示波器的工作原理介绍(编辑修改稿)

示波器的工作原理介绍(编辑修改稿)内容摘要：

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 511 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、校准信号电路、示波管和高低压电源供给电路等组成。 观察信号波形时，被测信号 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两信号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信号控制，使得 Y轴两个前置通道随着扫描电路门信号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信号的重复频率有关。 交替工作状态适用于观察频率不太低的被测信号。 图 511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，因而可得到两信号相加或两信号相减的显示。 然而，两信号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信号之和；在第二个位置（ YA）时，荧光屏上的图形为两信号之差。 为了观察被测信号随时间变化的波形，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。 当触发信号加到触发电路时，触发了扫描电路，扫描电路就产生相应的扫描信号；当不加触发信号时，扫描电路就不产生扫描信号。 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，触发信号来自经 Y轴通道送入的被测信号。 当该开关置于外的位置时，触发信号是由外部送入的。 这个信号应与被测信号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，触发电路的触发信号来自 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信号。 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，触发电路的触发信号只取自 YB 通道的输入信号。 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信号（锯齿波信号），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。 这就是通常在观察信号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 轴输入端输入的信号，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。 当扫描电路闸门信号来到 Z轴放大电路， Z轴放大电路便输出正向的增辉脉冲信号，加至示波管的控制极。 这就是说，在扫描信号的过程中，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信号也加至 Z轴放大电路，此时 Z轴放大电路便输出负向脉冲信号，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。 校正信号电路产生一个一定频率、一定幅度的矩形信号（如国产 SR8 型两踪示波器的校正信号是频率为 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。 二、示波器的使用方法 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 SR8 型双踪示波器为例介绍。 （一）面板装置 SR8 型双踪示波器的面板图如图 512 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）标准信号输出 1kHz、 1V 方波校准信号由此引出。 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，电子开关受扫描信号控制转换，每次扫描都轮流接通 YA或 YB信号。 当被测信号的频率越高，扫描信号频率也越高。 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信号。 “断续”：当显示方式开关置于“断续”时，电子开关不受扫描信号控制，产生频率固定为 200kHz 方波信号，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信号频率，因此屏幕上显示的两个通道信号波形是断续的。 当被测信号频率较高时，断 续现象十分明显，甚至无法观测；当被测信号频率较低时，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信号。 “ 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”通道的信号波形。 “ YA+YB”：显示方式开关置于“ YA+YB”时，电子开关不工作， YA 与 YB 两路信号均通过放大器和门电路，示波器将显示出两路信号叠加的波形。 （ 2）“ DC⊥ AC” Y轴输入选择 开关，用以选择被测信号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信号；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，读取被测信号的幅度。 当此旋 钮反时针转到满度时，其变化范围应大于 ，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通道信号倒相显示，即显示方式（ YA+YB）时，显示图像为 YBYA。 （ 7）“内触发、拉 YB”触发源选择开关。 在按的位置上（常态 )扫描触发信号分别取自YA及 YB通道的输入信号，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，扫描的触发信号只取自于 YB通道的输入信号，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，被测信号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轴的光点移动速度由其决定， 从 s～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。