文档介绍：第四讲
电子式仪器仪表及测量
第十一章电子式仪器仪表及应用
第三节模拟电子式频谱分析仪
第一节电子示波器及其应用
第二节模拟式电子电压表及其使用
电子示波器(也称阴极射线示波器或电子射线示波器)简称示波器,是可观测时域电压信号波形或某两时域电压信号函数关系的快速显示仪器。示波器的基本量测量是电压。在配以辅助设备、测量(转换)等条件下,用它还可观测其它显示结果。
第一节电子示波器及其应用
一、示波器的基本原理
1、各基本工作单元及相互谐调的工作原理
尽管示波器已有近十大系列共几百种,但它们都包括有示波管、垂直放大器、水平放大器、延迟线、扫描发生器、触发电路和电源等功能电路单元。图11-1为通用示波器的原理框图。它展现了示波器各功能电路单元工作的谐调关系。
示波管的基本结构如图11-1中所示,它的电子枪、偏转系统和荧光屏等全部被密封在抽成真空的玻璃外壳内。电子枪在电源驱动下产生一精确聚焦的电子束,并加速之使其达到很高速度射向涂覆有荧光物质的屏幕,结果在荧光屏上产生一小亮(光)点。
电子束射向荧光屏的运动过程中,穿过一组垂直偏转板和一组水平偏转板(见图11-1)。当只有交变的被测信号经垂直放大器加到垂直偏转板上时,仅在屏幕上形成一条垂直线,其长短反映被测信号的强弱,见图11-2(a);而仅有锯齿波经水平放大器加至水平偏转板时,屏幕上则形成一条水平直线,见图11-2(b)。当上述两信号同时存在时,垂直轴的被测信号便被锯齿波信号沿水平时间轴方向展开了,于是在屏幕上展现出随时间连续变化的被测信号波形。
示波管的偏转灵敏度较低,若被观测信号微弱,就必须用放大器放大,使之达到足够大的电平后,再去驱动电子束在示波管内做垂直偏转。
示波器电源由高压和低压两部分组成,高压部分用于驱动示波管,产生高压电子束;低压部分则为其电子电路供电。
2、同步及其实现
为使被观测周期信号在荧光屏的确定位置上重复出现,就要求水平扫描信号与被观测信号同步,亦即每每水平扫描信号的出现都必须是在被观测信号波形不同周期的相同点。如果被观测周期信号与扫描锯齿波信号的周期稍有不同或不是正好成整数倍,它的波形在屏幕上将左移或右移,呈现不稳定,图11-3是对这种现象的说明。
2、扫描速度
扫描速度即光点水平移动的速度。为观测不同频率的信号,必须以相应速度扫描。扫描速度越高,示波器能够展开高频率信号或窄脉冲信号波形的能力越强;反之,对缓慢变化的信号,则要求以相应的低速扫描。所以示波器的扫描速度范围越宽越好。
3、输入阻抗
由从其输入端口测得的直流电阻值Ri和与之并联的电容值Ci表示。显然,Ri越大,Ci越小,亦即输入阻抗越大,示波器对被观测信号电路的影响越小。
4、偏转灵敏度
指光点在屏幕上偏转单位长度所对应无衰减被观测信号峰-峰值的大小。它体现着示波器观测微弱信号的能力;其值越小,即偏转灵敏度越高,表明示波器能观测微弱信号的能力越强。一般示波器的偏转灵敏度为每厘米几毫伏。
5、时域响应指标
是指示波器电子电路在方波脉冲输入作用下的响应特性,主要由上升时间、下降时间、上冲、下冲、预冲及下垂等参数表示。