【正文】 形。在示波器的使用中，如果用雙蹤顯示來作時間比較分析，就應(yīng)該將內(nèi)觸發(fā)開關(guān)選擇置于YB的位置。如果開關(guān)置于常態(tài)的位置時，觸發(fā)電路的觸發(fā)信號取自YA，YB兩個通道。示波器在一般使用中，一般采用內(nèi)觸發(fā)的工作方式。當(dāng)該開關(guān)置于內(nèi)觸發(fā)位置時，觸發(fā)信號采樣于經(jīng)Y軸通道送入的被測信號。在示波器中，當(dāng)觸發(fā)整形后輸出的觸發(fā)信號加到觸發(fā)電路時，掃描電路被觸發(fā)，掃描電路就會產(chǎn)生至少一個周期的周期性掃描信號；反之，如果不對掃描電路施加加觸發(fā)信號，掃描電路就不會產(chǎn)生掃描信號。為了觀察隨時間變化被測信號的波形，示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上必須加線性掃描電壓（鋸齒波電壓）。然而，兩信號是相加還是相減，必須通過YA通道的極性開關(guān)來選擇。當(dāng)顯示方式開關(guān)置于YA+YB位置時，電子開關(guān)便處于不工作的狀態(tài)。當(dāng)顯示方式開關(guān)被置于YA或YB位置時，電子開關(guān)就為一單穩(wěn)態(tài)電路。交替轉(zhuǎn)換的頻率與掃描電路產(chǎn)生的掃描信號的頻率有關(guān)。當(dāng)顯示方式開關(guān)置于交替顯示時，電子開關(guān)為一個雙穩(wěn)態(tài)電路。為了適應(yīng)各種測試需要，電子開關(guān)應(yīng)該至少有五種不同的工作狀態(tài)，即交替、YA、YB、YA+YB、斷續(xù)等。在觀察信號波形時，兩個被測信號uA，uB通過A，B兩個輸入端送入示波器，信號先被分別送到Y(jié)軸前置放大電路進(jìn)行放大。(a)中垂直方向的虛線表示了電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換過程。同時，由于在一次掃描過程中，在兩個圖形上交換的光點次數(shù)極多，所以圖形上的細(xì)小斷裂痕跡就不明顯，也不妨礙對波形細(xì)節(jié)的觀察。如果電子開關(guān)用斷續(xù)轉(zhuǎn)換的工作方式時，且在X軸掃描的每一個掃描過程中，電子開關(guān)都保持足夠高的轉(zhuǎn)換頻率分別對所要顯示的每個被測信號進(jìn)行周期性的多次取樣。為了避免出現(xiàn)這種情況，則必須要求電子開關(guān)有足夠高的轉(zhuǎn)換頻率。對于雙蹤示波器采用“交替”轉(zhuǎn)換和采用“斷續(xù)”轉(zhuǎn)換方式的交替轉(zhuǎn)換工作方式和波形示意圖的顯示的波形與雙線示波法所顯示的波形及其相似，都沒有間斷點。為了使熒光屏上兩個被測信號的波形顯示都穩(wěn)定，除滿足上述要求外，為了在示波器上所顯示合適的波形個數(shù)，以便于觀察，還必須合理的選擇電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換頻率。這一點與單線示波器的顯示原理是完全相同的，只是現(xiàn)在的被測信號變成了兩個，而掃描電壓就一個。，為了保持熒光屏顯示出來穩(wěn)定的兩種信號波形，則要求掃描信號頻率、被測信號頻率與電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換頻率三者之間滿足一定的關(guān)系。t/sUAUB通道A通道B通斷通斷通斷10234斷通(a) 示波器上波形 (b) 電子開關(guān)控制圖 UA和UB信號交替測量例如，0～1這段時間，電子開關(guān)讓信號通道A接通，；1～2這段時間，電子開關(guān)K讓信號通道B接通，；2～3這段時間，熒光屏上再顯示出信號UA的一段波形；3～4這段時間，熒光屏上將再一次顯示UB的一段波形……。主通道由中間放大器、延遲線等構(gòu)成，對兩個通道是公用的。其中，平衡倒相器的作用是把輸入信號轉(zhuǎn)換成對稱波形輸出。兩個通道的輸出信號在電子開關(guān)的控制下，交替通過主通道加到示波管的同一偏轉(zhuǎn)板上。因為雙蹤示波器比雙線示波器簡單，且不需要使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴的“雙腔”示波管，所以雙蹤示波獲得了很普遍的應(yīng)用。 雙蹤示波器雙通道顯示原理。對于具有等待掃描（即當(dāng)被測信號來到時才產(chǎn)生一個鋸齒波進(jìn)行一次掃描，而平時不產(chǎn)生鋸齒波）功能的示波器（如ST16型示波器、SR8型雙蹤示波器、SBT5型同步示波器等等）而言，需要輸入一個與被測信號相關(guān)的觸發(fā)信號在其掃描電路上，使被測信號與掃描過程密切配合。因此，在示波器中都設(shè)有“掃描—觸發(fā)”同步裝置。由上述可見，為了使示波器在觀察各種不同頻率的周期信號時熒光屏上能夠顯示出穩(wěn)定的波形，必須要求被測信號電壓的頻率應(yīng)與鋸齒波電壓的頻率保持同步關(guān)系，即整數(shù)比的關(guān)系。若被測信號電壓的頻率為鋸齒波電壓頻率整數(shù)倍，則熒光屏上將穩(wěn)定顯示出周期為整數(shù)的被測信號波形。在示波器的垂直放大增益一定的情況下該亮線的長短取決于正弦交流電壓峰峰值的大小。光點距離坐標(biāo)原點的瞬時偏轉(zhuǎn)值與此時加在垂直偏轉(zhuǎn)板上的電壓瞬時值成正比。同理，在交流電壓以后的周期中都將重復(fù)第一個周期的變化情況。既單位輸入信號的電壓uy 引起光點在熒光屏上偏轉(zhuǎn)距離H稱為偏轉(zhuǎn)靈敏度，用符號S表示，即： ()則 ()式中，d為靈敏度的倒數(shù)1/S，稱為偏轉(zhuǎn)系數(shù)。如果將一個正弦交流電壓加到一對偏轉(zhuǎn)板上，光點在熒光屏上的位置將隨電壓的變化而移動。 示波器中波形顯示原理根據(jù)示波管的顯示原理，當(dāng)把一個直流電壓加到偏轉(zhuǎn)板上時，直流電壓將使光點在熒光屏上產(chǎn)生固定的位移，該位移大小與所加的直流電壓成正比。在本節(jié)敘述中，首先將介紹示波器的顯示原理，再進(jìn)一步的介紹示波器的組成，并對組成示波器的各部分之原理和作用做簡要描述。為了顯示出多個被測信號，通常在 Y通道中插入通道轉(zhuǎn)換器，將多個被測信號輪流加到 Y偏轉(zhuǎn)板上。其中 CRT包括熒光屏、電子槍和偏轉(zhuǎn)板三個部分。因為水平掃描速率和分辨率是模擬示波器性能的一個關(guān)鍵組成部分，所以本論文將提出幾種關(guān)于掃描信號發(fā)生器的設(shè)計方案并從系統(tǒng)方案設(shè)計和電路設(shè)計等方面加以重點討論，最后選擇一個最優(yōu)的方案進(jìn)行詳細(xì)的敘述和設(shè)計[1]。但是要提高模擬示波器的帶寬，需要示波管、垂直放大和水平掃描全面的推進(jìn)。因此，模擬示波器深受使用者歡迎。 總之，模擬示波器為工程技術(shù)人員適時提供眼見為實的波形，在規(guī)定的帶寬內(nèi)可非常放心的進(jìn)行測試。（3）數(shù)據(jù)更新快——模擬示波器每秒捕捉幾十萬波形量，而數(shù)字示波器每秒捕捉幾十個波形量。其優(yōu)點如下：（1）操作簡單——模擬示波器操作全部都在面板上，波形顯示及時，而數(shù)字示波器在波形處理和顯示時往往需要較長處理時間。在現(xiàn)代示波器使用中，模擬示波器市場份額占有的比例逐年下降。利用示波器能夠觀察各種信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它來測試各種電量：如電流、電壓、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。示波器利用狹窄、高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面（示波管）上，就可產(chǎn)生細(xì)小的光點。示波器是一種用途廣泛的電子測量儀器。直到七十年代模擬式電子示波器達(dá)到了高峰，行譜系列非常完整。五十年代電子計算機(jī)和半導(dǎo)體的問世，促進(jìn)電子示波器的帶寬達(dá)到了100MHz。二十世紀(jì)四十年代是電子示波器興起的時代，因為電視和雷達(dá)的開發(fā)需要性能良好的波形觀察工具。掃描發(fā)生器電路的設(shè)計畢業(yè)論文 目 錄1 緒論………………………………………………………………………………………12 系統(tǒng)方案論證……………………………………………………………………………3 示波器中波形顯示原理………………………………………………………………3………………………………………………………5……………………………………………………………………9 掃描信號發(fā)生器系統(tǒng)方案選擇…………………………………………………133電路設(shè)計………………………………………………………………………………16………………………………………………………………………………16………………………………………………………………………26…………………………………………………………………………33 釋抑電路 …………………………………………………………………………36………………………………………………………………………………424 電路的安裝與調(diào)試……………………………………………………………………45 電子元件選取………………………………………………………………………45 焊接電路板的注意事項……………………………………………………………47 電路的調(diào)試…………………………………………………………………………47 掃描信號發(fā)生器常見故障排除……………………………………………………49結(jié)束語……………………………………………………………………………………50致 謝……………………………………………………………………………………51參 考 文 獻(xiàn)………………………………………………………………………………52附錄A 掃描信號發(fā)生器電路原理圖……………………………………………………53附錄B 74LS74芯片介紹…………………………………………………………………54 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第57頁 共 54頁1 緒論示波器的英文名稱為oscilloscope，其定義為：顯示被測量瞬時值的軌跡變化情況的儀器。其發(fā)展的初期主要為模擬示波器。泰克成功開發(fā)帶寬10MHz的同步示波器，這是近代示波器的基礎(chǔ)。六十年代美國、英國、日本、法國在電子示波器開發(fā)方面有著不同的貢獻(xiàn)，出現(xiàn)了帶寬6GHz的取樣示波器、帶寬為4GHz的行波示波管、帶寬為1GHz的存儲示波管；便攜式、插件式示波器成為其系列產(chǎn)品。帶寬為1GHz的多功能插件式示波器代表著當(dāng)時測量技術(shù)的發(fā)展高水平，為測試數(shù)字電路又開發(fā)出了添邏輯示波器和數(shù)字波形記錄器[1]。能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象，便于人們研究各種電現(xiàn)象變化的過程。同時，在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值變化的曲線?？傊?，示波器是觀察數(shù)字電路中的實驗現(xiàn)象、分析實驗問題、測量實驗結(jié)果必不可少的重要測量儀器。 但是，模擬示波器的某些特點，卻是數(shù)字示波器所不具備的。（2）垂直分辨率高——模擬示波器連續(xù)且無限級，而數(shù)字示波器分辨率一般情況下只有10位至8位。（4）實時帶寬和實時顯示——模擬示波器連續(xù)波形與單次波形的帶寬相同，而數(shù)字示波器的帶寬與其取樣率密切相關(guān)，當(dāng)取樣率不高時需借助內(nèi)插計算，這時就容易出現(xiàn)混淆波形。而且人類五官中眼睛的視覺十分靈敏，屏幕波形能夠瞬間反映至大腦作出判斷，微細(xì)變化都可被感知。示波器主要由示波管、電源系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號源等組成。本論文簡單介紹了示波器的基本組成、顯示原理。2 系統(tǒng)方案論證一臺完整的模擬示波器通常由CRT、X通道、Y通道和電源等幾部分組成。輸入的被測信號經(jīng)放大后直接加在Y軸偏轉(zhuǎn)板上，同時在X軸偏轉(zhuǎn)板上加上一個與時間成正比的鋸齒波電壓，使電子槍產(chǎn)生的電子束能夠在靜電力的作用下產(chǎn)生連續(xù)偏轉(zhuǎn)，從而光點就會在熒光屏上描繪出被測信號隨時間變化的波形。為了保證被顯示的波形穩(wěn)定，需要X軸偏轉(zhuǎn)板上的鋸齒波電壓每次都從被測信號上的一個確定的點開始掃描，所以X通道一般都設(shè)有同步觸發(fā)電路。并就掃描信號發(fā)生部分提出兩種系統(tǒng)方案進(jìn)行比對，最終選擇一種方案在第三節(jié)中進(jìn)行設(shè)計。如果分別將兩個直流電壓同時加到水平和垂直偏轉(zhuǎn)板上，則熒光屏上的光點位置就由兩個方向的位移矢量疊加后來決定。U/Vt/s210V1+V2V23458 正弦信號光點圖當(dāng)垂直偏轉(zhuǎn)板上加上一個正弦交流電壓時，在時間t=0瞬間，電壓為Vo（零值），熒光屏上的光點的位置就在坐標(biāo)原點0上，在時間t=1瞬間，電壓為V1（正值），熒光屏上光點的位置就在坐標(biāo)原點0點上方的1上，位移的大小正比于電壓V1；在時間t=2瞬間，電壓為V2（最大正值），熒光屏上的光點的位置在坐標(biāo)原點0點上方的2點上，光點的垂直位移正比于電壓V2；以此類推，在時間t=3，t=4，…，t=8的各個瞬間，熒光屏上的光點的位置分別為3，4，…，8點。S的單位為cm/V、cm/mV或div/V，d的單位為V/cm。但是，如果加在垂直偏轉(zhuǎn)板上的正弦交流電壓的頻率很低，僅為lHz～2Hz，那么，在熒光屏上就會顯示出一個上下移動光點。如果加在垂直偏轉(zhuǎn)板上的交流電壓的頻率在10Hz～20Hz以上，則由于人眼的視覺暫留和熒光屏的余輝現(xiàn)象，此時在熒光屏上肉眼觀察到的就不是一個上下移動的點，而是一根垂直亮線。同理，如果在水平偏轉(zhuǎn)板上加的是一個正弦交流電壓，就會產(chǎn)生和垂直偏轉(zhuǎn)相類似的情況，只是此時光點只在水平軸上移動罷了。如果被測信號電壓的頻率與鋸齒波電壓的頻率不成整數(shù)倍時，則熒光屏上就不能獲得穩(wěn)定顯示的波形，顯示圖形就不穩(wěn)定[2]。為了實現(xiàn)這一點，就要求鋸齒波電壓的掃描頻率連續(xù)且可調(diào)，其次，由于鋸齒波信號頻率和被測信號頻率的相對不穩(wěn)定性，即使臨時把鋸齒波電壓的頻率調(diào)成與被測信號頻率成整倍數(shù)的關(guān)系，也不能使圖形保持一直穩(wěn)定。既在鋸齒波形成電路的某部分加上一個同步信號來保持掃描的同步，對于只能夠產(chǎn)生連續(xù)掃描（即產(chǎn)生的鋸齒波周而復(fù)始連續(xù)不斷）一種狀態(tài)的簡易示波器（比如國產(chǎn)SB10型的示波器等）而言，需要在示波器的掃描電路上輸入一個頻率與被觀察信號相關(guān)的同步信號，當(dāng)所加的同步信號的頻率接近或為整數(shù)倍鋸齒波頻率的自主振蕩頻率時，所加的同步信號就可以把鋸齒波頻率“鎖住” 或“拖入同步”[2]。如此，只要按照需要來選擇適當(dāng)?shù)挠|發(fā)信號或同步信號，就可使任何欲研究的過程與鋸齒波掃描頻率保持同步[3]。雙蹤示波器是在單線示波器的基礎(chǔ)之上，增設(shè)了一個專用電子開關(guān)，用電子開關(guān)來實現(xiàn)兩種波形的分別顯示。衰減器射極跟隨器前置放大器平衡倒相器放大器延時器電子開關(guān) K時基發(fā)生器衰減器射極跟隨器前置放大器平衡倒相器輸入A輸入B 雙蹤示波器組成框圖，雙蹤示波器的垂直偏轉(zhuǎn)通道由A、B兩個通道組成。其中，A、B兩個通道是相同的，都包括衰減器、射極跟隨器、前置放大器以及平衡倒像器。電子開關(guān)是由觸發(fā)電路控制的一對放大器構(gòu)成。在雙蹤示波器中電子開關(guān)K使加在示波管垂直偏轉(zhuǎn)板上的兩種信號電壓作周期性轉(zhuǎn)換。這樣，雖然兩個信號在熒光屏上是交替顯示的，但是由于熒光屏的余輝現(xiàn)象（沖擊熒光屏的高速電子在停止沖擊熒光屏后，熒光屏受沖擊處仍會保留一段發(fā)光的時間）和人眼的視覺暫留現(xiàn)象現(xiàn)象，就可同時在熒光屏上觀察到兩個被測信號波形。首先，掃描信號的頻率與兩