和數(shù)字存儲(chǔ)示波器PPT課件

.,.,2,第6章電子示波器,教學(xué)目的及要求電子示波器主要用來(lái)觀測(cè)信號(hào)波形及測(cè)量電壓、頻率、時(shí)間等參數(shù)，是電子測(cè)量三大儀器之一。本章重點(diǎn)要求掌握波形測(cè)試原理及示波器的組成和測(cè)試原理，熟悉模擬示波器和數(shù)字示波器的正確使用方法。,.,3,6.1概述,電子示波器簡(jiǎn)稱“示波器”，是一種用來(lái)觀察電量隨時(shí)間變化的儀器。除了顯示波形外，示波器還能用于直接測(cè)量電壓、周期、時(shí)間、調(diào)幅系數(shù)等參數(shù)。目前，示波器已成為廣泛用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)與產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、維修中的“萬(wàn)用儀器”。此外，在許多尖端設(shè)備和儀器，例如雷達(dá)、頻譜分析儀、時(shí)域反射計(jì)、時(shí)域網(wǎng)絡(luò)分析儀等中，示波器已成為必備的組成部分。,.,4,6.1.1示波器的分類,示波器按照其性能和結(jié)構(gòu)可分為以下幾類。(1)通用示波器(2)多束示波器(3)取樣示波器(4)存儲(chǔ)示波器,.,5,6.1.2通用示波器的組成,通用示波器主要由水平系統(tǒng)、垂直系統(tǒng)和主機(jī)系統(tǒng)三大部分組成，其組成框圖如圖6-1所示。,.,6,6.1.2通用示波器的組成,1水平系統(tǒng)通用示波器的水平系統(tǒng)又稱為X通道主要由觸發(fā)電路、時(shí)基發(fā)生器和X放大器組成，如圖6-2所示。2垂直系統(tǒng)通用示波器的垂直系統(tǒng)又稱為Y通道，主要由輸入電路、前置放大器、延遲線和后置放大器組成，如圖6-4所示。,.,7,6.1.2通用示波器的組成,3主機(jī)系統(tǒng)主機(jī)系統(tǒng)主要包括校準(zhǔn)信號(hào)源、增輝電路、電源、示波管等部分。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源主要為示波器提供校準(zhǔn)信號(hào)，通常為方波信號(hào)，頻率為1kHz。電源為整機(jī)提供所需的電源。示波管主要用來(lái)顯示波形。,.,8,6.2示波管及波形顯示原理,示波器采用陰極射線示波管CRT作為顯示器，它是示波器的核心組成部分，主要作用是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，再加以顯示。陰極射線示波管主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三大部分組成。這三部分都封裝在密閉的玻璃殼內(nèi)，如圖6-7所示。,.,9,6.2.1示波管的組成,(1)電子槍，用于發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束，撞擊熒光屏而發(fā)光。(2)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。示波管中，在第二陽(yáng)極的后面，由兩對(duì)相互垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)用來(lái)控制射向熒光屏的電子束，Y軸偏轉(zhuǎn)板在前，X軸偏轉(zhuǎn)板在后。(3)熒光屏。示波管的屏幕是在它的管內(nèi)壁涂上一層磷光物質(zhì)來(lái)形成的。,.,10,6.2.2波形顯示原理,1波形顯示2掃描及同步圖6-8所示為掃描電壓實(shí)際波形。應(yīng)對(duì)回掃線和休止線進(jìn)行消隱，否則將影響波形的觀測(cè)，如圖6-9所示。,.,11,6.3YB4320G雙蹤四跡示波器的使用,6.3.1主要技術(shù)性能1垂直系統(tǒng)2水平系統(tǒng)3觸發(fā)系統(tǒng)4X-Y工作方式5校準(zhǔn)信號(hào)6CH1輸出7電源,.,12,6.3.2前面板布局,YB4320G雙蹤四跡示波器的前面板布局如圖6-10所示。,.,13,6.3.3基本操作,(1)聚焦旋鈕置于中間位置，Y輸入耦合方式選擇開(kāi)關(guān)置于接地，垂直位移旋鈕旋到中間位置，垂直工作方式置于CH1，觸發(fā)方式選擇開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)，觸發(fā)源置于內(nèi)觸發(fā)，掃描時(shí)間因數(shù)選擇開(kāi)關(guān)置于0.5ms/div。(2)打開(kāi)電源，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度旋鈕，調(diào)整Y位移旋鈕，直到顯示出光跡。調(diào)節(jié)聚焦旋鈕使光跡最清晰，為使聚焦效果最好，光跡不可調(diào)得過(guò)亮。(3)調(diào)整輸入耦合方式于AC，將示波器的校準(zhǔn)信號(hào)輸入至通道1，適當(dāng)調(diào)節(jié)電平旋鈕使波形穩(wěn)定，屏幕上應(yīng)顯示方波信號(hào)。,.,14,6.3.4使用注意事項(xiàng),(1)打開(kāi)電源前一定要檢查示波器面板上的按鈕和旋鈕是否都處于正常位置。(2)用示波器測(cè)量被測(cè)信號(hào)前一定要對(duì)示波器進(jìn)行校準(zhǔn)。(3)測(cè)量電壓時(shí)，垂直微調(diào)旋鈕一定要處于“校準(zhǔn)”位置，測(cè)量時(shí)間時(shí)，掃描微調(diào)控制鍵要處于“校準(zhǔn)”位置。否則，測(cè)量結(jié)果是錯(cuò)誤的。(4)輝度不宜調(diào)得過(guò)亮，且光點(diǎn)不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間地停在一點(diǎn)上，以免損壞熒光屏。通電后若暫不觀測(cè)波形，應(yīng)將輝度調(diào)暗。(5)定量觀測(cè)波形時(shí)，盡量在屏幕的中心區(qū)域進(jìn)行，以減少測(cè)量誤差。(6)測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)避免手指或人體其他部位接觸信號(hào)輸入端，以免對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響。(7)若示波器暫停使用并已關(guān)上電源，如需繼續(xù)使用時(shí)，應(yīng)待數(shù)分鐘后再開(kāi)啟電源，以免燒壞保險(xiǎn)絲。,.,15,6.4示波器的測(cè)試應(yīng)用,示波器是時(shí)域測(cè)量?jī)x器，可以用來(lái)顯示信號(hào)波形，測(cè)量電壓、頻率、相位、時(shí)間、調(diào)制系數(shù)等參數(shù)。,.,16,6.4.1測(cè)量電壓,1測(cè)量交流電壓1)直接測(cè)量法2)間接測(cè)量法(比較測(cè)量法)2測(cè)量直流電壓3測(cè)量含有直流成分的交流信號(hào)的大小1)測(cè)量交流電壓振幅值2)測(cè)量直流成分的大小,.,17,6.4.2測(cè)量時(shí)間,直接測(cè)量法又稱為標(biāo)尺法，測(cè)量時(shí)，將掃描微調(diào)旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，選用合適的輸入耦合方式，調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，使顯示波形的幅度、寬度合適，記錄下+掃描時(shí)間：因數(shù)(t/div)的大小(設(shè)為Dx，單位為s/cm或s/div)和波形某兩點(diǎn)(根據(jù)被測(cè)量的定義來(lái)確定)之間的水平距離(設(shè)為L(zhǎng)，單位為cm或div)，則有t=DxL(6-4)式中：t為被測(cè)時(shí)間量，單位為s。如果掃描擴(kuò)展為K時(shí)，被測(cè)時(shí)間量等于式(6-4)計(jì)算值的1/K。,.,18,6.4.3測(cè)量頻率,1周期法用周期法測(cè)量頻率時(shí)，首先測(cè)量出周期，然后再根據(jù)周期、頻率之間的關(guān)系換算出被測(cè)信號(hào)的頻率。為了減小測(cè)量誤差，可采用多個(gè)周期測(cè)量求平均的方法測(cè)量周期。2李沙育圖形法用李沙育圖形法測(cè)量頻率時(shí)，示波器工作于X-Y方式下，頻率已知的信號(hào)與頻率未知的信號(hào)加到示波器的兩個(gè)輸入端，調(diào)節(jié)已知信號(hào)的頻率，使熒光屏上得到李沙育圖形，由此可測(cè)出被測(cè)信號(hào)的頻率。,.,19,6.4.4測(cè)量調(diào)幅系數(shù),用直線掃描法測(cè)量調(diào)幅系數(shù)時(shí)，將被測(cè)信號(hào)加到示波器Y軸輸入端，調(diào)整示波器相關(guān)的開(kāi)關(guān)和旋鈕，得到如圖6-16所示的調(diào)幅波波形。,.,20,6.5數(shù)字存儲(chǔ)示波器,具有記憶存儲(chǔ)功能的示波器包括模擬存儲(chǔ)示波器(TSO，TubeStorageOsilloscope)和數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO，DigitalStorageOsilloscope)兩種。前者利用記憶示波管進(jìn)行存儲(chǔ)，已很少使用。數(shù)字存儲(chǔ)示波器采用數(shù)字電路，先經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬輸入信號(hào)波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，存儲(chǔ)于數(shù)字存儲(chǔ)器中；需要顯示時(shí)，再?gòu)拇鎯?chǔ)器中讀出，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成模擬波形，顯示在示波管上。數(shù)字存儲(chǔ)示波器的特點(diǎn)包括使用簡(jiǎn)單；可觀測(cè)觸發(fā)前的信號(hào)；用X-Y方式觀測(cè)波形時(shí)，兩通道間幾乎沒(méi)有相位差；觀測(cè)信號(hào)時(shí)無(wú)閃爍現(xiàn)象；準(zhǔn)確率高，可優(yōu)于1%；可很方便地與數(shù)字接口相連，與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。,.,21,6.5.1數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要優(yōu)點(diǎn),數(shù)字存儲(chǔ)示波器在微計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一管理下進(jìn)行工作，與普通模擬示波器相比，數(shù)字存儲(chǔ)示波器有以下優(yōu)點(diǎn)。(1)波形可長(zhǎng)期保存、多次顯示。(2)支持負(fù)延時(shí)觸發(fā)。(3)便于觀測(cè)單次過(guò)程和突發(fā)事件。(4)具有多種顯示方式。(5)便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理。(6)可用數(shù)字顯示測(cè)量結(jié)果。(7)具有多種輸出方式。(8)便于進(jìn)行功能擴(kuò)展和自動(dòng)測(cè)試。,.,22,6.5.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器的工作原理,數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本原理框圖如圖6-17所示。,.,23,6.5.3數(shù)字存儲(chǔ)示波器的工作方式,1數(shù)字存儲(chǔ)示波器中存儲(chǔ)器的功能2觸發(fā)工作方式1)常態(tài)觸發(fā)2)預(yù)置觸發(fā)3測(cè)量與計(jì)算工作方式4面板鍵操作方式,.,24,6.5.4數(shù)字存儲(chǔ)示波器的顯示方式,1存儲(chǔ)顯示2抹跡顯示3卷動(dòng)顯示4放大顯示5X-Y顯示,.,25,6.5.5數(shù)字存儲(chǔ)示波器的技術(shù)性能指標(biāo),1取樣速率2存儲(chǔ)帶寬3測(cè)量分辨率4存儲(chǔ)容量5斷電存儲(chǔ)時(shí)間6測(cè)量計(jì)算功能7測(cè)量準(zhǔn)確度8觸發(fā)延遲范圍9讀/寫速度10輸出信號(hào),.,26,6.5.6TDS1002數(shù)字存儲(chǔ)示波器的使用,1概述2前面板布局1)顯示區(qū)2)信息區(qū)域3)菜單系統(tǒng)4)垂直控制,.,27,6.5.6TDS1002數(shù)字存儲(chǔ)示波器的使用,5)水平控制6)觸發(fā)控制7)菜單和控制按鈕,.,28,6.5.6TDS1002數(shù)字存儲(chǔ)示波器的使用,3應(yīng)用示例1)使用“自動(dòng)設(shè)置”2)使用“自動(dòng)測(cè)量”3)測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào),.,29,6.6晶體管特性圖示儀,晶體管特性圖示儀(簡(jiǎn)稱圖示儀)是以通用電子測(cè)量?jī)x器為技術(shù)基礎(chǔ)，以半導(dǎo)體器件為測(cè)量對(duì)象的電子儀器。它能在示波管屏幕上直接觀察各種晶體三極管(NPN型和PNP型)的共發(fā)射極、共基極電路的輸入特性、輸出特性，測(cè)試各種反向飽和電流和擊穿電壓，還可以測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管、穩(wěn)壓管、二極管、單結(jié)晶體管、可控硅等器件的各種參數(shù)，是一種用途廣泛、使用方便、操作簡(jiǎn)單的特種示波器。,.,30,6.6.1XJ4810型晶體管特性圖示儀面板功能,XJ4810型晶體管特性圖示儀的面板布局如圖6-26所示。,.,31,6.6.2測(cè)試前注意事項(xiàng),為保證在儀器的使用過(guò)程中既不會(huì)損壞被測(cè)晶體管，也不會(huì)損壞儀器內(nèi)部線路，使用儀器前應(yīng)注意下列事項(xiàng)。(1)對(duì)被測(cè)管的主要直流參數(shù)應(yīng)有一個(gè)大概的了解和估計(jì)，特別要了解被測(cè)管的集電極最大允許耗散功率PCM、最大允許電流ICM和擊穿電壓BVEBO、BVCBO。(2)選擇好掃描和階梯信號(hào)的極性，以適應(yīng)不同管型和測(cè)試項(xiàng)目的需要。(3)根據(jù)所測(cè)參數(shù)或被測(cè)管允許的集電極電壓，選擇合適的掃描電壓范圍(4)對(duì)被測(cè)管進(jìn)行必要的估算，以選擇合適的階梯電流或階梯電壓，一般宜先小一點(diǎn)，再根據(jù)需要逐步加大。測(cè)試時(shí)不應(yīng)超過(guò)被測(cè)管的集電極最大允許功耗。(5)在進(jìn)行ICM的測(cè)試時(shí)，一般采用單簇為宜，以免損壞被測(cè)管。(6)在進(jìn)行IC或ICM的測(cè)試中，應(yīng)根據(jù)集電極電壓的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，不應(yīng)超過(guò)本儀器規(guī)定的最大電流,.,32,6.6.3基本操作步驟,(1)按下電源開(kāi)關(guān)，指示燈亮，預(yù)熱15分鐘后，即可進(jìn)行測(cè)試。(2)調(diào)節(jié)輝度、聚焦及輔助聚焦，使光點(diǎn)清晰。(3)將峰值電壓旋鈕調(diào)至零，峰值電壓范圍、極性、功耗限制電阻等開(kāi)關(guān)置于測(cè)試所需位置。(4)對(duì)X、Y軸放大器進(jìn)行10度校準(zhǔn)。(5)調(diào)節(jié)階梯調(diào)零。(6)選擇需要的基極階梯信號(hào)，將極性、串聯(lián)電阻置于合適擋位，調(diào)節(jié)級(jí)/簇旋鈕，使階梯信號(hào)為10級(jí)/簇，階梯信號(hào)置重復(fù)位置。(7)插上被測(cè)晶體管，緩慢地增大峰值電壓，熒光屏上即有曲線顯示。,.,33,實(shí)訓(xùn)5模擬示波器的校準(zhǔn),一、實(shí)訓(xùn)目的(1)認(rèn)識(shí)模擬示波器上主要控件的名稱及功能。(2)能熟練地進(jìn)行模擬示波器的校準(zhǔn)。(3)熟悉信號(hào)峰-峰值(Up-p)和有效值(Urms)之間的換算。二、實(shí)訓(xùn)器材模擬示波器，1臺(tái)。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,.,34,實(shí)訓(xùn)6YB1602函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用,一、實(shí)訓(xùn)目的(1)認(rèn)識(shí)該系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的面板及其功能。(2)掌握該系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用方法。(3)進(jìn)一步熟悉毫伏表。二、實(shí)訓(xùn)器材(1)YB1602函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。(2)雙蹤示波器，1臺(tái)。(3)毫伏表，1臺(tái)。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,.,35,實(shí)訓(xùn)7TFG2000系列DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用,一、實(shí)訓(xùn)目的(1)認(rèn)識(shí)DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的面板及其功能。(2)能熟練地使用TFG2000系列DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的常用功能。二、實(shí)訓(xùn)器材(1)DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。(2)雙蹤示波器，1臺(tái)。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,.,36,實(shí)訓(xùn)8模擬示波器的使用一,一、實(shí)訓(xùn)目的(1)掌握示波器的使用方法，學(xué)會(huì)用示波器觀察各種信號(hào)的波形。(2)學(xué)會(huì)用示波器測(cè)量直流、正弦交流信號(hào)電壓。(3)觀察李沙育圖，學(xué)會(huì)測(cè)量正弦信號(hào)頻率的方法。二、實(shí)訓(xùn)器材(1)雙蹤示波器，1臺(tái)。(2)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。(3)交流毫伏表，1臺(tái)。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟1觀察標(biāo)準(zhǔn)方波波形2觀察各種信號(hào)波形3電壓測(cè)量4時(shí)間測(cè)量5相位測(cè)量6觀察李沙育圖四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,.,37,實(shí)訓(xùn)9高頻信號(hào)發(fā)生器的使用,一、實(shí)訓(xùn)目的(1)加深對(duì)示波器及高頻信號(hào)發(fā)生器理論知識(shí)的理解。(2)掌握雙蹤示波器及高頻信號(hào)發(fā)生器的基本操作方法。二、實(shí)訓(xùn)器材(1)雙蹤示波器，1臺(tái)。(2)高頻信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,.,38,實(shí)訓(xùn)10模擬示波器的使用二,一、實(shí)訓(xùn)目的(1)進(jìn)一步熟悉模擬示波器的面板。(2)掌握用雙蹤法測(cè)量相位差的方法。(3)掌握用示波器測(cè)量調(diào)幅波的調(diào)幅系數(shù)的方法。二、實(shí)訓(xùn)器材(1)雙蹤示波器，1臺(tái)。(2)高頻信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。(3)模擬電路實(shí)驗(yàn)箱，1臺(tái)。(4)連接導(dǎo)線，若干。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟四、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,.,39,實(shí)訓(xùn)11數(shù)字存儲(chǔ)示波器的使用一,一、實(shí)訓(xùn)目的(1)加深對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器理論知識(shí)的理解。(2)掌握數(shù)字示波器與模擬示波器的區(qū)別。(3)熟悉數(shù)字存儲(chǔ)示波器的面板按鍵及使用操作。二、實(shí)訓(xùn)器材(1)數(shù)字存儲(chǔ)示波器，1臺(tái)。(2)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟1熟悉數(shù)字存儲(chǔ)示波器的面板按鈕2功能檢查3波形顯示的自動(dòng)設(shè)置4垂直系統(tǒng)的練習(xí)5CH1、CH2通道設(shè)置6學(xué)習(xí)、掌握擋位調(diào)節(jié)的設(shè)置方法7學(xué)習(xí)、掌握波形反相的設(shè)置方法8水平系統(tǒng)的練習(xí)9通道帶寬限制的設(shè)置10探頭衰減系數(shù)的設(shè)置11觸發(fā)系統(tǒng)的練習(xí)12學(xué)習(xí)觸發(fā)菜單中“觸發(fā)方式”的三種功能五、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求,.,40,實(shí)訓(xùn)12數(shù)字存儲(chǔ)示波器的使用二,一、實(shí)訓(xùn)目的(1)進(jìn)一步加深對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器理論知識(shí)的理解。(2)熟悉數(shù)字存儲(chǔ)示波器的面板按鍵及使用操作。二、實(shí)訓(xùn)器材(1)數(shù)字存儲(chǔ)示波器，1臺(tái)。(2)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，1臺(tái)。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟1熟悉數(shù)字存儲(chǔ)示波器的面板按鈕2功能檢查3波形顯示的自動(dòng)設(shè)置4采樣系統(tǒng)的設(shè)置5顯示系統(tǒng)的設(shè)置6輔助