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電子示波器ppt課件(2)-文庫(kù)吧資料

2025-01-21 04:45本頁面
  

【正文】 有一定的關(guān)系,外觸發(fā)常用在被測(cè)信號(hào)不適宜作觸 發(fā)信號(hào)或比較兩個(gè)信號(hào)時(shí)間關(guān)系的情況。66第 3章 電子示波器 觸發(fā)電路用來產(chǎn)生掃描門需要的觸發(fā)脈沖。(不必調(diào) Tn/TS=n同步了)65第 3章 電子示波器 ˊ圖 在連續(xù)掃描情況下,比較和釋抑電路的工作t1 t2 t4 t5t1 ˊ t3Ch充Ur( 5)連續(xù)掃描狀態(tài)予置:E0E1環(huán)路自激 Ch放電至 E1打開閘門,掃描開始,到 Up , Ch充電,到E2掃描結(jié)束, Ch又放電。 ③ 為穩(wěn)定,釋抑電路時(shí)間常數(shù)要大于積分時(shí)間常數(shù),確保第五個(gè)脈沖觸發(fā)時(shí)積分電容釋放干凈。 ① 電路由第一個(gè)脈沖觸發(fā)掃描,由釋抑電壓達(dá)到 E1結(jié)束。 圖 ,不同之處在于,當(dāng)無觸發(fā)脈沖時(shí),自動(dòng)電路單穩(wěn)態(tài)輸出低電平,將時(shí)基閘門輸入電平拉低而產(chǎn)生掃描。當(dāng)積分器輸出電壓超過電壓比較器參考電壓 Vr時(shí),電壓比較器導(dǎo)通,積分器輸出電壓經(jīng)釋抑電路反饋至?xí)r基閘門輸入端,使時(shí)基閘門輸入電平線性增大。62第 3章 電子示波器 綜合上述分析,圖 :當(dāng)時(shí)基閘門接收到觸發(fā)電路輸出的負(fù)極性觸發(fā)尖脈沖時(shí),閘門脈沖由高電平變?yōu)榈碗娖?,控制積分器開關(guān) S斷開,積分器開始輸出正向電壓。 “穩(wěn)定度 ”電位器可以調(diào)節(jié)時(shí)基閘門電路輸入信號(hào)的直流電平,改變觸發(fā)靈敏度,從而影響掃描電路的工作穩(wěn)定性,同時(shí)也可由該電位器改變掃描方式,如連續(xù)掃描或觸發(fā)掃描。只有在積分射隨器RhCh射隨器參考電壓 Vr積分器電壓比較器釋抑電路+-穩(wěn)定度時(shí)基閘門圖 電壓比較器和釋抑電路原理圖61第 3章 電子示波器 電容放完電的基礎(chǔ)上,積分器才能在觸發(fā)脈沖的作用下產(chǎn)生掃描正程電壓,這樣就保證了每次掃描水平方向起始點(diǎn)的位置都相同。60第 3章 電子示波器 當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí),掃描電壓還對(duì)釋抑電容 Ch充電。釋抑電路一般是 RC電路,如圖 。 58第 3章 電子示波器 ? 掃描門電路的射極耦合雙穩(wěn)觸發(fā)電路波形圖掃描正程掃描休止掃描逆程時(shí)基閘門上觸發(fā)電平 E1時(shí)基閘門輸出 U0穩(wěn)定度確定的直流電平 UD時(shí)基閘門下觸發(fā)電平 E2掃描電壓參考電壓 Vr觸發(fā)脈沖 UB1抑制 釋放圖 掃描電路工作波形圖(觸發(fā)掃描)時(shí)基閘門輸入59第 3章 電子示波器 ( 3)電壓比較器和釋抑電路如圖 ,二極管與有關(guān)電路一起構(gòu)成電壓比較器,當(dāng)掃描電壓高于參考電壓 Vr時(shí),二極管導(dǎo)通,輸出信號(hào)經(jīng)釋抑電路送至?xí)r基閘門電路,以結(jié)束閘門脈沖,從而閉合掃描電壓發(fā)生器開關(guān) S,進(jìn)入掃描逆程。 掃描門電路的射極耦合雙穩(wěn)觸發(fā)電路(觸發(fā)掃描)波形圖如圖 。掃描門的輸入端有三個(gè)輸入信號(hào): “ 穩(wěn)定度 ” 旋鈕的直流電位、觸發(fā)脈沖、釋抑信號(hào)。不論連續(xù)掃描還是觸發(fā)掃描,掃描鋸齒波都應(yīng)與被測(cè)信號(hào)同步。在連續(xù)掃描狀態(tài),即使沒有觸發(fā)信號(hào),掃描門也有掃描控制方波輸出。另外,閘門脈沖還通過射隨器加到 Z通道去實(shí)現(xiàn)增輝消隱,以及加到雙蹤示波器 Y通道電子開關(guān)作為交替顯示的控制信號(hào)。 - ∞ + + 運(yùn)放- ERCS時(shí)基閘門電路電壓比較器X放大器圖 掃描電壓發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)框圖56第 3章 電子示波器 ⑵ 掃描門 時(shí)基閘門電路又稱為掃描門,是施密特觸發(fā)器。改變積分電阻、積分電容的旋鈕稱為 “時(shí)基因數(shù)( s/div) ”旋鈕。 時(shí)基閘門電路輸出的閘門脈沖控制開關(guān) S的斷開閉合。它在掃描門的控制下產(chǎn)生線性鋸齒電壓。時(shí)基發(fā)生器由掃描門、積分器、比較和釋抑電路組成,如圖 。52第 3章 電子示波器 通用示波器 X通道(水平系統(tǒng))示波器 X通道主要由觸發(fā)電路、時(shí)基掃描電路及 X放大器等三大部分組成,如圖 。⑸ Y放大器通常設(shè)置 “ 倍率 ” 開關(guān),通過改變負(fù)反饋,使放大倍數(shù)擴(kuò)大 5—10 倍。⑵ Y放大器應(yīng)具有足夠的帶寬。在后置放大器中一般設(shè)有垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù) “ 5”或 “ 10” 擴(kuò)展功能,把放大器的放大量提高 5或 10倍,這對(duì)于觀測(cè)微弱的信號(hào)或仔細(xì)觀察波形某個(gè)局部的細(xì)節(jié)是很方便的。電路中采用一定的補(bǔ)償電路和較強(qiáng)的負(fù)反饋, 其作用是對(duì)延遲線輸出的信號(hào)放大到足夠的幅度,從而使電子束在垂直方向上產(chǎn)生足夠大的偏轉(zhuǎn),便于觀測(cè)微弱信號(hào)。 “ 倒相 ” 開關(guān)通過對(duì)稱地改變加在前置放大器的雙端輸入信號(hào)的極性使顯示波形倒置; “ 移位 ” 旋鈕通過調(diào)節(jié)同軸雙聯(lián)電位器對(duì)稱地反向調(diào)節(jié)前置放大器雙端輸出信號(hào)中的直流成分而使波形垂直移位。對(duì)前級(jí)輸出信號(hào)進(jìn)行放大,補(bǔ)償延遲級(jí)對(duì)信號(hào)的衰減損耗;為 X通道的觸發(fā)電路提供大小合適的內(nèi)觸發(fā)信號(hào),以得到穩(wěn)定可靠的內(nèi)觸發(fā)脈沖。49第 3章 電子示波器 5. Y軸放大器 Y軸放大器分前置放大器和后置放大器兩種。 ( 5)斷續(xù) : 斷續(xù)( CHOP)狀態(tài)時(shí),在每一次掃描過程中,開關(guān) S S S S6和 S S S S8的斷開或閉合受電子開關(guān)內(nèi)斷續(xù)器(自激多諧振蕩器)產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)(如200kHz的方波)的控制,快速輪流接通兩個(gè)輸入信號(hào),從而顯示出每個(gè)被測(cè)信號(hào)的某一段,以后各次掃描重復(fù)以上過程。48第 3章 電子示波器 交替方式適于觀測(cè)高頻信號(hào)。( 4)交替 交替( ALT)狀態(tài)時(shí),開關(guān) S S S S6和 S S S S8斷開或閉合的狀態(tài)受時(shí)基閘門脈沖的控制,并且每間隔一個(gè)掃描周期變換一次狀態(tài),使得 CH1和 CH2輸入的信號(hào)輪流接通、輪流顯示,只要輪流顯示的間隔時(shí)間較短,就可交替顯示出兩個(gè)信號(hào)的波形。Y2)開關(guān) S S S S6斷開,開關(guān) S S S S8閉合, CH1和CH2輸入的兩路信號(hào)均送到輸出端,并在負(fù)載中互相疊加,顯示疊加( ADD)后的波形。46第 3章 電子示波器 ( 2)信道 2 ( CH2 =Y2)開關(guān) S S S S6斷開,開關(guān) S S S S8閉合, CH2輸入的信號(hào)送到輸出端,而 CH1輸入的信號(hào)不能到達(dá)輸出端,只能顯示 CH2輸入的信號(hào)。電子開關(guān)有 “ 信道 1” 、 “ 信道 2” 、 “ 疊加 ” 、“ 交替 ” 和 “ 斷續(xù) ” 五種工作狀態(tài)。顯示方式控制電路由門電路、電子開關(guān)、及混合放大電路組成,其電路及波形如圖 318所示。但觀測(cè)正弦等緩慢變化的信號(hào)時(shí), 延遲級(jí)的作用卻不顯著,故簡(jiǎn)易示波器中一般不設(shè)置延遲級(jí)。 圖 ,圖 (a)、圖 (b)、圖 ( c)、圖 (d)分別為被測(cè)信號(hào) uy(t)、觸發(fā)脈沖 p(t)、掃描電壓 ux(t)的波形和被測(cè)信號(hào)的顯示波形, Ut為觸發(fā)電平。 只有當(dāng)被測(cè)信號(hào)達(dá)到一定的觸發(fā)電平時(shí),才能產(chǎn)生觸發(fā)脈沖并形成掃描電壓,但被測(cè)信號(hào)從零電平開始上升到一定的觸發(fā)電平需要經(jīng)歷一定的時(shí)間,這表明掃描電壓要比被測(cè)信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間晚,從而使被測(cè)信號(hào)的前沿?zé)o法完整顯示。 (a) (b) (c)圖 探極補(bǔ)償情況42第 3章 電子示波器 對(duì)于圖 ,只有當(dāng)滿足 R1C1=R2C2時(shí),衰減器才具有平坦的幅頻特性,即示波器偏轉(zhuǎn)因數(shù)與輸入信號(hào)頻率無關(guān),其衰減比為 R2/(R1+R2)。改變衰減器衰減比,也就改變了示波器偏轉(zhuǎn)因數(shù),從而使顯示波形的幅度得以調(diào)整。接入探極后,一般可以使示波器輸入電阻提高到 10MΩ、輸入電容減小到十幾 pF。(b)輸入示波器探 極CiRi 1MΩ (a)C9MΩ高阻同軸電纜探針地線輸入示波器探 極CiRi 1MΩC9MΩ高阻同軸電纜探針地線圖 兩種無源探極的結(jié)構(gòu)41第 3章 電子示波器 原則上,示波器的探極應(yīng)專用。調(diào)整補(bǔ)償電容時(shí),將示波器標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的方波加到探極上,用螺刀左右旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償電容 C,直到調(diào)出圖 (a)所示的方波(即正確補(bǔ)償)為止。如果要正確地測(cè)量高頻波和方波,需要調(diào)節(jié)探極補(bǔ)償電容器 C。當(dāng)探極衰減比為 10: 1或 100: 1時(shí),被測(cè)電壓值是示波器測(cè)得電壓的 10倍或 100倍。有源探極具有良好的高頻特性,衰減比為 1: 1,適于測(cè)試高頻小信號(hào),但需要示波器提供專用電源,應(yīng)用較少。⑴ 探極被測(cè)信號(hào)與示波器的連接可以選用引線或附帶的探極,通39第 3章 電子示波器 常選用高頻特性良好、抗干擾能力強(qiáng)的高輸入阻抗探極。它的 主要作用是把被測(cè)信號(hào)變換成為大小合適的雙極性對(duì)稱信號(hào)后加到 Y偏轉(zhuǎn)板上,使顯示的波形適于觀測(cè);向 X通道提供內(nèi)觸發(fā)信號(hào)源;補(bǔ)償 X通道的時(shí)間延遲,以觀測(cè)到諸如脈沖等信號(hào)的完整波形。有關(guān)主機(jī)部分的內(nèi)容不再進(jìn)行詳細(xì)介紹。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源用于提供幅度、周期等都很準(zhǔn)確的方波信號(hào),例如 1kHz、 10mVPP的方波,以便對(duì)示波器有關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整。36第 3章 電子示波器 探極 Y衰減器 Y前置放大器 延遲級(jí)Y輸出放大器Y偏轉(zhuǎn)板觸發(fā)電路掃描電路 X放大器標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器 電源 增輝電路 控制柵極(或陰極 )主機(jī)Y通道X偏轉(zhuǎn)板“X”輸入外同步觸發(fā)輸入標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出“XY”X通道“掃描 ” S2S1內(nèi)外電源示波管被測(cè)信號(hào)輸入圖 通用示波器基本組成37第 3章 電子示波器 ( 3)主機(jī)部分 主機(jī)部分主要包括標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、增輝電路、電源、示波管等部分。? ⑵ Y通道(垂直系統(tǒng))Y通道由 衰減器、前置放大器、延遲級(jí)、輸出放大器等組成。? ⑴ X通道(水平系統(tǒng))X通道由 觸發(fā)電路、掃描電路和 X放大器 組成。如圖 33(a) 所示為不同初相不同頻率時(shí)的李沙育波形。 ,則在熒光屏上顯示出一個(gè)正橢圓,若 x和 y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同,則顯示一個(gè)正圓形。若兩偏轉(zhuǎn)板的信號(hào)都為正弦波且初相相同,可在熒光屏上顯示一條與水平軸呈45176。觸發(fā)掃描時(shí),使掃描脈沖只在被測(cè)脈沖到來時(shí)才掃描一次;沒有被測(cè)脈沖時(shí),掃描發(fā)生器處于等待工作狀態(tài)。 上述掃描電壓均為鋸齒波電壓,如果只在水平偏轉(zhuǎn)板上加掃描電壓,在熒光屏上會(huì)產(chǎn)生一條可反映時(shí)間長(zhǎng)短的水平亮線,稱之為時(shí)間基線,簡(jiǎn)稱為時(shí)基線,這種掃描方式稱為直線掃描。有時(shí)掃描電壓是在手動(dòng)控制下產(chǎn)生的,稱之為 單次掃描 ,單次掃描適于觀測(cè)非周期性信號(hào)。 28第 3章 電子示波器 示波器一般采用電平觸發(fā)的方法獲取被測(cè)信號(hào)的周期信息,從而實(shí)現(xiàn)掃描電壓與被測(cè)信號(hào)的同步,這個(gè)過程稱為觸發(fā)同步,在這種狀態(tài)下的掃描稱為觸發(fā)掃描,是示波器優(yōu)先采用的掃描方式。 n=2如果掃描電壓如果掃描電壓周期周期 Tx與被測(cè)與被測(cè)電壓周期電壓周期 Ty保保持持 Tx=nTy的關(guān)的關(guān)系,則稱掃描系,則稱掃描電壓與被測(cè)電電壓與被測(cè)電壓壓 ““ 同步同步 ”” 。否則,會(huì)產(chǎn)生左移或右移的不穩(wěn)定波形或亮帶。 所以,掃描電壓正程、逆程時(shí)間等于被測(cè)信號(hào)的幾個(gè)周期,就相應(yīng)地掃描得出被測(cè)信號(hào)幾個(gè)周期的波形,其中掃描逆程得到的波形(即回掃線)是緊隨掃描正程波形之后的被測(cè)信號(hào)波形的回折,即以掃描正程結(jié)束點(diǎn)所在縱軸為軸線將正程之后的波形向起始方向?qū)φ?,并且使掃描逆程的結(jié)束點(diǎn)與掃描起始點(diǎn)重合,如圖 。 正程波形(與被測(cè)信號(hào)波形相同)回掃線休止線圖 不消隱時(shí)顯示的波形25第 3章 電子示波器 如果要得到穩(wěn)定的周期性被測(cè)信號(hào)波形必須滿足同步條件:Tx=Ts+Tb+Tw=nTy( n為正整數(shù)) ( 31)式中, Tx為掃描信號(hào)周期; Ty為被測(cè)信號(hào)周期。假如在 Y偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓,在掃描休止時(shí),電子束會(huì)在起始點(diǎn)位置出現(xiàn)一條垂直的亮線,該亮線稱為休止線。3. 掃描過程的增輝與隱熄 掃描正程時(shí)顯示被測(cè)信號(hào)的波形,要求在此期間增強(qiáng)波TbTSTwTx=TS+Tb+Twtux(t)0圖 掃描電壓實(shí)際波形24第 3章 電子示波器 形的亮度,即增輝,可以在控制柵極上疊加正極性脈沖或在陰極上疊加負(fù)極性脈沖來實(shí)現(xiàn)增輝。 23第 3章 電子示波器 Ts為掃描正程時(shí)間,在此期間電子束產(chǎn)生自左至右的移動(dòng),稱為 “掃描正程 ”; Tb為掃描逆程時(shí)間,在此期間電子束產(chǎn)生自右至左的移動(dòng),稱為 “掃描逆程 ”或 “掃描回程 ”,以保證下次掃描從起始點(diǎn)開始向右掃描; Tw為掃描休止時(shí)間,以保證下次掃描在熒光屏上的起始點(diǎn)能夠與本次掃描的起始點(diǎn)重合,為便于分析通常不予考慮。242。22第 3章 電子示波器 波形顯示的基本原理3.掃描的概念 242。 若兩信號(hào)的初相相同,且在若兩信號(hào)的初相相同,且在X、 Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同,方向的偏轉(zhuǎn)距離相同,在熒光屏上畫出一條與水平在熒光屏上畫出一條與水平軸呈軸呈 45度角的直線度角的直線 。19第 3章 電子示波器 波形顯示的基本原理1.顯示隨時(shí)間變化的圖形(續(xù))( 3) Y偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號(hào)電壓,X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓 , 熒光屏上將
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