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示波器基础功能和使用说明

发布时间:2017-05-31 12:48:08 | 点击:0
示波器基础功能和使用说明 示波器基础功能和使用说明 说明和功能大家可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。普通的电压表是在其度盘上移动的指针或数字显示来给出信号电压的丈量读数。而示波器则与共不同。示波用具有屏幕,它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化,即波形。示波器和电压表之间的主要区分是:1.电压表可以给出祥测信号的数值,这通常是有效值即RMS值。但是电压表不能给出有关信号形状的信息。有的电压表也能丈量信号的峰值电压和频率。但是,示波器则能以图形的方式显示信号随时间变化的历史情况。2.电压表通常只能对1个信号进行丈量,而示波器则能同时显示两个或多个信号。显示系统示波器的显示器件是阴极射线管,缩写为CRT,见图1。阴极射线管的基础是1个能产生电子的系统,称为电子枪。电子枪向屏幕发射电子。电子枪发射的电子经聚焦构成电子束,并打在屏幕中心的1点上。屏

说明和功能

大家可以把示波器简单地看成是具有图形金建实验机显示的电压表。

普通的电压表是在其度盘上移动的指针或数字显示来给出信号电压的丈量读数。而示波器则与共不同。示波用具有屏幕,它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化,即波形。

示波器和电压表之间的主要箱包拉杆反复抽放实验机区分是:

1.电压表可以给出祥测信号的数值,这通常是有效值即RMS值。但是电压表不能给出有关信号形状的信息。有的电压表也能丈量信号的峰值电压和频率。但是,示波器则能以图形的方式显示信号随时间变化的历史情况。

2.电压表通常只能对1个信号进行丈量,而示波器则能同时显示两个或多个信号。

显示系统

示波器的显示器件是阴极射线管,缩写为CRT,见图1。阴极射线管的基础是1个能产生电子的系统,称为电子枪。电子枪向屏幕发射电子。电子枪发射的电子经聚焦构成电子束,并打在屏幕中心的1点上。屏幕的内表面涂有荧光物资,这样电子束打中的点就发出光来。

电子在从电子枪到屏幕的途中要经过偏转系统。在偏转系统上施加电压就能够使光点在屏幕上移动。偏转系统由水平(X)偏转板和垂直(Y)偏转板组成。这类偏转方式称为静电偏转。

在屏幕的内表面用刻画或腐蚀的方法作出许多水平和垂直的直线构成网络,称为标尺。标尺通常在垂直方向有8个,水平方向有10个,每一个格为1cm。有的标尺线又进1步分成小格,并且还有标明0%和100%的特别线。这些特别的线和标明10%和90%的标尺配合使用以进行上升时间的丈量。大家后面会讨论这个问题。

如上所述,遭到电子轰击后,CRT上的荧光物资就会发光。当电子束移开电池自由跌落实验机后,荧光物资在1个短的时间内还会继续发光。这个时间称为余晖时间。余晖时间的长短随荧光物资的不同而变化。最经常使用的荧光物资是P31,其余晖时间小于1毫秒(ms).而荧光物资P7的余晖时间则较长,约为300ms,这对视察较慢的信号非常有用。P31材料发射绿光,而P7材料发光的色彩为黄绿色。

将输入信号加到Y轴偏转板上,而示波器自己使电子束沿X轴方向扫描。这样就使得光点在屏幕上描绘出输入信号的波形。这样扫出的信号波形称为波形轨迹。

影响屏幕的控制机构有:

—聚焦

聚焦控制机构用来控制屏幕上光点的大小,以便取得清晰的波形轨迹。有些示波器,例如本书用作示例的示波器上,聚集也是由示波器自己进行最好控制的,从而能在不同的辉度和不同的扫描下保持清晰的波形轨迹。另外也提供手动调理的聚集控制。

—辉度

辉度控制用来调切波形显示的亮度。本书中用作示例的示波器所采取的电路能够根据不同的扫描速度自动调切辉度。当电子束移动得比较快时,荧光物资遭到鼓励的时间就变短,因此必须增加辉度才能看清轨迹。相反,当电子束移动缓慢时,屏幕上的光点变得很亮,因此必须减小辉度以避免荧光物资被烧坏。从而延长示波管的寿命。

对屏幕上的文字部份,另有单独的辉度控制机构。

—扫描旋转

这个控制机构使X轴扫描线和水平标尺线对齐。由于地球的磁场在各个地方是不同的,这将会影响示波管显示的扫描线。扫迹旋转功能就用来对此进行补偿。扫描旋转功能是预先调好的,通常只需在示波器搬动后再行调理。

—标尺照明

标尺亮度可以单独控制。这对屏幕摄影或在弱光线条件下工作时非常有用。

—Z调制

扫描的辉度可以用电气的方法通过1个外加的信号来改变。这对由外部信号来产生水平偏转和使用X-Y显示方式来寻觅频率关系的利用中是10分有用的。

此信号输入端通常是示波器后面板上的1个BNC插座。

1.2 摹拟示波器方框图

CRT是所有示波器的基础。现在大家已对它有所了解。下面大家就看1看示波管是怎样作为示波器的心脏来起作用的。

大家已看到,示波器有两个垂直偏转板,两个水平偏转板和1个电子枪。从电子枪发射出的电子束的强度可以用电气的办法来加以控制。

在上术基础上,再增加下面叙述的电路就能够构成1个完玻璃制品抗热震性实验机整的示波器(见图2)

图2 摹拟示波器方框图

蒸煮实验机

示波管的垂直偏转系统包括:

面料耐揉搓实验机

—输入衰减器(每通道1个)

—前置放大器(每通道1个)

—用来选择使用哪个输入通道的电子开关

—偏转放大器

示波器的水平偏转系统包括:时基、触发电路和水平偏转放大器

辉度控制电路用电子学的方法在恰当的时刻点亮和熄灭扫迹。

为使所有这些电路工作,示波器需要有1个电源。此电源从交换市电或从机内或外部的电池获得能量,使示波器工作。任何示波器的基本性能都是由它的垂直偏转系统的特性来决定的,所以大家叶轮超速实验机首先来详细地考察这1部份。

1.3 垂直偏转

灵敏度

垂直偏转系统对输入信号进行比例变换,使之能在屏幕上表现出来。示波器可以显示峰峰值电压为几毫伏到几10伏的信号。因此必须把不同幅度的信号进行变换以适应屏幕的显示范围,这样就能够依照标尺刻度对波形进行丈量。为此就要求对大信号进行衰减、对小信号进行放大。示波器的灵敏度或衰减器控制就是为此而设置的。

灵敏度是以每格的伏特数来衡量的看1下图3可以知道其灵敏度设置为1V/格。因此,峰峰值为6V的信号使200吨混凝土压力实验机得扫迹在垂直方向的6个格内偏转变化。知道了示波器的灵敏度设置值和电子束在垂直方向扫描的格数,大家就能够丈量出信号的峰峰电压值。

在多数的示波器上,灵敏度控制都是按1⑵⑸的序列步进变化的。即灵敏度。设置颠倒为10mV/格、20mV/格、50mV/、100mV/格等等。灵敏度通常是用幅度上升/降落钮来进行控制的,而在有些示波器则是用转动垂直灵敏度旋钮来进行。

如果使用这些灵敏度步进不能调理信号使之能够准确的依照要求在屏幕上显示,那末就能够使用可变(VAR)控制。在第6章大家将会看到,使用标尺刻度来进行信号上升时间的丈量就是1个很好的例子。可变控制能够在1⑵⑸的步进值之间对灵敏度进行连续调理。通常当使用可变控制时,准确的灵敏度值是不知道的。大家只知道这时候示波器的灵敏度是在1⑵⑸序列的两个步进值之间的某个值。这时候大家称该通道的Y偏转是未校准的或表示为"uncal"。这类未校准的状态通常在示波器的前面板或屏幕上唆使出来。

在更现代化的示波器,例如大家用作示例的示波器,由于彩用了现代先进的技术进行控制和校准。因此示波器的灵敏度可以在最小值和最大值之间连续变化,而始终保持处于校准状态。

在老式的示波器上,通道灵敏度的设置值是从灵敏度控制旋钮周围的刻度上读出的。而在新型的示波器上,通道灵敏度设置值清晰地显示在屏幕上,如图3所示,或用1个单独的CD显示器显示出来。

图3 在灵敏度为1v/格的情况下,峰峰值为6v的信号使电子束在垂直方向偏转6格

耦合

耦合控制机构决定输入信号从示波器前面板上的BNC输入端通到该通道垂直偏转系统其它部份的方式。耦合控制可以有两种设置方式,即DC耦合和AC耦合。

DC耦合方式为信号提供直接的连接通路。因此信号提供直接的连接通路。因此信号的所有份量(AC和:DC)都会影响示波器的波形显示。

AC耦合方式则在BDC端和衰减器之间串连1个电容。这样,信号的DC份量就被阻断,而信号的低频AC份量也将受阻或大为衰减。示波器的低频截止频率就是示波器显示的信号幅度仅为其直实幅度为71%时的信号频率。示波器的低频截止频率主要决定于其输入耦合电容的数值。示波器的低频截止频率典型值为10Hz,见图4。

图4 说明AC及DC耦合、输入接地和50Ω输入阻抗功能选择的简化输入电路

和耦合控制机构有关的另外一个功能是输入接地功能。这时候,输入信号和衰减器断开并将衰减器输入端连至示波器的地电平。当选择接地时,在屏幕上将会看到1条位于0V电平的直线。这时候可使用位置控制机构来调理这个参考电平或扫描基线的位置。

输入阻抗

多数示波器的输入阻抗为1MΩ和大约25pF相干联。这足以满足多数利用场合的要求,由于它对多数电路的负载效应极小。

椅背往复耐久性实验机有些信号来自50Ω输出阻弄的源。为了准确的丈量这些信号并避免产生失真,必须对这些信号进行正确的传送和端接。这时候应当使用50Ω特性阻抗的电缆并用50Ω的负载进行端接。某些示波器,如PM3094和PM3394A,内部装有1个5AEE盐雾实验机0Ω的负载,提供1种用户可选择的功能。为避免误操作,选择此功能时需经再次确认。由于一样的理由,50Ω输入阻抗功能不能和某些探头配合使用。

位置

垂直位置控制或POS控制机构控制扫迹在屏幕Y轴的位置。在输入耦合控制当选择接地,这时候就将输入信号断开,这样就能够找到地电平的位置。在更先进的示波器上设有单独的地电平唆使器,它可让用户能连续地取得波形的参考电平。

动态范围

动态范围就是示波器能够不失真地显示信号的最大幅值,在此信号幅值下只要调理示波器的垂直位置仍能视察到波形的全部。对Fluke企业的示波器来讲,动态范围的典型值为24路(3个屏幕)

相加和反向

简单的把两个信号相加起来仿佛没有甚么实际意义。然百,把两个有关信号之1反向,再将2者相加,实际上就实现了两个信号的相减。这对消除共模干扰(即交换声),或进行差分丈量都是非常有用的。

从1个系统的输出信号中减去输入信号,再进行适当的比例变换,就能够测出被测系统引发的失真。

由于很多电子系统本身就具有反向的特性,这样只要把示波器的两个输入信号相加就可以实现大家所希望的信号相减。

交替和断续

示波器CRT本身1次只能显示1条扫迹。但是,在很多示波器利用中,常常要进行信号的比较,例如,研究输入/输出信号间的关系,或1个系统对信号的延迟等。这就要求示波器实际上能同时显示不只1个信号。

为了到达这1目的,可以用两种办法来控制电子束:

1.可以交替地画完1条扫迹,再画另外一条扫迹。这类方法称为交替模式,或简称为ALT模式。

2.可以在两条扫迹之间迅速的进行开关或斩波切换,从而分段的画出两条扫迹。这称为断续模式或CHOP模式。其结果是在1次扫描的时间里1段接1段的画出两条扫迹。

断续模式合适于在低时基速恒温恒湿胶带保持力实验机率下显示低频率信号,由于这时候斩波器开关能快速进行切换。

交替模式合适于需要使用较快时基设置的高频率信号的显示。本书中大家用作示例的示波器在不同的扫描速度下能自动地ALT或CHOP模式以给出最好的显示效果。用户也能够手动选择ALT或CHOP模式以合适特殊信号的需求。

带宽

示波器最生根的技术指标就是带宽。示波器的带宽表明了该示波器垂直系统的频率响应。示波器的带宽定义为示波器在屏幕上能以不低于真实信号3dB的幅度来显示信号的最高频率。

—3dB点的频率就是示波器所显示的信号幅度“Vdisp”为示波器输入端真实信号值万能实验机拉力实验机“Vinput”的71%时的信号频率,以下式所示:设:

dB(伏)=20log(电压比)

—3Db=20log(Vdisp/Vinput)

—0.15=log(Vdisp/Vinput)

10-0.15=Vdisp/Vinput

Vdisp=0.7Vinput

图5表示出1个100MHz示波器的典型频率响应曲线。

图5 1台典型为100MHz示波器的频率响应曲线(简化的曲线和实际的曲线)

出于现实的理由,通常把带宽想象成为叔响曲线1直平坦延伸至其截止频率,然后从该频率以⑵0dB/+倍频程的斜冷热水冲击实验机率降落。固然,这是1种简化的斟酌。实际上,放大器的灵敏度从较低的频率就开始降落,百在其截止频率到达⑶dB。图5中中同时给出了简化的频率响应曲线和实际的频率响应曲线。

带宽限制器

使用带宽限制器可以把通常带宽在100MHz以上的宽带示波器的频带减小到20MHz的典型值。这样就下降了噪声电平和干扰,这对进行高灵敏度的丈量是非常有用的。

上升时间

上升时间直接和带宽有关。上升时间通常规定为信号从其稳态最大值的10%到90%所用的时间。

上升时间是1个示波器从理论上来讲能够显示的最快的瞬变的时间。示波器的高频响应曲线是经过认真安排的。这就保证了具有高谐波含量的信号,如方波,能够在屏幕上精确的再现。如果频响曲线降落太快,则在信号的快速上升沿上就会产生振铃现象。如果频响曲线降落太慢,即在频响曲线上降落开始得过早,则示波器总的高频响应就遭到影响,使得方波失去“方形”特性。

对各种通用示波器来讲,其高频响应曲线是类似的。从该曲线大家可以得到1个示波器带宽和上升时间的简单关系公式。此公式为:

tr(s)=0.35/BW(Hz)

对高频示波器来讲,这个公式可以表示为:

tr(ns)=350/BW(MHz)

对1个100MHz的示波器来讲,上升时间为3.5(ns=纳秒10⑼秒)

在示波器的标尺上刻有标明0%和100%的专门的线,用来进行上升时间的丈量。丈量时大家先用VAR灵敏度控制机构将被测认号的顶部和底部份别和标有0%和100%的线对齐。

然后找出信号和标尺上标有10%和90%的两条线的交点。这样,上升时间就能够从这两个交点沿X轴耐擦洗实验机方向的时间电脑插拔力实验机间隔读出来。

要想丈量1台示波器的上升时间,大家使用与上述相同的方法,只是要求测试信号的上升时间应当比该示波器的上升时间短很多。为取得2%的丈量误差,测试信号的上升时间最少应小于示波器上升时间的5分之1。示波器上显示的上升时间应当是示波器上升时间和信号上升时间和组合函数。

示波器基础功能和使用说明
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