankINCLUDEPICTUREhttp://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/4e0b3ea481e756ce9152ee5b.jpg\*MERGEFORMAT学生示波器由于示波管的偏转灵敏度甚低,例如常用的示波管13SJ38J型,其垂直偏转灵敏度为
0.86mm/V(约12V电压产生1cm的偏转量),所以一般的被测__电压都要先经过垂直放大电路的放大,再加到示波管的垂直偏转板上,以得到垂直方向的适当大小的图形水平(X轴)放大电路 由于示波管水平方向的偏转灵敏度也很低,所以接入示波管水平偏转板的电压(锯齿波http://baike.baidu.com/view/
2595136.htm\t_blank电压或其它电压)也要先经过水平放大电路的放大以后,再加到示波管的水平偏转板上,以得到水平方向适当大小的图形扫描与同步电路 扫描电路产生一个锯齿波电压该锯齿波电压的频率能在一定的范围内连续可调锯齿波电压的作用是使示波管阴极发出的电子束在荧光屏上形成周期性的、与时间成正比的水平位移,即形成时间基线这样,才能把加在垂直方向的被测__按时间的变化波形展现在荧光屏上电源供给电路 电源供给电路供给垂直与水平放大电路、扫描与同步电路以及示波管与控制电路所需的负高压、灯丝电压等 由示波器的原理功能方框图可见,被测__电压加到示波器的Y轴输入端,经垂直放大电路加于示波管的垂直偏转板示波管的水平偏转电压,虽然多数情况都采用锯齿电压(用于观察波形时),但有时也采用其它的外加电压(用于测量频率、相位差等时),因此在水平放大电路输入端有一个水平__选择开关,以便按照需要选用示波器内部的锯齿波电压,或选用外加在X轴输入端上的其它电压来作为水平偏转电压 此外,为了使荧光屏上显示的图形保持稳定,要求锯齿波电压__的频率和被测__的频率保持同步这样,不仅要求锯齿波电压的频率能连续调节,而且在产生锯齿波的电路上还要输入一个同步__这样,对于只能产生连续扫描(即产生周而复始、连续不断的锯齿波)一种状态的简易示波器(如国产__10型等示波器)而言,需要在其扫描电路上输入一个与被观察__频率相关的同步__,以牵制锯齿波的振荡频率对于具有等待扫描功能(即平时不产生锯齿波,当被测__来到时才产生一个锯齿波,进行一次扫描)功能的示波器(如国产ST-16型示波器、SR-8型双踪示波器等而言,需要在其扫描电路上输入一个与被测__相关的触发__,使扫描过程与被测__密切配合为了适应各种需要,同步(或触发)__可通过同步或触发__选择开关来选择,通常来源有3个
①从垂直放大电路引来被测__作为同步(或触发)__,此__称为“内同步”(或“内触发”)__;
②引入某种相关的外加__为同步(或触发)__,此__称为“外同步”(或“外触发”)__,该__加在外同步(或外触发)输入端;
③有些示波器的同步__选择开关还有一档“电源同步”,是由220V,50Hz电源电压,通过变压器次级降压后作为同步__编辑本段http://baike.baidu.com/view/
130973.htm基本原理波形显示的基本原理 由示波管的原理可知,一个直流电压加到一对偏转板上时,将使光点在荧光屏上产生一个固定位移,该位移的大小与所加直流电压成正比如果分别将两个直流电压同时加到垂直和水平两对偏转板上,则荧光屏上的光点位置就由两个方向的位移所共同决定 如果将一个正弦交流电压加到一对偏转板上时,光点在荧光屏上将随电压的变化而__参见图5-4可知,当垂直偏转板上加一个正弦交流电压时,在时间t=0的瞬间,电压为Vo(零值),荧光屏上的光点位置在坐标原点0上,在时间t=1的瞬间,电压为V1(正值),荧光屏上光点在坐标原点0点上方的1上,位移的大小正比于电压V1;在时间t=2的瞬间,电压为V2(最大正值),荧光屏上的光点在坐标原点0点上方的2点上,位移的距离正比于电压V2;以此类推,在时间t=3,t=4,…,t=8的各个瞬间,荧光屏上光点位置分别为3,4,…,8点在交流电压的第二个周期、第三个周期……都将重复第一个周期的情况如果此时加在垂直偏转板上的正弦交流电压之频率很低,仅为lHz~2Hz,那么,在荧光屏上便会看见一个上下__着的光点这光点距离坐标原点的瞬时偏转值将与加在垂直偏转板上的电压瞬时值成正比如果加在垂直偏转板上的交流电压频率在10Hz~20Hz以上,则由于荧光屏的余辉现象和人眼的视觉暂留现象,在荧光屏上看到的就不是一个上下__的点,而是一根垂直的亮线了该亮线的长短在示波器的垂直放大增益一定的情况下决定于正弦交流电压峰一峰值的大小如果在水平偏转板上加一个正弦交流电压,则会产生相类似的情况,只是光点在水平轴上__罢了 如果将一随时间线性变化的电压(如锯齿波电压)加到一对偏转板上,则光点在荧光屏上又会怎样__呢?参看图5-5可见,当水平偏转板上有锯齿波电压时,在时间t=0瞬间,电压为Vo(最大负值),荧光屏上光点在坐标原点左侧的起始位置(零点上),位移的距离正比于电压Vo;在时间t=1的瞬间,电压为V1(负值),荧光屏上光点在坐标原点左方的1点上,位移的距离正比于电压V1;以此类推,在时间t=2,t=3,...,t=8的各个瞬间,荧光屏上光点的对应位置是2,3,…,8各点在t=8这个瞬间,锯齿波电压由最大正值V8跃变到最大负值Vo,则荧光屏上光点从8点极其迅速地向左移到起始位置零点如果锯齿波电压是周期性的,则在锯齿波电压的第二个周期、第三个周期、……都将重复第一个周期的情形如果此时加在水平偏转板上的锯齿波电压频率很低,仅为1Hz~2Hz,在荧光屏上便会看见光点自左边起始位置零点向右边8点处匀速地__,随后光点又从右边8点处极其迅速地__到左边起始位置零点上述这个过程称为扫描在水平轴加有周期性锯齿波电压时,扫描将周而复始地进行下去光点距离起始位置零点的瞬时值,将与加在偏转板上的电压瞬时值成正比如果加在偏转板上的锯齿波电压频率在10Hz~20Hz以上,则由于荧光屏的余辉现象和人眼的视觉暂留现象,就看到一根水平亮线,该水平亮线的长度,在示波器水平放大增益一定的情况下决定于锯齿波电压值,锯齿波电压值是与时间变化成正比的,而荧光屏上光点的位移又是与电压值成正比的,因此荧光屏上的水平亮线可以代表时间轴在此亮线上的任何相等的线段都代表相等的一段时间 如果将被测__电压加到垂直偏转板上,锯齿波扫描电压加到水平偏转板上,而且被测__电压的频率等于锯齿波扫描电压的频率,则荧光屏上将显示出一个周期的被测__电压随时间变化的波形曲线(如图5-6所示)由图5-6所示可见,在时间t=0的瞬间,__电压为Vo(零值),锯齿波电压为V0′(负值),荧光屏上光点在坐标原点左面,位移的距离正比于电压V0′;在时间t=1的瞬间,交流电压为V1(正值),锯齿波电压为V1′(负值),荧光屏上光点在坐标的第Ⅱ象限中同理,在时间t=2,t=3,…,t=8的瞬间,荧光屏上光点分别位于2,3,…,8点在t=8瞬间,锯齿波电压由最大正值V8′跳变到最大负V0′,因而荧光屏上的光点也从8点极其迅速地向左移到起始位置0点以后,在被测周期__的第二个周期、第三个周期……都重复第一个周期的情形,光点在荧光屏上描出的轨迹也都重叠在第一次描出的轨迹上所以,荧光屏上显示出来的被测__电压是随时间变化的稳定波形曲线 若被测__电压的频率等于锯齿波电压频率整数倍数时,则荧光屏上将显示出周期为整数的被测__稳定波形而当被测__电压的频率与锯齿波电压的频率不成整数倍数时,则荧光屏上不能获得稳定的波形,如图5-7所示在图5-7中,第一次扫描时,屏上显示的是0~1这段波形曲线;第二次扫描时,屏上显示1~2这段波形曲线;第三次扫描时,屏上显示2~3这段波形曲线;……可见,每次荧光屏上显示的波形曲线都不同,所以图形不稳定 由上述可见,为使荧光屏上的图形稳定,被测__电压的频率应与锯齿波电压的频率保持整数比的关系,即同步关系为了实现这一点,就要求锯齿波电压的频率连续可调,以便适应观察各种不同频率的周期__其次,由于被测__频率和锯齿波振荡__频率的相对不稳定性,即使把锯齿波电压的频率临时调到与被测__频率成整倍数关系,也不能使图形一直保持稳定因此,示波器中都设有同步装置也就是在锯齿波电路的某部分加上一个同步__来促使扫描的同步,对于只能产生连续扫描(即产生周而复始连续不断的锯齿波)一种状态的简易示波器(如国产__-10型示波器等)而言,需要在其扫描电路上输入一个与被观察__频率相关的同步__,当所加同步__的频率接近锯齿波频率的自主振荡频率(或接近其整数倍)时,就可以把锯齿波频率“拖入同步”或“锁住”对于具有等待扫描(即平时不产生锯齿波,当被测__来到时才产生一个锯齿波进行一次扫描)功能的示波器(如国产ST-16型示波器、__T-5型同步示波器、SR-8型双踪示波器等等)而言,需要在其扫描电路上输入一个与被测__相关的触发__,使扫描过程与被测__密切配合这样,只要按照需要来选择适当的同步__或触发__,便可使任何欲研究的过程与锯齿波扫描频率保持同步双线示波的显示原理 在电子实践技术过程中,常常需要同时观察两种(或两种以上)__随时间变化的过程并对这些不同__进行电参量的测试和比较为了达到这个目的,人们在应用普通示波器原理的基础上,采用了以下两种同时显示多个波形的方法一种是双线(或多线)示波法;另一种是双踪(或多踪)示波法应用这两种方法制造出来的示波器分别称为双线(或多线)示波器和双踪(或多踪)示波器 双线(或多线)示波器是采用双枪(或多枪)示波管来实现的下面以双枪示波管为例加以简单说明双枪示波管有两个互相__的电子枪产生两束电子另有两组互相__的偏转系统,它们各自控制一束电子作上下、左右的运动荧光屏是共用的,因而屏上可以同时显示出两种不同的电__波形,双线示波也可以采用单枪双线示波管来实现这种示波管只有一个电子枪,在工作时是依靠特殊的电极把电子分成两束然后,由管内的两组互相__的偏转系统,分别控制两束电子上下、左右运动荧光屏是共用的,能同时显示出两种不同的电__波形由于双线示波管的制造工艺要求高,成本也高,所以应用并不十分普遍双踪示波的显示原理 双踪(或多踪)示波是在单线示波器的基础上,增设一个专用电子开关,用它来实现两种(或多种)波形的分别显示由于实现双踪(或多踪)示波比实现双线(或多线)示波来得简单,不需要使用结构复杂、__昂贵的“双腔”或“多腔”示波管,所以双踪(或多踪)示波获得了普遍的应用
(1)双踪示波的显示原理 图5-8(a)是双踪示波法基本原理的示意图图中,电子开关K的作用是使加在示波管垂直偏转板上的两种__电压作周期性转换例如,在0~1这段时间里,电子开关K与__通道A接通,这时在荧光屏上显示出__UA的一段波形;在1~2这段时间里,电子开关K与__通道B接通,这时在荧光屏上显现出__UB的一段波形;在2~3这段时间里,荧光屏上再一次显示出__UA的一段波形;在3~4这段时间里,荧光屏上将再一次显示出UB的一段波形……这样,两个__在荧光屏上虽然是交替显示的,但由于人眼的视觉暂留现象和荧光屏的余辉(高速电子在停止冲击荧光屏后,荧光屏上受冲击处仍保留一段发光时间)现象,就可在荧光屏上同时看到两个被测__波形(图5-8(b)所示) 图5-8双踪示波器基本原理 为了保持荧光屏显示出来的两种__波形稳定,则要求被测__频率、扫描__频率与电子开关的转换频率三者之间必须满足一定的关系 首先,两个被测__频率与扫描__频率之间应该是成整数比的关系,也就是要求“同步”这一点与单线示波器的原理是相同的,只是现在的被测__是两个,而扫描电压是一个在实际应用中,需要观察和比较的两个__常常是互相有内在__的,所以上述的同步要求一般是容易满足的 为了使荧光屏上显示的两个被测__波形都稳定,除满足上述要求外,还必须合理地选择电子开关的转换频率,使得在示波器上所显示的波形个数合适,以便于观察下面谈谈电子开关的工作方式问题,这个问题与电子开关的转换频率有关 电子开关的工作方式有“交替”转换和“断续”转换两种 图5-9是电子开关“交替”转换工作方式的波形示意图在0~1时间内,电子开关与通道A接通,加在X轴上的扫描__开始进行第一个正程扫描,此时荧光屏上将显现出__UA的波形;在完成UA波形显示后,扫描电压迅速回扫;在1~2时间内,电子开关K与通道B接通,X轴上的扫描__开始进行第二个正程扫描,荧光屏上将显示出__UB的波形;在2~3时间内,荧光屏上再一次显示出__UA的波形;在3~4时间内,荧光屏上再一次显示出__UB的波形……由此可见,被测__UA、UB的波形是依次、交替地出现在荧光屏上的,荧光屏上显示的波形如图5-9(b)所示显然,此时电子开关的转换与X轴的扫描始终保持着一致的步调,即电子开关的转换频率等于X轴扫描__的频率图5-9(b)中的虚线实际上是看不见的 图5-10采用“断续”转换 图5-9采用“交替”转换方式的波形示意图方式的波形示意图 采用交替转换工作方式的显示的波形与双线示波法所显示的波形非常相似,它们都没有间断点但由于被测__UA、UB的波形是依次交替地出现在荧光屏上的,所以,如果交替的间隙时间超过了人眼的视觉暂留时间和荧光屏的余辉时间,则人们所看到的荧光屏上的波形就会有闪烁现象为了避免这种情况的出现,就要求电子开关有足够高的转换频率这就是说当被测__的频率较低时,不宜采用交替转换工作方式,而应采用断续转换工作方式 当电子开关用断续转换工作方式时,在X轴扫描的每一个过程中,电子开关都以足够高的转换频率,分别对所显示的每个被测__进行多次取样这样,即使被测__频率较低,也可避免出现波形的闪烁现象同时,由于在一次扫描的过程中,光点在两个图形上交换的次数极多,所以图形上的细小断裂痕迹不显著,并不妨碍对波形细节的观察图5-10是电于开关采用断续转换方式时的波形示意图实际上,由于开关的转换频率选得远大于X轴扫描频率,所以荧光屏上显示的图形不会是图5-10所示的断续图形,而是连续的图形图中垂直方向的细虚线表示了电子开关的转换过程因在转换过程中示波器电路的设置使电子束截止,所以图中所示的垂直细虚线实际上也是不可见的 在了解上述用电子开关来实现双踪示波的原理后,就不难联想到用环形计数器来实现多踪示波的原理由于两者的显示原理相似,这里就不再赘述
(2)双踪示波器的基本组成 图5-11是双踪示波器的原理功能方框图由图可见,它主要是由两个通道的Y轴前置放大电路、门控电路、电子开关、混合电路、延迟电路、Y轴后置放大电路、触发电路、扫描电路、X轴放大电路、Z轴放大电路、校准__电路、示波管和高低压电源供给电路等组成 观察__波形时,被测__uA,uB通过YA,YB两个输入端输入示波器,先分别送到Y轴前置放大电路YA和YB进行放大因通道YA和通道YB都受电子开关的控制,所以uA,uB两__轮换着输送到后面的混合电路,加到示波管的垂直偏转板上 为了适应各种不同的测试需要,电子开关可有五种不同的工作状态,即交替、YA、YB、YA+YB、断续等这5种工作状态由显示方式开关来控制 当显示方式开关置于交替位置时,电子开关为一双稳态电路它受由扫描电路来的闸门__控制,使得Y轴两个前置通道随着扫描电路门__的变化而交替地工作每秒钟交替转换次数与由扫描电路产生的扫描__的重复频率有关交替工作状态适用于观察频率不太低的被测__ 图5-11双踪示波器的原理功能方框图 当显示方式开关置于YA或YB位置时,电子开关为一单稳态电路前置放大电路YA或YB可单独工作,此时,双踪示波器可作为普通单线示波器使用 当显示方式开关置于YA+YB位置时,电子开关处于不工作状态此时,YA、YB两通道同时工作,因而可得到两__相加或两__相减的显示然而,两__究竟是相加还是相减,这要通过YA通道的极性作用开关来选择这个开关有两个位置,在第一个位置时,荧光屏上的图形为两__之和;在第二个位置(-YA)时,荧光屏上的图形为两__之差 为了观察被测__随时间变化的波形,示波管的水平偏转板上必须加以线性扫描电压(锯齿波电压)这个扫描电压是由扫描电路产生的当触发__加到触发电路时,触发了扫描电路,扫描电路就产生相应的扫描__;当不加触发__时,扫描电路就不产生扫描__ 触发有内触发、外触发两种,由触发选择开关来选择当该开关置于内的位置时,触发__来自经Y轴通道送入的被测__当该开关置于外的位置时,触发__是由外部送入的这个__应与被测__的频率成整数比的关系示波器在使用中,多数采用内触发工作方式 所谓内触发也分为两种情况,并由内触发选择开关控制当开关置于常态的位置时,触发电路的触发__来自YA,YB通道此时,两个通道即可同时稳定地显示出各自的被测__当用双踪显示来作时间比较分析时,就应该将内触发选择开关置于YB的位置在这个位置时,触发电路的触发__只取自YB通道的输入__此时只有当uA,uB的频率成整数比时,荧光屏上才能同时稳定地显示两个波形 扫描电路产生的扫描__(锯齿波__),通过X轴选择开关接到X轴放大电路,经放大后送到示波管的X轴偏转板这就是通常在观察__随时间变化的波形时,开关选扫描档的情况除上述情况外,用示波器进行其它测试(比如观察李沙育图形)时,开关置X外接档,此时可将X轴输入端输入的__,加到X轴放大电路进行放大,随后再送至X轴偏转板 Z轴放大电路对荧光屏上光点辉度起着调节的作用,抹去不必要显示的光点轨迹当扫描电路闸门__来到Z轴放大电路,Z轴放大电路便输出正向的增辉脉冲__,加至示波管的控制极这就是说,在扫描__的过程中,荧光屏上的光点得以增辉;在电子开关的转换过程中,电子开关电路将输出脉冲__也加至Z轴放大电路,此时Z轴放大电路便输出负向脉冲__,加至示波管的控制极这样,在电子开关的转换过程中,就消去了两个通道交替工作时的过渡光点,以提高显示波形的清晰度 校正__电路产生一个一定频率、一定幅度的矩形__(如国产SR-8型两踪示波器的校正__是频率为lkHz、幅度为1V)它是作校正Y轴放大电路的灵敏度和X轴的扫描速度之用的 高、低压电源供给电路中的低压是供给示波器各级所需的低压电源的,高压是供给示波管显示系统电源的编辑本段http://baike.baidu.com/view/
130973.htm使用方法 示波器虽然分成好几类,各类又有许多种型号,但是一般的示波器除频带宽度、输入灵敏度等不完全相同外,在使用方法的基本方面都是相同的本章以SR-8型双踪示波器为例介绍
(一)面板装置 SR-8型双踪示波器的面板图如图5-12所示其面板装置按其位置和功能通常可划分为3大部分显示、垂直(Y轴)、水平(X轴)现分别介绍这3个部分控制装置的作用 1.显示部分主要控制件为
(1)电源开关
(2)电源指示灯
(3)辉度调整光点亮度
(4)聚焦调整光点或波形清晰度
(5)辅助聚焦配合“聚焦”旋钮调节清晰度
(6)标尺亮度调节坐标片上刻度线亮度
(7)寻迹当按键向下按时,使偏离荧光屏的光点回到显示区域,而寻到光点位置
(8)标准__输出1kHz、1V方波校准__由此引出加到Y轴输入端,用以校准Y轴输入灵敏度和X轴扫描速度 2.Y轴插件部分
(1)显示方式选择开关用以转换两个Y轴前置放大器YA与YB工作状态的控制件,具有五种不同作用的显示方式 “交替”当显示方式开关置于“交替”时,电子开关受扫描__控制转换,每次扫描都轮流接通YA或YB__当被测__的频率越高,扫描__频率也越高电 子开关转换速率也越快,不会有闪烁现象这种工作状态适用于观察两个工作频率较高的__ “断续”当显示方式开关置于“断续”时,电子开关不受扫描__控制,产生频率固定为200kHz方波__,使电子开关快速交替接通YA和YB由于开关动作频率高于被测__频率,因此屏幕上显示的两个通道__波形是断续的当被测__频率较高时,断续现象十分明显,甚至无法观测;当被测__频率较低时,断续现象被掩盖因此,这种工作状态适合于观察两个工作频率较低的__ “YA”、“YB”显示方式开关置于“YA”或者“YB”时,表示示波器处于单通道工作,此时示波器的工作方式相当于单踪示波器,即只能单独显示“YA”或“YB”通道的__波形 “YA+YB”显示方式开关置于“YA+YB”时,电子开关不工作,YA与YB两路__均通过放大器和门电路,示波器将显示出两路__叠加的波形
(2)“DC-⊥-AC”Y轴输入选择开关,用以选择被测__接至输入端的耦合方式置于“DC”是直接耦合,能输入含有直流分量的交流__;置于“AC”位置,实现交流耦合,只能输入交流分量;置于“⊥”位置时,Y轴输入端接地,这时显示的时基http://baike.baidu.com/view/
2279231.htm\t_blank线一般用来作为测试直流电压零电平的参考基准线
(3)“微调V/div”灵敏度选择开关及微调装置灵敏度选择开关系套轴结构,黑色旋钮是Y轴灵敏度粗调装置,自10mv/div~20v/div分11档红色旋钮为细调装置,顺时针方向增加到满度时为校准位置,可按粗调旋钮所指示的数值,读取被测__的幅度当此旋钮反时针转到满度时,其变化范围应大于
2.5倍,连续调节“微调”电位器,可实现各档级之间的灵敏度覆盖,在作定量测量时,此旋钮应置于顺时针满度的“校准”位置
(4)“平衡”当Y轴放大器输入电路出现不平衡时,显示的光点或波形就会随“V/div”开关的“微调”旋转而出现Y轴方向的位移,调节“平衡”电位器能将这种位移减至最小
(5)“↑↓”Y轴位移电位器,用以调节波形的垂直位置
(6)“极性、拉YA”YA通道的极性转换按拉式开关拉出时YA通道__倒相显示,即显示方式(YA+YB)时,显示图像为YB-YA
(7)“内触发、拉YB”触发源选择开关在按的位置上(常态扫描触发__分别取自YA及YB通道的输入__,适应于单踪或双踪显示,但不能够对双踪波形作时间比较当把开关拉出时,扫描的触发__只取自于YB通道的输入__,因而它适合于双踪显示时对比两个波形的时间和相位差
(8)Y轴输入插座采用BNC型插座,被测__由此直接或经探头输入 3.X轴插件部分
(1)“t/div”扫描速度选择开关及微调旋钮X轴的光点__速度由其决定,从
0.2μs~1s共分21档级当该开关“微调”电位器顺时针方向旋转到底并接上开关后,即为“校准”位置,此时“t/div”的指示值,即为扫描速度的实际值
(2)“扩展、拉×10”扫描速度扩展装置是按拉式开关,在按的状态作正常使用,拉的位置扫描速度增加10倍“t/div”的指示值,也应相应计取采用“扩展拉×10”适于观察波形细节
(3)“→←”X轴位置调节旋钮系X轴光迹的水平位置调节电位器,是套轴结构外圈旋钮为粗调装置,顺时针方向旋转基线右移,反时针方向旋转则基线左移置于套轴上的小旋钮为细调装置,适用于经扩展后__的调节
(4)“外触发、X外接”插座采用BNC型插座在使用外触发时,作为连接外触发__的插座也可以作为X轴放大器外接时__输入插座其输入阻抗约为1MΩ外接使用时,输入__的峰值应小于12V
(5)“触发电平”旋钮触发电平调节电位器旋钮用于选择输入__波形的触发点具体地说,就是调节开始扫描的时间,决定扫描在触发__波形的哪一点上被触发顺时针方向旋动时,触发点趋向__波形的正向部分,逆时针方向旋动时,触发点趋向__波形的负向部分
(6)“稳定性”触发稳定性微调旋钮用以改变扫描电路的工作状态,一般应处于待触发状态调整方法是将Y轴输入耦合方式选择(AC-地-DC)开关置于地档,将V/div开关置于最高灵敏度的档级,在电平旋钮调离自激状态的情况下,用小螺丝刀将稳定度电位器顺时针方向旋到底,则扫描电路产生自激扫描,此时屏幕上出现扫描线;然后逆时针方向慢慢旋动,使扫描线刚消失此时扫描电路即处于待触发状态在这种状态下,用示波器进行测量时,只要调节电平旋钮,即能在屏幕上获得稳定的波形,并能随意调节选择屏幕上波形的起始点位置少数示波器,当稳定度电位器逆时针方向旋到底时,屏幕上出现扫描线;然后顺时针方向慢慢旋动,使屏幕上扫描线刚消失,此时扫描电路即处于待触发状态
(7)“内、外”触发源选择开关置于“内”位置时,扫描触发__取自Y轴通道的被测__;置于“外”位置时,触发__取自“外触发X外接”输入端引入的外触发__
(8)“AC”“AC(H)”“DC”触发耦合方式开关“DC”档,是直流藕合状态,适合于变化缓慢或频率甚低(如低于100Hz)的触发__“AC”档,是交流藕合状态,由于隔断了触发中的直流分量,因此触发性能不受直流分量影响“AC(H)”档,是低频抑制的交流耦合状态,在观察包含低频分量的高频复合波时,触发__通过高通滤波器进行耦合,抑制了低频噪声http://baike.baidu.com/view/
77735.htm\t_blank和低频触发__(2MHz以下的低频分量),免除因误触发而造成的波形幌动
(9)“高频、常态、自动”触发方式开关用以选择不同的触发方式,以适应不同的被测__与测试目的“高频”档,频率甚高时(如高于5MHz),且无足够的幅度使触发稳定时,选该档此时扫描处于高频触发状态,由示波器自身产生的高频__(200kHz__),对被测__进行同步不必经常调整电平旋钮,屏幕上即能显示稳定的波形,操作方便,有利于观察高频__波形“常态”档,采用来自Y轴或外接触发源的输入__进行触发扫描,是常用的触发扫描方式“自动”挡,扫描处于自动状态(与高频触发方式相仿),但不必调整电平旋钮,也能观察到稳定的波形,操作方便,有利于观察较低频率的__
(10)“+、-”触发极性开关在“+”位置时选用触发__的上升部分,在“-”位置时选用触发__的下降部分对扫描电路进行触发
(二)使用前的检查、调整和校准 示波器初次使用前或久藏复用时,有必要进行一次能否工作的简单检查和进行扫描电路稳定度、垂直放大电路直流平衡的调整示波器在进行电压和时间的定量测试时,还必须进行垂直放大电路增益和水平扫描速度的校准示波器能否正常工作的检查方法、垂直放大电路增益和水平扫描速度的校准方法,由于各种型号示波器的校准__的幅度、频率等参数不一样,因而检查、校准方法略有差异
(三)使用步骤 用示波器能观察各种不同电__幅度随时间变化的波形曲线,在这个基础上示波器可以应用于测量电压、时间、频率、相位差和调幅度等电参数下面介绍用示波器观察电__波形的使用步骤 1.选择Y轴耦合方式 根据被测__频率的高低,将Y轴输入耦合方式选择“AC-地-DC”开关置于AC或DC 2.选择Y轴灵敏度 根据被测__的大约峰-峰值(如果采用衰减探头,应除以衰减倍数;在耦合方式取DC档时,还要考虑叠加的直流电压值),将Y轴灵敏度选择V/div开关(或Y轴衰减开关)置于适当档级实际使用中如不需读测电压值,则可适当调节Y轴灵敏度微调(或Y轴增益)旋钮,使屏幕上显现所需要高度的波形 3.选择触发(或同步)__来源与极性 通常将触发(或同步)__极性开关置于“+”或“-”档 4.选择扫描速度 根据被测__周期(或频率)的大约值,将X轴扫描速度t/div(或扫描范围)开关置于适当档级实际使用中如不需读测时间值,则可适当调节扫速t/div微调(或扫描微调)旋钮,使屏幕上显示测试所需周期数的波形如果需要观察的是__的边沿部分,则扫速t/div开关应置于最快扫速档 5.输入被测__ 被测__由探头衰减后(或由同轴电缆不衰减直接输入,但此时的输入阻抗降低、输入电容http://baike.baidu.com/view/
3686.htm\t_blank增大),通过Y轴输入端输入示波器编辑本段http://baike.baidu.com/view/
130973.htm常见现象没有光点或波形 电源未接通 辉度旋钮未调节好 X,Y轴移位旋钮位置调偏 Y轴平衡电位器调整不当,造成直流放大电路严重失衡水平方向展不开 触发源选择开关置于外档,且无外触发__输入,则无锯齿波产生 电平旋钮调节不当 稳定度电位器没有调整在使扫描电路处于待触发的临界状态 X轴选择误置于X外接位置,且外接插座上又无__输入 两踪示波器如果只使用A通道(B通道无输入__),而内触发开关置于拉YB位置,则无锯齿波产生垂直方向无展示 输入耦合方式DC-接地-AC开关误置于接地位置 输入端的高、低电位端与被测电路的高、低电位端接反 输入__较小,而V/div误置于低灵敏度档波形不稳定 稳定度电位器顺时针旋转过度,致使扫描电路处于自激扫描状态(未处于待触发的临界状态) 触发耦合方式AC、AC(H)、DC开关未能按照不同触发__频率正确选择相应档级 选择高频触发状态时,触发源选择开关误置于外档(应置于内档) 部分示波器扫描处于自动档(连续扫描)时,波形不稳定垂直线条密集或呈现一矩形 t/div开关选择不当,致使f扫描<<f__水平线条密集或呈一条倾斜水平线 t/div关选择不当,致使f扫描>>f__垂直方向的电压读数不准 未进行垂直方向的偏转灵敏度(v/div)校准 进行v/div校准时,v/div微调旋钮未置于校正位置(即顺时针方向未旋足) 进行测试时,v/div微调旋钮调离了校正位置(即调离了顺时针方向旋足的位置) 使用l01衰减探头,计算电压时未乘以10倍 被测__频率超过示波器的最高使用频率,示波器读数比实际值偏小 测得的是峰-峰值,正弦有效值需换算求得水平方向的读数不准 未进行水平方向的偏转灵敏度(t/div)校准 进行t/div校准时,t/div微调旋钮未置于校准位置(即顺时针方向未旋足) 进行测试时,t/div微调旋钮调离了校正位置(即调离了顺时针方向旋足的位置) 扫速扩展开关置于拉(×10)位置时,测试未按t/div开关指示值提高灵敏度10倍计算交直流叠加__的直流电压值分辨不清 Y轴输入耦合选择DC-接地-AC开关误置于AC档(应置于DC档) 测试前未将DC-接地-AC开关置于接地档进行直流电平参考点校正 Y轴平衡电位器未调整好测不出两个__间的相位差 测不出两个__间的相位差(波形显示法) 双踪示波器误把内触发(拉YB)开关置于按(常态)位置应把该开关置于拉YB位置 双踪示波器没有正确选择显示方式开关的交替和断续档 单线示波器触发选择开关误置于内档 单线示波器触发选择开关虽置于外档,但两次外触发未采用同一__调幅波形失常 t/div开关选择不当,扫描频率误按调幅波载波频率选择(应按音频调幅__频率选择)波形调不到要求的起始时间和部位 稳定度电位器未调整在待触发的临界触发点上 触发极性(+、-)与触发电平(+、-)配合不当 触发方式开关误置于自动档(应置于常态档)触发或同步扫描 缓缓调节触发电平(或同步)旋钮,屏幕上显现稳定的波形,根据观察需要,适当调节电平旋钮,以显示相应起始位置的波形 如果用双踪示波器观察波形,作单踪显示时,显示方式开关置于YA或YB被测__通过YA或YB输入端输入示波器Y轴的触发源选择“内触发一拉YB”开关置于按(常态)位置若示波器作两踪显示时,显示方式开关置于交替档(适用于观察频率不太低的__),或断续档(适用于观察频率不太高的__),此时Y轴的触发源选择“内触发-拉YB”开关置“拉YB”档使用不当造成的异常现象 示波器在使用过程中,往往由于操__对于示波原理不甚理解和对示波器面板控制装置的作用不熟悉,会出现由于调节不当而造成异常现象现把示波器使用过程中,常见的由于使用不当而造成的异常现象及其原因罗列于表5-1中,供示波器使用者参考编辑本段http://baike.baidu.com/view/
130973.htm测试应用电压的测量 利用示波器所做的任何测量,都是归结为对电压的测量示波器可以测量各种波形的电压幅度,既可以测量直流电压和正弦电压,又可以测量脉冲或非正弦电压的幅度更有用的是它可以测量一个脉冲电压波形各部分的电压幅值,如上冲量或顶部下降量等这是其他任何电压测量仪器都不能比拟的 1.直接测量法 所谓直接测量法,就是直接从屏幕上量出被测电压波形的高度,然后换算成电压值定量测试电压时,一般把Y轴灵敏度开关的微调旋钮转至“校准”位置上,这样,就可以从“V/div”的指示值和被测__占取的纵轴坐标值直接计算被测电压值所以,直接测量法又称为标尺法
(1)交流电压的测量 将Y轴输入耦合开关置于“AC”位置,显示出输入波形的交流成分如交流__的频率很低时,则应将Y轴输入耦合开关置于“DC”位置 将被测波形移至示波管屏幕的中心位置,用“V/div”开关将被测波形控制在屏幕有效工作__的范围内,按坐标刻度片的分度读取整个波形所占Y轴方向的度数H,则被测电压的峰-峰值VP-P可等于“V/div”开关指示值与H的乘积如果使用探头测量时,应把探头的衰减量计算在内,即把上述计算数值乘10 例如示波器的Y轴灵敏度开关“V/div”位于
0.2档级,被测波形占Y轴的坐标幅度H为5div,则此__电压的峰-峰值为1V如是经探头测量,仍指示上述数值,则被测__电压的峰-峰值就为10V
(2)直流电压的测量 将Y轴输入耦合开关置于“地”位置,触发方式开关置“自动”位置,使屏幕显示一水平扫描线,此扫描线便为零电平线 将Y轴输入耦合开关置“DC”位置,加入被测电压,此时,扫描线在Y轴方向产生跳变位移H,被测电压即为“V/div”开关指示值与H的乘积 直接测量法简单易行,但误差较大产生误差的因素有读数误差、视差和示波器的系统误差(衰减器、偏转系统、示波管边缘效应)等 2.比较测量法 比较测量法就是用一已知的标准电压波形与被测电压波形进行比较求得被测电压值 将被测电压Vx输入示波器的Y轴通道,调节Y轴灵敏度选择开关“V/div”及其微调旋钮,使荧光屏显示出便于测量的高度Hx并做好记录,且“V/div”开关及微调旋钮位置保持不变去掉被测电压,把一个已知的可调标准电压Vs输入Y轴,调节标准电压的输出幅度,使它显示与被测电压相同的幅度此时,标准电压的输出幅度等于被测电压的幅度比较法测量电压可避免垂直系统引起和误差,因而提高了测量精度时间的测量 示波器时基能产生与时间呈线性关系的扫描线,因而可以用荧光屏的水平刻度来测量波形的时间参数,如周期性__的重复周期、脉冲__的宽度、时间间隔、上升时间(前沿)和下降时间(后沿)、两个__的时间差等等 将示波器的扫速开关“t/div”的“微调”装置转至校准位置时,显示的波形在水平方向刻度所代表的时间可按“t/div”开关的指示值直读计算,从而较准确地求出被测__的时间参数相位的测量 利用示波器测量两个正弦电压之间的相位差具有实用意义,用计数器可以测量频率和时间,但不能直接测量正弦电压之间的相位关系利用示波器测量相位的方法很多,下面,仅介绍几种常用的简单方法 1.双踪法 双踪法是用双踪示波器在荧光屏上直接比较两个被测电压的波形来测量其相位关系测量时,将相位超前的__接入YB通道,另一个__接入YA通道选用YB触发调节“t/div”开关,使被测波形的一个周期在水平标尺上准确地占满8div,这样,一个周期的相角360°被8等分,每1div相当于45°读出超前波与滞后波在水平轴的差距T,按下式计算相位差φ φ=45°/div×T(div) 如T==
1.5div,则φ=45°/div×
1.5div=
67.5° 2.李沙育图形法测相位 将示波器的X轴选择置于X轴输入位置,将__u1接入示波器的Y轴输入端,__u2接入示波器的X轴输入端适当调节示波器面板上相关旋钮,使荧光屏上显现一个大小适宜的椭圆(在特殊情况下,可能是一个正圆或一根斜线) 形成椭圆的原理如图5-13所示 由图可见,设Y轴偏转板上的__u1导前于X轴偏转板上的__u21/8周期,设u2的初相为零,即φ2=0,因此当u2为零时,u1为一个较大的值如图中的“0”点此时,荧光屏上的光点也相应地位于“0”点随着时间的变化,u1上升,u2也上升,则荧光屏上的光点向右上方__当经1/8周期后,u
1、u2分别到达“1”点,此时u1到达最大值,u2为一个较大的值,荧光屏上的光点位于相应的“1”如此继续下去,荧光屏上的光点将描出一个顺时针旋转的椭圆如果u1滞后于u2则形成一个逆时针旋转的椭圆当然,这只有在__频率很低时(如几赫兹),且在短余辉的荧光屏上便会清楚地看到荧光屏上的光点顺时针或逆时针旋转的现象由上述可见椭圆的形状是随两个正弦__电压u
1、u2相位差的不同而不同因此可以根据椭圆的形状确定两个正弦__之间的相位差Δφ在图5-13中设A是椭圆与Y轴交点的纵坐标,B是椭圆上各点坐标的最大值由图可见,A是对应于t=0时u1的瞬时电压,即 A=Um1sinφ1 B是对应于u1的幅值,即 B=Um1 于是A/B=(Um1sinφ1)/Um1=sinφ1 来表示在实际测试中为读数方便,常读取2A,2B(或2C,2D),按式 Δφ=arcsin(2A/2B)或Δφ=arcsin(2C/2D) 来计算相位差 图5-14所示的各种图形分别表示正弦__电压在不同相位差时的情况不难看出,如果椭圆的主轴在第1和第3象限内,则相位差在0°~90°或270°~360°之间;如果主轴在第2和第4象限内,相位差在90°~180°或180°~270°之间 图5-14不同相位差时的图形频率的测量 用示波器测量__频率的方法很多,下面介绍常用的两种基本方法 1.周期法 对于任何周期__,可用前述的时间间隔的测量方法,先测定其每个周期的时间T,再用下式求出频率f f=1/T 例如示波器上显示的被测波形,一周期为8div,“t/div”开关置“1μs”位置,其“微调”置“校准”位置则其周期和频率计算如下 T=1us/div×8div=8us f=1/8us=125kHz 所以,被测波形的频率为125kHz 2.李沙育图形法测频率 将示波器置X-Y工作方式,被测__输入Y轴,标准频率__输入“X外接”,慢慢改变标准频率,使这两个__频率成整数倍时,例如fx: fy=1:2,则在荧光屏上会形成稳定的李沙育图形 李沙育图形的形状不但与两个偏转电压的相位有关,而且与两个偏转电压的频率也有关用描迹法可以画出ux与uy的各种频率比、不同相位差时的李沙育图形,几种不同频率比的李沙育图形如图5-15所示 利用李沙育图形与频率的关系,可进行准确的频率比较来测定被测__的频率其方法是分别通过李沙育图形引水平线和垂直线,所引的水平线垂直线不要通过图形的交叉点或与其相切若水平线与图形的交点数为m,垂直线与图形的交点数n,则 fy/fx=m/n 当标准频率fx(或fy)为已知时,由上式可以求出被测__频率fy(或fx)显然,在实际测试工作中,用李沙育图形进行频率测试时,为了使测试简便正确,在条件许可的情况下,通常尽可能调节已知频率__的频率,使荧光屏上显示的图形为圆或椭圆这时被测__频率等于已知__频率 图5-16常用频率比的李沙育图形 由于加到示波器上的两个电压相位不同,荧光屏上图形会有不同的形状,但这对确定未知频率并无影响 李沙育图形法测量频率是相当准确的,但操作较费时同时,它只适用于测量频率较低的__编辑本段http://baike.baidu.com/view/
130973.htm注意事项
1.为了仪器操作人员的安全和仪器安全,仪器在安全范围内正常工作,保证测量波形准确、数据可靠、降低外界噪声干扰;通用示波器通过调节亮度和聚焦旋钮使光点直径最小以使波形清晰,减小测试误差;不要使光点停留在一点不动,否则电子束轰击一点宜在荧光屏上形成暗斑,损坏荧光屏
2.测量系统-例如示波器、__源;打印机、计算机等设备等被测电子设备-例如仪器、电子部件、电路板、被测设备供电电源等设备接地线必须与公共地大地相连
3.TDS200/TDS1000/TDS2000系列数字示波器http://baike.baidu.com/view/
585916.htm\t_blank配合探头使用时,只能测量(被测__-__地就是大地,__端输出幅度小于300VCATII)__的波形绝对不能测量市电AC220V或与市电AC220V不能隔离的电子设备的浮地__(浮地是不能接大地的,否则造成仪器损坏,如测试电磁炉)
4.通用示波器的外壳,__输入端BNC插座金属外圈,探头接地线,AC220V电源插座接地线端都是相通的如仪器使用时不接大地线,直接用探头对浮地__测量,则仪器相对大地会产生电位差;电压值等于探头接地线接触被测设备点与大地之间的电位差这将对仪器操作人员、示波器、被测电子设备带来严重安全危险
5.用户如须要测量开关电源http://baike.baidu.com/view/
13632.htm\t_blank开关电源初级控制电路、UPS不间断电源、电子整流器、节能灯、变频器等类型产品或其它与市电AC220V不能隔离的电子设备进行浮地__测试时,必使用DP100高压隔离差分探头 http://baike.baidu.com/i__ge/0e655ca7acfe97acd0435823\o查看__\t_blankHYPERLINKhttp://baike.baidu.com/image/0e655ca7acfe97acd0435823\t_blankINCLUDEPICTUREhttp://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/0e655ca7acfe97acd
0435823.jpg\*MERGEFORMAT数字示波器示波器使用中的其他注意事项 1热电子仪器一般要避免频繁开机、关机,示波器也是这样. 2如果发现波形受外界干扰,可将示波器外壳接地. 3“Y输入”的电压不可太高,以免损坏仪器,在最大衰减时也不能超过400V.“Y输入”导线悬空时,受外界电磁干扰出现干扰波形,应避免出现这种现象. 4关机前先将辉度调节旋钮沿逆时针方向转到底,使亮度减到最小,然后再断开电源开关. http://baike.baidu.com/i__ge/b6045da909f690c51f17a22f\o查看__\t_blankHYPERLINKhttp://baike.baidu.com/image/b6045da909f690c51f17a22f\t_blankINCLUDEPICTUREhttp://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/b6045da909f690c51f17a22f.jpg\*MERGEFORMAT模拟示波器5在观察荧屏上的亮斑并进行调节时,亮斑的亮度要适中,不能过亮. 示波器分为万用示波表http://baike.baidu.com/view/
2115664.htm\t_blank,数字示波器,模拟示波器,虚拟示波器http://baike.baidu.com/view/
1031123.htm\t_blank,任意波形示波器,__发生器http://baike.baidu.com/view/
323753.htm\t_blank,函数发生器。