电子测量技术教案《3》培训讲学课件

1 1 1 1 1目录退出下一页上一页最后一页7/9/202417/9/202417/9/202417/9/202417/9/20241目录退出下一页上一页最后一页电子测量技术教案32 2 2 2 2目录退出下一页上一页最后一页7/9/202427/9/202427/9/202427/9/202427/9/20242目录退出下一页上一页最后一页3.1示波器显示波形的基本原理3.1.1偏转电压的作用1.示波管示波管是示波器最终显示信号波形的部件。它包括三个部分：电子枪、偏转系统和荧光屏。这三部分密封在玻璃壳内，形成电真空器件。23 3 3 3 3目录退出下一页上一页最后一页7/9/202437/9/202437/9/202437/9/202437/9/20243目录退出下一页上一页最后一页图3-1示波管及电子束控制电路34 4 4 4 4目录退出下一页上一页最后一页7/9/202447/9/202447/9/202447/9/202447/9/20244目录退出下一页上一页最后一页（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，撞击荧光屏而发光。它是由灯丝（F）、阴极（K）、栅极（G1）、前加速极（G2）、第一阳极（A1）、第二阳极（A2）组成。灯丝的作用是加热阴极，加热后的阴极发射电子。（2）偏转系统偏转系统是由两对位置互相垂直的偏转板组成。靠近电子枪的一对是垂直偏转板，另一对是水平偏转板。电子束靠偏转板上加的电场发生偏转。45 5 5 5 5目录退出下一页上一页最后一页7/9/202457/9/202457/9/202457/9/202457/9/20245目录退出下一页上一页最后一页（3）荧光屏荧光屏是荧光粉涂在玻璃屏的内表壁而制成。荧光屏的发光颜色通常有绿色、黄色、兰色和白色。余辉时间有中余辉时间（0.010.1s）、长余辉时间（0.1s以上）、短余辉时间（小于10-3s）。观察频率较低的信号时用长余辉时间的示波管；观察频率较高的信号时用余辉时间较短的示波管；一般示波器中均采用中余辉示波管。56 6 6 6 6目录退出下一页上一页最后一页7/9/202467/9/202467/9/202467/9/202467/9/20246目录退出下一页上一页最后一页v偏转电压的作用1）当X轴、Y轴偏转板都不加电压，电子束打在荧光屏的中心。2）当X轴偏转板不加电压，只在Y轴偏转板加上电压时，则电子束垂直偏离中心，偏离的大小与偏转板上加的电压成正比。3）当Y轴偏转板不加电压，只在X轴偏转板加上电压时，则电子束水平偏离中心，偏离的大小也是与偏转板上的电压成正比。4）当X轴、Y轴偏转板同时也加上电压时，电子束的偏转可以这样来确定，电子束最终打在分别平行于Y轴(ux的作用）和X轴（uy的作用）的线的交点处的屏幕上。67 7 7 7 7目录退出下一页上一页最后一页7/9/202477/9/202477/9/202477/9/202477/9/20247目录退出下一页上一页最后一页n3.1.2扫描1.扫描是电子束在电场的作用下，按一定的规律在荧光屏上运动的过程。2.X轴偏转板加的锯齿波电压，称为扫描电压。3.X轴偏转板加重复的锯齿波电压时，在屏幕上就显示一条亮线，这个过程叫做水平扫描。4.电子束从左到右的扫描叫水平正程扫描，从右到左的扫描叫水平逆程扫描。5.水平逆程扫描时间最好为零，这就要求锯齿波扫描电压的逆程时间为零。78 8 8 8 8目录退出下一页上一页最后一页7/9/202487/9/202487/9/202487/9/202487/9/20248目录退出下一页上一页最后一页v如果被测信号电压uy的周期为Ty，扫描电压的周期为Tx，当TX=Ty，并同时加到偏转板，电子就在uy与ux共同所产生的偏转电场作用下，打在荧光屏上形成的亮点的光迹正是与uy相同的曲线。图3-2波形显示图89 9 9 9 9目录退出下一页上一页最后一页7/9/202497/9/202497/9/202497/9/202497/9/20249目录退出下一页上一页最后一页3.2通用示波器n3.2.1通用示波器的基本组成和原理框图通用示波器是由Y轴偏转系统、X轴偏转系统和主机部分组成。Y轴偏转系统是由Y轴衰减器、延迟线和Y轴放大器等组成。X轴偏转系统是由同步触发电路、扫描发生器、消隐电路和X轴放大器等组成。主机系统是由示波管、电源、Z通道和标准信号源等组成。91010101010目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024107/9/2024107/9/2024107/9/2024107/9/202410目录退出下一页上一页最后一页图3-3通用示波器的组成框图101111111111目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024117/9/2024117/9/2024117/9/2024117/9/202411目录退出下一页上一页最后一页n3.2.2Y通道1.输入电路输入电路的作用是使输入信号进行电压变换及被测电路的输出端与示波器前置放大器之间起阻抗匹配的作用，当被测信号输入，前置放大器工作于最佳状态。图3-4输入电路111212121212目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024127/9/2024127/9/2024127/9/2024127/9/202412目录退出下一页上一页最后一页（1）探头同轴电缆作为输入引线，使输入电容Ci显著增加，在测量高频信号或窄脉冲信号时容易出现失真。因此，宽带示波器常用探头检测被观察信号。探头里有一可调的小电容C(510pF)和大电阻R并联调整补偿电容C可以得到最佳补偿，即满足CiRi=RC应调整C，使达到图(a)的正确补偿情况。121313131313目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024137/9/2024137/9/2024137/9/2024137/9/202413目录退出下一页上一页最后一页图3-5调节补偿电容时的波形正常补偿过补偿欠补偿131414141414目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024147/9/2024147/9/2024147/9/2024147/9/202414目录退出下一页上一页最后一页探头的缺点是送到示波器输入端的信号减小了10倍。计算脉冲幅度时，应将偏转因数乘以10。为了避免探头衰减，可采用有源探头，即探头内有一个场效应源极跟随器，它的传输系数为1，同时又具有高输入阻抗和屏蔽性。另外必须强调，探头里的微调电容是对特定的示波器设定的，各台示波器的Ci值一般都不相同，所以探头不能互换，否则会引入明显畸变。141515151515目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024157/9/2024157/9/2024157/9/2024157/9/202415目录退出下一页上一页最后一页（2）输入耦合方式如果示波器的下限频率不为零，那么放大器为交流放大器，其输入端用电容耦合；如果示波器的下限频率为零，可以观察信号的直流分量或观察变化极慢的信号，那么放大器是直流放大器。输入端的耦合方式，可以是直流耦合，也可以是交流耦合，用开关K来控制。将开关置于“DC”位置，信号直接通过，开关置于“AC”位置，信号通过电容隔断直流。开关置于“”位切断信号，这时扫描基线所在位置为零电平。151616161616目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024167/9/2024167/9/2024167/9/2024167/9/202416目录退出下一页上一页最后一页（3）衰减器由于示波器的灵敏度设计得较高，当需要观察幅度较大的信号时，可能出现信号失真。为了避免失真，必须接入衰减器。2.射极跟随器射极跟随器的输入阻抗高使示波器的输入阻抗高,对被测网络影响小；射极跟随器的输出阻抗低可以适应后接的低阻抗延迟线。3.延迟线Y通道加入延迟线是为了使被测信号与X通道的扫描信号同时到达各自的偏转板，最后在屏幕上能观察到起始的波形。161717171717目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024177/9/2024177/9/2024177/9/2024177/9/202417目录退出下一页上一页最后一页4.Y轴前置放大电路和输出放大电路都是采用宽带放大器。前置放大电路可以使信号得到放大，补偿延迟线对信号的损耗。输出放大电路放大信号到能够使电子束偏转足够大的幅度。171818181818目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024187/9/2024187/9/2024187/9/2024187/9/202418目录退出下一页上一页最后一页n3.2.3X通道1.触发电路触发电路包括触发源选择、触发信号耦合方式选择触发放大器、触发整形电路。图3-6触发电路181919191919目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024197/9/2024197/9/2024197/9/2024197/9/202419目录退出下一页上一页最后一页（1）触发源选择触发源选择通常由转换开关来选择内触发、外触发或电源触发。内触发信号来自示波器内Y通道的被测信号。外触发是用外接信号作为触发信号，由触发输入端接入。当比较两个信号的时间关系时，可用外触发。电源触发是用交流电源经变压器降压后再产生的脉冲作为触发信号。电源触发信号用于观察与交流电源频率有时间关系的信号。192020202020目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024207/9/2024207/9/2024207/9/2024207/9/202420目录退出下一页上一页最后一页（2）触发耦合方式触发耦合方式有四种，“DC”直流耦合、“AC”交流耦合、“AC”低频抑制和“HF”高频耦合。直流耦合用于接入直流或缓慢变化的信号或频率较低并且有直流成分的信号。交流耦合用于观察由低频到较高频的信号，用内触发或外触发均可。交流低频抑制耦合方式用于抑制2kHz以下的低频信号成分，使被测信号波形稳定。高频耦合用于观察大于5MHz的信号。202121212121目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024217/9/2024217/9/2024217/9/2024217/9/202421目录退出下一页上一页最后一页（3）触发方式及触发整形电路触发方式一般有常态、自动和高频三种方式。常态触发方式是将触发信号输入整形电路，整形后输出足以触发扫描电压电路的触发脉冲。当无输入或触发电平不够时，无触发脉冲输出，无扫描基线；触发极性是可调的，上升沿触发为正极性触发，下降沿触发为负极性触发。常态触发的触发电平幅度可调节。自动触发方式中的整形电路为自激多谐振荡器。在没有被测信号时仍然有扫描基线。一般测量均使用自动触发方式。高频触发方式中整形电路也为自激多谐振荡器。高频触发方式常用于观测高频信号。212222222222目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024227/9/2024227/9/2024227/9/2024227/9/202422目录退出下一页上一页最后一页2.时基发生器时基闸门电路、扫描电压发生器、电压比较器和释抑电路组成时基发生器。222323232323目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024237/9/2024237/9/2024237/9/2024237/9/202423目录退出下一页上一页最后一页v时基闸门v扫描电压发生器v电压比较器v释抑电路232424242424目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024247/9/2024247/9/2024247/9/2024247/9/202424目录退出下一页上一页最后一页n3.2.4主机系统1示波管示波管是用来最终显示波形。2电源电源分为低压电源和高压电源两种。低压电源采用典型的串联调节式稳压电源。高压电源一般采用直流-直流变换方法。它是由高频振荡器产生近于方波的高频振荡，再用变压器方波提升到所需要的电压值，经过整流、滤波得到高压的直流电压。这种方法可使变压器和滤波器做得较小，纹波电压很低，负载一旦加重，能自动停振有自动保护作用。242525252525目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024257/9/2024257/9/2024257/9/2024257/9/202425目录退出下一页上一页最后一页3Z通道Z通道也称为增辉电路。亮疤的形成。示波器采用了增辉技术，即用一增辉脉冲控制示波管的栅极电位，使示波管在不扫描时处于截止，荧光屏上无光迹显示，只有在扫描正程时，荧光屏才显示光迹。252626262626目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024267/9/2024267/9/2024267/9/2024267/9/202426目录退出下一页上一页最后一页4标准信号发生器标准信号发生器产生输出电压为一定值，频率固定的标准方波。方波输入到Y通道，校准Y放大器的灵敏度，以满足对信号电压的测量要求；利用方波的周期，对X轴时基扫描速度进行校准，以满足对信号周期的测量要求。262727272727目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024277/9/2024277/9/2024277/9/2024277/9/202427目录退出下一页上一页最后一页n3.2.5通用示波器的主要技术性能选择和使用示波器时，必须了解六项最重要的性能指标1频率响应示波器的频率响应就是其Y轴系统工作频率范围，或指Y放大器带宽，通常以-3dB处，即相对放大量下降到0.707时的频率范围表示。宽带示波器的频率响应低端常常从零开始，频带越宽，高频特性越好。例如，SR-8型二踪示波器带宽为15MHz，SBM-10A示波器的带宽为30MHz，SBM-10A示波器能够测量的信号频率就比SR-8型二踪示波器要高。目前最宽的示波器频率范围已达到1000MHz。272828282828目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024287/9/2024287/9/2024287/9/2024287/9/202428目录退出下一页上一页最后一页2偏转灵敏度示波器输入电压与亮点Y方向偏移量的比值称为偏转灵敏度，也称为偏转因数。单位mV/div，度（div）指荧光屏刻度1大格，1div=1cm。偏转因数数值可表示灵敏度，数值越小灵敏度越高，每一种示波器有一个最高灵敏度。一般示波器最高灵敏度对应于5mV/div或10mV/div。当Y系统接入不同衰减器时偏转因数值改变。282929292929目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024297/9/2024297/9/2024297/9/2024297/9/202429目录退出下一页上一页最后一页3扫描速度示波器屏幕上光点的水平扫描速度的高低可用扫描速度、时基因数、扫描频率等指标来描述。扫描速度就是光点水平移动的速度，其单位是cms或divs(度秒)。扫描速度的倒数称为时基因数，它表示光点水平移动单位长度(cm或div)所需的时间。扫描频率表示水平扫描的锯齿波的频率。一般示波器在X方向扫描频率可由tcm或tdiv分档开关进行调节，此开关标注的是时基因数。为了观察缓慢变化的信号，则要求示波器具有较低的扫描速度，因此，示波器的扫描频率范围越宽越好。293030303030目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024307/9/2024307/9/2024307/9/2024307/9/202430目录退出下一页上一页最后一页4输入阻抗输入阻抗是指示波器输入端对地的电阻Ri和分布电容Ci的并联阻抗。输入阻抗越大，示波器对被测电路的影响就越小，所以要求输入电阻Ri大而输入电容Ci小。输入电容Ci在频率越高时，对被测电路的影响越大。303131313131目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024317/9/2024317/9/2024317/9/2024317/9/202431目录退出下一页上一页最后一页5瞬态响应瞬态响应是指输入理想的矩形波信号后，示波器显示波形的脉冲参数，如图3-8包括上升时间t r、上冲、平顶跌落、下降时间t、反冲等。是示波器的频率特性的瞬态表示法。其中以tr和最重要。上冲通常以相对值表示，在上冲一定的前提下，tr越小示波器高频特性越好，例如5%，SR-8示波器tr24ns，SR-20Gtr12ns。显然，SR-20G型的高频特性比SR-8型的好。313232323232目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024327/9/2024327/9/2024327/9/2024327/9/202432目录退出下一页上一页最后一页图3-8示波器的瞬态响应323333333333目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024337/9/2024337/9/2024337/9/2024337/9/202433目录退出下一页上一页最后一页6延迟时间从扫描线开始出现到波形上升或下降到基本幅度的10%所经过的时间称为延迟时间。延迟时间的存在有利于观察脉冲沿，这是示波器Y轴系统中接入延迟线的结果。延迟时间固定或可调随机型而异。333434343434目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024347/9/2024347/9/2024347/9/2024347/9/202434目录退出下一页上一页最后一页3.3双踪示波器n3.3.1主要技术性能v双踪示波器仍然是通用示波器。v双踪示波器用得极为普遍。vHH4310A双踪示波器带宽20MHz，最小垂直偏转因数1mV/cm,扫描时间因数20ns/cm,采用810cm矩形内刻度示波管。343535353535目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024357/9/2024357/9/2024357/9/2024357/9/202435目录退出下一页上一页最后一页1.Y轴偏转系统（1）工作方式：Y1、Y2、Yl土Y2、交替、断续（2）输入耦合：AC、DC（3）位移范围：12cm位移线性误差：不超过5。（4）输入阻抗：输入电阻1M土2，并联电容25土2pF。（5）最大输入电压：400V(DC+ACp-p)，(AC低于lkHz)。（6）偏转因数353636363636目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024367/9/2024367/9/2024367/9/2024367/9/202436目录退出下一页上一页最后一页（6）偏转因数范围与档级：5mVcm5Vcm，按1；2；5顺序分10档，扩展5：1mVcm1Vcm。误差：不超过士3，扩展5不超过士(10350C)；不超过土5，扩展5不超过土10(0400C)。微调范围：不小于2.51，幅度线性误差，不超过5。（7）频带宽度DC：020MHz，-3dB；AC：10Hz20MHz，-3dB。5扩展，DC：015MHz，-3dB；AC：10Hz15MHz，-3dB。363737373737目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024377/9/2024377/9/2024377/9/2024377/9/202437目录退出下一页上一页最后一页（8）瞬态响应上升时间：不大于17.5ns，5扩展不大于23ns；上冲：不大于5；阻尼：不大于5；顶部不平度：不大于7，下垂：不大于5；直流特性：不大于5373838383838目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024387/9/2024387/9/2024387/9/2024387/9/202438目录退出下一页上一页最后一页（9）Y轴漂移：不大于lcmh。（10）开路噪声：不超过lmV。（11）通道隔离度：不小于301(20MHz)。（12）共模抑制比：不小于101(10MHz)。383939393939目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024397/9/2024397/9/2024397/9/2024397/9/202439目录退出下一页上一页最后一页2X轴与时基系统（1）X显示方式：A、A加亮。B、B触发(HH4310A仅有“A”一种)。（2）扫描方式：常态、自动、单次。（3）触发工作方式触发源：内、外、电源；触发极性：+、一；耦合方式：AC、DC、HFR、TV；耦合方式：AC、DC、HFR、TV；触发方式：触发、全自动(电平锁定)。394040404040目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024407/9/2024407/9/2024407/9/2024407/9/202440目录退出下一页上一页最后一页（4）位移、调节位移旋钮，扫线始端与末端均能移至屏中心。（5）X轴输入阻抗：同Y1（6）X轴偏转因数：同Y1误差：不大于4，扩展5时，不大于6(1035)；不大于6，扩展5时，不大于10(0-40)。（7）X轴频带宽度：DC1MHz，-3dB。（8）XY相位差：不超过30(DC50kHz)。404141414141目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024417/9/2024417/9/2024417/9/2024417/9/202441目录退出下一页上一页最后一页（9）扫描时间因数A扫描时间因数：0.2s0.5scm按1、2、5顺序分20档；扩展倍率：10，误差：不大于土3(10350C)，不大于5(0400C)；扩展10时：0.5scmlscm，不大于15(10350C)；0.5scm0.2scm，不大于8(10350C)；0.5scm0.2scm，不大于10(0400C)；414242424242目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024427/9/2024427/9/2024427/9/2024427/9/202442目录退出下一页上一页最后一页A扫描时间因数微调比：不小于2.5：1，B扫描时间因数：0.2scm0.5scm按1、2、顺序分11档，误差不大于3(10350C)不大于5(0400C)(仅HH4311A用)，扫描线性误差：不大于5；扩展10时：0.5scm1scm，不大于10，0.5scm0.2scm，不大于15。424343434343目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024437/9/2024437/9/2024437/9/2024437/9/202443目录退出下一页上一页最后一页（10）延长时间范围：2s5s。（11）触发特性外触发最大输入电压：100V(DC+ACp-p)，AC低于1kHz；触发灵敏度及同步频率范围：（见下页）外触发输入阻抗：1M2%，252pF。（12）扫描时基晃动：不大于4ns。（13）延迟晃动比：不大于110000（仅HH4311A）。434444444444目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024447/9/2024447/9/2024447/9/2024447/9/202444目录退出下一页上一页最后一页触发方式耦合方式触发同步频率触发灵敏度内 触 发（cm）外触发（cm）触发AC10Hz 10MHz0.50.110Hz20MHz1.50.2DCDC10MHz0.50.110Hz20MHz1.50.2TV20.2锁定AC、DC50Hz10MHz10.1510Hz20MHz20.25触发灵敏度及同步频率范围444545454545目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024457/9/2024457/9/2024457/9/2024457/9/202445目录退出下一页上一页最后一页3.显示系统（1）示波管：15SJ118Y41型内刻度，有效工作面8cm10cm。（2）具有自动聚焦功能，当扫描时间因数及辉度改变时，可自动聚焦。（3）图像畸变边缘直线度偏差：上下边缘0.12cm左右边缘0.16cm；垂直偏度差：10；平行度偏差：10。454646464646目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024467/9/2024467/9/2024467/9/2024467/9/202446目录退出下一页上一页最后一页平行度偏差：10。校准信号电压幅度与误差：0.5V2。平行度偏差：10。4.校准信号电压幅度与误差：0.5V2。464747474747目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024477/9/2024477/9/2024477/9/2024477/9/202447目录退出下一页上一页最后一页5.探极（1）型号：P020-S型无源电压探极。（2）输入阻抗及误差：11电阻1M，并联电容150pF，101电阻10M3，并联电容22pF。（3）最大输入电压：400V(DC+ACp-p)，AC不大于lkHz，l1时为250V。（4）衰减比及误差：l1；101；3。（5）频带宽度l1DC6MHz，-3db101DC20MHz，-3db。474848484848目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024487/9/2024487/9/2024487/9/2024487/9/202448目录退出下一页上一页最后一页6.使用电源及功率（1）电压：交流220Vl0。（2）频率：50Hz5。（3）视在功率：约35VA。7.结构形式及尺寸484949494949目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024497/9/2024497/9/2024497/9/2024497/9/202449目录退出下一页上一页最后一页8.预热时间15min。9.连续工作时间8h。10环境条件（1）温度工作范围：0400C（2）极限工作范围：-10500C（3）湿度工作范围：400C（2090%RH）495050505050目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024507/9/2024507/9/2024507/9/2024507/9/202450目录退出下一页上一页最后一页n3.3.2基本组成和原理框图1基本组成双踪示波器是在单踪示波器的基础上，Y通道中多设一个前置放大器、两个门电路和一个电子开关。2原理框图如图3-9为双踪示波器原理简化框图。双踪示波器的显示方式有五种：YA、YB、YAYB、交替和断续。YAYB为单踪显示，只有一个信号输入YA或YB显示一种波形；YAYB显示的波形为两个信号的和或差，最终仍然显示一个波形。下面主要介绍交替与断续显示方式。505151515151目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024517/9/2024517/9/2024517/9/2024517/9/202451目录退出下一页上一页最后一页图3-9双踪示波器原理简化框图515252525252目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024527/9/2024527/9/2024527/9/2024527/9/202452目录退出下一页上一页最后一页（1）交替：扫描锯齿波电压信号以一个扫描周期为间隔，控制电子开关的转换，A门与B门轮流接通YA和YB，屏幕上交替显示YA和YB信号称为交替显示方式。交替显示方式只适用于被测信号频率较高的场合。用交替显示方式容易产生“相位误差”。克服的办法是用相位超前的信号作固定的内触发源，或者改用“断续”显示方式。525353535353目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024537/9/2024537/9/2024537/9/2024537/9/202453目录退出下一页上一页最后一页（2）断续：电子开关与X扫描电路断开，不受扫描电路控制，它工作在自激振荡状态自动交替接通A门、B门，屏幕上断续显示YA和YB信号称为断续显示方式。如果开关转换频率比被测信号高很多，将两个被测信号分成很多小段轮流显示，间断的亮点靠得很近。要得到较好的断续效果，测量的信号频率应较低。断续显示方式只适用于被测信号频率较低的场合。535454545454目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024547/9/2024547/9/2024547/9/2024547/9/202454目录退出下一页上一页最后一页3.4示波器的选择和使用3.4.1 示波器选择的一般原则1根据不同的测量对象选择示波器1）当定性分析观察信号的波形，并且是频率不高的正弦波，这时可选用普通示波器；2）当分析观察对被测信号的幅度或时间，信号为脉冲波或频率较高的正弦波，这时可选择宽带示波器；3）当分析观察频率高于100MHz的周期脉冲信号，可选用取样示波器；4）当希望将波形存贮起来以便事后进行分析研究，可选用具有记忆功能的记忆示波器。545555555555目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024557/9/2024557/9/2024557/9/2024557/9/202455目录退出下一页上一页最后一页2根据测量任务来正确选择示波器反映一个示波器的适用范围的两个重要工作特性是通道的频带宽度和扫描速度。（1）频带宽度它决定示波器可以观察周期性连续信号的最高频率或脉冲信号的最小宽度。示波器频带宽度fB与被测信号最高频率fm成线性关系。示波器随着被测信号的频率，显示的幅度将会衰减。555656565656目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024567/9/2024567/9/2024567/9/2024567/9/202456目录退出下一页上一页最后一页要想得到在幅度上基本不衰减的显示，选择示波器的频带宽度要等于被测信号中最高频率的三倍以上。示波器的频带宽度fB与上升时间tro的关系为fBtro350。一般选择示波器的上升时间为被测信号上升时间trx的三分之一，即fBtro1000。若被测信号的上升时间trx=20ns，则应选择fB=50MHz的示波器。565757575757目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024577/9/2024577/9/2024577/9/2024577/9/202457目录退出下一页上一页最后一页（2）扫描速度它决定了被测波形在荧光屏上水平方向展开的程度。如果荧光屏X轴方向的有效宽度为10div(格)，则为了清楚地观测一个脉冲信号的完整波形，这个波形在荧光屏上至少应占有3div以上的宽度。例如，被观测的脉冲信号宽度为120ns,则扫描速度应。同样，为了清楚地观测脉冲信号的边沿，被观测的边沿在荧光屏上也应占有3div以上的宽度，若被测脉冲的边沿时间为60ns，则扫描速度也应。因此必须根据被测信号的特点，选用指标符合测量要求的示波器。575858585858目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024587/9/2024587/9/2024587/9/2024587/9/202458目录退出下一页上一页最后一页n3.4.2示波器的正确使用v首先要认真阅读示波器的技术说明书，掌握其使用方法，熟悉各旋钮、按键的功能。v使用示波器之前，要仔细检查旋钮、开关、电源线有无损坏，发现问题即时修理或换新。v使用示波器时，“辉度”旋钮不宜开得过亮，不能使光点长期停留在荧光屏一处，因为高速的电子束轰击荧光屏时，只有少部分能量转化为光能，大部分则变成热能。所以不应当使亮点长时间停留在一点上，以免烧坏荧光粉而形成斑点。v若暂不使用，可以将“辉度”调暗一些。v在送入被测信号电压时，输入电压幅度不能超过示波器允许的最大输入电压。应注意，一般示波器给定的允许最大输入电压值是峰峰值，而不是有效值。585959595959目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024597/9/2024597/9/2024597/9/2024597/9/202459目录退出下一页上一页最后一页使用示波器探头时应注意下面几点：1 必须根据测试的具体要求来选用探头类型，否则将得到相反的效果。v比如误用电阻分压器探头去测量高频或脉冲电路，那么由于这种探头的高频响应很差，将使脉冲波形产生严重失真。2 一般情况，探头和示波器都应配套使用，不能互换，否则将会导致分压比误差增加或高频补偿不当。特别是低电容探头。v如果示波器Y通道的输入级放大管更换而引起输入阻抗改变，或探头互换，这都有可能造成高频补偿不当而产生波形失真。596060606060目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024607/9/2024607/9/2024607/9/2024607/9/202460目录退出下一页上一页最后一页3 低电容探头的电容器C1应定期校正v具体方法：以良好的方波电压通过探头加到示波器，若高频补偿良好，应显示图a波形若补偿不足或过补偿，则分别会出现图b和c波形，这时可微调C1，直至调到出现良好的方波在没有方波发生器时，可利用示波器本身的幅值校准电压。正常补偿过补偿欠补偿606161616161目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024617/9/2024617/9/2024617/9/2024617/9/202461目录退出下一页上一页最后一页3.5示波器的基本测量方法n3.5.1测量电压1测量直流电压目前使用的示波器其频率响应都是从0赫兹开始，所以可以用来测量直流电压。当然若其频率响应不是从0赫兹开始，则不能用于直流电压测量。616262626262目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024627/9/2024627/9/2024627/9/2024627/9/202462目录退出下一页上一页最后一页（1）电源线插入交流电源插座前，将“电源开关”置于断开位置；“辉度旋钮”置于相当于时钟3点位置；“聚焦旋钮”置于中间位置；“Y方式”置于Y1；“水平位移”置于中间位置；“垂直偏转因数V/cm”置于10mV/cm；“垂直偏转因数微调”置于校准（顺时针旋到底）；“交直流（AC-DC）耦 合”置 于“”；“内 触 发”置 于“Y1”；“触发源”选择“内”；“触发耦合”选择“AC”；“触发极性”选择“+”；“电平”置于锁定（逆时针旋到底）；“释抑”置于常态（逆时针旋到底）；“扫描方式”置于自动（AUTO）；“扫描时间因数t/cm”置于0.5ms/cm；“扫描时间因数微调”置于校准（顺时针旋到底）；“水平位移”置于中间位置。626363636363目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024637/9/2024637/9/2024637/9/2024637/9/202463目录退出下一页上一页最后一页（2）打开电源开关，并确认开关上方的电源指示灯亮，约20s后，示波器屏幕上将出现一条水平扫描线。若60s后还没有扫描线出现，则按（1）再检查开关及控制旋钮位置。（3）调节“辉度”和“聚焦”旋钮，使扫描线亮度适中，且最清晰。（4）确定被测电压极性：选择较大的Y1的Y轴偏转因数；Y1接入被测电压，将耦合方式开关置于“DC”位，使扫描光迹的偏移较小，若光迹向上偏移，则被测电压为正极性，否则为负极性。636464646464目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024647/9/2024647/9/2024647/9/2024647/9/202464目录退出下一页上一页最后一页（5）将耦合方式开关再置于“”位，被测信号为正极性直流电压，将扫描线调到荧光屏刻度线的最低位置上，相反调在最高位置上，将此定为零电平线，此后不再动Y1“移位”旋钮。（6）测量直流电压值：将耦合方式开关再拨到“DC”位置上，选择合适的Y轴偏转因数(Vcm)，使扫描线尽可能多的移动(但不要超过标尺线)，以提高测量准确度，被测点电压值为UH(cm)Dy(Vcm)K式中，H：扫描迹线垂直偏转距离，Dy：所选用的Y轴偏转因数，K：探头衰减系数。646565656565目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024657/9/2024657/9/2024657/9/2024657/9/202465目录退出下一页上一页最后一页如在测量时，示波器的Y偏转因数开关置于0.5Vcm，被测信号经衰减10倍的探头接入，屏幕上扫描光迹向上偏移5格，如图3-10所示，则被测电压极性为正，其大小为U5cm0.5Vcml0=15V656666666666目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024667/9/2024667/9/2024667/9/2024667/9/202466目录退出下一页上一页最后一页图3-10测量直流电压图3-11测量交流电压666767676767目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024677/9/2024677/9/2024677/9/2024677/9/202467目录退出下一页上一页最后一页2.测量交流电压用此方法可以方便地测量出电路的输入和输出的交流电压，电路包括振荡电路、信号发生器、放大电路和时序电路等。使用示波器测量电压的优点是在确定其大小的同时可观察波形是否失真，还可同时显示其频率和相位，以此可以用来分析电路对信号的作用，判断电路工作是否正常。交流电压包括正弦波、三角波、矩形波和方波等。被测交流信号的频率不得超出示波器的频带宽度的上限。676868686868目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024687/9/2024687/9/2024687/9/2024687/9/202468目录退出下一页上一页最后一页测量时（1）（3）步骤与测量直流电压相同。（4）将耦合方式开关置“”位置，调节Y轴位移使扫描线至屏幕中心(或所需位置)，以此作为零电平线，以后不再调动Y轴位移。（5）将耦合方式开关置“AC”位置，接入被测电压，选择合适的Y轴偏转因数(Vcm)，使显示的波形的垂直偏转尽可能大(不要超过屏幕有效面积)，还应调节时间因数旋钮，使屏幕上显示一个或几个波形，调节电平及释抑旋钮使波形稳定。（6）读出显示波形中所需测量点A到零电平的距离HA，则可求出被测点的电压：686969696969目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024697/9/2024697/9/2024697/9/2024697/9/202469目录退出下一页上一页最后一页uAHA(cm)Dy(Vcm)K如果被测电压是正弦波，则其峰峰值为UP-P=H(cm)Dy(Vcm)K式中，H为波形总高度。图3-11测量交流电压697070707070目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024707/9/2024707/9/2024707/9/2024707/9/202470目录退出下一页上一页最后一页3测量电流对于电路中直流电流或交流电流的测量，是用代换的方法间接进行的，首先必须将电流量变换为成正比例的电压量，才能够以示波器来观察。一般测试的方法是在被测电路中串接一只精度高、阻值小而且是已知的无感电阻，再利用示波器测量电压的方法，测出该电阻两端的电压有效值，然后根据欧姆定律换算成实测电流值。即：I=U/R，式中U为被测电压有效值，R为已知电阻值。707171717171目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024717/9/2024717/9/2024717/9/2024717/9/202471目录退出下一页上一页最后一页4测量合成电压和脉冲电压测量时（1）（4）与测量交流电压的步骤相同。（5）将被测信号送入Y1通道，并将Y1输入耦合开关置于“DC”。选择合适的Y轴偏转因数(Vcm)，使显示的波形的垂直偏转尽可能大(不要超过屏幕有效面积)，还应调节时间因数旋钮，使屏幕上显示一个或几个波形，调节电平及释抑旋钮使波形稳定。（6）读取电压的方法与前面相同。717272727272目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024727/9/2024727/9/2024727/9/2024727/9/202472目录退出下一页上一页最后一页图10-12测量合成电压图10-13测量脉冲电压727373737373目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024737/9/2024737/9/2024737/9/2024737/9/202473目录退出下一页上一页最后一页n3.5.2测量时间和频率1测量周期测量时（1）（3）步骤与测量直流电压相同。（4）将耦合方式开关置“”位置，调节Y轴位移使扫描线至屏幕中心(或所需位置)，以此作为零电平线，以后不再调动Y轴位移。（5）将耦合方式开关置“AC”位置，选择合适时间因数旋钮，时间因数微调旋钮置于校准位置，使屏幕上可以显示一个或几个波形，选择合适的Y轴偏转因数(Vcm)，使显示的波形的垂直偏转较大(不要超过屏幕标尺线)，接入被测信号，调节电平及释抑旋钮使波形稳定。737474747474目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024747/9/2024747/9/2024747/9/2024747/9/202474目录退出下一页上一页最后一页（6）适当调节Y位移和X位移，移动波形至屏幕中心区和选择表示一个周期的被测点A、B，读取AB具体长度值，如图3-14所示。例如，AB=4cm,时间因数DX=1ms/cm，扩展倍乘K=1，得被测信号T=ABDXK=411=4ms图3-14测量周期747575757575目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024757/9/2024757/9/2024757/9/2024757/9/202475目录退出下一页上一页最后一页2测量两点间的时间间隔时间间隔的测量可以按照公式计算：时间间隔=当测量两个信号时间间隔时，选择相位超前的信号作为触发源信号。当测量信号的频率较高时采用“交替”显示；当测量信号的频率较低时采用“断续”显示。757676767676目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024767/9/2024767/9/2024767/9/2024767/9/202476目录退出下一页上一页最后一页3测量脉冲的上升时间与下降时间脉冲的上升时间或下降时间的测量和时间间隔测量方法一样，脉冲的上升时间（或下降时间）两点间的水平距离应该从满幅度的10%（或90%）到90%（或10%）两点间的水平距离计算。上升时间与下降时间可按时间间隔公式计算。4测量脉冲宽度测量脉冲宽度的两点间的水平距离是按脉冲幅度的50%处电平之间的距离计算。脉冲宽度可按时间间隔公式计算。767777777777目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024777/9/2024777/9/2024777/9/2024777/9/202477目录退出下一页上一页最后一页5测量两个信号的相位差用双踪示波器测量两个信号相位差时，可将被测信号的其中一个送入Y1通道，另一信号送入Y2通道。选择相位超前的信号作为触发源信号，当测量信号的频率较高时采用“交替”显示；当测量信号的频率较低时采用“断续”显示。适当调整“Y位移”，使两个信号重叠起来，如图3-15所示。这时可从图中直接读出ab和ac的长度，相位差。注意，操作不当可能产生相位误差。图3-15测量相位差777878787878目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024787/9/2024787/9/2024787/9/2024787/9/202478目录退出下一页上一页最后一页6测量频率（1）测周期求频率用信号频率为周期倒数的关系，先测得信号周期，再换算为频率。倒数运算往往除不尽，导致测量精度不太高。测周期求频率一般用在要求不高的场合。具体测量可参照测量周期法。787979797979目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024797/9/2024797/9/2024797/9/2024797/9/202479目录退出下一页上一页最后一页（2）李沙育图形测量频率。让示波器工作于X-Y方式，即Y通道和X通道分别加上不同频率(fy和fx)的正弦信号。其中一个是已知频率的信号，它可以从信号发生器得来；另一个是未知频率信号。示波器加入信号后，屏幕上将显示形状随信号频率不同而不同的图形称为李沙育图形。（注：“时间因数”开关应旋至X-Y位置）两个信号的频率或初相位不同，李沙育图形的形状亦不同。几种李沙育图形如图3-16中所示。798080808080目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024807/9/2024807/9/2024807/9/2024807/9/202480目录退出下一页上一页最后一页图3-16几种李沙育图808181818181目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024817/9/2024817/9/2024817/9/2024817/9/202481目录退出下一页上一页最后一页可以在草图上画出李沙育图，在李沙育图形上分别作一条垂直线yy和一条水平线xx，让它们穿过李沙育图的交点数为最多。如果f y为加到Y通道的信号频率；f x为加到X通道的信号频率；n xx，为李沙育图形和水平线的交点数；n yy，为李沙育图形和垂直线的交点数。在作水平线和垂直线时必须注意两点：不应通过李沙育图形本身的交点；不应与李沙育图形相切。这两条线与图形的交点数目与两信号频率之比成反比的关系：818282828282目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024827/9/2024827/9/2024827/9/2024827/9/202482目录退出下一页上一页最后一页n3.5.3测量调幅系数1直线扫描法直线扫描法是将被测信号送入示波器的Y轴，触发信号可以采用外触发，只要扫描电压的频率等于或小于调制频率的一个整数倍，在X轴上加上连续线性的扫描电压，在荧光屏上就可以得到一个调幅信号波形图，如图3-17所示。观察波形图上A和B的距离，用下式来决定调幅系数m。直线扫描法的测量精确度不高，当m较小时更是如此。m=828383838383目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024837/9/2024837/9/2024837/9/2024837/9/202483目录退出下一页上一页最后一页图3-17直线扫描测量调幅系数838484848484目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024847/9/2024847/9/2024847/9/2024847/9/202484目录退出下一页上一页最后一页2梯形法v梯形法是将被测的已调波电压加到示波器的Y轴上，再把调制频率信号的电压加到X轴上，示波器工作于X-Y方式。v根据调制电压同已调波包络之间的相位关系，就可以在示波器的荧光屏上得到梯形，如图3-18所示。v观察图上A和B的长度，用下式来决定调幅系数mm=848585858585目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024857/9/2024857/9/2024857/9/2024857/9/202485目录退出下一页上一页最后一页a)示波器荧光屏上的图形如果出现晃动，这可能是由于调制频率信号的电压是从一个单独的高频信号发生器上取得。b)用这种方法测量m时，如果荧光屏上形成一个梯形，就可以得到最高的精确度。c)根据梯形的形状，还可以判断出调制的失真以及过调制的情况（m100）。858686868686目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024867/9/2024867/9/2024867/9/2024867/9/202486目录退出下一页上一页最后一页图3-18梯形法测量调幅系数80页868787878787目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024877/9/2024877/9/2024877/9/2024877/9/202487目录退出下一页上一页最后一页3椭圆法v椭圆法是把被测的已调波电压及已调波电压用RC移相电路移相后的电压，分别送入Y轴和X轴，（示波器工作于X-Y方式）荧光屏产生圆扫描或椭圆扫描。v被测信号未调制时，示波器的荧光屏上将得到一个圆或椭圆；v被测信号有调制时，由于扫描的半径(或椭圆的长、短轴)将随调幅波的幅度改变而改变，因此，光点将随高频按螺线描绘出扫描线来。v由于扫描电压的频率很高，扫描线就并在一起，呈现一个圆带或一个椭圆带，如图3-19所示。观察A和B的长度，用下式来决定调幅系数m878888888888目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024887/9/2024887/9/2024887/9/2024887/9/202488目录退出下一页上一页最后一页m=图3-19椭圆法测量调幅系数888989898989目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024897/9/2024897/9/2024897/9/2024897/9/202489目录退出下一页上一页最后一页3.6实训（1）实训目的了解调幅收音机中频放大器的电路组成和工作原理 学会测试中频放大器的增益、通频带、矩形系数等技术指标及频率特性曲线。掌握互补对称功率放大器的调整方法 掌握功率放大器的主要技术指标的测试方法 掌握示波器的使用。899090909090目录退出下一页上一页最后一页7/9/2024907/9/2024907/9/2024907/9/2024907/9/202490目录退出下一页上一页最后一页（2）实训仪器设备音频信号发生器1台/组。高频信号发生器1台/组。万用表1块/组。示波器1台/组。毫伏表1台/组。直流稳压电源1台/组。电阻箱1个/组。909191919191目录退出下一页上一页最后一页7/9/20