第4章電子示波器4.1概述4.2示波管4.3電子示波器的組成結構4.4電子示波器的基本部件4.5雙蹤和雙線示波器4.6高速和取樣示波器4.7記憶示波器與存貯示波器4.8數字化波形處理系統習題四4.1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的電信號，轉換成人眼能夠看到的波形，具體顯示在示波屏幕上，以便對電信號進行定性和定量觀測，其它非電物理量亦可經轉換成為電量使用示波器進行觀測，因此示波器是一種廣泛應用的電子測量儀器，它普遍地應用于國防、科研、學校以及工、農、商業等各個領域。電子示波器的基本特點是：①能顯示信號波形，可測量瞬時值，具有直觀性。②輸入阻抗高，對被測信號影響小。測量靈敏度高，并有較強的過載能力。目前示波器的最高靈敏度可達到(伏／格).③工作頻帶寬，速度快，便于觀察高速變化的波形的細節。目前示波器的工作頻；艫最寬可達1000MHz，預計不久將研制出帶寬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電壓或電流量的函數關系，故可作為比較信號用的高速X—Y記錄儀。由于示波器的上述特點，電子示波器除直接用于電量測試外，也可配以其他設備組成綜合測量儀器。電子示波器的主要用途是：①觀測電信號波形。②測量電壓電流的幅度、頻率、時間、相位等電量參數。③顯示電子網絡的頻率特性。④顯示電子器件的伏安特性。表4.l—l4.2示波管一、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。燈絲h用于對陰極K加熱，加熱后的陰極發射電子。柵極G1電位比陰極K低，對電子形成排斥力，使電子朝軸向運動，形成交叉點F1，并且只有初速較高的電子能夠穿過柵極奔向熒光屏，初速較低的電子則返回陰極，被陰極吸收。圖4.2—l示波管及電子束控制電路如果柵極G1電位足夠低，就可使發射出的電子全部返回陰極，因此，調節柵極G1的電位可控制射向熒光屏的電子流密度，從而改變熒光屏亮點的輝度。圖4.2-1中輝度調節旋鈕控制電位器RW1進行分壓的調節，即調節柵極G1的電位。控制輝度的另一種方法是以外加電信號控制柵陰極間電壓，使亮點輝度隨電信號強弱而變化(像電視顯像管那樣)，這種工作方式稱為“輝度調制”。這個外，加電信號的控制形成了除X方向和y方向之外的三維圖形顯示，稱為Z軸控制。構成一個對電子束的控制系統。這三個極板上都加有較高的正電位，并且G2與A2相連。穿過柵極交叉點F1的電子束，由于電子間的相互排斥作用又散開。進入構成的靜電場后，一方面受到陽極正電壓的作用加速向熒光屏運動，另一方面由于A1與G2、A1與A2形成的電子透鏡的作用向軸線聚攏，形成很細的電子束。如果電壓調節得適當，電子束恰好聚焦在熒光屏S的中心點F2處。圖4．2-1中RW2和RW3分別是“聚焦”和“輔助聚焦”旋鈕所對應的電位器，調節這兩個旋鈕使得電子束具有較細的截面，射到熒光屏上，以便在熒光屏上顯示出清晰的聚焦很好的波形曲線。二、偏轉系統偏轉系統由水平偏轉板X1、X2和垂直偏轉板Y1、Y2這兩對相互垂直的偏轉板組成。垂直偏轉板Y在前，水平偏轉板X在后，如果僅在Y1Y2偏轉板間加電壓，則電子束將根據所形成的電場的強弱與極性在垂直方向上運動。如：Y1為正，Y2為負，電子束向上運動，電場強，則運動距離大，電場弱，則運動距離小；若Y1為負，Y2為正，電子束向下運動。同理，在X1、X2間加電壓，電子束將根據電場的強弱與極性在水平方向上運動，電子束最終的運動情況取決于水平方向和垂直方向電壓的合成作用，當X、Y偏轉板加不同電壓時，熒光屏上亮點可以移動到屏面上的任一位置。為了顯示電信號的波形，通常在水平偏轉板上加一線性鋸齒波掃描電壓ux，該掃描電壓將Y方向所加信號電壓uy作用的電子束在屏幕上按時間沿水平方向展開，形成一條“信號電壓—時間”曲線，即信號波形，參見圖4．2—20水平偏轉板X板上所加鋸齒形電壓稱為“時基信號”或“掃描信號”。例如當uy信號為正弦波時，只有在掃描電壓ux的頻率fx與被觀察的信號電壓uy的頻率fy，相等或成整倍數n時，才能穩定地顯示一個或n個正弦波形，如圖4．2—2(b)、(c)所示圖4.2—2偏轉系統工作原理圖圖4.2—2偏轉系統工作原理圖圖4.2—2偏轉系統工作原理圖三、熒光屏在熒光屏的玻殼內側涂上熒光粉，就形成了熒光屏，它不是導電體。當電子束轟擊熒光粉時，激發產生熒光形成亮點。不同成份的熒光粉·，發光的顏包不盡相同，一般示波器選用人眼最為敏感的黃綠色。熒光粉從電子激發停止時的瞬間亮度下降到該亮度的10％所經過的時間稱為余輝時間。熒光粉的成份不同，余輝時間也不同，為適應不同需要，將余輝時間分成為長余輝(100ms～Is)、中余輝(1ms～100ms)和短余輝()的不同規格。普通示波器需采用中余輝示波管，而慢掃描示波器則采用長余輝示波管.4.3電子示波器的組成結構一、電子示波器結構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系圖圖4.3—1示波器組成框圖及波形關系圖被觀察的波形①通過Y通道探頭，經過衰減加到垂直前置放大器的輸入端，垂直前置放大器的推挽輸出信號②和③經過延遲線、垂直末級放大器，輸出足夠大的推挽信號⑨⑩加到示波管的垂直偏轉板Y1Y2上。由時基發生器產生線性掃描電壓，經水平末級放大器放大后，輸出推挽的鋸齒波信號⑦⑧加到水平偏轉板X1、X2上。為了在示波管上得到穩定的顯示波形，要求每次掃描的鋸齒波信號起點，應對應于周期性被顯示信號的同一相應點，因此，將被顯示信號③的一部分送到觸發同步電路，當該電路得到的信號相應于輸入信號的某個電平和極性，觸發同步電路即產生觸發信號④去啟動時基發生器，產生一個由觸發信號控制的掃描電壓⑤。Z軸電路應在時基發生器輸出的正程時間內產生加亮(增輝)信號⑥加到示波管控制柵極上，使得示波管在掃描正程加亮光跡，在掃描回程使光跡消隱。由圖4．3—1(b))中的波形③④⑤可見，觸發點即鋸齒波掃描起點并不在被顯示信號的起始過零點，因此，信號前沿無法觀察。為了克服此缺點，在垂直前置放大器之后加入延遲線，對Y方向加入的信號進行延遲，并且使其延遲時間略大于由水平通道引起的固有觸發延遲，以確保觸發掃描與顯示信號同步。同步信號采自于Y通道的(即被觀察信號)被稱為“內”內步；來自于儀器外部的同步信號的方式被稱為“外”同步。示波器除了用于觀察信號波形外，當用于其他測量時，X偏轉板上也可不加時基信號，而是加上待測的或參考的信號，這個信號可從x輸入端直接接入示波器，經過輸入電路和放大器后加于X偏轉板。輸入電路一般由衰減器、射極跟隨器和放大器組成。校正器用來校準示波器的主要特征。常用的有幅度校正器和掃描時間校正器。電源一般由兩個整流器組成。高壓整流器供給示波管高壓電極電壓，低壓整流器供給示波器所有其它電路的電壓和示波管低壓電極電壓。通常低壓電源采用穩壓器，較精密的示波器高壓電源也采取穩壓措施。電子束控制電路與電源連在一起，包括亮度、聚焦、輔助聚焦和光點位置控制。二、示波器的主要技術性能為了正確選擇和使用示波器，須了解以下六項最重要的性能指標。1．頻率響應(頻帶寬度)示波器最重要的工作特性就是頻率響應fh，也叫帶寬。這是指垂直偏轉通道(Y方向放大器)對正弦波的幅頻響應下降到中心頻率的0.707(-3dB)的頻率范圍。由于信號通過線性電路時，輸出信號的頻譜G()等于輸入信號的頻譜F()乘以電路的頻率特性，即，所以，如果要求任意形狀信號通過該電路時不產生畸變，就要求電路對被傳輸信號的所有頻譜分量的幅頻特性為常數。示波器垂直偏轉通道的帶寬必須足夠寬，如果通道的帶寬不夠，則對于信號的不同頻率分量，通道的增益不同，信號波形便會產生失真。因此，為了能夠顯示窄脈沖，示波器y通道帶寬必須很寬。2．偏轉靈敏度(S)單位輸入信號電壓引起光點在熒光屏上偏轉的距離H稱為偏轉靈敏度S：（4.3-1）（4.3-2）則式d為靈敏度的倒數，d稱為偏轉因數。S的單位為cm/V、cm／mV或diV／V(格／伏)，d的單位為V／cm。在測量時，可從示波器垂直通道衰減器刻度可讀得它的偏轉因數d，根據顯示的波形高度H,按式(4.3—2)可求得顯示波形的電壓幅度。如：d＝2V／cm，熒光屏上uy波形高度H＝2．6cm，則所觀察波形幅度uy＝2V／cm×2.6cm＝5.2V。3．掃描頻率示波器屏幕上光點水平掃描速度的高低可用掃描速度、時基因數、掃描頻率等指標來描述。掃描速度就是光點水平移動的速度，其單位是cm／s或div／s(格／秒)。掃描速度的倒數稱為時基因數，它表示光點水平移動單位長度(cm或div)所需的時間。掃描頻率表示水平掃描的鋸齒波的頻率。一般示波器X方向掃描頻率可由t／cm或t／div分檔開關進行調節，此開關標注的是時基因數，SR—8雙蹤示波器的時基因數為1s／div～0.2s／diV，SBM—10A型示波器的時基因數范圍為0.5s／cm～0.05s／cm。掃描速度越高，表示示波器能夠展開高頻信號或窄脈沖信號波形的能力越強。為了觀察緩慢變化的信號，則要求示波器具有較低的掃描速度，因此，示波器的掃描頻率范圍越寬越好。4．輸入阻抗輸入阻抗是指示波器輸入端對地的電阻只i和分布電容亂的并聯阻抗。在觀測信號波形時，把示波器輸入探頭接到被測電路的觀察點，輸入阻抗越大，示波器對被測電路的影響就越小，所以要求輸入電阻只：大而輸入電容亂小。輸入電容亂在頻率越高時，對被測電路的影響越大。以SBM—l0型多用示波器為例，垂直偏轉通道的輸入電阻Ri＝1MΩ，電容Ci＝27pF。5．示波器的瞬態響應示波器的瞬態響應就是示波器的垂直系統電路在方波脈沖輸入信號作用下的過渡特性。圖4．3—2顯示了一個正標準方波脈沖經過示波器后波形發生畸變的情況，與第三章中圖3．6—1相似。示波器的瞬態響應特性一般可用圖中所示脈沖的上升時間tr，下降時間tf，上沖s0，下降sn，預沖sp及下垂等參數表示。圖4．3—2中Um是標準方波脈沖的基本幅度(簡稱脈沖幅度)，b是上沖量(脈沖前沿高出Um部分的沖擊量)，f是下沖量(脈沖后沿低于脈沖底值的突出部分)，△U為平頂降落量(方波持續期間頂部幅度的下降量，也稱下垂)。上一章曾提到，脈沖的上沖、下沖、平頂降落等也可以分別用它們對脈沖幅度的百分比值表示，因而可以分別定義為：圖4.3—2示波器的瞬態響應上沖s0是脈沖前沿的上沖量b與Um的百分比值，即上沖sn是脈沖前沿的上沖量f與Um的百分比值，即上沖

是脈沖前沿的上沖量△U與Um的百分比值，即至于脈沖上升時間tr和脈沖下降時間tf與第三章中定義相同，不再重復。上沖sp是脈沖前沿的上沖量△U與Um的百分比值，即示波器說明書上通常只標示出上升時間tr及上沖s0。的數值。由于示波器中的放大器是線性網絡，放大器的頻帶寬度fB與上升時間tp有確定的關系.當知道了頻帶寬度fB值時，可計算出，式中fB的單位為MHz，tr的單位為ns。示波器中，。例如：SBM—10A型示波器fh＝30MHz，由此可求得上升時間不難理解，上升時間tr越小越好。瞬態響應指標在相當大的程度上決定了示波器所能觀測的脈沖信號的最小寬度.6．掃描方式示波器中的掃描電壓鋸齒波是一種線性時間基線。線性時基掃描可分成連續掃描和觸發掃描兩種方式。圖l3—3是連續掃描電壓波形，回掃后沒有等待時間，故適用于觀測連續、信號。圖4．3—4是觸發掃描電壓波形，它只在觸發信號的激勵下才開始掃描，每完成一次掃描后就處于等待狀態，直到下一次觸發信號到來再進行掃描。圖4.3—3連續掃描電壓波形圖4.3—4觸發掃描電壓波形為了測量信號間的時間關系，只有單路掃描信號是不夠的，因此在擴展功能的雙蹤或雙線示波器中，發展了多種形式的雙時基掃描，主要有：延遲掃描、混合掃描、交替掃描等。它可同時提供兩路X掃描時基信號，顯示兩種信號波形.4.4電子示波器的基本部件一、垂直偏轉通道(Y通道)垂直通道的任務是檢測被觀察的信號，并將它無失真或失真很小地傳輸到示波管的垂直偏轉極板上。同時，為了與水平偏轉系統配合工作，要將被測信號進行一定的延遲。為了完成上述任務，垂直偏轉系統由輸入電路、延遲線和放大器組成，如圖l3—1(a)所示。1．輸入電路輸入電路由探頭、衰減器、阻抗變換器組成。被測信號通過垂直偏轉通道加到示波管的Y偏轉板上，整個輸入電路可以看成一個二端網絡，為了不：失真地傳輸信號，此二端網絡應是一個交直流耦合電路，通過該耦合電路后，信號再加到放大器進行放大。下面先說明輸入耦合方式，再說明對于大信號必須加入衰減器的情況。(1)輸入耦合方式對于通頻帶下限不是零的示波器，放大器為交流耦合放大器，其輸入端也用電容耦合；對于通頻帶從零開始的示波器，可以觀察信號的直流分量或觀察變化極慢的信號，放大器是直接耦合的(直流放大器)o被測信號輸入端的耦合則視需要而定，可以是直流耦合，也可以是交流耦合，可用開關K來控制，如圖l4-1所示。當開關K打向DC位置時，耦合電容C短接，成為直流耦合，否則為交流耦合。同時參看圖4．5-3中SR-8面板布置圖中的DC、AC轉換開關。(2)衰減器由于經常需要觀察幅度較小的電壓波形，示波器的靈敏度設計得較高，但當需要觀察幅度較大的信號時，就必須接入衰減器。對衰減器的要求是輸入阻抗高，同時在示波器的整個通頻帶內衰減的分壓比均勻不變。要達到這個要求，僅用簡單的電阻分壓是達不到目的的。因為在下一級的輸入及引線都存在分布電容，這個分布電容的存在，對于被測信號高頻分量有嚴重的衰減，造成信號的高頻分量的失真(脈沖上升時間變慢)。為此，必須采用圖l4—1所示的阻容補償分壓器，圖4.4—l耦合電路和衰減器圖中R1、R2為分壓電阻(R2包括下一級的輸入電阻)，C2為下一級的輸入電容和分布電容，C1為補償電容。調節C1，當滿足關系式C1R1＝C2R2時，分壓比K0在整個通頻帶內是均勻的，它被表示為(4.4-1)樣的分壓器做成的衰減器就可以無畸變地傳輸窄脈沖信號，僅僅是信號幅度降為原幅度的1／K0。大多數示波器的輸入電阻及t，都設計在lMΩ左右，它的大小主要決定于R1，因為，而輸入電容Ci為Ci、C2的串聯值和引線分布電容C0之并聯值，即：，約為幾十pF。通常用一個開關換接不同的R2C2來改變衰減量。早期的示波器開關位置都標上衰減量，如衰減30＼100等。現在都標以偏轉因數值，當示波器最高靈敏度為0．02cm／mV時，最小偏轉因數為50mV／cm，衰減2、4、l0倍時，分別標以偏轉因數土00mV／cm、200mV／cm、0.5V／cm。設計示波器應做到開關在不同位置時，示波器的輸入阻抗不變。偏轉因數的標注請參見圖4.5—3中Y通道的兩個調節旋鈕V／div。(3)探頭用示波器觀察信號波形時，長長的引線往往會引進各種雜散干擾，所以通常使用同軸電纜作為輸入引線，以避免干擾影響。因同軸電纜內外導體間存在電容使輸入電容叭顯著增加，這對觀察高頻電路或窄脈沖是很不利的，因此，高頻示波器常用圖4.4—2所示的探頭檢測被觀察信號。圖4.4—2示波器探頭探頭里有一可調的小電容C(5～l0pF)和大電阻只并聯。如果設計示波器輸入電阻Ri為1MΩ時，R應取9MΩ，同時調整補償電容C可以得到最佳補償，即滿足。調整補償電容C時的波形如圖4．4-3所示，圖中(a)為正常補償的波形，(b)為過補償的波形，(c)為欠補償的波形，應調整C，使達到圖(a)的正確補償情況。

圖4.4—3補償電容的波形2．阻抗變換器阻抗變換器一般可由射極跟隨器構成。射極跟隨器的高輸入阻抗使得示波器對外呈現高輸入阻抗，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，亦可于發射極接一個電位器，以便微調所顯示波形的幅度.3．延遲線當示波器工作在“內”觸發狀態時，利用垂直通道輸入的被測信號去觸發水平偏轉系統產生掃描電壓波，從接受觸發到開始掃描需要一小段時間，這樣就會出現被測信號到達y偏轉板而掃描信號尚未到達x偏轉板的情況，，為了正確顯示波形，必須將接入y通道的被測信號進行一定的延遲，以便與水平系統的掃描電壓在時間上相匹配。通常延遲時間在50～200ns之間，這個延遲準確性要求不高，但延遲應穩定，否則會導致圖像的水平漂移和晃動。對延遲線的基本要求是在垂直系統的工作頻帶內，它能夠無失真地并有一定延時地傳遞信號。在帶寬較窄的示波器里，一般采用多節LC網絡作延遲線，在帶寬較寬(大于15MHz時)，則采用平衡螺旋線作延遲線。無論采用哪種延遲線，其特性阻抗均在幾百歐姆以下，延遲線的前邊必須用低輸出阻抗的電路作驅動級，延遲線的后邊用低輸入阻抗的電路作緩沖器。在示波器的實際電路中，還要接入各種補償電路，以補償延遲線及安裝過程中引起的失真。4．垂直偏轉放大器被測信號經探頭檢測引入示波器后，微弱的信號必須通過放大器放大后加到示波器的垂直偏轉板，使電子束有足夠大的偏轉能量。當示波管靈敏度及示波器偏轉因數一定的情況下，放大器的增益K可計算如下：(4.4-2)式中S為示波器偏轉因數，SV為示波管靈敏度。當S為1cm／50mV時，高靈敏度示波管SV＝0.5em／V，此時，要求放大器的放大倍數K＝40一般示波管SV=0.04cm／V，則要求放大器的放大倍數K＝500。垂直偏轉放大器設計中要考慮的因素，除了放大器應具有足夠大的信號放大倍數外，還要考慮波形無失真地被放大，即放大器應具有足夠的帶寬，換句話說，就是具有足夠低的低頻截止頻率和足夠高的高頻截止頻率.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直接耦合(直流放大器).高頻截止頻率受兩個因素限制，其一是晶體管放大倍數隨頻率升高而下降，其二是晶體管輸出端分布電容C0(集電結電容和引線分布電容之和)及負載電容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)式中和是放大器的等效負載電阻和等效負載電容。為擴大通頻帶寬度必須采用下列措施：①選用截止頻率高的器件，盡量減小負載電容和分布電容，并選取小的集電極電阻。②電路中引入強的負反饋，如放大器開環增益為K0，反饋系數為F，則加負反饋后，高頻截止頻率擴展為原來的(1+K0F)倍o③在電路中用電抗元件(電容或電感)加以補償，使放大器截止頻率高一些，使總的頻率響應在高頻端有所提升。采用以上各種措施后，放大器的通帶寬度可大大提高，若要求更高的帶寬，如大于1GHz，則可采用取樣的方法把觀察信號“減慢”，然后再用帶寬較窄的放大器放大，這就是取樣示波器。垂直偏轉系統的末級放大器都采用推挽式放大器，它輸出一對平衡的交流電壓加到偏轉板，這樣當被測電壓幅度任意改變時，偏轉的基線電位(即偏轉板之間中心電位)保持不變。垂直偏轉通道放大器可以設計成輸入端為單端放大器而在接到示波管之前變換成差動放大器，也可以從輸入端到輸出端都設計成差動放大器(推挽放大器)o差動放大器具有抑制寄生信號的能力，不管這種信號是由附近的干擾源通過空間耦合而來，還是通過傳導而來。此外，差動放大器還能大大改善因環境溫度、電源電壓、晶體管參數等變化引起的漂移。‘示波器后面一般都有插孔，幅度較大的信號可以不經過垂直偏轉通道從插孔直接加到偏轉板上，以減少顯示波形的畸變。二、水平偏轉通道(X通道)水平偏轉通道即X通道，其作用是產生一個與時間呈線性關系的電壓，并加到示波管的x偏轉板上去，使電子射線沿水平方向線性地偏移，形成時間基線。設Sx為水平方向的偏轉靈敏度，水平板上所加電壓為，則偏轉距離x為：由上式可知，隨時間線性增長的掃描電壓加在水平偏轉板上，屏幕電子束即能由左向右隨時間作水平掃描，這種掃描稱為線性時基掃描。本書著重介紹線性時基掃描方式，對于其它掃描方式如圓掃描、對數掃描等不作介紹。1．掃描分類線性時基掃描方式可分為連續掃描方式和觸發掃描兩類。(1)連續掃描掃描電壓是周期性的鋸齒波電壓。在掃描電壓的作用下，示波管光點將在屏幕上作連續重復周期的掃描，若沒有Y通道的信號電壓，屏幕上只顯示出一條時間基線。在時域測量中，在Y通道加入周期變化的信號電壓，則可顯示信號波形。連續掃描最主要的問題是如何保證在屏幕上顯示出穩定的信號波形。為了得到穩定的波形顯示，必須使掃描鋸齒波電壓周期T與被測信號周期Ty，保持整數倍的關系，即T=nTy。由于掃描電壓是由示波器本身的時基電路產生，它與被測信號電壓是不相關的，為此一般采用被測信號(或與被測信號相關的信號)控制與觸發時基電路，使T=nTy，這個過程稱為同步。利用這種同步方法可使掃描信號發生器在一定頻率穩定度范圍內保證丁與了，的整數關系，實現穩定的顯示。顯示情況如圖乙4—4所示。圖4.4—4連續掃描的波形顯示圖4.4—5脈沖信號的連續掃描與觸發掃描顯示(2)觸發掃描被測波形與掃描電壓的同步問題在觀測脈沖波形時，尤為突出。圖4．4—5是連續掃描和觸發掃描觀測脈沖波形的比較。其中圖(a)是被測脈沖波形，可看到脈沖的持續時間與重復周期比(t0/Ty)很小，式中t0為被測脈沖底寬。圖(b)(c)是用連續掃描方式顯示被測脈沖波形，掃描周期分別T=Ty和T=t0。從圖(b)上很難看清波形的細節，特別是脈沖波的上升沿。如果用增加掃描頻率(圖(c)所示的波形)，雖可以觀察被測脈沖細節，但光點在水平方向多次掃描中，只有一次掃描出脈沖波形，因此顯示的脈沖波形本身很暗淡，幣時基線卻很亮，這不僅觀察困難，而且同步也較難。圖(d)所示是觸發掃描的情形，掃描發生器平時處于等待工作狀態，只有送入觸發脈沖時才產生一次掃描電壓，在屏幕上掃出一個展寬的脈沖波形，而不顯示出時間基線。2．水平通道組成框圖示波器的水平通道包括三部分：①觸發電路，其中包括觸發方式選擇、觸發整形電路。②時基發生器。由閘門電路、掃描發生器和釋抑電路組成。③水平放大器。如圖4．4—6所示。時基發生器是水平通道的核心，它產生線性度好、頻率穩定；幅度相等的鋸齒波電壓；水平放大器用來放大鋸齒電壓波，產生對稱的鋸齒波輸至水平偏轉板；觸發電路控制時基的掃描閘門，以實現與被測信號的嚴格同步。圖4.4—6水平通道結構框圖3.時基發生器時基發生器由時基閘門、掃描發生器、電壓比較器和釋抑電路組成，結構框圖及各點波形如圖4.4—7所示。圖4.4—7時基發生器圖4.4—8密勒積分電路時基閘門電路是一個典型的施密特電路，它是雙穩態觸發電路，當觸發脈沖在t1時刻到來，電路翻轉，輸出高電平，使得掃描電壓發生器開始工作。掃描電壓產生器是一個密勒積分器，它能產生高線性度的鋸齒波電壓，其原理如圖4.4—8所示。當開關K斷開時，電源電壓刀通過電阻只對電容C充電，產生負向鋸齒波Uo，此電壓一路送至水平放大器，另一路送入時基發生器的電壓比較器(見圖4．4-7)。時基閘門電路的兩個穩態相當于開關K的斷開和閉合，開關K閉合時，電容C迅速放電，使Uo迅速回升，形成掃描回程電壓。電壓比較器將送入的電壓Uo與參考電壓U0<Ur，進行比較，當Uo<U，，時，電壓比較器輸出隨u。下降，給釋抑電路的電容器充電，由此使得時基閘門電路的輸入電壓下降，當降到雙穩態時基閘門的負觸發電平時，時基閘門電路翻轉，相當于開關K接通，控制掃描電壓發生器結束負向鋸齒波的生成而進入回程期，電路翻轉的時刻為t2。釋抑電路的作用是用來保證每次掃描都開始在同樣的起始電平上。通常，最簡單的釋抑電路是一個RC電路，該電路保持了電壓比較器送來的較負的電平，當掃描回程期，掃描電壓U0。迅速回升‘但由于電容的電荷存貯效應，使得時基閘門輸入保持一個較低的電子，從而保證密勒電路的電容C有足夠的放電時間，以保證下一次積分在同樣的起始電平上開始。利用電位器P適當調節預置電平E0，就可以改變釋抑時間，有助于時基信號發生器與觸發信號同步，從而建立穩定的顯示圖象，故電位器P被稱為“穩定度”調節。4．觸發電路觸發電路包括觸發源選擇、觸發信號耦合方式選擇、觸發信號放大；觸發整形電路。(1)觸發源觸發信號有三種來源：①內觸發。內觸發信號來自于示波器內的Y通道觸發放大器，它位于延遲線前。當需要利用被測信號觸發掃描發生器時，采用這種方式。

②外觸發。用外接信號觸發掃描，該信號由觸發“輸入”端接入。當被測信號不適于作觸發信號或為了比較兩個信號的時間關系等用途時，可用外觸發。例如，觀測微分電路輸出的尖峰脈沖時，可以用產生此脈沖的矩形波電壓進行觸發，更便于使波形穩定。③電源觸發。來自50Hz交流電源(經變壓器)產生的觸發脈沖，用于觀察與交流電源頻率有時間關系的信號。例如，整流濾波的紋波電壓等波形，在判斷電源干擾時也可以用它。(2)觸發耦合方式為了適應不同的信號頻率，示波器設有四種觸發耦合方式，可用開關進行選擇。見圖4.4-9。①“DC'’直流耦合。用于接入直流或緩慢變化的信號，或者頻率較低并且有直流成分的信號，一般用“外”觸發或連續掃描方式。②“AC'’交流耦合。觸發信號經電容C1接入，用于觀察由低頻到較高頻率的信號，用內觸發或外觸發均可。使用方便，所以常用這一耦合方式。③“AC低頻抑制”。觸發信號經電容C1及C2接入，電容量減小，阻抗較大，用于抑制2kHz以下的低頻成分。例如觀測有低頻干擾(50Hz噪聲)的信號時，用這一種耦合方式較合適，可以避免波形晃動。見圖4.9—10。圖4.4—9觸發源與觸發耦合方式圖4.4—10具有低頻干擾的信號④“HF”高頻耦合。觸發信號經電容C1及C3接入，電容量較小，用于觀測大于5MHz的信號。(3)觸發方式及觸發整形電路示波器的觸發方式通常有常態、自動和高頻三種方式，這三種方式控制觸發整形電路，以便產生不同形式的掃描觸發信號，由該觸發信號去觸發掃描電壓發生器，形成不同形式的掃描電壓。①常態觸發方式常態觸發方式是將觸發信號輸入整形電路，以便經整形后，輸出足以觸發掃描電壓電路的觸發脈沖。它的觸發極性是可調的，上升沿觸發即為正極性觸發，下降沿觸發即為負極性觸發，另外還可調節觸發電平。這種觸發方式的不足點是：在沒有輸入信號或觸發電平不適當時，就沒有觸發脈沖輸出，因而也無掃描基線。②自動觸發方式自動觸發方式時，整形電路為一射極定時的自激多諧振蕩器，振蕩器的固有頻率由電路時間參數決定，該自激多諧振蕩器的輸出經變換后去驅動掃描電壓發生器，所以，在無被測信號輸入時仍有掃描，一旦有觸發信號且其頻率高于自激頻率時，，則自激多諧振蕩器由觸發信號同步而形成觸發掃描，一般測量均使用自動觸發方式。③高頻觸發方式高頻觸發方式原理同自動觸發方式，不同點是射極定時電容變小，自激振蕩頻率較高，當用高頻觸發信號去與它同步時，同步分頻比不需太高。使同步較為穩定。高頻觸發方式常’用于觀測高頻信號。三、校正器校正器是示波器內設的標準，用來校準或檢驗示波器X軸和Y軸標尺的刻度，一般Y軸校正單位為電壓，X軸校正單位為時間。當示波器X、Y軸標尺經校正后，就可根據該標尺方便地測量未知電壓飛脈沖寬度＼信號周期等參數。一般示波器設有兩個校正器，分別調整幅度和掃描速度。1.幅度校正器幅度校正器產生幅度穩定不變并經過校正的電壓(一般為方波)用于校正Y通道靈敏度。設校正器輸出電壓幅度為U校，把它加到Y輸入端，熒光屏上顯示電壓波形的高度為H校，則示波器偏轉靈敏度為或偏轉因數為此時可調節r軸靈敏度旋鈕，使d為整數。一般校準信號為1V，靈敏度開關置于“尸檔上，波形顯示為1cm，當被測信號為5cm時，則可計算出被測信號幅度為校正器用以檢驗標度是否準確，每次實驗前檢驗過后就不必每次測量都作校正。當用探頭輸入進行測量時，因探頭衰減了10倍，示波器偏轉因數應當是開關位置指示的讀數的10倍，測量電壓的計算也應乘以10倍。2.掃描時間校正器掃描時間校正器產生的信號，用于校正x軸時間標度，或用來檢驗掃描因數是否正確。信號由示波器內設的晶體振蕩器或穩定度較高的LC振蕩器提供。它產生頻率f固定而穩定度高的正弦波(例如20MHz)。在檢驗示波器掃描因數時，把它的輸出接到y輸入端，在熒光屏上便顯示出它的波形。當調節掃描時間開關，使顯示波形的一個周期正好占據標尺上1cm(或1。格)時，掃描因數便等于1／f(s／cm)。一般水平標尺全長為10cm，為減小讀數誤差，應調到標尺的滿度范圍內正好顯示10個周期。例如校準正弦波的f＝20MHz，按上法校正后掃描因數為50ns／cm，因而掃描開關的位置應指示50ns／cm，如果準確，就可以進行下一步測量，否則就要打開示波器重新調整。

4.5雙蹤和雙線示波器雙蹤和雙線示波器都可在一個示波管熒光屏上同時顯示出兩個信號波形，用來比較被測系統的輸出和輸入信號，研究波形變換器的各級信號，觀察脈沖電路各點波形，信號通過網絡時的波形畸變，測量相移等等。一、雙蹤示波器雙蹤示波器也稱雙跡示波器，它的垂直偏轉通道由A和B兩個通道組成。如圖4．5—1所示，兩個通道的輸出信號在電子開關控制下，交替通過主通道加于示波管的同一對垂直偏轉板。A、B兩個通道是相同的，包括衰減器、射極跟隨器、前置放大器以及平衡倒相器。平衡倒相器的作用是把輸入信號轉換為對稱的波形輸出。與單蹤示波器不同的是前置放大器中設有移位控制，可分別控制兩個顯示圖形的上下位置。電子開關由觸發電路控制的一對放大器(或射極跟隨器)構成，·觸發電路的兩個穩定狀態分別控制兩個放大器，把通道A或通道B接于主通道。主通道由中間放大器、·延遲線、末級放大器組成，它對兩個通道是公用的。圖4.5—1雙蹤示波器垂直偏轉通道框圖由面板開關控制的電子開關，可使雙蹤示波器工作于五種不同的狀態：“A”、“B”、交替、斷續、“A+B”。(1)“A”：電子開關將A通道信號接于Y偏轉板，形成必通道獨立工作的狀態。(2)“B”：電子開關將B通道信號接于Y偏轉板，形成B通道獨立工作的狀態。(3)交替：將A、B兩通道信號輪流加于y偏轉板，熒光屏上顯示兩個通道的信號波形。具體實現時，是以時基發生器的回掃脈沖控制電子開關的觸發電路，每次掃描后，改變所接通道，使得每兩次掃描分別顯示一次A通道波形和一次B通道波形.

(4)斷續：當輸入信號頻率較低時，交替顯示會發生明顯的閃爍。采用斷續工作方式，使電子開關工作于自激振蕩狀態，振蕩頻率高達500kHz～1MHz，自動地輪流將A、B兩通道信號加于Y偏轉板上，顯示圖形由點線組成，這樣就可使每掃描一次，完成兩個通道波形的顯示。(5)“A+B”：A、B兩通道信號代數相加后，接到r偏轉板，顯示兩信號迭加后的波形。雙蹤示波器的時基與一般示波器相同，可以是簡單的時基發生器，也可以采用有延遲掃描的雙掃描時基，時基可以分別由A通道觸發、B通道觸發或外觸發。SR—8型雙蹤示波器是較典型的雙蹤示波器，它的y通道帶寬為0～1．5MHz(上升時間24ns)，最小偏轉因數為1.0mV／diV，采用單一時基掃描，掃描因數從0.2s／div～1s／div。SR—37型雙蹤寬帶示波器，Y通道帶寬為0～100MHz，偏轉因數為10mV／cm～5V／cm，雙時基掃描，掃描因數在20ns／cm～0.5s／cm間可調。參照雙蹤示波器原理，可以設計多，蹤示波器，由于示波管尺寸的限制，最多可為8蹤示波器，顯示8個波形。實現上以8位計數器輪流接通8個放大器，把8路信號輪流加于r偏轉板。多蹤示波器可以同時顯示多個信號波形，以便研究同一波形通過不同電路時的時間關系。二、雙線示波器雙線示波器采用雙線示波管構成。雙線示波管在一個玻璃殼內裝有兩個完全獨立的電子槍和偏轉系統，每個電子槍發出的電子束經加速聚焦后，通過“自己”的偏轉系統射于熒光屏上，相當于把兩個示波管封裝在一個玻璃殼內公用一個熒光屏，因而可以同時觀察兩個相互獨立的信號波形。雙線示波器內有兩個相互無關的Y通道A和B，如圖4．5—2所示，每個通道的組成與普通示波器相同。多數雙線示波器的兩組x偏轉系統公用一個時基發生器以觀察兩個“同步”的信號。如果上述每個通道都改為用電子開關控制的兩通道，則儀器成為等效的4蹤示波器。圖4.5—2雙線示波器框圖SR—46高靈敏度二線示波器，帶寬為0～1MHz，靈敏度為50V一5V／div。SR—54是一種高靈敏度、長余輝的超低頻雙線示波器，其垂直放大器為兩組，帶寬為0～1MH，z，輸入靈敏度為200V／cm，能同時觀察和測量兩個低頻、，超低頻信號或持續時間較長的脈沖和單次過程，并設有外控掃描裝置，可對脈沖或單次過程進行攝影。雙蹤和雙線示波器各有優缺點。雙蹤示波器比普通示波器增加的部件不多，可以達到較高指標，價格只增加上5％，現在生產的示波器幾乎都具有雙蹤功能。它的缺點是工作于交替方式時，需兩次掃描才能顯示兩個波形，因而無法觀察兩個快速的單次信號或短時間的非周期信號。雙線示波器兩個通道是完全獨立的，可以彌補上述不足，并且兩個偏轉系統可以用不同的時基發生器，使儀器更為靈活多用。但由于示波管性能的限制，雙線示波器的技術指標一般較低。三、SR—8雙蹤示波器SR—8雙蹤示波器可以觀察和測定兩種不同電信號的瞬變過程，并把兩種不同的電信號的波形同時顯示在屏幕上，進行分析比較，而且還可以把兩個電信號疊加后顯示出來，也可作單蹤示波器使用。1．主要技術性能(1)Y軸放大器入靈敏度：10mV／diV～20V／div，按l—2—5進制分成11檔，誤差≤5％，微調增益比≥2.5：1。頻帶寬度：輸入耦合為DC時，0～15MHz，-3dB；輸入耦合為AC時，10Hz～15MHz，-3dB。輸入阻抗：直接耦合為1MΩ，15pF；經探極耦合為10MΩ，15pF。最大輸入電壓：400V(DC+ACp-p)(2)X軸系統掃描速度：0.2s／diV～ls／diV，按1—2—5進制分16檔，誤差≤5％，微調比>2.5：l。擴展“×10”時，其最快掃速可以達到20ns／div，誤差除0.2s／div檔≤15％外，其余各檔均≤10％。X外接：靈敏度≤3V／diV；頻帶寬度100Hz～250kHz，≤3dB；輸入阻抗，1MΩ，40pF。

觸發同步性能：(3)主機示波管土2SJ102型矩形屏示波管，加速電壓2kV，屏幕有效工作面積6div×l0div(1div＝0．8cm)，中余輝。校準信號：矩形波1kHz，誤差≤2％，幅度1V，誤差≤3％.2．使用SR—8雙蹤示波器面板裝置控制件如圖4.5—30接通電源時，將各控制件置于適中位置，如果看到光點，即可調整輝度，使光點或時基線的亮度適當；如果找不到光點，則可按下“尋跡”按鍵，以辨別光點的偏向，再調整“r軸移位”或“x軸移位”使光點居中。(l)電壓測量示波器的r軸靈敏度開關“V／diV”位于0.2檔，其“微調”位于“校準”位置，此時如果被測波形占Y軸的坐標幅度H為5div，則此時信號電壓Uy幅度為(見圖l5—4)圖4.5—3SR—8面板布置圖若被測信號經探頭輸入，則應將探頭衰減上0倍的因素考慮在內，被測信號Uy幅度為直流電壓的測量亦如此計算，將直流電壓信號線與時基線比較，求出直流電壓占Y軸的坐標幅度H，得到直流電壓幅度值。圖4.5—4電壓測量圖4.5—5時間間隔測量(2)時間測量首先將x通道掃描控制開關“t／diV”的“微調”置“校準”位置上，這樣，可以由開關的指示值直接計算出時基線上X方向被測兩點之間距離D的時間間隔：例如，掃描控制開關置于0.2ms／div，被測波形兩點間距離0為6div，則時間間隔了為(見圖4．5—5)當距離D為某一周期波形的一個周期距離時，計算出的T為該波形的周期。當距離D為某兩個波形間距離時，計算出的T為該兩個波形間的時間差，參見圖4.5—6。當距離。為脈沖寬度時，計算出的了為該脈沖的持續時間，見圖4.5—70圖4.5—6時間差測量圖4.5—7脈寬測量圖4.5—8相位測量(3)頻率測量對周期性的重復頻率來說，按時間測量的公式測定其每一周的時間T，按照頻率f與周期T的倒數關系來計算頻率，即(4)相位測量二蹤顯示可測得兩個相同頻率信號的相位關系。測量相位時觸發點正確與否很重要，應將y軸觸發源開關置于“YB”的位置，然后用內觸發形式啟動掃描，測兩信號的相位差。如果圖5—8所顯示的被測波形；其一個周期占坐標刻度片上8個div，則每-div相應45o相位，即360o×1／8，兩波形相位間隔D為1.5div，則兩波形間相位差為4.6高速和取樣示波器隨著計算機、通信廣播等事業的發展，要求示波器有更寬的頻率響應，而一般示波器在觀察ns、ps級脈沖波形時，會引入很大的畸變，甚至會顯示出面目全非的波形。產生畸變的主要因素是：①示波器偏轉板電容C與引線電感L的影響。當測量高頻信號時，偏轉板電容C與引線電感L構成的諧振回路，將使階躍信號產生畸變，在上升沿處，形成過阻尼、臨界阻尼或阻尼振蕩(欠阻尼)三種情況。過阻尼使得上升沿變壞。欠阻尼情況，在上升沿頂部疊加振蕩信號。其等效電路及波形情況如圖4．6—1所示。圖4.6—1分布參數的影響為了減小分布參數的影響，應盡量減小L和C所以，快速示波管的偏轉板引線從旁邊引出以減短其長度，從而減小了引線電感；同時增大偏轉板間距可減小C，但引出的問題是偏轉靈敏度也隨之降低。②電子渡越時間的影響。當電子束通過偏轉板時，偏轉板上的電壓不變，那么電子束的偏轉量正比于偏轉電壓。普通示波管中電子通過偏轉板的時間，即電子渡越時間為1～10ns量級，如果顯示波形周期或脈寬比它大得多，則可以認為在波形顯示期間，偏轉板上的電壓不變。但是，當顯示高頻信號，即顯示ns級脈沖或幾百兆赫的正弦波時，則因電子通過偏轉板期間偏轉板上電壓會有明顯變化，所顯示的波形會有很大失真。對于正弦波會使得波形振幅變小，且引入相位差；對于脈沖波形，表現為上升沿下降沿均變慢，甚至畸變為三角形波。⑧Y偏轉放大器帶寬不足。放大器高頻截止頻率不夠高，對于高頻信號將產生前后沿失真。④掃描速度不夠快。當顯示高頻信號時，要有足夠快的掃描速度。例如，要求光跡在5ns時間內掃過10cm長的距離，掃描速度為0.5ns／cm，普通示波器無法達到。⑤亮度不夠。對于高速脈沖，例如寬為5ns的脈沖，掃出一個波形的時間僅5ns，即使重復頻率為每秒1000次，圖形亮度仍很低。一、高速示波器高速示波器要顯示ns、ps級的脈沖或微波信號，它不同于普通示波器的關鍵是示波管、Y放大器和時基發生器。(1)示波管高速示波器采用專用示波管。如前所述，高速示波管的偏轉系統接線要短(從管旁引出)，偏轉板間距離d要大，以使分布電容小，加速電壓要高，以減小電子渡越時間，因而偏轉靈敏度將很低。為了保證示波器的靈敏度，則要求Y軸放大器必須有更大的放大倍數，這無疑增加了Y軸放大器實現上的困難。因此，在要求更高速度時，采用行波示波管。(2)放大器Y放大器是寬帶放大器，目前集成電路放大器帶寬可達1000MHz以上。(3)時基發生器高速示波器的時基發生器掃描期間的掃描速度很高，因而掃描電容充放電電流很大。二、取樣示波器將高頻(一般為1000MHz以上)的重復性的周期信號，經過取樣(取樣速率可調節)，變換成低頻的重復性的周期信號，再運用通用示波器的原理進行顯示和觀測的示波器稱為取樣示波器。前面介紹的示波器都是“實時信號”顯示的示波器，而取樣示波器則經過頻率轉換，是一種“非實時取樣”的示波器。這種非實時取樣技術把一個高頻或超高頻的信號經過跨周期的取樣，形成一個波形和相位完全相同、幅度相等或成某種嚴格比例的低頻(或中頻)信號。對低頻信號的測量，要比對高頻或超高頻信號的測量在技術上成熟得多，測量精度也易于得到保證。取樣裝置加普通示波器就是取樣示波器的結構，取樣裝置可將頻率上限擴展到十幾個，GHz。1969年HP公司試制的1811A型取樣示波器頻寬為18GHz。1．非實時取樣原理圖4.6-2是一個非實時取樣保持電路原理圖。圖中K為取樣脈沖批p(t)(”控制的電子開關，也要取樣門，在脈沖持續期tw相當于開關K閉合，在脈沖間歇期T0相當于開關K斷開。開關K閉合時，取樣電路的輸出，由于脈沖寬度tw很窄，可以認為在此期間的電壓幅度是不變的。是寬度與脈沖寬度tw相同的離散取樣信號，在脈沖間歇期了。期間，開關K斷開，輸入信號不能通過開關，則輸出信號幅度為0，這樣通過取樣脈沖的作用即將連續的輸入信號變成了離散的信號。圖4.6—2取樣門及取樣脈沖圖4.6—3非實時取樣過程2．取樣示波器組成取樣示波器組成框圖見圖4.6—4。被測信號叭通過取樣門后，變成窄脈沖信號，經放大后，送入延長電路，形成信號包絡。Y通道由取樣門、放大電路及延長電路組成，延長電路中有保持電容及直流放大器，以便將窄脈沖取樣信號展寬，得到量化的包絡信號。為了在屏幕上顯示出由不連續的亮點構成的取樣信號波形，必須采用與取樣信號同步的階梯波作掃描電壓。其波形對應關系如圖4.6—5所示。在量化信號(a)與階梯掃描信號(b)共同作用下，就可在熒光屏上顯示出被測高頻信號的波形如圖(c)，當取樣點足夠密時，即圖(c)中亮點足夠密時，該波形便能無失真地表現被測高頻波形。圖4.6—4取樣示波器框圖圖4.6—5顯示過程取樣示波器的X通道中的時基單元，除了產生階梯波電壓外，還產生與掃描電壓同步的△t延遲脈沖，用以同步取樣門及延長門脈沖發生器，使整個系統協調地工作。取樣示波器是一種非實時取樣過程，它只能觀測重復信號，對非重復的高頻信號或單次信號，只能用高速示波器進行觀測。4.7記憶示波器與存貯示波器一、記憶示波器記憶示波器的記憶功能是由記憶示波管完成的。利用具有記憶能力的材料制成的示波管結合相應的電子線路，就形成了記憶示波器。

1．記憶示波管記憶示波管可分為可變余輝存貯方式和快速轉移存貯方式兩種示波管，它們都是將記憶信號存貯于示波管的柵網上，需要顯示時，將它顯示出來。柵網存貯示波管結構如圖4.7—1所示。圖4.7—1柵網式記憶示波管結構及泛射示意圖圖4.7—1柵網式記憶示波管結構及泛射示意圖圖4.7—2柵網記錄的潛波形2.記憶示波器的工作方式記憶示波器又稱為模擬存貯示波器，它以柵網為存貯部件，存貯模擬的電信號波形。由手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的控制電路，也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，并有可變余輝的調節功能。與一般存貯器工作相同，向柵網上記錄波形的過程是：首先清除柵網，如同先將黑板擦干凈一樣，然后控制向柵網寫入信號波形，保存該波形，最后，顯示該波形。國產SJ—6記憶示波器控制電路方框如圖4.7—3所示。該記憶示波器工作于以下5種方式：圖4.7—3記憶示波器控制電路方框圖(1)可變余輝方式轉換開關Kl置“可變余輝”檔，則選用可變余輝方式顯示波形。多諧振蕩器方波經單穩A輸出正向脈沖，該正向脈沖幅度寬度均可調，經箝位送到記憶示波管的存貯柵網，存貯柵網的電位高于讀出電子槍的陰極電位，由于不斷地俘獲泛射電子，存貯柵網電位不斷降低，當柵網電位與讀出槍陰極電位相等，熒光屏上就沒有波形顯示。正向脈沖的脈寬越寬，則顯示時間就越短，也即余輝時間越短。(2)存貯方式采用可變余輝方式顯示波形時，會使得記憶的波形從柵網上消失，為此，存貯示波器設計了存貯方式，以保存柵網上的記錄波形。當開關K1置“存．貯”位置時，即起到在柵網上保存鎖定記錄波形的作用，此時，由開關K1E召通過增輝電路將一E2電壓加到寫入槍的控制極g，使記錄槍的電子束截止，不再寫入新的波形。(3)清除方式開關K1置于“清除”檔，再按下“清除”按鈕，這時就給存貯柵網加+85V電壓，按鈕斷開后，脈沖形成電路通過K1C給存貯網加一個持續時間為400ms的正脈沖，在脈沖正跳變時，存貯網電位上升，吸收泛射電子，400ms過后，脈沖負跳變，存貯柵網電位下降，且低于截止電平，不再吸收泛射電子，這樣就為記錄新的波形作好準備。(4)最大記錄方式記憶示波管的記錄速度取決于電子束的密度，信號掃速越快，轟擊柵網的電荷密度就會降低，當被測信號加快到一定程度，柵網上電荷密度降到一定程度，該波形就不能再被重現，因此，就產生了最大記錄速度這一指標。為了記錄快速信號，可在對柵網“清除”后，減少柵網表面電位的下降量，這樣可使較弱電荷密度的圖形及泛射電子通過而得到顯示，這就意味著記錄速度的提高。從圖上看，在最大記錄方式時，柵網通過K1C開關和電阻接到“清除”開關，而開關另一側則是+85V電位。(5)常態方式開關K1置“常態”方式，將-85V電壓加到存貯柵網上，抑制泛射電子，寫入電子槍射出的高能電子束可以順利地通過柵網到達熒光屏，顯示出被測信號的波形。這時，記憶示波器的工作狀態與通用示波器相同。3．記憶示波器發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。當時，由于記憶示波管價格昂貴、易燒壞、壽命短、存貯記錄速度慢、等效帶寬低等缺陷，其使用范圍窄，發展緩慢。從70年代以來，記憶示波管在制造技術上有了新的突破，存貯方式不斷增多，在最早的雙穩態存貯方式的基礎上，又研制出了可變余輝存貯和快速轉移存貯方式。目前，采用快速存貯轉移方式的記憶示波器的存貯記錄速度已達4000cm／s，存貯帶寬達500MHz(Tek公司的7934型)。記憶示波管的壽命已接近普通示波管，記憶示波器的價格在性能類似情況下只比普通示波器貴三分之一左右。但是，由于數字技術的迅猛發展，數字存貯示波器的出現，使得記憶示波器的發展受到一定的影響。下面介紹數字存貯示波器。二、數字存貯示波器數字存貯示波器采用數字電路，將輸入信號先經過A／D變換器，將模擬波形變換成數字信息，存貯于數字存貯器中，需要顯示時，再從存貯器中讀出，通過D／A變換器，將數字信息變換成模擬波形顯示在示波管上。因此，與記憶示波器相比，它具有存貯時間長，能捕捉觸發前的信號，可通過接口與計算機相連接等特點。數字存貯示波器是一種可與計算機連成系統，分析復雜的單次瞬變信號的有效設備，剛一出世就顯示出強大的生命力。1．數字存貯示波器原理數字存貯示波器的基本框圖如圖4．7—4所示。圖中可選擇開關土接通模擬信號顯示方式，示波器與普通示波器工作原理相同，當選擇開關2時，接通數字存貯工作方式。在這種工作方式中，輸入的被測信號通過A／D變換器變成數字信號，由地址計數脈沖選通存貯器的存貯地址，將該數字信號存入存貯器，存貯器中的信息每256個單元組成一頁，即一個地址頁面，當顯示信息時，給出頁面地址，地址計數器則從該頁面的0號單元開始，讀出數字信息，送到D／A變換器，變換成模擬信號送往垂直放大器進行顯示，同時，地址信號亦經過X方向D／A變換器，送入水平放大器，以控制Y方向信號顯示的水平位置。存貯示波器的工作過程如圖4.7—5所示。當被測信號接入時，首先對摸擬量進行取樣，圖(a)中的(a0～a7點即對應于被測信號uy的8個取樣點，這種取樣是“實時取樣”，是對一個周期內信號的不同點的取樣，它與取樣示波器的跨周期取樣是不同的08個取樣點得到的數字量(即二進制數字，01數列)分別存貯于地址為00開始的8個存貯單元中，地址號為00～07，其存貯的內容為D0—D7，在顯示時，取出D0—D7數據，進行D／A變換，同時存貯單元地址號從00～07也經過D／A變換，形成圖(d)所示階梯波，圖4.7—4數字存貯示波器基本框圖加到X水平系統，控制掃描電壓，這樣就將被測波形uy重現于熒光屏上，如圖(e)所示，只要X方向和Y方向的量·化程度足夠精細，圖(e)波形就能夠準確地代表圖(a)的波形。圖4.7—5存貯器工作過程2．應用微處理器隨著微處理器的發展，將微處理器芯片CPU用于數字存貯示波器中，可以大大擴展示波器的存貯容量，可以存貯多個波形，并且可利用CPU的數據處理功能進行顯示波形的處理，大大提高顯示波形的質量。也可將存貯技術和CPU微處理器用于取樣示波器，做成存貯取樣示波器，提高顯示信號的頻帶寬度。圖4.7-6給出了存貯取樣示波器的組成框圖。圖4.7—6存貯取樣示波器的框圖3．數字存貯示波器的特點與模擬存貯示波器(記憶示波器)相比，數字存貯示波器有以下一些優點：①可以永久地存貯信息，‘可以反復讀出這些數據，反復在熒光屏上再現波形信息，跡線既不會衰減也不會模糊。②由于信息是在存貯器中存貯，而不是記憶在示波管的柵網上，所以它是動態分析之后，即可更新存貯器內容。③既能觀測觸發后的信息，也能又見測觸發前的信息。因為用戶可根據需要調用存貯器中的信息進行顯示，所以，數字存貯示波器的觸發點只是一個參考點，而不是獲取的第一個數據點。因而，它可以用來檢修故障，記錄故障發生前后的情況。數字存貯示波器的迅猛發展與新的數據采樣技術的發展密切相關，實時采樣技術和非實時采樣技術以及CCD技術(電荷耦合器件)的運用，使變換速率大大提高。例如美圖Tek公司的2430型數字存貯示波器，采用嚴實時取樣”和“順序取樣”相結合的辦法，可達到150MHz的帶寬。HP公司的5410型示波器采用“隨機取樣”技術，使有效帶寬達