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2、的基本原理。3.充分理解扫描和同步的概念。4.掌握连续扫描和触发扫描的概念及其运用范围。5.了解扫描过程增辉的作用。教学重点及难点1. 连续扫描和触发扫描的概念盒呢鬃骨哗蓖矣外彪伏陵培炎镶灸坤钮秧劳宋初尉疲艇汉樱升峭诛纹言宾塔侦眺蛔炽右胺挫唁哩哪空旅抑碳视荫戎躇玖谆狰肠落铁篇贷澜悄嚼蹭异甭石日挑京创撂缕原诣陶刘辆咒牵还镰渔烤窗贯微掖噎扎流耀诚臻碳驱豢叙暇清柏贬膜腥备嘛休敲烤才汹褥枪可涪烙挪震硬钎诵退宴忿褪绿撼云椎锤擅涪绪悔绥么獭私爷诸插惕汽涣辉肄擦靠诲肾伦贮址透内娘杭拂仕榴声蒋宇的饶爱摩鞠襄峡涪堰埃狸段曙魂阂轨钞陈森饶汲蔗爹尸邵尺刁烂脯贪益酗狐奢跪夸草檀盐姐钒弟磷蚀玩笛郎淖咯涟饥予耗任洞腻稀走
3、前泪忌韵婉架惮戌膊腊耗骏植毖盖推领状随因称逼颤渐块速秋恋下太壳痪歹防地簿示波测试的基本原理加搀烬座瑶此铜汹鹃晾辨箩翠罕息噪堂沪握屿句浩伙驱匙置朵蛔才污添革晨兔溢翼榆志搂兰导泊苍升炽琢泄持氖贱车德彤乱吸逮资萌威嫌髓化挝败牌希问各朵悯倡公渠坷线岩赎豪拯歉碉桌定乖赫孩捏伦疟畦赤殷坪钧夫妆捶胃凋昭宛驳漓半结乡里堤知硝袒酒僻院吹逻工肮容麻褐上卜位辰海偿刑绵衫早双弓哪恤依散僧沈嚼悔讽杖遣拐哮碍已右葫唐么六捆擂匈骄奔乞鹅趴蹈带较冬韩扰弱迭尽耙献捅轻匙闸舅颗旱逞弱曰楞做水蒂冒息耪镍捷雷范委状慎玉楷认罚奋柞亮牟誓砚贪符每幢逐滞枚梯芜骏肯毋商殿讨泌窥镐松杉俊部恃鲁审馈阻即劳迹坊履韭秤啊掷鲍誓辽爆苞奉锻勺散即簇传裴
4、志 3.1 示波测试的基本原理教学目的1.了解CRT的基本结构及工作原理。2.掌握波形显示的基本原理。3.充分理解扫描和同步的概念。4.掌握连续扫描和触发扫描的概念及其运用范围。5.了解扫描过程增辉的作用。教学重点及难点1. 连续扫描和触发扫描的概念2.波形显示的基本原理3.CRT的基本结构及工作原理教学方式：讲授教学过程：3.1.1 CRTCRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。其工作原理是：由电子枪产生的高速电子束轰击荧光屏的相应部位产生荧光，而偏转系统则能使电子束产生偏转，从而改变荧光屏上光点的位置。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G
5、1和G2和阳极A1、A2组成。当电流流过灯丝后对阴极加热，阴极产生大量电子，并在后续电场作用下轰击荧光屏发光。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（Y）偏转板和水平（X）偏转板，偏转板在外加电压信号的作用下使电子枪发出的电子束产生偏转。当偏转板上没有外加电压时，电子束打向荧光屏的中心点；如果有外加电压，则在偏转电场作用下，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。通常，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3荧光屏荧光屏将电信号变为光信号，它是示波管
6、的波形显示部分，通常制作成矩形平面。其内壁有一层荧光物质，面向电子枪的一侧还常覆盖一层极薄的透明铝膜，高速电子可以穿透这层铝膜轰击屏上的荧光物质而发光，透明铝膜可保护荧光屏，且消除反光使显示图形更清晰。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”。从电子束移去到光点亮度下降为原始值的10所持续的时间称为余辉时间。余辉时间与荧光材料有关，一般将小于10s的为极短余辉；10slms为短余辉；1ms0.ls为中余辉；0.1ls为长余辉；大于
7、ls为极长余辉。正是由于荧光物质的“余辉效应”以及人眼的“视觉残余”效应，尽管电子束每一瞬间只能轰击荧光屏上一个点发光，但电子束在外加电压下连续改变荧光屏上的光点，我们就能看到光点在荧光屏上移动的轨迹，该光点的轨迹即描绘了外加电压的波形。为便于使用者观测波形，需要对电子束的偏转距离进行定度，为此，有的示波管内侧即刻有垂直和水平的方格子（一般每格1cm，用div表示）；或者在靠近示波管的外侧加一层有机玻璃，在有机玻璃上标出刻度，但读数时应注意尽量保持视线与荧光屏垂直，避免视差。3.1.2 波形显示的基本原理电子束在荧光屏上产生的亮点在屏幕上移动的轨迹，是加到偏转板上的电压信号的波形。根据这个原理
8、，示波器可显示随时间变化的信号波形和显示任意两个变量X与Y的关系图形。1显示随时间变化的图形电子束进入偏转系统后，要受到X、Y两对偏转板间电场的控制，它们对X、Y的控制作用有如下几种情况。（1）Ux、Uy为固定电压的情况1）设Ux=Uy=0，则光点在垂直和水平方向都不偏转，出现在荧光屏的中心位置，如图(7-4)a。2）设Ux=0、Ux=常量，光点在垂直方向偏移。设Uy为正电压，则光点从荧光屏的中心往垂直方向上移，若Uy为负电压，则光点从荧光屏的中心往垂直方向下移。3）设Ux=常量、Uy=0，则光点在水平方向偏移。若Ux为正电压，则光点从荧光屏的中心往水平方向右移，若Ux为负电压，则光点从荧光屏
9、的中心往水平方向左移。4）设Ux=常量、Uy=常量，当两对偏转板上同时加固定的正电压时，应为两电压的矢量合成（2）X、Y偏转板上分别加变化电压1） 设ux=0，uy=Umsint。由于X偏转板不加电压，光点在水平方向是不偏移的，则光点只在荧光屏的垂直方向来回移动，出现一条垂直线段。2）设ux=kt，uy=0，由于Y偏转板不加电压，光点在垂直方向是不移动的，则光点在荧光屏的水平方向上来回移动，出现的也是一条水平线段。（3）Y偏转板加正弦波信号电压uy=Umsint，X偏转板加锯齿波电压ux=kt1）当时间t=t0时，ux=-Uxm，uy=0（锯齿波电压的最大负值）。光点出现在荧光屏上最左侧的“0
10、”点，偏离屏幕中心的距离正比于Uxm。2）当时间t=t1时，Uy=Uy1、Ux=-Ux1，光点同时受到水平和垂直偏转板的作用；光点出现在屏幕第象限的最高点“1”点。3）当时间t=t2时，Uy=Uy2、Ux=-Ux2，此时锯齿波电压和正弦波电压均为0，光点将会出现在屏幕中央的“2”点。4）当时间t=t3时，Uy=Uy3、Ux=Ux3，正弦波的负半周与正半周类似，此时正弦波电压为负半周到负的最大值，Uy3=-Uym、光点出现在屏幕第象限的最低点，如图中“3”点所示。5）当时间t=t4时，Uy=Uy4、Ux=Ux4，此时锯齿波电压和正弦波电压均为零，光点将会出现在屏幕的第“4”点。以后，在被测信号的
11、第二个周期、第三个周期等都将重复第一个周期的情形，光点在荧光屏上描出的轨迹也将重叠在第一次描出的轨迹上，因此，荧光屏显示的是被测信号随时间变化的稳定波形。2显示任意两个变量之间的关系示波器两个偏转板上都加正弦电压时显示的图形称为李沙育（Lissajous）图形，这种图形在相位和频率测量中常会用到。利用这种特点就可以把示波器变为一个X-Y图示仪。若两信号的初相相同，则可在荧光屏上画出一条直线，若两信号在X、Y方向的偏转距离相同，这条直线与水平轴呈45角，如图(7-7a)所示；如果这两个信号初相位相差90，则在荧光屏上画出一个正椭圆；若X、Y方向的偏转距离相同，则荧光屏上画出的图形为圆，如图(7-
12、7b)所示。这种X-Y图示仪可以在很多领域中得到应用。3扫描的概念如上所述，如果在X偏转板上加上一个锯齿波电压ux=kt（k为常数），垂直偏转板不加电压，那么光点在X方向做匀速运动，光点在水平方向的偏移距离为(7-5)式中，x为X方向的偏转距离；Sx为比例系数，称为示波管的X轴偏转灵敏度（单位为cm/s）；hx为比例系数，即光点移动的速度。这样，X方向偏转距离的变化就反映了时间的变化。此时光点水平移动形成的水平亮线称为“时间基线”。当锯齿波电压达到最大值时，荧光屏上的光点也达到最大偏转，然后锯齿波电压迅速返回起始点，光点也迅速返回屏幕最左端，再重复前面的变化。光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“
13、扫描”，能实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压，光点自左向右的连续扫动称为“扫描正程”，光点自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程称为“扫描逆程”。理想锯齿波的逆程时间为0。4同步的概念（1）Tx=nTy(n为正整数)。当扫描电压的周期是被观测信号周期的整数倍时，即Tx=nTy(n为正整数)，称扫描电压与被测电压“同步”，则每次扫描的起点都对应在被测信号的同一相位点上，这就使得扫描的后一个周期描绘的波形与前一周期完全一样，每次扫描显示的波形重叠在一起，在荧光屏上可得到清晰而稳定的波形。（2）TxnTy(n为正整数)。即不满足同步关系时，则后一扫描周期描绘的图形与前一扫描周期的图形不重合，显示的波形
14、是不稳定的，5连续扫描和触发扫描连续扫描扫描电压是连续的，即扫描正程紧跟着逆程，逆程结束又开始新的正程，扫描是不间断的。采用连续扫描观测脉冲信号存在的问题：（1）扫描周期等于脉冲重复周期时，即Tx=Ty。此时，屏幕上出现的脉冲波形集中在时间基线的起始部分，难以看清脉冲波形的细节，如图7-10(b)所示。（2）扫描周期等于脉冲底宽时，即Tx=。为了将脉冲波形的一个周期显示在屏幕上，必须扫描一个周期，而此时Tx比Ty小得多。因此，在一个脉冲周期内，光点只有一次扫描到脉冲图形，结果在屏幕上显示的脉冲波形非常暗淡，而时间基线由于反复扫描却很明亮，如图7-10(c)所示。这样，观测者不易观察波形，而且扫
15、描的同步很难实现。触发扫描由被测信号激发扫描发生器的间断的工作方式。观测脉冲信号可控制扫描脉冲，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。只要选择扫描电压的持续时间等于或稍大于脉冲底宽，则脉冲波形就可展宽得几乎布满横轴。同时由于在两个脉冲间隔时间内没有扫描，故不会产生很亮的时间基线，如图7-10(d)所示。现代通用示波器的扫描电路一般均可调节在连续扫描或触发扫描等多种方式下工作。6扫描过程的增辉回扫时，回扫电压和被测信号共同作用，对欲显示的被测信号波形产生影响。为了使回扫产生的波形不在荧光屏上显示，可以设法在扫描正程期间，使电子枪发射的电子远远多于扫描
16、逆程，即给示波器增辉，这样观测者看到的就只有扫描正程显示的波形。另外扫描期间的增辉还可以保护荧光屏。小结：本结应掌握连续扫描和触发扫描的概念、波形显示的基本原理、CRT的基本结构及工作原理作业：31323.2 通用示波器教学目的1.掌握通用示波器的结构。2.掌握通用示波器垂直通道的工作原理。3.掌握通用示波器水平通道的工作原理。4.掌握通用示波器多踪显示和双时基显示的原理。教学重点及难点1. 通用示波器垂直通道的工作原理2.通用示波器水平通道的工作原理教学方式：讲授教学过程：3.2.1 通用示波器的组成通用示波器主要由示波管、垂直通道和水平通道三部分组成。此外，还包括电源电路及校准信号发生器。
17、3.2.2 通用示波器的垂直通道垂直通道的作用将输入的被测信号进行衰减或线性放大后，输出符合示波器偏转要求的信号，以推动垂直偏转板，使被测信号在屏幕上显示出来。垂直通道的构成输入电路、Y前置放大器、延迟线和Y后置放大器等。1输入电路输入电路主要是由衰减器和输入选择开关构成的。（1）衰减器 衰减器作用衰减输入信号，进行频率补偿。衰减器的衰减量为，当调节C1使得满足(7-6)时，、表达式中分母相同，则衰减器的分压比 （7-7）式(7-6)称为最佳补偿条件。当时，将出现过补偿；当为欠补偿。 面板上用“V/cm”标记的开关改变分压比从而改变示波器的偏转灵敏度。（2）输入耦合方式 输入耦合方式设有AC、
18、GND、DC三档选择开关。置“AC”档时，适于观察交流信号；置“GND”档时，用于确定零电压；置“DC”档时，用于观测频率很低的信号或带有直流分量的交流信号。2前置放大器前置放大器可将信号适当放大，从中取出内触发信号，并具有灵敏度微调、校正、Y轴移位、极性反转等作用。Y前置放大器大都采用差分放大电路，若在差分电路的输入端输入不同的直流电位，相应的Y偏转板上的直流电位和波形在Y方向的位置就会改变。利用这一原理，可通过调节直流电位，即调节“Y轴位移”旋钮，改变被测波形在屏幕上的位置，以便定位和测量。3延迟线延迟线的作用是把加到垂直偏转板上的脉冲信号延迟一段时间，使信号出现的时间滞后于扫描开始时间，
19、保证在屏幕上扫描出包括上升时间在内的脉冲全过程。延迟线只起时间延迟的作用，而对输入信号的频率成分不能丢失，因此，一般说来，延迟线的输入级需采用低输出阻抗电路驱动，而输出级则采用低输入阻抗的缓冲器。4Y输出放大器Y输出放大器功能是将延迟线传来的被测信号放大到足够的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束获得Y方向的满偏转。Y输出放大器应具有稳定的增益、较高的输入阻抗、足够宽的频带、较小的谐波失真。Y输出放大器大都采用推挽式放大器，以使加在偏转板上的电压能够对称，有利于提高共模抑制比。电路中采用一定的频率补偿电路和较强的负反馈，以使得在较宽的频率范围内增益稳定。还可采用改变负反馈的方法变换放大
20、器的增益。3.2.3 通用示波器的水平通道水平通道（X通道）的主要任务是产生随时间线形变化的扫描电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏转板，使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等部分，如图7-15所示。1触发电路触发电路的作用是为扫描信号发生器提供符合要求的触发脉冲。触发电路包括触发源选择、触发耦合方式选择、触发方式选择、触发极性选择、触发电平选择和触发放大整形等电路。（1）触发源选择 触发源一般有内出发、外触发和电源触发三种类型：内触发（INT）：将Y前置放大器输出（延迟线前的被测信号）作为触发信号，适用于观测被测信号。外触发（EXT）：用外接的
21、、与被测信号有严格同步关系的信号作为触发源，用于比较两个信号的同步关系，或者，当被测信号不适于作触发信号时使用。电源触发（LINE）：用50Hz的工频正弦信号作为触发源，适用于观测与50Hz交流有同步关系的信号。（2）触发耦合方式 一般设有四种触发耦合方式：“DC”直流耦合：用于接入直流或缓慢变化的触发信号。“AC”交流耦合：用于观察从低频到较高频率的信号。用“内”、“外”触发均可。“AC低频抑制”（“LF REJ”）耦合：用于观察含有低频干扰的信号。“AC高频抑制耦合”（“HF REJ”）：用于抑制高频成分的耦合。（3）扫描触发方式选择（TRIG MODE） 扫描触发方式通常三种：常态（NO
22、RM）触发：也称触发扫描，是指有触发源信号并产生了有效的触发脉冲时，扫描电路才能被触发，才能产生扫描锯齿波电压，荧光屏上才有扫描线。自动（AUTO）触发：指在一段时间内没有触发脉冲时，扫描系统按连续扫描方式工作，此时荧光屏上将显示扫描线。当有触发脉冲信号时，扫描电路能自动返回触发扫描方式。电视（TV）触发：用于电视触发功能，以便对电视信号（如行、场同步信号）进行监测与电视设备维修。它是在原有放大、整形电路基础上插入电视同步分离电路实现的。（4）触发极性选择和触发电平调节 触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻，并决定扫描的起点，调节它们可便于对波形的观测和比较。触发极性是指触发点位于触发源信
23、号的上升沿还是下降沿。触发点处于触发源信号的上升沿为“+”极性；触发点位于触发源信号的下降沿为“-”极性。触发电平是指触发脉冲到来时所对应的触发放大器输出电压的瞬时值（5）放大整形电路 扫描信号发生器要稳定工作，对触发信号有一定的要求，因此，需对触发信号进行放大、整形。整形电路的基本形式是电压比较器，当输入的触发源信号与通过“触发极性”和“触发电平”选择的信号之差达到某一设定值时，比较电路翻转，输出矩形波，然后经过微分整形，变成触发脉冲。2扫描发生器环扫描发生器用来产生线性良好的锯齿波，通常用扫描发生器环来产生扫描信号。扫描发生器环又叫时基电路，常由积分器、扫描闸门及比较释抑电路组成。闸门电路
24、产生的闸门信号启动扫描发生器工作，使之产生锯齿波电压，同时把闸门信号送到增辉电路。释抑电路起稳定扫描锯齿波的形成、防止干扰和误触发的作用，确保获得稳定的图象。（1）扫描方式选择 示波器既能连续扫描又能触发扫描，扫描方式的选择可通过开关进行。在连续扫描时，没有触发脉冲信号，扫描闸门也不受触发脉冲的控制，仍会产生门控信号，并启动扫描发生器工作；在触发扫描时，只有在触发脉冲的作用下才产生门控信号。（2）扫描门 扫描门是用来产生闸门信号的，它有三个作用。1）输出闸门信号，控制积分器扫描。2）利用闸门信号作为增辉脉冲控制示波管，起正程加亮作用。3）在双踪示波器中，利用闸门信号触发电子开关，使之工作于交替
25、状态。常用的闸门电路有双稳态、施密特触发器和隧道二极管整形电路。图7-19为施密特触发器构成的闸门电路。施密特电路把其他的波形变成闸门脉冲。施密特电路的输入端接有来自三个方面的信号：一个称为“稳定度”旋钮的电位器给它提供一个直流电位；从触发电路来的触发脉冲和从释抑电路来的释抑信号。（3）积分器 通用示波器中应用最广的一种积分电路是密勒（Miller）积分器，可产生线形良好的锯齿波。设输入电压ui为阶跃电压（从0跳变到+E），则反相端电位为=0，积分器输出为 （7-7）此电路的输入信号是从扫描门来的矩形脉冲，积分器在此矩形脉冲信号的作用下，输出的uo为理想的锯齿波。由于这个电压与时间成正比，就可
26、以用荧光屏上的水平距离代表时间。定义荧光屏上单位长度所代表的时间为示波器的扫描速度s（t/cm），则式中，x光迹在水平方向偏转的距离；t偏转x距离所对应的时间。在示波器中通常改变R或C值作为“扫描速度”粗调，用改变E值作为“扫描速度”微调。改变R、C、E均可改变锯齿波的斜率，进而改变水平偏转距离和扫描速度。（4）比较和释抑电路 利用比较电路的电平比较、识别功能来控制锯齿波的幅度，使电路产生等幅扫描，比较电路也称为扫描长度电路。释抑电路在扫描逆程开始后，关闭或抑制扫描闸门，使“抑制”期间扫描电路不再受到同极性触发脉冲的触发，以便使扫描电路恢复到扫描的起始电平上。比较和释抑电路与扫描门、积分器构成
27、一个闭合的扫描发生器环，其中扫描门的输入接受三个方面的信号：来自触发电路的触发脉冲；“稳定度”电位器提供的直流电位；来自释抑电路的释抑信号。1）触发扫描：如图7-21，E1、E2分别为闸门电路的上、下触发电平，E0为闸门电路的静态工作点（来自“稳定度”调节的直流电位）。闸门电路在触发脉冲1作用下，达到上触发电平E1，输出闸门信号控制扫描发生器输出线形斜波，开始扫描正程。当扫描发生器输出Vo达到由比较电路设定的比较电平Er时，比较和释抑电路成为一跟随器，使闸门电路的输入跟随锯齿波发生器输出的斜波电压Vo。直到到达下触发电平，闸门电路翻转，控制扫描发生器结束扫描正程，回扫期开始。通过调节比较电平E
28、r，可以改变扫描结束时间和扫描电压的幅度。在扫描正程结束后，锯齿波发生器输出进入回扫期，同时比较和释抑电路进入抑制期，释抑电路启动了对输入触发脉冲5的抑制作用。抑制期结束后，闸门电路重新处于“释放”状态，允许后续的触发脉冲6触发下一次扫描开始。2）连续扫描。在连续扫描方式下，不论是否有触发脉冲，扫描闸门都将输出闸门信号，使扫描发生器可以连续工作。扫描闸门仍然受比较和释抑电路的控制，以控制扫描正程的结束，从而实现扫描电压和被测电压的同步。3水平放大器水平放大器的基本作用是选择X轴信号，并将其放大到足以使光点在水平方向达到满偏的程度。X放大器的输入端有“内”、“外”信号的选择。置于“内”时，X放大
29、器放大扫描信号；置于“外”时，水平放大器放大由面板上X输入端直接输入的信号。改变X放大器的增益可以使光迹在水平方向得到扩展，或对扫描速度进行微调，以校准扫描速度。改变X放大器有关的直流电位可以使光迹产生水平位移。小结：本结应掌握通用示波器垂直通道的工作原理、通用示波器水平通道的工作原理作业：363103.3取样示波器教学目的1.掌握取样的基本概念。2.掌握取样示波器的组成及其垂直通道水平通道的工作原理。3.了解取样示波器的基本参数。教学重点及难点1. 取样的基本概念2.取样示波器的组成及其垂直通道水平通道的工作原理教学方式：讲授教学过程：3.3.1取样示波器的基本原理1取样的基本概念取样就是从
30、被测波形上取得样点的过程。取样分为实时取样和非实时取样两种。从一个信号波形中取得所有取样点，来表示一个信号波形的方法称为实时取样；从被测信号的许多相邻波形上取得样点的方法称为非实时取样，或称为等效取样。2取样原理在取样技术中，取样保持器是核心电路，取样保持器在原理上可等效为一个取样开关（取样门）和保持电容的串联。在实时取样条件下，以为取样间隔，完成一个信号周期（T）的采样需n次，即；在非实时取样时，设每m个信号周期取样一次，经过n次取样之后完成对信号的一次取样循环，那么，一次取样循环的时间t和信号周期T的关系为 即，非实时取样后得到的n个取样点形成的包络等效为原信号的一个周期，而这n个取样点来
31、自于原信号的（mn+1）个周期，因而，取样后比原信号频率降低了（mn+1）倍。非实时采样只适用于周期性信号。随机采样也是经过若干个信号周期取得一组取样值，但取样不是顺序进行，而是随机出现的，取样时同时记录取样点出现的相对位置，这样在显示时才能根据不同的位置，确定信号的采样点，从而确定信号。3 显示原理连续周期信号经（非实时）取样后，得到一系列时间上离散的采样点（窄脉冲串），并经放大和延长电路后保持，再通过Y放大器施加到Y偏转板，荧光屏上将显示出一系列不连续的光点，当这些光点足够密集时，则可观测到近似连续的波形。取样示波器中的水平扫描信号为阶梯波电压，阶梯持续时间，阶梯数对应屏幕上显示的不连续的
32、光点数。对于随机取样，光点的显示也是依照取样的先后进行的，因而，扫描电压不是规则的阶梯波，而应该根据每个样点原来的位置分别扫描。3.3.2取样示波器的组成及工作原理取样示波器主要由示波管、X通道和Y通道组成。与普通示波器相比，主要差别是增加了取样电路和步进脉冲发生器。垂直Y通道由延迟线、延长门和Y放大器等电路组成，最关键的电路是取样电路，它产生正比于取样值的阶梯电压。被测信号经延迟线送至取样门，在步进延迟的取样控制下取样。取样信号经放大和脉冲延长后送到偏转放大器。水平X系统由触发电路、步进脉冲发生器、扫描信号发生器和X放大器等电路组成。被测信号或外触发信号经触发电路产生所需的触发同步信号。该信
33、号馈入步进脉冲发生器，产生步进延迟脉冲。步进延迟脉冲送到垂直系统，控制取样脉冲发生器和延长门控制器，另外，步进延迟还用于控制水平扫描电路。每一个步进延迟脉冲送至阶梯波发生电路，产生阶梯电压。阶梯波每上升一阶，示波管屏幕上隔一定距离就显示一个光点，所以取样示波器屏幕上的扫描线是由断续的光点组成的，每两点相差一个阶梯电压。2.取样示波器的垂直通道垂直通道中的取样电路产生正比于取样值的阶梯电压。取样门的种类很多，有单管门、平衡门、行波门和闭环取样电路等。闭环取样电路的组成框图如图7-32所示。3.取样示波器的水平通道取样示波器的X通道主要包括触发、放大、分频单元、快斜波发生器、比较器、阶梯波发生器和
34、X放大器。最有特色的阶梯波发生器，主要用来产生每隔mT+t上升一级的阶梯波，产生形成取样和延长门的t步进延迟脉冲，触发脉冲由被测信号经m倍分频产生，用于启动快斜波发生器，使之输出快斜波。在电压比较器中，快斜波与阶梯波发生器产生的阶梯波进行比较，当快斜波达到阶梯波的幅度时，电压比较器的输出状态发生变化，此变化电压经脉冲形成电路形成脉冲。脉冲有两个作用：一方面使取样脉冲发生器输出一个取样步进脉冲加到Y通道，打开Y通道的取样门对被测信号进行取样；另一方面驱动泵发生器使阶梯发生器的输出升高一个台阶。由于在取样过程中阶梯波不断逐阶提高，快斜波又具有良好的线性，以至每一次快斜波到达阶梯波高度的时刻都要比上
35、一次推迟一段时间t。3.3.3取样示波器的主要参数（1）取样示波器的带宽 对取样门的要求是元件的高频特性要足够好；取样脉冲本身要足够窄，。当取样门所用元件工作频率足够高时，取样门的最高工作频率与取样脉冲底边的宽度成反比。（3）等效扫速 等效扫速定义为被测信号经历时间与水平方向展宽的距离比。在通用示波器中扫描速度为荧光屏每厘米代表的时间（t/cm）。在取样示波器中，虽然在屏幕上显示n个亮点需要n（mT+t）的时间，但它等效于被测信号经过了nt的时间。（2）取样密度 取样密度是指电路扫描时，在示波器屏幕X轴上显示的被测信号每格所对应的取样点数，常用每厘米的光点数来表示小结：本结强调取样的基本概念、
36、取样示波器的组成及其垂直通道水平通道的工作原理作业：3113.4示波器的多波形显示教学目的1.掌握多线、多踪、 双时基扫描的工作原理教学重点及难点1. 多线、多踪、 双时基扫描的工作原理教学方式：讲授教学过程：3.4.1多线显示、多踪显示1多线示波多线示波是利用多枪电子管来实现的。各通道、各波形之间产生的交叉干扰可以减少或消除，可获得较高的测量准确度。但其制造工艺要求高，成本也高，所以应用不是十分普遍。2多踪示波多踪示波是在单线示波的基础上增加了电子开关而形成的。电子开关按分时复用的原理，分别把多个垂直通道的信号轮流接到Y偏转板上，最终实现多个波形的同时显示。多踪示波器实现简单，成本也较低，因
37、而得到了广泛使用。双踪示波器的Y通道工作原理如图双踪示波器的Y通道中设置了两套相同的输入和前置放大器，两个通道的信号都经过电子开关控制的门电路，只要电子开关的切换频率满足人眼的滞留要求，就能同时观察到两个被测波形而无闪烁感。根据电子开关工作方式的不同，双踪示波器有5种显示方式。（1）“Y1”通道（CH1）：接入Y1通道，单踪显示Y1的波形。（2）“Y2”通道（CH2）：接入Y2通道，单踪显示Y2的波形。（3）叠加方式（CH1+CH2）：两通道同时工作，Y1、Y2通道的信号在公共通道放大器中进行代数相加后送入垂直偏转板，实现两信号的“和”或“差”的功能。（4）交替方式（ALT）：第一次扫描时接通
38、Y1通道，第二次扫描时接通Y2通道，交替地显示Y1、Y2通道输入的信号，如图7-23所示。该方式适合于观察高频信号。（5）断续方式（CHOP）：断续方式是在一个扫描周期内，高速地轮流接通两个输入信号，被测波形由许多线段时续地显示出来，该方式适用于被测信号频率较低的情况3.4.2双时基扫描显示双时基示波器有两个独立的触发和扫描电路，其扫描速度可以相差很多倍。这种示波器特别适用于在观察一个脉冲序列的同时，仔细观察其中一个或部分脉冲的细节。为了能同时观测脉冲列的全貌及其中某一部分的细节，通过电子开关，把两套扫描电路的输出“交替”地接人X放大器。电子开关还控制Y线光迹分离电路，它实际上是控制Y放大器的
39、直流电位，使两种扫描显示的波形上下分开。由于荧光屏的余辉和人眼的残留效应，就使人感到“同时”显示了两种波形。这称为“A延迟B”。把A、B扫描门产生的增辉脉冲叠加起来，形成合成增辉信号（见图7-26），用它来给A通道增辉，使得A通道所显示的脉冲列中，对应B扫描期间的那个脉冲3被加亮（见图7-25），这称为“B加亮A”。在有的双扫描示波器的实现中，只有A延迟B方式，有的只有B加亮A方式，若两种方式都有的，被称为自动双扫描。小结：本结着重多线、多踪、 双时基扫描的工作原理3.5 波形存储及显示技术及示波器的使用教学目的1.了解模拟存储技术。2.掌握数字存储示波器的基本原理。3. 掌握选用示波器的基本
40、原则。4.掌握示波器使用的注意事项。5.掌握用示波器测直流电压交流电压的原理和方法。6.掌握用示波器直接测周期（时间间隔）、频率相位的方法。7.掌握用李萨育图形法测频率和相位的方法教学重点及难点1.选用示波器的基本原则2.数字存储示波器的基本原理3.用示波器测直流电压交流电压的原理和方法4.用李萨育图形法测频率和相位的方法5.用示波器直接测周期（时间间隔）、频率相位的方法。教学方式：讲授教学过程：3.5.1 波形模拟存储技术和记忆示波器模拟记忆示波器是利用记忆示波管的波形记忆（存储）特性实现波形较长时间的存储。记忆示波器的核心是记忆示波管，示波管内有两种电子枪，一种称为写入枪，它与通用示波器的
41、电子枪类似，另一种称为读出枪，又称泛射枪在记录波形之前，首先清除存储栅网上的电子。工作时，由写入枪发射的电子束在存储栅网上产生二次电子，实现存储。读出时，读出枪发出的泛射电子束通过栅网而到达荧光屏，轰击荧光屏磷层发光，而其余的区域则阻止读出电子束通过，于是荧光屏上按原来的波形形状将存入的信号重新显示出来。CRT存储示波器在通用示波器的基础上增加了记忆示波管和控制信号。3.5.2 数字存储示波器数字存储示波器（Digital Storage Oscilloscope，简称为DSO）是将捕捉到的波形通过A/D转换进行数字化，而后存入示波管外的数字存储器中。1 数字存储示波器的组成原理一个典型的数字
42、存储示波器原理方框图如图7-36所示，它有实时和存储两种工作模式。当处于实时工作模式时，其电路组成原理与一般模拟示波器一样。当处于存储工作模式时，它的工作过程一般分为存储和显示两个阶段。在存储工作阶段，模拟输入信号先经过适当地放大或衰减，然后再经过“取样”和“量化”两个过程的数字化处理，将模拟信号转换成数字化信号，最后，数字化信号在逻辑控制电路的控制下依次写入到RAM中。在显示工作阶段，将数字信号从存储器中读出，并经D/A转换器转换成模拟信号，经垂直放大器放大加到CRT的Y偏转板。与此同时，CPU的读地址计数脉冲加至D/A转换器，得到一个阶梯波扫描电压，加到水平放大器放大，驱动CRT的X偏转板
43、，从而实现在CRT上以稠密的光点包络重现模拟输入信号。3.5.3 示波器的选用（1）根据要显示的信号数量，选择单踪或双踪示波器 （2）根据被测信号的频率特点选择 （3）根据被测信号的重现方式选择 （4）根据被测信号是否含有交直流成分选择 （5）根据被测信号的测试重点选择 3.5.4 示波器的正确使用1 使用注意事项（1）使用前必须检查电网电压是否与示波器要求的电源电压一致。（2）通电后需预热几分钟再调整各旋钮。各旋钮应先大致旋在中间位置，以便找到被测信号波形。（3）注意示波器的亮度不宜开得过高，且亮点不宜长期停留在固定位置，特别是暂时不观测波形时，更应该将辉度调暗，否则将缩短示波管的使用寿命。
44、（4）输入信号电压的幅度应控制在示波器的最大允许输入电压范围内。2 通用示波器的主要技术性能举例某双踪示波器是20MHz带宽的通用示波器，其主要技术性能如下：（1）Y轴通道1）偏转灵敏度 5mV/div5V/div，按1-2-5顺序分9档，误差为5%；扩展5时误差为10%。2）频带宽度 DC耦合为020MHz，AC耦合为10Hz20MHz。3）输入阻抗 直接输入时：（12%）；经10：1探极输入时：（105%）。4）最大输入电压 400Vpk，即输入电压的峰值不能超过400V。5）工作方式 CH1（通道1）、CH2（通道2）、ALT（交替）、CHOP（断续）、ADD（叠加）。6）Y通道延迟时间
45、 Y通道延迟时间在100ns以上。（2）X轴通道1）时基因数 0.1s/div0.2s/div，按1-2-5顺序分为20档，误差为5%；扩展5时误差为8%，最小时基因数为20ns/div。2）工作方式 直线扫描方式（包括AUTO（自动）、NORM（触发）、SGL（单次），X-Y方式。3）触发方式 CH1，CH2，LINE（电源），EXT（外）。4）耦合方式 AC，DC，TV（电视场同步信号），NORM。5）外触发最大输入电压 400Vpk（DC+AC peak，直流与交流峰值之和）。（3）主机1）显示尺寸 8div10div（1div=1cm）。2）后加速阳极电压 2kV。3）显示颜色 绿色。
46、4）Z调制（亮度调制） 频率范围：DC1MHz；最大输入电压；50Vpk；输入电阻：10k。5）X-Y方式频率范围 01MHz。6）校准信号 方波，（0.52%）Vpp，（12%）kHz。3 通用示波器的面板（1）CH1通道1：垂直输入端，在X-Y方式时选CH1作为Y轴输入端。（2）CH2通道2：垂直输入端。（3）VOLTS/DIV为Y通道输入衰减器：顺时针旋至“校准”位置时，垂直偏转灵敏度为面板上的指示值。（4）垂直方式选择。置CH1或CH2时单踪显示；置“叠加”时，显示CH1+CH2信号。（5）输入耦合方式有：“AC”、“DC”、“GND”。（6）触发源选择开关：置CH1时，选CH1作为内
47、触发信号；置CH2时，选CH2信号作为内触发信号；置“电源”时，选50Hz市电作为触发信号；置“外”时，选EXT TRIG信号作为外触发信号。（7）触发信号耦合方式有：“自动”、“常态”、“TV H”和“TV V”（电视行/场信号）。（8）TIME/DIV为扫描时间选择旋钮。当“微调”旋钮处于“校准”位置时，扫描时间为面板上的指示值。（9）“触发电平”调节旋钮用于调节触发电平，当调节到“电平锁定”位置时，触发电平自动保持在最佳值。（10）X-Y方式：当按下“X-Y”开关时，垂直方式开关置于CH2，触发源开关置于CH1时，为X-Y工作方式。4 探头的正确使用常见探头为低电容高电阻探头，它带有金属屏蔽层的塑料外壳，内部装有一个RC并联电路，其一端接探针，另一端通过屏蔽电缆接到示波器的输入端。使用这种探头，探头内的RC并联电路与示波器的输入阻抗RiCi并联电路组成了一个具有高频补偿的RC分压器。当满足时（其中），分压器的分压比为，与频率无关。而探针看进去的输入电容，因为
