1、第5章 示波器及其應用 示波器是一種用途極為廣泛的電子儀器。它的基本功能是能將各種時域信號波形描繪在熒光屏上，以便觀察、測量和分析。它的主要特點是：測量響應快、頻率范圍寬、靈敏度高、輸入阻抗高和過載能力強。根據用途、結構和性能，示波器的種類大致可分為：通用示波器、多束示波器、取樣示波器、記憶與存儲示波器和特殊(專用)示波器等五類。 5.1 示波管顯示原理 5.1.1 示波管的結構 示波管又稱為陰極射線管(Cathode Ray Tube CRT)，它是示波器的重要器件。它主要由電子槍、偏轉系統和熒光屏三部分組成。圖5.1.1 示波管的結構和供電電路的示意圖 5.1.2 偏轉板原理 示波管的聚焦

2、和偏轉系統都是電場型的。X偏轉板使電子束水平偏轉，Y偏轉板使電子束垂直偏轉。圖5.1.2 偏轉板的作用圖5.1.3 后加速電場的作用 5.1.3 波形顯示的基本方法 X偏轉板上加鋸齒波電壓，Y偏轉板上加被觀測的信號電壓，這就是信號波形的基本顯示方法。信號電壓必須是時間的單值函數。圖5.1.4 波形顯示的基本方法 5.2 示波器的結構和原理 5.2.1 示波器的結構框圖圖5.2.1 普通示波器的簡要框圖 5.2.2 Y輸入電路圖5.2.2 Y通道的輸入電路圖5.2.3 補償分壓器圖5.2.4 微調C1時的波形 5.2.3 多波形顯示法圖5.2.5 雙蹤顯示方式 5.2.4 X通道掃描發生器圖5.

3、2.6 簡單的掃描發生器圖5.2.7 同步觸發的波形圖 5.2.5 AB雙掃描原理圖5.2.8 AB雙掃描原理框圖圖5.2.9 雙掃描的顯示舉例 利用X電子開關，一般可有如下四種屏幕顯示方式： A方式 只用A掃描發生器工作，與無雙掃描的普通示波器相同。 A掃描/B加亮 用A掃描送X偏轉板作水平掃描，但要在波形的B掃描部分加亮，如圖5.2.9(a)所示。調節Vr電位器可使加亮部分左右移動，選定想察看的部分。 A延遲/B掃描 用B掃描器送X偏轉板做水平掃描，把A掃描中的加亮部分在X方向擴展顯示，如圖5.2.9(b)所示。 雙掃/雙顯 此方式在屏幕上可同時看到圖5.2.9的上下兩個波形。這時圖5.2

4、.8的電子開關必須送出Y位移同步控制信號。即在交替顯示圖5.2.9上下波形的時候，也要交替變換Y位移，讓兩波形分離，一上一下。 5.3 示波器的一般應用 5.3.1 電壓測量 (1)直流電壓測量 (2)交流電壓測量 5.3.2 時間測量 設tr0、tr1、tr2分別是被測脈沖的、示波器的屏幕讀得的上升時間。下面的近似公式可用來計算脈沖的上升時間，修正屏幕讀數，公式誤差小于5%。圖5.3.1 定義上升時間 5.3.3 相位差測量 （1）直接測讀法 利用雙蹤示波器在屏幕上顯示出有相位差的兩同頻正弦波，然后讀出正弦波周期的水平距離D和兩波形同相點之間的水平距離d。相位差為： （2）橢圓法 現在證明如下：設X、Y輸入口的同頻正弦信號分別為： 用偏轉靈敏度(cm/V)乘以電壓，將上式電壓變成屏幕上的距離。于是有： 從上式中消去時間t，即得屏幕顯示的函數曲線的表達式： 在橢圓方程式(5.3.5)中分別令x和y等于0，求出橢圓和軸線的交點x0和y0 (截距)： 在屏幕上測出切點對x軸的高度yA，也可求得相角： (3)圓掃描法圖5.3.2 橢圓法測相位差 5.3.4 頻率測量 示波器測量頻率的基本方法是：先用時間測量法測出波形的周期T，而后用周期和頻率的倒數關系