《電子測量技術(shù)基礎(chǔ)》課件第4章

第4章電子示波器4.1電子示波器概述4.2示波管4.3電子示波器的結(jié)構(gòu)框圖與性能4.4電子示波器的Y、X通道及校正器4.5雙蹤和雙線示波器4.6高速示波器和取樣示波器4.7記憶示波器與數(shù)字存儲(chǔ)示波器*4.8數(shù)字化波形處理系統(tǒng)簡介小結(jié)

4.1電子示波器概述

電子示波器簡稱示波器。它是一種用熒光屏顯示電量隨時(shí)間變化過程的電子測量儀器。它能把人的肉眼無法直接觀察到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成人眼能夠看到的波形，具體顯示在熒光屏上，以便對電信號(hào)進(jìn)行定性和定量觀測，其他非電物理量亦可經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成為電量，使用示波器進(jìn)行觀測，因此示波器是一種廣泛應(yīng)用的電子測量儀器，它普遍地應(yīng)用于國防、科研、學(xué)校以及工、農(nóng)、商業(yè)、交通等領(lǐng)域。電子示波器的基本特點(diǎn)如下：

(1)能顯示信號(hào)波形，可測量瞬時(shí)值，具有直觀性。

(2)輸入阻抗高，對被測信號(hào)影響小。測量靈敏度高，并有較強(qiáng)的過載能力，目前示波器的最高靈敏度可達(dá)到10μV/div(微伏/格)。

(3)工作頻帶寬，速度快，便于觀察高速變化的波形的細(xì)節(jié)。目前示波器的工作頻帶最寬可達(dá)1000MHz，預(yù)計(jì)不久將研制出帶寬為2GHz以上的示波器。

(4)在示波器的熒光屏上可描繪出任意兩個(gè)電壓或電流量的函數(shù)關(guān)系，可作為比較信號(hào)用的高速X-Y記錄儀。電子示波器的主要用途如下：

(1)觀測電信號(hào)波形。

(2)測量電壓和電流的幅度、頻率、時(shí)間、相位等電量參數(shù)。

(3)顯示電子網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。

(4)顯示電子器件的伏安特性。

4.2示波管

示波器的核心部件是示波管，它在很大程度上決定了整機(jī)的性能。示波管是一種整個(gè)被密封在玻璃殼內(nèi)的大型真空電子器件，也稱陰極射線管。先前的電視機(jī)的彩色顯像管和計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器都是在電子示波管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它們的組成結(jié)構(gòu)與原理基本相同。圖4.2-1示波管及電子束控制電路4.2.1電子槍

電子槍由燈絲(h)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。4.2.2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

為了顯示電信號(hào)的波形，通常在水平偏轉(zhuǎn)板上加一線性鋸齒波掃描電壓ux，該掃描電壓將Y方向所加信號(hào)電壓uy作用的電子束在屏幕上按時(shí)間沿水平方向展開，形成一條“信

號(hào)電壓-時(shí)間”曲線，即信號(hào)波形，參見圖4.2-2。水平偏轉(zhuǎn)板X上所加鋸齒形電壓稱為“時(shí)基信號(hào)”或“掃描信號(hào)”。圖4.2-2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作原理圖4.2.3熒光屏

在熒光屏的玻殼內(nèi)側(cè)涂上熒光粉，就形成了熒光屏，它不是導(dǎo)電體。當(dāng)電子束轟擊熒光粉時(shí)，激發(fā)產(chǎn)生熒光形成亮點(diǎn)。不同成分的熒光粉，發(fā)光的顏色不盡相同，一般示波器

選用人眼最為敏感的黃綠色。

4.3電子示波器的結(jié)構(gòu)框圖與性能

4.3.1電子示波器的結(jié)構(gòu)框圖

電子示波器的基本組成框圖如圖4.3-1所示。電子示波器由Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、掃描時(shí)間校正器、電源幾部分組成。圖4.3-1示波器組成框圖及波形關(guān)系圖4.3.2示波器的主要性能指標(biāo)

1.頻帶寬度(fB)

示波器最重要的工作特性就是頻帶寬度，又稱帶寬。其定義是：垂直偏轉(zhuǎn)通道(Y方向放大器)對正弦波的幅頻響應(yīng)值下降到中心頻率幅頻響應(yīng)值的0.707(-3dB)倍時(shí)所對應(yīng)的

頻率范圍，也常以最高工作頻率fh簡述之。

2.偏轉(zhuǎn)靈敏度(S)

單位輸入信號(hào)電壓uy引起光點(diǎn)在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的距離

H稱為偏轉(zhuǎn)靈敏度S，即

(4.3-1)

則

(4.3-2)

3.掃描頻率

示波器屏幕上光點(diǎn)水平掃描速度的高低可用掃描速度、時(shí)基因數(shù)、掃描頻率等指標(biāo)來描述。掃描速度就是光點(diǎn)水平移動(dòng)的速度，其單位是cm/s或div/s(格/秒)。掃描速度的倒數(shù)稱為時(shí)基因數(shù)，它表示光點(diǎn)水平移動(dòng)單位長度(cm或div)所需的時(shí)間。掃描頻率表示水平掃描的鋸齒波的頻率。

4.輸入阻抗

輸入阻抗是指示波器輸入端對地的電阻Ri和分布電容Ci的并聯(lián)阻抗。在觀測信號(hào)波形時(shí)，把示波器輸入探頭接到被測電路的觀察點(diǎn)，輸入阻抗越大，示波器對被測電路的影響就越小，所以要求輸入電阻Ri大而輸入電容Ci小。輸入電容Ci在頻率越高時(shí)，對被測電路的影響越大。

5.示波器的瞬態(tài)響應(yīng)

示波器的瞬態(tài)響應(yīng)就是示波器的垂直系統(tǒng)電路在方波脈沖輸入信號(hào)作用下的過渡特性。圖4.3-2顯示了一個(gè)正向標(biāo)準(zhǔn)方波脈沖經(jīng)過示波器后波形發(fā)生畸變的情況，與圖3.6-1(a)相似。圖4.3-2示波器的瞬態(tài)響應(yīng)上沖s0是脈沖前沿的上沖量b與Um的百分比值，即

下沖sn是脈沖后沿的下沖量f與Um的百分比值，即下垂δ是脈沖平頂降落量ΔU與Um的百分比值，即

預(yù)沖sp是脈沖波階躍之前的預(yù)沖量d與Um的百分比值，即例如，SBM-10A型示波器的fh=30MHz，由此可求得上升時(shí)間為

不難理解，上升時(shí)間tr越小越好。

瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)在相當(dāng)大的程度上決定了示波器所能觀測的脈沖信號(hào)的最小寬度。

6.掃描方式

示波器中的掃描電壓鋸齒波是一種線性時(shí)間基線。線性時(shí)基掃描可分成連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描兩種方式。圖4.3-3是連續(xù)掃描電壓波形，回掃后沒有等待時(shí)間，故適用于觀測連

續(xù)信號(hào)。圖4.3-4是觸發(fā)掃描電壓波形，它只在觸發(fā)信號(hào)的激勵(lì)下才開始掃描，每完成一次掃描后就處于等待狀態(tài)，直到下一次觸發(fā)信號(hào)到來時(shí)再進(jìn)行掃描。圖4.3-3連續(xù)掃描電壓波形圖4.3-4觸發(fā)掃描電壓波形

4.4電子示波器的Y、X通道及校正器

4.4.1垂直偏轉(zhuǎn)通道(Y通道)

垂直通道的任務(wù)是檢測被觀察的信號(hào)，并將它無失真或失真很小地傳輸?shù)绞静ü艿拇怪逼D(zhuǎn)板上。同時(shí)，為了與水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)配合工作，要將被測信號(hào)進(jìn)行一定的延遲。

1.輸入電路

1)輸入耦合方式

對于通頻帶下限不是0的示波器，放大器為交流耦合放大器，其輸入端也用電容耦合；對于通頻帶從0開始的示波器，可以觀察信號(hào)的直流分量或變化極慢的信號(hào)，放大器是直接耦合的(直流放大器)。

2)衰減器

由于經(jīng)常需要觀察幅度較小的電壓波形，因此示波器的靈敏度設(shè)計(jì)得較高，但當(dāng)需要觀察幅度較大的信號(hào)時(shí)，就必須接入衰減器對信號(hào)先進(jìn)行衰減。

調(diào)節(jié)C1，當(dāng)滿足關(guān)系式C1R1=C2R2時(shí)，分壓比K0在整個(gè)通頻帶內(nèi)是均勻的，它可表示為

(4.4-1)圖4.4-1阻容補(bǔ)償分壓器

3)探頭

用示波器觀察高頻信號(hào)波形時(shí)，長長的引線往往會(huì)引起各種雜散干擾，所以通常使用同軸電纜作為輸入引線，以避免干擾影響。圖4.4-2示波器探頭圖4.4-3補(bǔ)償電容的波形

2.阻抗變換器

阻抗變換器一般可由射極跟隨器構(gòu)成。射極跟隨器的高輸入阻抗使得示波器對外呈現(xiàn)高輸入阻抗，射極跟隨器的低輸出阻抗容易與后接的低阻延遲線相匹配，亦可在發(fā)射極接一個(gè)電位器，以便微調(diào)所顯示波形的幅度。

3.延遲線

當(dāng)示波器工作在“內(nèi)”觸發(fā)狀態(tài)時(shí)，利用垂直通道輸入的被測信號(hào)去觸發(fā)水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生掃描電壓波，從接受觸發(fā)到開始掃描需要一小段時(shí)間，這樣就會(huì)出現(xiàn)被測信號(hào)到達(dá)Y偏轉(zhuǎn)板而掃描信號(hào)尚未到達(dá)X偏轉(zhuǎn)板的情況(參看圖4.3-(b))，為了正確顯示波形，必須將接入Y通道的被測信號(hào)進(jìn)行一定的延遲，以便與水平系統(tǒng)的掃描電壓在時(shí)間上相匹配。通常延遲時(shí)間在50~200ns之間，這個(gè)延遲準(zhǔn)確性要求不高，但延遲應(yīng)穩(wěn)定，否則會(huì)導(dǎo)致圖像的水平漂移和晃動(dòng)。

4.垂直偏轉(zhuǎn)放大器

被測信號(hào)經(jīng)探頭檢測引入示波器后，微弱的信號(hào)必須經(jīng)放大器放大后加到示波器的垂直偏轉(zhuǎn)板，使電子束有足夠大的偏轉(zhuǎn)能量。當(dāng)示波管靈敏度及示波器偏轉(zhuǎn)因數(shù)一定時(shí)，放

大器的增益K的計(jì)算如下：

(4.4-2)放大器的低頻截止頻率受耦合電容或射極旁路電容的限制，必須加大這些電容以降低低頻截止頻率或采用可放大直流信號(hào)的直接耦合放大器。高頻截止頻率受兩個(gè)因素限制：其一是晶體管放大倍數(shù)隨頻率升高而下降；其二是晶體管輸出端分布電容C0(集電結(jié)電容和引線分布電容之和)及負(fù)載電容CL對高頻的分流使高頻增益下降，由它造成的高頻截止頻率為

(4.4-3)4.4.2水平偏轉(zhuǎn)通道(X通道)

水平偏轉(zhuǎn)通道即X通道，其作用是產(chǎn)生一個(gè)與時(shí)間呈線性關(guān)系的電壓，并加到示波管的X偏轉(zhuǎn)板上，使電子射線沿水平方向線性地偏移，形成時(shí)間基線。設(shè)Sx為水平方向的偏轉(zhuǎn)靈敏度，水平板上所加電壓為Ux(t)，則偏轉(zhuǎn)距離x為

1.掃描分類

1)連續(xù)掃描

該方式的掃描電壓是周期性的鋸齒波電壓。在掃描電壓的作用下，示波管光點(diǎn)將在屏幕上作連續(xù)重復(fù)周期的掃描，若沒有Y通道的信號(hào)電壓，則屏幕上只顯示出一條時(shí)間基線。在時(shí)域測量中，在Y通道加入周期變化的信號(hào)電壓，即可顯示信號(hào)波形。連續(xù)掃描最主要的問題是如何保證在屏幕上顯示出穩(wěn)定的信號(hào)波形。圖4.4-4連續(xù)掃描的波形顯示

2)觸發(fā)掃描

被測波形與掃描電壓的同步問題在觀測脈沖波形時(shí)尤為突出。圖4.4-5是連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描觀測脈沖波形的比較。圖4.4-5脈沖信號(hào)的連續(xù)掃描與觸發(fā)掃描顯示

2.水平通道的組成框圖

如圖4.4-6所示，示波器的水平通道包括三部分：①觸發(fā)電路，其中包括觸發(fā)方式選擇、脈沖整形電路；②時(shí)基發(fā)生器，由時(shí)基閘門電路、掃描電壓發(fā)生器、電壓比較器和釋抑電路組成；③水平放大器。圖4.4-6水平通道的結(jié)構(gòu)框圖

3.時(shí)基發(fā)生器

時(shí)基發(fā)生器由時(shí)基閘門電路、掃描電壓發(fā)生器、電壓

比較器和釋抑電路組成，其結(jié)構(gòu)框圖及各點(diǎn)波形如圖4.4-7

所示。圖4.4-7時(shí)基發(fā)生器圖4.4-8密勒積分電路

4.觸發(fā)電路

1)觸發(fā)源

觸發(fā)信號(hào)有如下三種來源：

(1)內(nèi)觸發(fā)。

(2)外觸發(fā)。

(3)電源觸發(fā)。

2)觸發(fā)耦合方式

為了適應(yīng)不同的信號(hào)頻率，示波器設(shè)有四種觸發(fā)耦合方式，可用開關(guān)進(jìn)行選擇，見圖4.4-9。圖4.4-9觸發(fā)源與觸發(fā)耦合方式圖4.4-10具有低頻干擾的信號(hào)

3)觸發(fā)方式及觸發(fā)整形電路

示波器的觸發(fā)方式通常有常態(tài)、自動(dòng)和高頻三種方式，這三種方式控制觸發(fā)整形電路，以便產(chǎn)生不同形式的掃描觸發(fā)信號(hào)，由該觸發(fā)信號(hào)去觸發(fā)掃描電壓發(fā)生器，形成不同形式的掃描電壓。

(1)常態(tài)觸發(fā)方式。

(2)自動(dòng)觸發(fā)方式。

(3)高頻觸發(fā)方式。4.4.3校正器

1.幅度校正器

幅度校正器產(chǎn)生幅度穩(wěn)定不變并經(jīng)過校正的電壓(一般為方波)，用于校正Y通道靈敏度。設(shè)校正器的輸出電壓幅度為U校，把它加到Y(jié)輸入端，熒光屏上顯示電壓波形的高度

為H校，則示波器偏轉(zhuǎn)靈敏度為偏轉(zhuǎn)因數(shù)為

此時(shí)可調(diào)節(jié)Y軸的靈敏度旋鈕，使d為整數(shù)。一般校準(zhǔn)信號(hào)為1V，靈敏度開關(guān)置于“1”擋上，波形顯示為1cm，當(dāng)被測信號(hào)為5cm時(shí)，可計(jì)算出被測信號(hào)幅度為

校正器用以檢驗(yàn)標(biāo)度是否準(zhǔn)確，每次實(shí)驗(yàn)前檢驗(yàn)過后就不必每次測量都作校正。

2.掃描時(shí)間校正器

掃描時(shí)間校正器產(chǎn)生的信號(hào)用于校正X軸時(shí)間標(biāo)度，或用來檢驗(yàn)掃描因數(shù)是否正確。該信號(hào)由示波器內(nèi)設(shè)的晶體振蕩器或穩(wěn)定度較高的LC振蕩器提供。

4.5雙蹤和雙線示波器

4.5.1雙蹤示波器

雙蹤示波器也稱雙跡示波器，它的垂直偏轉(zhuǎn)通道由A和B兩個(gè)通道組成。如圖4.5-1所示，兩個(gè)通道的輸出信號(hào)在電子開關(guān)控制下，交替通過主通道加于示波管的同一對垂直偏轉(zhuǎn)板上。圖4.5-1雙蹤示波器垂直偏轉(zhuǎn)通道框圖4.5.2雙線示波器

雙線示波器采用雙線示波管構(gòu)成。雙線示波管在一個(gè)玻璃殼內(nèi)裝有兩個(gè)完全獨(dú)立的電子槍和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，每個(gè)電子槍發(fā)出的電子束經(jīng)加速聚焦后，通過“自己”的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)射于熒光屏上，相當(dāng)于把兩個(gè)示波管封裝在一個(gè)玻璃殼內(nèi)公用一個(gè)熒光屏，因而可以同時(shí)觀察兩個(gè)相互獨(dú)立的信號(hào)波形。雙線示波器內(nèi)有兩個(gè)相互無關(guān)的Y通道A和B，如圖4.5-2所示，每個(gè)通道的組成與普通示波器相同。圖4.5-2雙線示波器框圖4.5.3SR-8型雙蹤示波器

SR-8型雙蹤示波器可以觀察和測定兩種不同電信號(hào)的瞬變過程，并把兩種不同的電信號(hào)的波形同時(shí)顯示在屏幕上，進(jìn)行分析比較，而且還可以把兩個(gè)電信號(hào)疊加后顯示出來，

也可作為單蹤示波器使用。

1.主要技術(shù)性能

1)Y軸放大器

2)X軸系統(tǒng)

3)主機(jī)

2.使用

SR-8型雙蹤示波器的面板布置如圖4.5-3所示。圖4.5-3SR-8型雙蹤示波器的面板布置圖

1)電壓測量

示波器的Y軸靈敏度開關(guān)“V/div”位于0.2擋，其“微調(diào)”

位于“校準(zhǔn)”位置，此時(shí)如果被測波形占Y軸的坐標(biāo)幅度H為

5div，則信號(hào)電壓Uy幅度為(見圖4.5-4)

若被測信號(hào)經(jīng)探頭輸入，則應(yīng)將探頭衰減10倍的因素考慮在內(nèi)，被測信號(hào)Uy幅度為圖4.5-4電壓測量

2)時(shí)間測量

首先將X通道掃描控制開關(guān)“t/div”的“微調(diào)”置于“校準(zhǔn)”位置上，這樣可以由開關(guān)的指示值直接計(jì)算出時(shí)基線上X方向被測兩點(diǎn)之間距離D的時(shí)間間隔為

例如，掃描控制開關(guān)置于0.2ms/div，被測波形兩點(diǎn)間距離D為6div，則時(shí)間間隔T為(見圖4.5-5)圖4.5-5時(shí)間間隔測量圖4.5-6時(shí)間差測量圖4.5-7脈寬測量

3)頻率測量

對周期性的重復(fù)頻率來說，可按時(shí)間測量的公式測定其每一周的時(shí)間T，按照頻率f與周期T的倒數(shù)關(guān)系來計(jì)算頻率，即

4)相位測量

雙蹤顯示可測得兩個(gè)相同頻率信號(hào)的相位關(guān)系。測量相位時(shí)觸發(fā)點(diǎn)正確與否很重要，應(yīng)將Y軸觸發(fā)源開關(guān)置于“YB”的位置，然后用內(nèi)觸發(fā)形式啟動(dòng)掃描，測兩信號(hào)的相位差。

如圖4.5-8所示的被測波形，其一個(gè)周期占橫坐標(biāo)刻度上8個(gè)div，則1div對應(yīng)45°相位，即360°×1/8，兩波形相位間隔D為1.5div，則兩波形間相位差為圖4.5-8相位測量*4.6高速示波器和取樣示波器

隨著計(jì)算機(jī)、通信廣播等事業(yè)的發(fā)展，要求示波器有更寬的頻率響應(yīng)，而一般示波器在觀察ns、ps級(jí)脈沖波形時(shí)，會(huì)引入很大的畸變，甚至?xí)@示出面目全非的波形。圖4.6-1分布參數(shù)的影響4.6.1高速示波器

1.示波管

高速示波器采用專用示波管。如前所述，高速示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)接線要短(從管旁引出)，偏轉(zhuǎn)板間距離d要大(以減小分布電容)，加速電壓要高(以減小電子渡越時(shí)間)，因而導(dǎo)

致偏轉(zhuǎn)靈敏度很低。為了保證示波器的靈敏度，要求Y軸放大器必須有更大的放大倍數(shù)，這無疑增加了Y軸放大器實(shí)現(xiàn)上的困難。因此，在要求更高速度時(shí)，可采用行波示波管。

2.Y軸放大器

Y軸放大器是寬帶放大器，目前集成電路放大器帶寬可達(dá)1000MHz以上。

3.時(shí)基發(fā)生器

高速示波器的時(shí)基發(fā)生器在掃描期間的掃描速度很高，因而掃描電容充、放電電流很大。4.6.2取樣示波器

1.非實(shí)時(shí)取樣原理

圖4.6-2是一個(gè)非實(shí)時(shí)取樣保持電路的原理圖。圖4.6-2取樣門及取樣脈沖非實(shí)時(shí)取樣過程與實(shí)時(shí)取樣過程的不同之處在于取樣脈沖與輸入信號(hào)之間時(shí)序上的差別。非實(shí)時(shí)取樣過程對于輸入信號(hào)是進(jìn)行跨周期采樣。圖4.6-3非實(shí)時(shí)取樣過程

2.取樣示波器的組成

取樣示波器的組成框圖見圖4.6-4。圖4.6-4取樣示波器的組成框圖為了在屏幕上顯示出由不連續(xù)的亮點(diǎn)構(gòu)成的取樣信號(hào)波形，必須采用與取樣信號(hào)同步的階梯波作掃描電壓。其波形對應(yīng)關(guān)系如圖4.6-5所示。圖4.6-5顯示過程*4.7記憶示波器與數(shù)字存儲(chǔ)示波器

4.7.1記憶示波器

1.記憶示波管的分類

記憶示波管可分為可變余輝存儲(chǔ)方式和快速轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)方式兩種示波管，它們都是將記憶信號(hào)存儲(chǔ)于示波管的柵網(wǎng)上，需要顯示時(shí)再將其顯示出來。柵網(wǎng)式記憶示波管的結(jié)構(gòu)如圖4.7-1所示。圖4.7-1柵網(wǎng)式記憶示波管的結(jié)構(gòu)及泛射示意圖借用計(jì)算機(jī)術(shù)語，信號(hào)的存儲(chǔ)稱作“寫”，存儲(chǔ)信號(hào)的取出稱作“讀”，因此，在記憶示波管中存在兩套電子槍，即“寫入電子槍”和“讀出電子槍”，這兩套電子槍分別控制被測信號(hào)的“存儲(chǔ)”和“顯示”。構(gòu)成記憶功能的部件是熒光屏前的柵網(wǎng)，柵網(wǎng)g3上涂有氟化鎂一類的電介質(zhì)，作為存儲(chǔ)介質(zhì)，形成存儲(chǔ)體。圖4.7-2柵網(wǎng)記錄的潛伏波形

2.記憶示波器的工作方式

記憶示波器又稱為模擬存儲(chǔ)示波器，它以柵網(wǎng)為存儲(chǔ)部件，存儲(chǔ)模擬的電信號(hào)波形。由于記憶示波管與普通示波管不同，因此，記憶示波器組成電路中比普通示波器多加了一套泛射系統(tǒng)的控制電路，即讀出電子槍控制電路。該電路提供讀出控制的所有電信號(hào)，并有可變余輝的調(diào)節(jié)功能。圖4.7-3記憶示波器控制電路方框圖

1)可變余輝方式

2)存儲(chǔ)方式

3)清除方式

4)最大記錄方式

5)常態(tài)方式

3.記憶示波器的發(fā)展概況

最早的記憶示波器是由美國休斯公司在1957年研制的。當(dāng)時(shí)，由于記憶示波管價(jià)格昂貴，易燒壞，壽命短，存儲(chǔ)記錄速度慢，等效帶寬低，其使用范圍窄，發(fā)展緩慢。自

20世紀(jì)70年代以來，記憶示波管在制造技術(shù)上有了新的突破，存儲(chǔ)方式不斷增多，在最早的雙穩(wěn)態(tài)存儲(chǔ)方式的基礎(chǔ)上，又研制出了可變余輝存儲(chǔ)和快速轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)方式。目前，采用快速轉(zhuǎn)移存儲(chǔ)方式的記憶示波器的存儲(chǔ)記錄速度已達(dá)4000cm/μs，存儲(chǔ)帶寬達(dá)500MHz(Tek公司的7934型)。4.7.2數(shù)字存儲(chǔ)示波器

1.數(shù)字存儲(chǔ)示波器的原理

數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本框圖如圖4.7-4所示。

存儲(chǔ)示波器的工作過程如圖4.7-5所示。圖4.7-4數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本框圖圖4.7-5存儲(chǔ)示波器的工作過程

2.微處理器的應(yīng)用

隨著微處理器的發(fā)展，將微處理器芯片CPU用于數(shù)字存儲(chǔ)示波器中，可以大大擴(kuò)展示波器的存儲(chǔ)容量，存儲(chǔ)多個(gè)波形，并且可利用CPU的數(shù)據(jù)處理功能進(jìn)行顯示波形的處理，大大提高顯示波形的質(zhì)量。也可將存儲(chǔ)技術(shù)和CPU微處理器用于取樣示波器，做成存儲(chǔ)取樣示波器，提高顯示信號(hào)的頻帶寬度。圖4.7-6給出了存儲(chǔ)取樣示波器的組成框圖。圖4.7-6存儲(chǔ)取樣示波器的組成框圖

3.數(shù)字存儲(chǔ)示波器的特點(diǎn)

與模擬存儲(chǔ)示波器(記憶示波器)相比，數(shù)字存儲(chǔ)示波器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)可以永久地存儲(chǔ)信息，可以反復(fù)讀出這些數(shù)據(jù)，反復(fù)在熒光屏上再現(xiàn)波形信息，跡線既不會(huì)衰減，也不會(huì)模糊。

(2)由于信息是在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的，而不是記憶在示波管的柵網(wǎng)上，所以它是動(dòng)態(tài)的，而不是靜態(tài)的，即更新存儲(chǔ)器內(nèi)容，就改變所存儲(chǔ)的波形，在完成了波形的記錄、顯示、分析之后，即可更新存儲(chǔ)器的內(nèi)容。

(3)既能觀測觸發(fā)后的信息，也能觀測觸發(fā)前的信息。

*4.8數(shù)字化波形處理系統(tǒng)簡介

數(shù)字化波形處理系統(tǒng)是由數(shù)字化攝像系統(tǒng)、高速模擬

示波器及微型計(jì)算機(jī)相結(jié)合，構(gòu)成的一套高效能、高精度

而價(jià)格便宜的波形處理設(shè)備。該系統(tǒng)可提供極高的精度(至12位)，能獲取1μs的單次信號(hào)波形，最高取樣精度可達(dá)

4μs(即250GHz的取樣速率)。它克服了數(shù)字存儲(chǔ)示波器

受A/D變換器速度與精度限制的局限。小結(jié)

(1)電子示波器能夠在熒光屏上顯示電信號(hào)的波形，同時(shí)示波器輸入阻抗高，對被測信號(hào)影響小，具有高靈敏度和高工作通頻帶，因此被廣泛地應(yīng)用于國防、工業(yè)、科研等領(lǐng)域，是一種測量電壓或電流波形的不可缺少的重要儀器。

本章的重點(diǎn)在于掌握示波器的基本組成結(jié)構(gòu)及顯示波形的工作原理，以便學(xué)會(huì)使用示波器進(jìn)行電壓和電流的幅度、頻率、時(shí)間、相位等電量參數(shù)的測量。

(2)示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)(X偏轉(zhuǎn)板和Y偏轉(zhuǎn)板)、

熒光屏三部分組成。電子槍的作用是發(fā)射電子束，并使它

聚焦，形成很細(xì)的電子束以便轟擊熒光屏產(chǎn)生亮跡，顯示電信號(hào)波形；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的作用是確定電子束在熒光屏上移動(dòng)的方向，Y偏轉(zhuǎn)板上接入被測信號(hào)，X偏轉(zhuǎn)板上接入線性時(shí)基

掃描電壓(即鋸齒電壓波)，使被測信號(hào)在X方向展開，形成“電壓-時(shí)基”波形；熒光屏的作用是將電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)進(jìn)

行顯示。

(3)電子示波器由Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、時(shí)間校正器和電源等部分組成。

Y通道由探頭、衰減器、耦合電路、延遲線和放大器組成。為了保證電子示波器的高靈敏度，以便檢測微弱的電信號(hào)，必須設(shè)置前置放大器和末級(jí)推挽放大器；為了保證大信

號(hào)加到示波器輸入端能夠得到顯示而不至于燒壞示波器，