示波器波形显示原理.ppt

电子测量技术与电子测量技术与 电子产品检验电子产品检验主讲：胡小丽主讲：胡小丽南京信息职业技术学院南京信息职业技术学院2.2 2.2 示波测量技术示波测量技术Ø概概 述述Ø示示 波波 管管Ø波形产生原理波形产生原理Ø通用通用示波器的示波器的相关按键功能相关按键功能2.2 2.2 示波测量技术示波测量技术2.2.1 概述 1、时域测量 ： 时域分析的最典型仪器:示波器 2、频域测量 ： 频域分析的最典型仪器:频谱分析仪 3、数据域测量 ： 数据域分析的最典型仪器:逻辑分析仪电子测量方式按被测信号性质分类2.2.2 示波测试的基本原理1．阴极射线示波管（CRTCRT） 示波管是示波器的核心1、 阴极射线示波管（CRTCRT） 2.2.2示波测试的基本原理 CRTCRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成 （3）电子枪 ②组成： 灯丝F、阴极K、栅极G和阳极A1、A2①作用： 发射电子并形成很细的高速电子束 当电流流过灯丝后对阴极加热，阴极产生大量电子，并在后续电场作用下轰击荧光屏发光。

③工作原理 1）灯丝F、阴极K（3）电子枪 呈圆筒状，包围着阴极，只在面向荧光屏的方向开一个小孔，使电子束从小孔中穿过通过调节G G对K K的负电位可调节光点的亮度，即进行“辉度”控制 （3）电子枪 2）控制栅极G③工作原理3)第一阳极A1、第二阳极A2 A1和A2对电子束进行聚焦并加速，调节A1的电位，即可调节G与A1和A1与A2之间的电位，调节A1的电位器称为“聚焦”旋钮.③工作原理小结： G G2 2、A A1 1、A A2 2的电位关系为： V VG2G2 > V VA1A1 、V VA1A1

（1）荧光屏 ①作用： 荧光屏将电信号变为光信号，它是示波管的波形显示部分，通常制作成矩形平面 ②结构及原理: 其内壁有一层荧光物质，面向电子枪的一侧还常覆盖一层极薄的透明铝膜，高速电子可以穿透这层铝膜轰击屏上的荧光物质而发光，透明铝膜可保护荧光屏，且消除反光使显示图形更清晰 2.2.2 示波测试的基本原理辉度旋钮辉度旋钮示波管的工作原理： 由电子枪产生的高速电子束轰击荧光屏的相应部位产生荧光，而偏转系统则能使电子束产生偏转，从而改变荧光屏上光点的位置 2、 波形显示的原理 （1）UxUx、UyUy为固定电压时，有下面四种情况：Ux= Uy=0Ux= 0 Uy>0 光点上移Uy<0 光点下移2.2.2 示波测试的基本原理2、 波形显示的原理 （1）UxUx、UyUy为固定电压时，有下面四种情况：Uy= 0 Ux>0 光点右移Ux<0 光点左移Uy= 常量常量 Ux= 常量常量  （（2 2））X X、Y Y偏转板上分别加变化电压，有下面两种情况：2、 波形显示的原理 UxUx=0=0UyUy= =UmsinωtUmsinωtUy0123401324Uy-Uyt （2）X、Y偏转板上分别加变化电压，有下面两种情况：2、 波形显示的原理 Ux=ktUy=0Ux0123401324Ux-Uxt由上三种情况可看出： a a 、、X X偏转板上所加电压控制电子的水平运动； b b 、、Y Y偏转板上所加电压控制电子的垂直运动； c c 、、电子位移长度取决于所加电压的大小。

（3）Y Y偏转板加正弦波信号电压，X X偏转板加锯齿波电压2、 波形显示原理 Uy0123401324Uy-Uyt0UxtUx-Ux1234 设Y Y偏转板加正弦波信号电压U Uy y= =U Um msinωtsinωt，X偏转板加锯齿波电压Ux=ktUx=kt，，且有Tx=Tx=TyTy荧光屏显示的是被测信号随时间变化的稳定波形Uyt0Ux0t3 3．同步．同步 设Y Y偏转板加正弦波信号电压Uy=UmsinωtUy=Umsinωt，，X偏转板加锯齿波电压Ux=ktUx=kt，且有Tx=2TyTx=2Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的稳定波形Uyt0Ux0t3 3．同步．同步 设Y Y偏转板加正弦波信号电压Uy=UmsinωtUy=Umsinωt，，X X偏转板加锯齿波电压Ux=ktUx=kt，，且有Tx=3/2 TyTx=3/2 Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的不稳定波形tUyt0Ux0第一扫描周期第二扫描周期3 3．同步．同步由此可见： 当扫描电压的周期是被观测信号周期的整数倍时，即Tx=nTyTx=nTy(n n为正整数)，每次扫描的起点都对应在被测信号的同一相位点上，这就使得扫描的后一个周期描绘的波形与前一周期完全一样，每次扫描显示的波形重叠在一起，在荧光屏上可得到清晰而稳定的波形。

此即“同步”原理 同步控制按钮!4、扫描方式 （1）定义：光点在扫描电压作用下扫动的过程 （2）扫描电压实际波形：锯齿波Uxt0TsTb TwTs:Ts:扫描正程时间，电子束从左到右运动；Tb:Tb:扫描逆程时间或扫描回程时间，电子束从右到左运动；TwTw:扫描休止时间∴扫描电压周期Tx=Ts+Tb+TwTx=Ts+Tb+Tw理想状态下：Tb=Tw=0Tb=Tw=0，，Tx=TsTx=Ts4.4.扫描方式扫描方式 扫描方式有两类，连续扫描和触发扫描a）（b）（c）（d）连续扫描和触发扫描用于观察窄脉冲同步控制按钮! 示波器两个偏转板上都加正弦电压时显示的图形称为李沙育（（LissajousLissajous））图形，这种图形在相位和频率测量中常会用到 若两信号的初相相同，若两信号的初相相同，且在且在X X X X、、、、Y Y Y Y方向的偏转距方向的偏转距离相同，在荧光屏上画离相同，在荧光屏上画出一条与水平轴呈出一条与水平轴呈4545度度角的直线角的直线 5、ＸＸ－－ＹＹ图示原理图示原理 若两信号的初若两信号的初相相差相相差9090度，且度，且在在X X X X、、、、Y Y Y Y方向的偏方向的偏转距离相同，在转距离相同，在荧光屏上画出的荧光屏上画出的图形为圆图形为圆。

5 5、、ＸＸ－－ＹＹ图示原理图示原理频率相同时的李沙育图形(a)φ=0°(b) 或360°(b) φ=30° 或270°(c) φ=90° 或270°(d) φ=150° 或210°(e) φ=180°xxyyyyyxxxx５．５．ＸＸ－－ＹＹ图示原理图示原理 表示两个同频率的正弦信号分别作用在ＸＸ、ＹＹ偏转板上时的情况Ｘ－Ｙ显示方式Ｘ－Ｙ显示方式作业：1、电子示波器有哪些特点?2、说明电子枪的结构由几部分组成，各部分的 主要用途是什么?3、说明电压调整电路怎样调节“辉度”、“聚焦”4、如果要达到稳定显示重复波形的目的，扫描 锯齿波与被测信号间应具有怎样的关系？。