示波器的種類及基本組成詳細(xì)介紹
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2017-09-25 15:26:18
示波器可以根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)或使用領(lǐng)域以及測量范圍等進(jìn)行分類,此外還有一些用于特殊環(huán)境的示波器。
示波器的種類
根據(jù)測量信號的范圍,可分為如下幾種:
①超低頻示波器,適合于測量超低頻信號;
?、谄胀ㄊ静ㄆ?,適合于測量中頻信號;
?、鄹哳l示波器和超高頻示波器,適合于測量高頻(100MHz)和超高頻(1000MHz)信號。
按顯示信號的數(shù)量來分,有單蹤示波器(只顯示一個(gè)信號)、 雙蹤示波器(可同時(shí)顯示兩個(gè)信號),還有多蹤示波器(可同時(shí)顯示多個(gè)信號的波形)。
從電路結(jié)構(gòu)來分,有電子管示波器、晶體管示波器和集成電路示波器。
從測量功能來分,有模擬示波器和數(shù)字式記憶示波器。數(shù)字式記憶示波器是將測量的信號數(shù)字化以后暫存在存儲器中,然后再從存儲器中讀出顯示在示波管上。在測量數(shù)字信號的場合經(jīng)常使用,便于觀察數(shù)字信號的波形和信號內(nèi)容。
示波器從波形顯示器件來分,有陰極射線管(CRT)示波器,彩色液晶顯示器和用計(jì)算機(jī)彩色監(jiān)視器做成的示波器。
為適應(yīng)測量電視信號的特點(diǎn),示波器生產(chǎn)廠家專門生產(chǎn)了同步示波器,在示波器電路中設(shè)有與電視的行、場信號同步的電路,在控制面板上專門設(shè)置了選擇電視行或電視場的鍵鈕,以便在觀測電視信號時(shí),信號波形穩(wěn)定。圖1-27所示是DS-5220A 型雙蹤示波器面板圖,圖1-28所示是ST16A型單蹤示波器面板圖。
示波器的組成
通用示波器的基本組成及原理框圖如圖1-29所示。它主要由顯示器系統(tǒng)、垂直偏轉(zhuǎn)(Y軸)信號放大系統(tǒng)、水平偏轉(zhuǎn)(X 軸)鋸齒波發(fā)生系統(tǒng)和同步觸發(fā)系統(tǒng)4部分組成。
(1)顯示器系統(tǒng)。顯示器系統(tǒng)由示波管(陰極射線管CRT) 和電源供給部分組成。
在示波管內(nèi)部,電子槍發(fā)射出大量的電子,這些電子通過控制柵極的控制,聚焦電極的聚焦,加速極的加速,偏轉(zhuǎn)電極或偏轉(zhuǎn)線圈的偏轉(zhuǎn),形成一束電子束打在熒光屏上,使熒光屏的相應(yīng)部位發(fā)光。
在顯示器系統(tǒng)中,電源供給系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供示波器的控制極、 聚焦電極、加速電極等需要的電壓,調(diào)整這些電壓,可以保證在熒光屏上出現(xiàn)的光點(diǎn)聚焦良好,亮度適中。示波器面板上安裝的聚焦、亮度電位器,就是用來對這些電壓進(jìn)行調(diào)整的。
示波管內(nèi)部的偏轉(zhuǎn)電極(或外部的偏轉(zhuǎn)線圈)負(fù)責(zé)電子束的偏轉(zhuǎn)。以偏轉(zhuǎn)電極為例,示波管中有X偏轉(zhuǎn)板和Y偏轉(zhuǎn)板各一對。每對偏轉(zhuǎn)板都由基本平行的金屬板構(gòu)成。每對偏轉(zhuǎn)板上的電壓變化都必將影響到電子運(yùn)動的軌跡。Y偏轉(zhuǎn)板上的電壓變化只能影響光點(diǎn)在顯示屏上的垂直位置,X偏轉(zhuǎn)板只影響光點(diǎn)的水平位置,兩對偏轉(zhuǎn)板共同配合,才決定了任一瞬間光點(diǎn)在顯示屏上的坐標(biāo)。
當(dāng)兩對偏轉(zhuǎn)板上都不加電壓時(shí),電子束應(yīng)打到熒光屏的正中。
(2)Y軸信號放大系統(tǒng)。y軸信號放大系統(tǒng)把被觀測的信號放大并轉(zhuǎn)變成電壓加到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板上,這樣電子束就會在Y軸(垂 直)方向按信號的規(guī)律變化。
一般Y軸信號放大系統(tǒng)的放大倍數(shù)可用y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度旋
鈕進(jìn)行有級調(diào)節(jié),而示波器Y軸方向的中心位置也可用Y軸位移旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。
例如調(diào)節(jié)y軸位移旋鈕到示波器y軸方向中心線表示信號0v,調(diào)節(jié)y軸信號放大系統(tǒng)的y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度旋鈕到1v/p, 則0~2V的連續(xù)信號會出現(xiàn)在Y軸方向中心線以上2格的范圍內(nèi)。
(3)X軸鋸齒波發(fā)生系統(tǒng)。一般在示波管的X軸加一個(gè)鋸齒波信號。當(dāng)鋸齒波電壓時(shí),電子束在示波管左端,鋸齒波電壓時(shí),電子束在示波管右端。這樣,在鋸齒波的正程,示波器中的電子?xùn)c會隨時(shí)間均勻地從左向右運(yùn)動,因此就可以把示波器的X軸作為時(shí)間軸處理。例如鋸齒波正程所用時(shí)間為1ms,而示波器屏幕上的X軸分成10個(gè)刻度,則相應(yīng)的每格X刻度代表的時(shí)間就是0.lms。
至于鋸齒波的回程時(shí)間,希望它越短越好,這樣就可以盡量減小回掃線對示波器波形的影響,但實(shí)際上回掃需要一定時(shí)間,為使回掃產(chǎn)生的波形不在熒光屏上顯示,可以設(shè)法使掃描回程的輝度減弱,以減小回掃線對波形的影響。
X軸鋸齒波發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生示波器掃描所需要的鋸齒波電壓,也稱為掃描電壓,根據(jù)掃描要求,鋸齒波應(yīng)該線性良好,回程短,并且頻率可調(diào)。鋸齒波的頻率調(diào)節(jié)也稱為掃描周期的調(diào)節(jié)。
(4)同步觸發(fā)系統(tǒng)。在觀察周期信號時(shí),如果掃描電壓的周期恰好是被測信號周期的整數(shù)倍,則掃描的后一個(gè)周期描繪的波形就與前一周期描繪的波形完全一樣,這樣熒光屏上就可以得到清晰而穩(wěn)定的波形,這稱為信號與掃描電壓同步。
但是實(shí)際上,掃描電壓是由示波器本身的X軸鋸齒波發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的,它與Y軸輸入的被測信號并不相關(guān)。因此掃描電壓的周期恰好是被測信號周期整數(shù)倍的情況很難碰到。當(dāng)掃描電壓的周期不是被測信號周期的整數(shù)倍時(shí),每從X軸左端開 始時(shí)的Y軸信號都不相等,這樣就會造成觀察結(jié)果的混亂。
為解決這一問題,常利用被測信號產(chǎn)生一個(gè)同步觸發(fā)信號,用同步信號去控制X軸鋸齒波發(fā)生系統(tǒng),強(qiáng)迫X軸鋸齒波發(fā)生器的周期變成被測信號周期的整數(shù)倍,這就是同步觸發(fā)系統(tǒng)。同步觸發(fā)系統(tǒng)可以使X軸鋸齒波發(fā)生系統(tǒng)和外部的待測信號同步, 從而穩(wěn)定地顯示外部信號。
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