电子仪器测量PPT第6章时域测量

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1、泰克：示波器的世界标准泰克：示波器的世界标准 第六章第六章 时域测量时域测量本章要点：本章要点： 示波器的功用、分类、组成和波形显示原理示波器的功用、分类、组成和波形显示原理 通用示波器的组成原理、特性与应用通用示波器的组成原理、特性与应用 取样技术在示波器中的应用取样技术在示波器中的应用 数字示波器的组成原理数字示波器的组成原理、信号采集处理技术、信号采集处理技术、特性与功能特性与功能三种图示式仪器三种图示式仪器：时域时域示波器示波器、频域频域频谱仪、数据域频谱仪、数据域逻辑分析仪逻辑分析仪。 T T图图6.1 6.1 调频波频谱图调频波频谱图F FU U调制域调制域频域频域时域时域一一 基

2、础知识基础知识1 1 示波器的功用示波器的功用1. 1. 示波器是一种基本的、示波器是一种基本的、应用最广泛应用最广泛的时域测量仪器。的时域测量仪器。2. 2. 是一种是一种全息仪器全息仪器。示波器能让人们观察到信号波形的全貌，。示波器能让人们观察到信号波形的全貌，能测量信号的幅度、频率、周期等基本参量，能测量脉冲信能测量信号的幅度、频率、周期等基本参量，能测量脉冲信号的脉宽、占空比、上升（下降）时间、上冲、振铃等参数，号的脉宽、占空比、上升（下降）时间、上冲、振铃等参数，还能测量两个信号的时间和相位关系。这些功能是其它电子还能测量两个信号的时间和相位关系。这些功能是其它电子仪器难以胜任的。仪

3、器难以胜任的。 3. 3. 示波器从早期的示波器从早期的定性观测定性观测，已发展到可以进行，已发展到可以进行精确测量精确测量。4. 4. 示波器是其它示波器是其它图式仪器的基础图式仪器的基础。对扫频仪、频谱仪、逻辑。对扫频仪、频谱仪、逻辑分析仪以及医用分析仪以及医用B B超等各种图示仪器就容易理解了。超等各种图示仪器就容易理解了。2 2 示波器的分类示波器的分类当前常用的示波器从技术原理上可分为：当前常用的示波器从技术原理上可分为： （1 1）模拟式模拟式通用示波器通用示波器（采用单束示波管实现显示，当前（采用单束示波管实现显示，当前 最通用的示波器）。最通用的示波器）。 （2 2）数字式数字

4、式数字存储示波器数字存储示波器（采用（采用A/DA/D、DSPDSP等技术实现等技术实现的数字化示波器）。的数字化示波器）。（1 1）中、低档示波器，带宽在中、低档示波器，带宽在60MHz60MHz以下以下。 （2 2）高档示波器，带宽在高档示波器，带宽在60MHz60MHz以上，大多在以上，大多在300MHz300MHz以下。以下。 更高档的有更高档的有1GHz1GHz2GHz2GHz以上。以上。 从性能上，按示波器的带宽可分为：从性能上，按示波器的带宽可分为： 3 3 示波器的组成示波器的组成 Y Y（垂直）通道（垂直）通道：由探头、衰减器、前置放大器、延迟线和：由探头、衰减器、前置放大器

5、、延迟线和输出放大器组成，实质上是个多级宽频带、高增益放大器，输出放大器组成，实质上是个多级宽频带、高增益放大器，主要对被测信号进行不失真的线性放大，以保证示波器的测主要对被测信号进行不失真的线性放大，以保证示波器的测量灵敏度。量灵敏度。X X（水平）通道（水平）通道：由触发电路、时基发生器和水平输出放大器：由触发电路、时基发生器和水平输出放大器组成，主要产生与被测信号相适应的扫描锯齿波。组成，主要产生与被测信号相适应的扫描锯齿波。显示屏显示屏：主要由阴极射线管组成，：主要由阴极射线管组成，常以常以CRT (Cathode Ray Tube)CRT (Cathode Ray Tube)表示，通

6、常称为示波管。当前以表示，通常称为示波管。当前以光点和光栅方式作显示屏的主要光点和光栅方式作显示屏的主要采用示波管。另外，平板显示屏采用示波管。另外，平板显示屏是后起之秀，发展很快，尤其是是后起之秀，发展很快，尤其是液晶显示屏（液晶显示屏（LCDLCD）已经应用于）已经应用于示波器了。示波器了。 Y(Y(垂直垂直) )通通 道道X(X(水平水平) )通通 道道电源电源图图6.2 6.2 示波器的基本组成示波器的基本组成显示屏显示屏二二 显示屏显示屏示波管示波管CRT静电偏转静电偏转：光点轨迹显示光点轨迹显示磁场偏转：光栅增辉显示显示磁场偏转：光栅增辉显示显示被动发光：被动发光： 液晶屏液晶屏L

7、CD+ +背光板背光板平板显示平板显示FPD主动发光主动发光液晶屏液晶屏TFT荧光屏荧光屏VFD等离子等离子PDP发光二极管发光二极管LED场致发射场致发射FED电致发光电致发光EL板板 显示屏的种类显示屏的种类 当前用于示波器的主要是：示波管、当前用于示波器的主要是：示波管、TFTTFT液晶屏及荧光屏液晶屏及荧光屏VFDVFD。本节着重介绍当前应用最广的。本节着重介绍当前应用最广的示波管示波管和和TFTTFT液晶屏液晶屏。 1 1 示波管（示波管（CRTCRT） 示波管属于电真空器件，又称为示波管属于电真空器件，又称为阴极射线管（阴极射线管（CRTCRT）。KG1G2A1A2Y2X2F6.3

8、V-1KV0VX1亮度Ug1聚焦聚焦UA1辅助聚焦后加速极后加速极A315KV电子枪电子枪偏转系统偏转系统荧光屏荧光屏Y1真空玻璃管真空玻璃管图6.3 阴极射线示波管Z Z轴轴兰色：电力线兰色：电力线红色：等位面红色：等位面（1 1） 电子枪电子枪电子枪的作用是电子枪的作用是发射电子并形成强度可控制的很细的电子束发射电子并形成强度可控制的很细的电子束。它由以下几部分组成：它由以下几部分组成： 1.1.灯丝灯丝FF在交流低压在交流低压( (如如6.3V)6.3V)下使钨丝烧热下使钨丝烧热, ,用于加热阴极。用于加热阴极。2.2.阴极阴极KK是一个表面涂有氧化钡（其逸出功小，内部自由电子容易逸出）

9、是一个表面涂有氧化钡（其逸出功小，内部自由电子容易逸出）的金属的金属 3.3.第一栅极第一栅极G1G1调节调节G1G1的电位可以调节示波器的亮度，常置于示波器的电位可以调节示波器的亮度，常置于示波器面板上供使用。面板上供使用。 当控制信号加于当控制信号加于G1G1，其，其亮度亮度可随之改变，则可以传递信息，称为示波器的可随之改变，则可以传递信息，称为示波器的Z Z轴轴电路。电路。4.4.第二栅极第二栅极G2G2隔离开隔离开G1G1和和A1A1，以减小亮度调节与聚焦调节的相互影响。，以减小亮度调节与聚焦调节的相互影响。5.5.第一阳极第一阳极A1A1与第二阳极与第二阳极A2A2构成一个电子透镜，

10、对电子束起构成一个电子透镜，对电子束起聚焦聚焦作用。作用。 6.6.第二阳极第二阳极A2A2是个更大的同轴圆筒，其上电压较高，它主要与是个更大的同轴圆筒，其上电压较高，它主要与A1A1构成构成电子透镜。电子透镜。 7.7.第三阳极第三阳极A3A3具有上万伏的高压，用于对电子束加速，故也称具有上万伏的高压，用于对电子束加速，故也称后加速后加速阳极阳极。 （2 2）. . 偏转系统偏转系统1 1静电偏转静电偏转-光点法光点法-用干示波器用干示波器2.2.磁偏转磁偏转-光栅法光栅法-用于电视机、计算机显示器及示波器。用于电视机、计算机显示器及示波器。2yyyaLsyUh UbU图图6.4 6.4 电

11、子束的偏转电子束的偏转L LS SY YU Uy yU Ua a屏幕屏幕电子束电子束A A2 22yyyaLsyUh UbU比例系数称为示波管的偏转比例系数称为示波管的偏转因数，单位为因数，单位为cm/Vcm/V，它的倒，它的倒数数DDy y1 1h hy y称为示波管的偏称为示波管的偏转灵敏度，单位为转灵敏度，单位为V/cmV/cm。偏。偏转灵敏度是示波管的重要参转灵敏度是示波管的重要参数数。（3 3） 荧光屏荧光屏在示波管正面内壁涂上一层荧光物质，荧光物质将高速电子的在示波管正面内壁涂上一层荧光物质，荧光物质将高速电子的轰击动能转变为光能，产生亮点。轰击动能转变为光能，产生亮点。 余辉时间