1、在數(shù)字電路實驗中， 需要使用若干儀器、 儀表觀察實驗現(xiàn)象和結(jié)果。常用的電子測量儀器有 萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。萬用表和邏輯筆使用方法比較 簡單，而邏輯分析儀和存儲示波器目前在數(shù)字電路教學(xué)實驗中應(yīng)用還不十分普遍。示波器是 一種使用非常廣泛，且使用相對復(fù)雜的儀器。 本章從使用的角度介紹一下示波器的原理和使 用方法。 1示波器工作原理 示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉(zhuǎn)換成圖像，顯 示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數(shù)字電路實驗現(xiàn)象、分析實驗中的問題、 測量實驗結(jié)果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

2、、 Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準信號源組成。 1.1示波管 陰極射線管(CRT)簡稱示波管，是示波器的核心。它將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。正如圖 1所示，電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分密封在一個真空玻璃殼內(nèi)，構(gòu)成了一個完整的示 波管。 圖1示波管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和供電圖示 1. 熒光屏 現(xiàn)在的示波管屏面通常是矩形平面， 內(nèi)表面沉積一層磷光材料構(gòu)成熒光膜。 在熒光膜 上常又增加一層蒸發(fā)鋁膜。 高速電子穿過鋁膜， 撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點。 鋁膜具有內(nèi)反 射作用，有利于提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。 當(dāng)電子停止轟擊后，亮點不能立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原始值的 10 %所經(jīng)過的時間

3、叫做 余輝時間”余輝時間短于10“為極短余輝，10卩s1ms為短余輝， 1ms 0. 1s為中余輝，0. 1s-1s為長余輝，大于1s為極長余輝。一般的示波器配備中余 輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長余輝。 由于所用磷光材料不同， 熒光屏上能發(fā)出不同顏色的光。一般示波器多采用發(fā)綠光的 示波管，以保護人的眼睛。 2 電子槍及聚焦 電子槍由燈絲(F)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)(或稱第二柵極卜第一陽極(A1) 和第二陽極(A2)組成。它的作用是發(fā)射電子并形成很細的高速電子束。燈絲通電加熱陰極， 陰極受熱發(fā)射電子。 柵極是一個頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由于柵

4、極電位比陰 極低，對陰極發(fā)射的電子起控制作用，一般只有運動初速度大的少量電子，在陽極電壓的作 用下能穿過柵極小孔，奔向熒光屏。初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過低， 則全 部電子返回陰極，即管子截止。調(diào)節(jié)電路中的 W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向熒 光屏的電子流密度，從而達到調(diào)節(jié)亮點的輝度。第一陽極、第二陽極和前加速極都是與陰極 在同一條軸線上的三個金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比 A1高。G2的正電 位對陰極電子奔向熒光屏起加速作用。 電子束從陰極奔向熒光屏的過程中，經(jīng)過兩次聚焦過程。第一次聚焦由K、G1、G2 完成，K、K、G1、G2叫做示波管的第一電子透鏡。第二次

5、聚焦發(fā)生在G2、A1、A2區(qū)域, 調(diào)節(jié)第二陽極 A2的電位，能使電子束正好會聚于熒光屏上的一點，這是第二次聚焦。A1 上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時調(diào)節(jié)A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需 微調(diào)第二陽極 A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。 3 .偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子射線方向，使熒光屏上的光點隨外加信號的變化描繪出被測信號的 波形。圖8 . 1中，Y1、Y2和XI、X2兩對互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。Y軸偏轉(zhuǎn)板在 前，X軸偏轉(zhuǎn)板在后，因此Y軸靈敏度高（被測信號經(jīng)處理后加到 Y軸）。兩對偏轉(zhuǎn)板分別加 上電壓，使兩對偏轉(zhuǎn)板間各自形成電場，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉(zhuǎn)。 4

6、 示波管的電源 為使示波管正常工作，對電源供給有一定要求。 規(guī)定第二陽極與偏轉(zhuǎn)板之間電位相近， 偏轉(zhuǎn)板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負電位上。柵極G1相對陰極為負電位 （30V 100V），而且可調(diào)，以實現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。第一陽極為正電位（約+ 100V+600V），也 應(yīng)可調(diào)，用作聚焦調(diào)節(jié)。第二陽極與前加速極相連，對陰極為正高壓（約+ 1000V），相對于 地電位的可調(diào)范圍為交0V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經(jīng)電阻分壓器供 電。 1.2示波器的基本組成 從上一小節(jié)可以看出，只要控制X軸偏轉(zhuǎn)板和Y軸偏轉(zhuǎn)板上的電壓，就能控制示波 管顯示的圖形形狀。我們知道，一個電子信號是時間的

7、函數(shù)f（t），它隨時間的變化而變化。 因此，只要在示波管的 X軸偏轉(zhuǎn)板上加一個與時間變量成正比的電壓，在y軸加上被測信 號（經(jīng)過比例放大或者縮小），示波管屏幕上就會顯示出被測信號隨時間變化的圖形。電信號 中，在一段時間內(nèi)與時間變量成正比的信號是鋸齒波。 示波器的基本組成框圖如圖2所示。它由示波管、Y軸系統(tǒng)、X軸系統(tǒng)、Z軸系統(tǒng)和 電源等五部分組成。 圖2示波器基本組成框圖 被測信號接到 “瀚入端，經(jīng)Y軸衰減器適當(dāng)衰減后送至 Y1放大器（前置放大），推 挽輸出信號和。經(jīng)延遲級延遲1時間，到Y(jié)2放大器。放大后產(chǎn)生足夠大的信號和 ，加到示波管的 Y軸偏轉(zhuǎn)板上。為了在屏幕上顯示出完整的穩(wěn)定波形，將Y軸的

8、被測信 號引入X軸系統(tǒng)的觸發(fā)電路，在引入信號的正（或者負）極性的某一電平值產(chǎn)生觸發(fā)脈沖 ，啟動鋸齒波掃描電路（時基發(fā)生器），產(chǎn)生掃描電壓。由于從觸發(fā)到啟動掃描有一時間 延遲r2為保證Y軸信號到達熒光屏之前 X軸開始掃描，丫軸的延遲時間 ri應(yīng)稍大于X 軸的延遲時間2。掃描電壓經(jīng) X軸放大器放大，產(chǎn)生推挽輸出和，加到示波管的X 軸偏轉(zhuǎn)板上。z軸系統(tǒng)用于放大掃描電壓正程，并且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這 使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進行抹跡。 以上是示波器的基本工作原理。雙蹤顯示則是利用電子開關(guān)將Y軸輸入的兩個不同 的被測信號分別顯示在熒光屏上。由于人眼的視覺暫留作用

9、，當(dāng)轉(zhuǎn)換頻率高到一定程度后， 看到的是兩個穩(wěn)定的、清晰的信號波形。 示波器中往往有一個精確穩(wěn)定的方波信號發(fā)生器，供校驗示波器用。 2示波器使用 本節(jié)介紹示波器的使用方法。示波器種類、型號很多，功能也不同。數(shù)字電路實驗中 使用較多的是20MHz或者40MHz的雙蹤示波器。這些示波器用法大同小異。本節(jié)不針對 某一型號的示波器，只是從概念上介紹示波器在數(shù)字電路實驗中的常用功能。 2.1熒光屏 熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號 波形的電壓和時間之間的關(guān)系。水平方向指示時間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10 格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。垂直方向標(biāo)有0

10、 %, 10 %, 90 %, 100 %等標(biāo)志， 水平方向標(biāo)有10 %, 90 %標(biāo)志，供測直流電平、交流信號幅度、延遲時間等參數(shù)使用。根 據(jù)被測信號在屏幕上占的格數(shù)乘以適當(dāng)?shù)谋壤?shù)(V/DIV , TIME /DIV)能得出電壓值與 時間值。 2 . 2示波管和電源系統(tǒng) 1 .電源(Power) 示波器主電源開關(guān)。當(dāng)此開關(guān)按下時，電源指示燈亮，表示電源接通。 2 .輝度(Intensity) 旋轉(zhuǎn)此旋鈕能改變光點和掃描線的亮度。觀察低頻信號時可小些，高頻信號時大些。 一般不應(yīng)太亮，以保護熒光屏。 3 .聚焦(Focus) 聚焦旋鈕調(diào)節(jié)電子束截面大小，將掃描線聚焦成最清晰狀態(tài)。 4 .標(biāo)尺

11、亮度(llluminance) 此旋鈕調(diào)節(jié)熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內(nèi)光線下，照明燈暗一些好。 室內(nèi)光線 不足的環(huán)境中，可適當(dāng)調(diào)亮照明燈。 2. 3垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)和水平偏轉(zhuǎn)因數(shù) 1 .垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇(VOLTS / DIV)和微調(diào) 在單位輸入信號作用下，光點在屏幕上偏移的距離稱為偏移靈敏度，這一定義對X 軸和Y軸都適用。靈敏度的倒數(shù)稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)。垂直靈敏度的單位是為cm/V , cm/mV或 者DIV /mV , DIV/ V,垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)的單位是 V/cm, mV /cm或者V/ DIV , mV /DIV。 實際上因習(xí)慣用法和測量電壓讀數(shù)的方便，有時也把偏轉(zhuǎn)因數(shù)當(dāng)靈敏度。 蹤示波器中每

12、個通道各有一個垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇波段開關(guān)。一般按1 , 2, 5方式從 5mV / DIV到5V/ DIV分為10檔。波段開關(guān)指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。 例如波段開關(guān)置于1V/ DIV檔時，如果屏幕上信號光點移動一格，則代表輸入信號電壓變 化1V。 每個波段開關(guān)上往往還有一個小旋鈕，微調(diào)每檔垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。將它沿順時針方向旋 到底，處于校準”位置，此時垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)值與波段開關(guān)所指示的值一致。逆時針旋轉(zhuǎn)此旋 鈕，能夠微調(diào)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)微調(diào)后，會造成與波段開關(guān)的指示值不一致，這 點應(yīng)引起注意。許多示波器具有垂直擴展功能，當(dāng)微調(diào)旋鈕被拉出時，垂直靈敏度擴大若干 倍(偏轉(zhuǎn)因數(shù)縮

13、小若干倍)。例如，如果波段開關(guān)指示的偏轉(zhuǎn)因數(shù)是1V/DIV，采用X5擴展?fàn)?態(tài)時，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)是 0 . 2V/ DIV。 在做數(shù)字電路實驗時，在屏幕上被測信號的垂直移動距離與+5V信號的垂直移動距 離之比常被用于判斷被測信號的電壓值。 2 .時基選擇(TIME / DIV)和微調(diào) 時基選擇和微調(diào)的使用方法與垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇和微調(diào)類似。時基選擇也通過一個波 段開關(guān)實現(xiàn)，按1、2、5方式把時基分為若干檔。波段開關(guān)的指示值代表光點在水平方向 移動一個格的時間值。例如在1 yS/DIV檔，光點在屏上移動一格代表時間值1 yS。 微調(diào)”旋鈕用于時基校準和微調(diào)。沿順時針方向旋到底處于校準位置時，屏幕上顯

14、示 的時基值與波段開關(guān)所示的標(biāo)稱值一致。逆時針旋轉(zhuǎn)旋鈕，則對時基微調(diào)。旋鈕拔出后處于 掃描擴展?fàn)顟B(tài)。通常為 X10擴展，即水平靈敏度擴大 10倍，時基縮小到1 /10。例如在 2y S/DIV檔，掃描擴展?fàn)顟B(tài)下熒光屏上水平一格代表的時間值等于 2y SX (1/10)=0.2 y S TDS實驗臺上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的時鐘信號，由石英晶體振蕩 器和分頻器產(chǎn)生，準確度很高，可用來校準示波器的時基。 示波器的標(biāo)準信號源 CAL，專門用于校準示波器的時基和垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。例如 COS5041型示波器標(biāo)準信號源提供一個VP-P=2V,f=1kHz 的方波信號。 示波器前面

15、板上的位移(Position)旋鈕調(diào)節(jié)信號波形在熒光屏上的位置。旋轉(zhuǎn)水平位 移旋鈕(標(biāo)有水平雙向箭頭)左右移動信號波形，旋轉(zhuǎn)垂直位移旋鈕(標(biāo)有垂直雙向箭頭)上下 移動信號波形。 2.4輸入通道和輸入耦合選擇 1.輸入通道選擇 輸入通道至少有三種選擇方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL)。選擇 通道1時，示波器僅顯示通道 1的信號。選擇通道 2時，示波器僅顯示通道 2的信號。選 擇雙通道時，示波器同時顯示通道1信號和通道2信號。測試信號時，首先要將示波器的 地與被測電路的地連接在一起。根據(jù)輸入通道的選擇，將示波器探頭插到相應(yīng)通道插座上， 示波器探頭上的地與被測電路的地連接在

16、一起，示波器探頭接觸被測點。 示波器探頭上有一 雙位開關(guān)。此開關(guān)撥到“X位置時，被測信號無衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值 是信號的實際電壓值。此開關(guān)撥到“X 1位置時，被測信號衰減為 1 /10,然后送往示波器， 從熒光屏上讀出的電壓值乘以10才是信號的實際電壓值。 2 .輸入耦合方式 輸入耦合方式有三種選擇：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。當(dāng)選擇地”時，掃描線 顯示出示波器地”在熒光屏上的位置。直流耦合用于測定信號直流絕對值和觀測極低頻信 號。交流耦合用于觀測交流和含有直流成分的交流信號。在數(shù)字電路實驗中，一般選擇直 流”方式，以便觀測信號的絕對電壓值。 2.5觸發(fā) 第一節(jié)

17、指出，被測信號從Y軸輸入后，一部分送到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上，驅(qū)動光 點在熒光屏上按比例沿垂直方向移動；另一部分分流到x軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，觸發(fā)掃 描發(fā)生器，產(chǎn)生重復(fù)的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉(zhuǎn)板上，使光點沿水平方向移動，兩 者合一，光點在熒光屏上描繪出的圖形就是被測信號圖形。由此可知，正確的觸發(fā)方式直接 影響到示波器的有效操作。為了在熒光屏上得到穩(wěn)定的、清晰的信號波形，掌握基本的觸發(fā) 功能及其操作方法是十分重要的。 1 .觸發(fā)源(Source)選擇 要使屏幕上顯示穩(wěn)定的波形，則需將被測信號本身或者與被測信號有一定時間關(guān)系的 觸發(fā)信號加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號由何處供給。通常有三

18、種觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā) (INT)、電源觸發(fā)(LINE)、外觸發(fā)EXT)。 內(nèi)觸發(fā)使用被測信號作為觸發(fā)信號， 是經(jīng)常使用的一種觸發(fā)方式。由于觸發(fā)信號本身 是被測信號的一部分，在屏幕上可以顯示出非常穩(wěn)定的波形。雙蹤示波器中通道1或者通 道2都可以選作觸發(fā)信號。 電源觸發(fā)使用交流電源頻率信號作為觸發(fā)信號。這種方法在測量與交流電源頻率有關(guān) 的信號時是有效的。特別在測量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時更為有效。 外觸發(fā)使用外加信號作為觸發(fā)信號， 外加信號從外觸發(fā)輸入端輸入。 外觸發(fā)信號與被 測信號間應(yīng)具有周期性的關(guān)系。 由于被測信號沒有用作觸發(fā)信號，所以何時開始掃描與被測 信號無關(guān)。 正確選擇觸發(fā)信號對波

19、形顯示的穩(wěn)定、清晰有很大關(guān)系。例如在數(shù)字電路的測量中， 對一個簡單的周期信號而言，選擇內(nèi)觸發(fā)可能好一些，而對于一個具有復(fù)雜周期的信號，且 存在一個與它有周期關(guān)系的信號時，選用外觸發(fā)可能更好。 2 .觸發(fā)耦合(Coupling)方式選擇 觸發(fā)信號到觸發(fā)電路的耦合方式有多種，目的是為了觸發(fā)信號的穩(wěn)定、可靠。這里介 紹常用的幾種。 AC耦合又稱電容耦合。它只允許用觸發(fā)信號的交流分量觸發(fā)，觸發(fā)信號的直流分量 被隔斷。通常在不考慮DC分量時使用這種耦合方式，以形成穩(wěn)定觸發(fā)。但是如果觸發(fā)信號 的頻率小于10Hz，會造成觸發(fā)困難。 直流耦合(DC)不隔斷觸發(fā)信號的直流分量。當(dāng)觸發(fā)信號的頻率較低或者觸發(fā)信號的

20、 占空比很大時，使用直流耦合較好。 低頻抑制(LFR)觸發(fā)時觸發(fā)信號經(jīng)過高通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號的低頻成分 被抑制；高頻抑制(HFR)觸發(fā)時，觸發(fā)信號通過低通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號的高頻 成分被抑制。此外還有用于電視維修的電視同步(TV)觸發(fā)。這些觸發(fā)耦合方式各有自己的適 用范圍，需在使用中去體會。 3 .觸發(fā)電平(Level)和觸發(fā)極性(Slope) 觸發(fā)電平調(diào)節(jié)又叫同步調(diào)節(jié)，它使得掃描與被測信號同步。電平調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)觸發(fā)信 號的觸發(fā)電平。一旦觸發(fā)信號超過由旋鈕設(shè)定的觸發(fā)電平時，掃描即被觸發(fā)。順時針旋轉(zhuǎn)旋 鈕，觸發(fā)電平上升；逆時針旋轉(zhuǎn)旋鈕，觸發(fā)電平下降。當(dāng)電平旋鈕調(diào)到電平鎖定位

21、置時，觸 發(fā)電平自動保持在觸發(fā)信號的幅度之內(nèi)，不需要電平調(diào)節(jié)就能產(chǎn)生一個穩(wěn)定的觸發(fā)。當(dāng)信號 波形復(fù)雜，用電平旋鈕不能穩(wěn)定觸發(fā)時，用釋抑(Hold Off)旋鈕調(diào)節(jié)波形的釋抑時間(掃描暫 停時間)，能使掃描與波形穩(wěn)定同步。 極性開關(guān)用來選擇觸發(fā)信號的極性。撥在“ +”置上時，在信號增加的方向上，當(dāng)觸 發(fā)信號超過觸發(fā)電平時就產(chǎn)生觸發(fā)。撥在“位置上時，在信號減少的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號超 過觸發(fā)電平時就產(chǎn)生觸發(fā)。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平共同決定觸發(fā)信號的觸發(fā)點。 2.6 掃描方式(SweepMode) 掃描有自動(Auto)、常態(tài)(Norm)和單次(Single)三種掃描方式。 自動：當(dāng)無觸發(fā)信號輸入，或者觸

22、發(fā)信號頻率低于50Hz時，掃描為自激方式。 常態(tài)：當(dāng)無觸發(fā)信號輸入時，掃描處于準備狀態(tài)，沒有掃描線。觸發(fā)信號到來后，觸 發(fā)掃描。 單次：單次按鈕類似復(fù)位開關(guān)。單次掃描方式下，按單次按鈕時掃描電路復(fù)位，此時 準備好(Ready)燈亮。觸發(fā)信號到來后產(chǎn)生一次掃描。單次掃描結(jié)束后，準備燈滅。單次掃 描用于觀測非周期信號或者單次瞬變信號，往往需要對波形拍照。 上面扼要介紹了示波器的基本功能及操作。示波器還有一些更復(fù)雜的功能，如延遲掃 描、觸發(fā)延遲、X-Y工作方式等，這里就不介紹了。示波器入門操作是容易的，真正熟練則 要在應(yīng)用中掌握。值得指出的是，示波器雖然功能較多，但許多情況下用其他儀器、儀表更 好。

23、例如，在數(shù)字電路實驗中， 判斷一個脈寬較窄的單脈沖是否發(fā)生時，用邏輯筆就簡單的 多；測量單脈沖脈寬時，用邏輯分析儀更好一些。1 獲得基線：當(dāng)操作者在使用無使用 說明書的示波器時，首先要獲得一條最細的水平基線，然后才能用探頭進行其他測量，其具 體方法如下： (1) 預(yù)置面板各開關(guān)、旋鈕。 亮度置適中，聚焦和輔助聚焦置適中，垂直輸入耦合置“AC ,，垂直電壓量程選擇 置5mv /div，垂直工作方式選擇置 “CHI”垂直靈敏度微調(diào)校準位置置“CAL垂直通道同 步源選擇置中間位置，垂直位置置中間位置，A和B掃描時間因數(shù)一起預(yù)置在“05ms /div, A掃描時間微調(diào)置校準位置“CAL,水平位移置中間

24、位置，掃描工作方式置 “A”觸發(fā)同步方 式置“AUTO,斜率開關(guān)置 “ +” ，觸發(fā)耦合開關(guān)置 “AC,觸發(fā)源選擇置INT。 (2) 按下電源開關(guān)，電源指示燈點亮。 (3) 調(diào)節(jié)A亮度聚焦等有關(guān)控制旋鈕，可出現(xiàn)纖細明亮的掃描基線，調(diào)節(jié)基線使其位置 于屏幕中間與水平坐標(biāo)刻度基本重合。 (4) 調(diào)節(jié)軌跡平行度控制使基線與水平坐標(biāo)平行。 2 顯示信號：一般情況下，示波器本身均有一個0 5Vp p標(biāo)準方波信號輸出口， 當(dāng)獲得基線后，即可將探頭接到此處，此時屏幕應(yīng)有一串方波信號，調(diào)節(jié)電壓量程和掃描時 間因數(shù)旋鈕，方波的幅度和寬窄應(yīng)變化，至此說明示波器基本調(diào)整完畢可以投入使用。 3 測量信號：將測試線接在

25、 CHl或CH2輸入插座，測試探頭觸及測試點，即可在示 波器上觀察到波形。 如果波形幅度太大或太小，可調(diào)整電壓量程旋鈕； 如果波形周期顯示不 適合，可調(diào)整掃描速度旋鈕。 三、特殊使用方法 1 .交流峰值電壓測量 (1) 獲得基線。 (2) 調(diào)整V/div旋鈕，使波形在垂直方向顯示5div(即5格)。 (3) 調(diào)節(jié)“A觸發(fā)電平獲得穩(wěn)定顯示。 (4) 用以下公式計算峰值電壓。 電壓(p p):垂直偏轉(zhuǎn)幅度/度 x(VOLTS / div) /開關(guān)檔極x探極衰減倍率。 例如：測得上峰到下峰偏轉(zhuǎn)是5. 6度，VOLTS / dir開關(guān)置0. 5，用x10探極衰減 倍率，將數(shù)據(jù)代人：電壓二 5 . 6X

26、0 . 5 X 10二28 V。 2 上升時間測量 上升時間：水平距離(度)x時間/度(檔極)/擴展系數(shù)。 例如：波形兩點間的距離為 5度，時間/度檔級為 1Us , x10擴展末擴展(即x1)，將 給定值代人：上升時I司；5X1 /1 ; 51xs。 3 .相位差測量 相位差：水平差值(度)x水平刻度校準值(度/度)。 例如：水平差值為0 .6度，每度校準到45度，將給定值代人公式：相位差：0 .6x45 : 27。 示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。 它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)象的變化過程。 示波器利用狹窄的、由高 速電子組成的電子束，打在涂有

27、熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細小的光點。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 瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲 線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等 目錄 組成 基本原理 使用方法 常見現(xiàn)象 測試應(yīng)用 注意事項 組成 基本原理 使用方法 常見現(xiàn)象 測試應(yīng)用 注意事項 展開 33編輯本段 組成 顯示電路 顯示電路包括 示波管及其控制電路兩個部分。示波管是一種特殊的電 子管，是示波器一個重要組成部 Mft 匪 分。示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏3個部分組成。 (1) 電子槍 電子槍用于產(chǎn)生

28、并形成高速、聚束的電子流，去轟擊熒光屏使之發(fā)光。 它主要由燈絲F、陰極K控制極 G第一陽極 A1、第二陽極 A2組成。除 燈絲外，其余電極的結(jié)構(gòu)都為金屬圓筒，且它們的軸心都保持在同一軸線 上。陰極被加熱后，可沿軸向發(fā)射電子；控制極相對陰極來說是負電位， 改變電位可以改變通過控制極小孔的電子數(shù)目，也就是控制熒光屏上光點 的亮度。為了提高屏上光點亮度，又不降低對電子束偏轉(zhuǎn)的靈敏度，現(xiàn)代 示波管中，在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏之間還加上一個后加速電極A3。 第一陽極對陰極而言加有約幾百伏的正電壓。在第二陽極上加有一個 比第一陽極更高的正電壓。穿過控制極小孔的電子束，在第一陽極和第二 陽極高電位的作用下，得到加

29、速，向熒光屏方向作高速運動。由于電荷的 同性相斥，電子束會逐漸散開。通過第一陽極、第二陽極之間電場的聚焦 作用，使電子重新聚集起來并交匯于一點。適當(dāng)控制第一陽極和第二陽極 之間電位差的大小，便能使焦點剛好落在熒光屏上，顯現(xiàn)一個光亮細小的 圓點。改變第一陽極和第二陽極之間的電位差，可起調(diào)節(jié)光點聚焦的作用， 這就是示波器的“聚焦”和“輔助聚焦”調(diào)節(jié)的原理。第三陽極是示波管 錐體內(nèi)部涂上一層石墨形成的，通常加有很高的電壓，它有三個作用： 使穿過偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)以后的電子進一步加速，使電子有足夠的能量去轟擊熒光 屏，以獲得足夠的亮度；石墨層涂在整個錐體上，能起到屏蔽作用； 電子束轟擊熒光屏?xí)a(chǎn)生二次電子，處于

30、高電位的A3可吸收這些電子。 crt數(shù)字讀出示波器 （2）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)大都是靜電偏轉(zhuǎn)式，它由兩對相互垂直的平行金屬 板組成，分別稱為水平偏轉(zhuǎn)板和垂直偏轉(zhuǎn)板。分別控制電子束在水平方向 和垂直方向的運動。當(dāng)電子在偏轉(zhuǎn)板之間運動時，如果偏轉(zhuǎn)板上沒有加電 壓，偏轉(zhuǎn)板之間無電場，離開第二陽極后進入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子將沿軸向運 動，射向屏幕的中心。如果偏轉(zhuǎn)板上有電壓，偏轉(zhuǎn)板之間則有電場，進入 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電子會在偏轉(zhuǎn)電場的作用下射向熒光屏的指定位置。 如果兩塊偏轉(zhuǎn)板互相平行，并且它們的電位差等于零，那么通過偏轉(zhuǎn) 板空間的，具有速度 u的電子束就會沿著原方向（設(shè)為軸線方向）運動， 并打在熒光屏的坐標(biāo)

31、原點上。如果兩塊偏轉(zhuǎn)板之間存在著恒定的電位差， 則偏轉(zhuǎn)板間就形成一個電場，這個電場與電子的運動方向相垂直，于是電 子就朝著電位比較高的偏轉(zhuǎn)板偏轉(zhuǎn)。這樣，在兩偏轉(zhuǎn)板之間的空間，電子 就沿著拋物線在這一點上做切線運動。最后，電子降落在熒光屏上的A點， 這個A點距離熒光屏原點（0）有一段距離，這段距離稱為偏轉(zhuǎn)量，用y表 示。偏轉(zhuǎn)量y與偏轉(zhuǎn)板上所加的電壓 Vy成正比。同理，在水平偏轉(zhuǎn)板上加 有直流電壓時，也發(fā)生類似情況，只是光點在水平方向上偏轉(zhuǎn)。 （3）熒光屏 示波器實物圖 熒光屏位于示波管的終端，它的作用是將偏轉(zhuǎn)后的電子束顯示出來，以便 觀察。在示波器的熒光屏內(nèi)壁涂有一層發(fā)光物質(zhì)，因而，熒光屏上受到

32、高 速電子沖擊的地點就顯現(xiàn)出熒光。此時光點的亮度決定于電子束的數(shù)目、 密度及其速度。改變控制極的電壓時，電子束中電子的數(shù)目將隨之改變， 光點亮度也就改變。在使用示波器時，不宜讓很亮的光點固定出現(xiàn)在示波 管熒光屏一個位置上，否則該點熒光物質(zhì)將因長期受電子沖擊而燒壞，從 而失去發(fā)光能力。 涂有不同熒光物質(zhì)的熒光屏，在受電子沖擊時將顯示出不同的顏色和 不同的余輝時間，通常供觀察一般信號波形用的是發(fā)綠光的，屬中余輝示 波管，供觀察非周期性及低頻信號用的是發(fā)橙黃色光的，屬長余輝示波管; 供照相用的示波器中，一般都采用發(fā)藍色的短余輝示波管。 垂直（丫軸）放大電路 學(xué)生示波器 由于示波管的偏轉(zhuǎn)靈敏度甚低，例

33、如常用的示波管13SJ38J型，其垂直偏 轉(zhuǎn)靈敏度為0.86mm/V （約12V電壓產(chǎn)生1cm的偏轉(zhuǎn)量），所以一般的被測 信號電壓都要先經(jīng)過垂直放大電路的放大，再加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上， 以得到垂直方向的適當(dāng)大小的圖形。 水平（X軸）放大電路 由于示波管水平方向的偏轉(zhuǎn)靈敏度也很低，所以接入示波管水平偏轉(zhuǎn) 板的電壓（鋸齒波電壓或其它電壓）也要先經(jīng)過水平放大電路的放大以后， 再加到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上，以得到水平方向適當(dāng)大小的圖形。 掃描與同步電路 掃描電路產(chǎn)生一個鋸齒波電壓。該鋸齒波電壓的頻率能在一定的范圍 內(nèi)連續(xù)可調(diào)。鋸齒波電壓的作用是使示波管陰極發(fā)出的電子束在熒光屏上 形成周期性的、與時間

34、成正比的水平位移，即形成時間基線。這樣，才能 把加在垂直方向的被測信號按時間的變化波形展現(xiàn)在熒光屏上。 電源供給電路 電源供給電路供給垂直與水平放大電路、掃描與同步電路以及示波管 與控制電路所需的負高壓、燈絲電壓等。 由示波器的原理功能方框圖可見，被測信號電壓加到示波器的丫軸輸 入端，經(jīng)垂直放大電路加于示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板。示波管的水平偏轉(zhuǎn)電壓， 雖然多數(shù)情況都采用鋸齒電壓（用于觀察波形時），但有時也采用其它的 外加電壓（用于測量頻率、相位差等時），因此在水平放大電路輸入端有 一個水平信號選擇開關(guān)，以便按照需要選用示波器內(nèi)部的鋸齒波電壓，或 選用外加在X軸輸入端上的其它電壓來作為水平偏轉(zhuǎn)電壓。

35、此外，為了使熒光屏上顯示的圖形保持穩(wěn)定，要求鋸齒波電壓信號的 頻率和被測信號的頻率保持同步。這樣，不僅要求鋸齒波電壓的頻率能連 續(xù)調(diào)節(jié)，而且在產(chǎn)生鋸齒波的電路上還要輸入一個同步信號。這樣，對于 只能產(chǎn)生連續(xù)掃描（即產(chǎn)生周而復(fù)始、連續(xù)不斷的鋸齒波）一種狀態(tài)的簡 易示波器（如國產(chǎn) SB10型等示波器）而言，需要在其掃描電路上輸入一個 與被觀察信號頻率相關(guān)的同步信號，以牽制鋸齒波的振蕩頻率。對于具有 等待掃描功能（即平時不產(chǎn)生鋸齒波，當(dāng)被測信號來到時才產(chǎn)生一個鋸齒 波，進行一次掃描）功能的示波器（如國產(chǎn) ST-16型示波器、SR-8型雙蹤 示波器等而言，需要在其掃描電路上輸入一個與被測信號相關(guān)的觸發(fā)

36、信號， 使掃描過程與被測信號密切配合。為了適應(yīng)各種需要，同步（或觸發(fā)）信 號可通過同步或觸發(fā)信號選擇開關(guān)來選擇，通常來源有3個：從垂直放 大電路引來被測信號作為同步（或觸發(fā)）信號，此信號稱為“內(nèi)同步”（或 “內(nèi)觸發(fā)”）信號；引入某種相關(guān)的外加信號為同步（或觸發(fā)）信號， 此信號稱為“外同步”（或“外觸發(fā)”）信號，該信號加在外同步（或外 觸發(fā)）輸入端；有些示波器的同步信號選擇開關(guān)還有一檔“電源同步”， 是由220V, 50Hz電源電壓，通過變壓器次級降壓后作為同步信號。 編輯本段 基本原理 波形顯示的基本原理 由示波管的原理可知，一個直流電壓加到一對偏轉(zhuǎn)板上時，將使光點 在熒光屏上產(chǎn)生一個固定位移

37、，該位移的大小與所加直流電壓成正比。如 果分別將兩個直流電壓同時加到垂直和水平兩對偏轉(zhuǎn)板上，則熒光屏上的 光點位置就由兩個方向的位移所共同決定。 如果將一個正弦交流電壓加到一對偏轉(zhuǎn)板上時，光點在熒光屏上將隨 電壓的變化而移動。參見圖5-4可知，當(dāng)垂直偏轉(zhuǎn)板上加一個正弦交流電 壓時，在時間t=0的瞬間，電壓為 Vo （零值），熒光屏上的光點位置在坐 標(biāo)原點0上，在時間t=1的瞬間，電壓為 V1 （正值），熒光屏上光點在坐 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的瞬間， 電壓為V2 （最大正值），熒光屏上的光點在坐標(biāo)原點0點上方的2點上， 位移的距離正比于電壓 V2;以此類推

38、，在時間 t=3，t=4，t=8的各個 瞬間，熒光屏上光點位置分別為3，4，8點。在交流電壓的第二個周 期、第三個周期都將重復(fù)第一個周期的情況。如果此時加在垂直偏轉(zhuǎn) 板上的正弦交流電壓之頻率很低，僅為lHz2Hz，那么，在熒光屏上便會 看見一個上下移動著的光點。這光點距離坐標(biāo)原點的瞬時偏轉(zhuǎn)值將與加在 垂直偏轉(zhuǎn)板上的電壓瞬時值成正比。如果加在垂直偏轉(zhuǎn)板上的交流電壓頻 率在10Hz20Hz以上，則由于熒光屏的余輝現(xiàn)象和人眼的視覺暫留現(xiàn)象， 在熒光屏上看到的就不是一個上下移動的點，而是一根垂直的亮線了。該 亮線的長短在示波器的垂直放大增益一定的情況下決定于正弦交流電壓峰一峰值的大小。如果在水平偏轉(zhuǎn)板

39、上加一個正弦交流電壓，則會產(chǎn)生相類 似的情況，只是光點在水平軸上移動罷了。 如果將一隨時間線性變化的電壓（如鋸齒波電壓）加到一對偏轉(zhuǎn)板上， 則光點在熒光屏上又會怎樣移動呢？參看圖5-5可見，當(dāng)水平偏轉(zhuǎn)板上有 鋸齒波電壓時，在時間 t=0瞬間，電壓為 Vo （最大負值），熒光屏上光點 在坐標(biāo)原點左側(cè)的起始位置（零點上），位移的距離正比于電壓Vo；在時 間t=1的瞬間，電壓為 V1 （負值），熒光屏上光點在坐標(biāo)原點左方的1點 上，位移的距離正比于電壓V1;以此類推，在時間 t=2，t=3，. ，t=8的 各個瞬間，熒光屏上光點的對應(yīng)位置是2，3，8各點。在t=8這個瞬 間，鋸齒波電壓由最大正值V8

40、躍變到最大負值 Vo,則熒光屏上光點從 8點 極其迅速地向左移到起始位置零點。如果鋸齒波電壓是周期性的，則在鋸 齒波電壓的第二個周期、第三個周期、都將重復(fù)第一個周期的情形。 如果此時加在水平偏轉(zhuǎn)板上的鋸齒波電壓頻率很低，僅為1Hz2Hz,在熒 光屏上便會看見光點自左邊起始位置零點向右邊8點處勻速地移動，隨后 光點又從右邊8點處極其迅速地移動到左邊起始位置零點。上述這個過程 稱為掃描。在水平軸加有周期性鋸齒波電壓時，掃描將周而復(fù)始地進行下 去。光點距離起始位置零點的瞬時值，將與加在偏轉(zhuǎn)板上的電壓瞬時值成 正比。如果加在偏轉(zhuǎn)板上的鋸齒波電壓頻率在10Hz20Hz以上，則由于熒 光屏的余輝現(xiàn)象和人眼

41、的視覺暫留現(xiàn)象，就看到一根水平亮線，該水平亮 線的長度，在示波器水平放大增益一定的情況下決定于鋸齒波電壓值，鋸 齒波電壓值是與時間變化成正比的，而熒光屏上光點的位移又是與電壓值 成正比的，因此熒光屏上的水平亮線可以代表時間軸。在此亮線上的任何 相等的線段都代表相等的一段時間。 如果將被測信號電壓加到垂直偏轉(zhuǎn)板上，鋸齒波掃描電壓加到水平偏 轉(zhuǎn)板上，而且被測信號電壓的頻率等于鋸齒波掃描電壓的頻率，則熒光屏 上將顯示出一個周期的被測信號電壓隨時間變化的波形曲線（如圖5-6所 示）。由圖5-6所示可見，在時間t=0的瞬間，信號電壓為 Vo （零值）， 鋸齒波電壓為 V0（負值），熒光屏上光點在坐標(biāo)原點

42、左面，位移的距離 正比于電壓 V0;在時間t=1的瞬間，交流電壓為 V1 （正值），鋸齒波電 壓為V1（負值），熒光屏上光點在坐標(biāo)的第U象限中。同理，在時間t=2， t=3，t=8的瞬間，熒光屏上光點分別位于2，3，8點。在t=8瞬 間，鋸齒波電壓由最大正值V8跳變到最大負 V0，因而熒光屏上的光點 也從8點極其迅速地向左移到起始位置0點。以后，在被測周期信號的第 二個周期、第三個周期都重復(fù)第一個周期的情形，光點在熒光屏上描 出的軌跡也都重疊在第一次描出的軌跡上。所以，熒光屏上顯示出來的被 測信號電壓是隨時間變化的穩(wěn)定波形曲線。 若被測信號電壓的頻率等于鋸齒波電壓頻率整數(shù)倍數(shù)時，則熒光屏上 將

43、顯示出周期為整數(shù)的被測信號穩(wěn)定波形。而當(dāng)被測信號電壓的頻率與鋸 齒波電壓的頻率不成整數(shù)倍數(shù)時，則熒光屏上不能獲得穩(wěn)定的波形，如圖 5-7所示。在圖5-7中，第一次掃描時，屏上顯示的是01這段波形曲線； 第二次掃描時，屏上顯示12這段波形曲線；第三次掃描時，屏上顯示2 3這段波形曲線；可見，每次熒光屏上顯示的波形曲線都不同，所以圖 形不穩(wěn)定。 由上述可見，為使熒光屏上的圖形穩(wěn)定，被測信號電壓的頻率應(yīng)與鋸 齒波電壓的頻率保持整數(shù)比的關(guān)系，即同步關(guān)系。為了實現(xiàn)這一點，就要 求鋸齒波電壓的頻率連續(xù)可調(diào)，以便適應(yīng)觀察各種不同頻率的周期信號。 其次，由于被測信號頻率和鋸齒波振蕩信號頻率的相對不穩(wěn)定性，即使

44、把 鋸齒波電壓的頻率臨時調(diào)到與被測信號頻率成整倍數(shù)關(guān)系，也不能使圖形 一直保持穩(wěn)定。因此，示波器中都設(shè)有同步裝置。也就是在鋸齒波電路的 某部分加上一個同步信號來促使掃描的同步，對于只能產(chǎn)生連續(xù)掃描（即 產(chǎn)生周而復(fù)始連續(xù)不斷的鋸齒波）一種狀態(tài)的簡易示波器（如國產(chǎn)SB-10 型示波器等）而言，需要在其掃描電路上輸入一個與被觀察信號頻率相關(guān) 的同步信號，當(dāng)所加同步信號的頻率接近鋸齒波頻率的自主振蕩頻率（或 接近其整數(shù)倍）時，就可以把鋸齒波頻率“拖入同步”或“鎖住”。對于 具有等待掃描（即平時不產(chǎn)生鋸齒波，當(dāng)被測信號來到時才產(chǎn)生一個鋸齒 波進行一次掃描）功能的示波器（如國產(chǎn)ST-16型示波器、SBT-

45、5型同步示 波器、SR-8型雙蹤示波器等等）而言，需要在其掃描電路上輸入一個與被 測信號相關(guān)的觸發(fā)信號，使掃描過程與被測信號密切配合。這樣，只要按 照需要來選擇適當(dāng)?shù)耐叫盘柣蛴|發(fā)信號，便可使任何欲研究的過程與鋸 齒波掃描頻率保持同步。 雙線示波的顯示原理 在電子實踐技術(shù)過程中，常常需要同時觀察兩種（或兩種以上）信號 隨時間變化的過程。并對這些不同信號進行電參量的測試和比較。為了達 到這個目的，人們在應(yīng)用普通示波器原理的基礎(chǔ)上，采用了以下兩種同時 顯示多個波形的方法：一種是雙線（或多線）示波法；另一種是雙蹤（或 多蹤）示波法。應(yīng)用這兩種方法制造出來的示波器分別稱為雙線（或多線） 示波器和雙蹤（

46、或多蹤）示波器。 雙線（或多線）示波器是采用雙槍（或多槍）示波管來實現(xiàn)的。下面 以雙槍示波管為例加以簡單說明。雙槍示波管有兩個互相獨立的電子槍產(chǎn) 生兩束電子。另有兩組互相獨立的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，它們各自控制一束電子作上 下、左右的運動。熒光屏是共用的，因而屏上可以同時顯示出兩種不同的 電信號波形，雙線示波也可以采用單槍雙線示波管來實現(xiàn)。這種示波管只 有一個電子槍，在工作時是依靠特殊的電極把電子分成兩束。然后，由管 內(nèi)的兩組互相獨立的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，分別控制兩束電子上下、左右運動。熒光 屏是共用的，能同時顯示出兩種不同的電信號波形。由于雙線示波管的制 造工藝要求高，成本也高，所以應(yīng)用并不十分普遍。 雙蹤示波的

47、顯示原理 雙蹤（或多蹤）示波是在單線示波器的基礎(chǔ)上，增設(shè)一個專用電子開 關(guān)，用它來實現(xiàn)兩種（或多種）波形的分別顯示。由于實現(xiàn)雙蹤（或多蹤） 示波比實現(xiàn)雙線（或多線）示波來得簡單，不需要使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂 貴的“雙腔”或“多腔”示波管，所以雙蹤（或多蹤）示波獲得了普遍的 應(yīng)用。 （1）雙蹤示波的顯示原理 圖5-8（ a）是雙蹤示波法基本原理的示意圖。圖中，電子開關(guān)K的作 用是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。例如，在 01這段時間里，電子開關(guān) K與信號通道 A接通，這時在熒光屏上顯示出 信號UA的一段波形；在12這段時間里，電子開關(guān) K與信號通道B接通， 這時在熒光屏上顯現(xiàn)出

48、信號UB的一段波形；在 23這段時間里，熒光屏 上再一次顯示出信號 UA的一段波形；在 34這段時間里，熒光屏上將再 一次顯示出UB的一段波形。這樣，兩個信號在熒光屏上雖然是交替顯 示的，但由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象和熒光屏的余輝（高速電子在停止沖擊 熒光屏后，熒光屏上受沖擊處仍保留一段發(fā)光時間）現(xiàn)象，就可在熒光屏 上同時看到兩個被測信號波形（圖5-8 （ b）所示）。 圖5-8雙蹤示波器基本原理 為了保持熒光屏顯示出來的兩種信號波形穩(wěn)定，則要求被測信號頻率、 掃描信號頻率與電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換頻率三者之間必須滿足一定的關(guān)系。 首先，兩個被測信號頻率與掃描信號頻率之間應(yīng)該是成整數(shù)比的關(guān)系， 也就是要求“

49、同步”。這一點與單線示波器的原理是相同的，只是現(xiàn)在的 被測信號是兩個，而掃描電壓是一個。在實際應(yīng)用中，需要觀察和比較的 兩個信號常常是互相有內(nèi)在聯(lián)系的，所以上述的同步要求一般是容易滿足 的。 為了使熒光屏上顯示的兩個被測信號波形都穩(wěn)定，除滿足上述要求外， 還必須合理地選擇電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換頻率，使得在示波器上所顯示的波形個 數(shù)合適，以便于觀察。下面談?wù)勲娮娱_關(guān)的工作方式問題，這個問題與電 子開關(guān)的轉(zhuǎn)換頻率有關(guān)。 電子開關(guān)的工作方式有“交替”轉(zhuǎn)換和“斷續(xù)”轉(zhuǎn)換兩種。 圖5-9是電子開關(guān)“交替”轉(zhuǎn)換工作方式的波形示意圖。在01時間 內(nèi)，電子開關(guān)與通道 A接通，加在X軸上的掃描信號開始進行第一個正程 掃

50、描，此時熒光屏上將顯現(xiàn)出信號UA的波形；在完成 UA波形顯示后，掃 描電壓迅速回掃；在 12時間內(nèi)，電子開關(guān) K與通道B接通，X軸上的掃 描信號開始進行第二個正程掃描，熒光屏上將顯示出信號 UB的波形；在2 3時間內(nèi)，熒光屏上再一次顯示出信號UA的波形；在34時間內(nèi)，熒光屏 上再一次顯示出信號 UB的波形。由此可見，被測信號UA UB的波形 是依次、交替地出現(xiàn)在熒光屏上的，熒光屏上顯示的波形如圖5-9 （ b）所 示。顯然，此時電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換與X軸的掃描始終保持著一致的步調(diào)，即 電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換頻率等于X軸掃描信號的頻率。圖 5-9 (b)中的虛線實際 上是看不見的。 圖5-10采用“斷續(xù)”轉(zhuǎn)換

51、 圖5-9采用“交替”轉(zhuǎn)換方式的波形示意圖方式的波形示意圖 采用交替轉(zhuǎn)換工作方式的顯示的波形與雙線示波法所顯示的波形非常 相似，它們都沒有間斷點。但由于被測信號UA、UB的波形是依次交替地出 現(xiàn)在熒光屏上的，所以，如果交替的間隙時間超過了人眼的視覺暫留時間 和熒光屏的余輝時間，貝U人們所看到的熒光屏上的波形就會有閃爍現(xiàn)象。 為了避免這種情況的出現(xiàn)，就要求電子開關(guān)有足夠高的轉(zhuǎn)換頻率。這就是 說當(dāng)被測信號的頻率較低時，不宜采用交替轉(zhuǎn)換工作方式，而應(yīng)采用斷續(xù) 轉(zhuǎn)換工作方式。 當(dāng)電子開關(guān)用斷續(xù)轉(zhuǎn)換工作方式時，在X軸掃描的每一個過程中，電 子開關(guān)都以足夠高的轉(zhuǎn)換頻率，分別對所顯示的每個被測信號進行多次取

52、 樣。這樣，即使被測信號頻率較低，也可避免出現(xiàn)波形的閃爍現(xiàn)象。同時， 由于在一次掃描的過程中，光點在兩個圖形上交換的次數(shù)極多，所以圖形 上的細小斷裂痕跡不顯著，并不妨礙對波形細節(jié)的觀察。圖5-10是電于開 關(guān)采用斷續(xù)轉(zhuǎn)換方式時的波形示意圖。實際上，由于開關(guān)的轉(zhuǎn)換頻率選得 遠大于X軸掃描頻率，所以熒光屏上顯示的圖形不會是圖5-10所示的斷續(xù) 圖形，而是連續(xù)的圖形。圖中垂直方向的細虛線表示了電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換過 程。因在轉(zhuǎn)換過程中示波器電路的設(shè)置使電子束截止，所以圖中所示的垂 直細虛線實際上也是不可見的。 在了解上述用電子開關(guān)來實現(xiàn)雙蹤示波的原理后，就不難聯(lián)想到用環(huán) 形計數(shù)器來實現(xiàn)多蹤示波的原理。由于

53、兩者的顯示原理相似，這里就不再 贅述。 (2 )雙蹤示波器的基本組成 圖5-11是雙蹤示波器的原理功能方框圖。由圖可見，它主要是由兩個 通道的Y軸前置放大電路、門控電路、電子開關(guān)、混合電路、延遲電路、Y 軸后置放大電路、觸發(fā)電路、掃描電路、X軸放大電路、Z軸放大電路、校 準信號電路、示波管和高低壓電源供給電路等組成。 觀察信號波形時，被測信號uA, uB通過YA YB兩個輸入端輸入示波 器，先分別送到 丫軸前置放大電路 YA和YB進行放大。因通道 YA和通道YB 都受電子開關(guān)的控制，所以uA, uB兩信號輪換著輸送到后面的混合電路， 加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上。 為了適應(yīng)各種不同的測試需要，電子

54、開關(guān)可有五種不同的工作狀態(tài)， 即交替、YA YB、YA+YB斷續(xù)等。這5種工作狀態(tài)由顯示方式開關(guān)來控制。 當(dāng)顯示方式開關(guān)置于交替位置時，電子開關(guān)為一雙穩(wěn)態(tài)電路。它受由 掃描電路來的閘門信號控制，使得丫軸兩個前置通道隨著掃描電路門信號的變化而交替地工作。每秒鐘交替轉(zhuǎn)換次數(shù)與由掃描電路產(chǎn)生的掃描信號 的重復(fù)頻率有關(guān)。交替工作狀態(tài)適用于觀察頻率不太低的被測信號。 圖5-11雙蹤示波器的原理功能方框圖 當(dāng)顯示方式開關(guān)置于 YA或YB位置時，電子開關(guān)為一單穩(wěn)態(tài)電路。前 置放大電路 YA或YB可單獨工作，此時，雙蹤示波器可作為普通單線示波 器使用。 當(dāng)顯示方式開關(guān)置于 YA+YB位置時，電子開關(guān)處于不工作

55、狀態(tài)。此時， YA、YB兩通道同時工作，因而可得到兩信號相加或兩信號相減的顯示。然 而，兩信號究竟是相加還是相減，這要通過YA通道的極性作用開關(guān)來選擇。 這個開關(guān)有兩個位置，在第一個位置時，熒光屏上的圖形為兩信號之和； 在第二個位置（-YA ）時，熒光屏上的圖形為兩信號之差。 為了觀察被測信號隨時間變化的波形，示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上必須加 以線性掃描電壓（鋸齒波電壓）。這個掃描電壓是由掃描電路產(chǎn)生的。當(dāng) 觸發(fā)信號加到觸發(fā)電路時，觸發(fā)了掃描電路，掃描電路就產(chǎn)生相應(yīng)的掃描 信號；當(dāng)不加觸發(fā)信號時，掃描電路就不產(chǎn)生掃描信號。 觸發(fā)有內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)兩種，由觸發(fā)選擇開關(guān)來選擇。當(dāng)該開關(guān)置于 內(nèi)的位置時，觸

56、發(fā)信號來自經(jīng)丫軸通道送入的被測信號。當(dāng)該開關(guān)置于外 的位置時，觸發(fā)信號是由外部送入的。這個信號應(yīng)與被測信號的頻率成整 數(shù)比的關(guān)系。示波器在使用中，多數(shù)采用內(nèi)觸發(fā)工作方式。 所謂內(nèi)觸發(fā)也分為兩種情況，并由內(nèi)觸發(fā)選擇開關(guān)控制。當(dāng)開關(guān)置于 常態(tài)的位置時，觸發(fā)電路的觸發(fā)信號來自YA YB通道。此時，兩個通道即 可同時穩(wěn)定地顯示出各自的被測信號。當(dāng)用雙蹤顯示來作時間比較分析時， 就應(yīng)該將內(nèi)觸發(fā)選擇開關(guān)置于YB的位置。在這個位置時，觸發(fā)電路的觸發(fā) 信號只取自YB通道的輸入信號。此時只有當(dāng)uA, uB的頻率成整數(shù)比時， 熒光屏上才能同時穩(wěn)定地顯示兩個波形。 掃描電路產(chǎn)生的掃描信號（鋸齒波信號），通過X軸選擇

57、開關(guān)接到 X 軸放大電路，經(jīng)放大后送到示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板。這就是通常在觀察信號 隨時間變化的波形時，開關(guān)選掃描檔的情況。除上述情況外，用示波器進 行其它測試（比如觀察李沙育圖形）時，開關(guān)置 X外接檔，此時可將 X軸 輸入端輸入的信號，加到 X軸放大電路進行放大，隨后再送至X軸偏轉(zhuǎn)板。 Z軸放大電路對熒光屏上光點輝度起著調(diào)節(jié)的作用，抹去不必要顯示的 光點軌跡。當(dāng)掃描電路閘門信號來到Z軸放大電路，Z軸放大電路便輸出正 向的增輝脈沖信號，加至示波管的控制極。這就是說，在掃描信號的過程 中，熒光屏上的光點得以增輝；在電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換過程中，電子開關(guān)電路 將輸出脈沖信號也加至 Z軸放大電路，此時 Z軸放大

58、電路便輸出負向脈沖 信號，加至示波管的控制極。這樣，在電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換過程中，就消去了 兩個通道交替工作時的過渡光點，以提高顯示波形的清晰度。 校正信號電路產(chǎn)生一個一定頻率、一定幅度的矩形信號(如國產(chǎn)SR-8 型兩蹤示波器的校正信號是頻率為 IkHz、幅度為IV)。它是作校正 丫軸放 大電路的靈敏度和 X軸的掃描速度之用的。 高、低壓電源供給電路中的低壓是供給示波器各級所需的低壓電源的， 高壓是供給示波管顯示系統(tǒng)電源的。 編輯本段 使用方法 示波器雖然分成好幾類，各類又有許多種型號，但是一般的示波器除 頻帶寬度、輸入靈敏度等不完全相同外，在使用方法的基本方面都是相同 的。本章以SR-8型雙蹤示波

59、器為例介紹。 (一) 面板裝置 SR-8型雙蹤示波器的面板圖如圖5-12所示。其面板裝置按其位置和功 能通常可劃分為 3大部分：顯示、垂直(丫軸)、水平(X軸)。現(xiàn)分別介 紹這3個部分控制裝置的作用。 1 顯示部分主要控制件為： (1) 電源開關(guān)。 (2) 電源指示燈。 (3) 輝度調(diào)整光點亮度。 (4) 聚焦調(diào)整光點或波形清晰度。 (5 )輔助聚焦 配合“聚焦”旋鈕調(diào)節(jié)清晰度。 (6 )標(biāo)尺亮度調(diào)節(jié)坐標(biāo)片上刻度線亮度。 (7) 尋跡 當(dāng)按鍵向下按時，使偏離熒光屏的光點回到顯示區(qū)域，而 尋到光點位置。 (8) 標(biāo)準信號輸出1kHz、1V方波校準信號由此引出。加到丫軸輸入 端，用以校準 丫軸輸入

60、靈敏度和 X軸掃描速度。 2. 丫軸插件部分 (1) 顯示方式選擇開關(guān)用以轉(zhuǎn)換兩個 丫軸前置放大器 YA與YB工作 狀態(tài)的控制件，具有五種不同作用的顯示方式： “交替”：當(dāng)顯示方式開關(guān)置于“交替”時，電子開關(guān)受掃描信號控 制轉(zhuǎn)換，每次掃描都輪流接通Ya或YB信號。當(dāng)被測信號的頻率越高，掃 描信號頻率也越高。電 子開關(guān)轉(zhuǎn)換速率也越快，不會有閃爍現(xiàn)象。這種工作狀態(tài)適用于觀察 兩個工作頻率較高的信號。 “斷續(xù)”：當(dāng)顯示方式開關(guān)置于“斷續(xù)”時，電子開關(guān)不受掃描信號 控制，產(chǎn)生頻率固定為 200kHz方波信號，使電子開關(guān)快速交替接通YA和YB。由于開關(guān)動作頻率高于被測信號頻率，因此屏幕上顯示的兩個通道信