模拟示波器简介

我们可以简单的把示波器看成是具有图形显示的电压表。普通的电压表是在其度盘上移动的指针或者数字显示来给出信号电压的测量读数。而示波器则与其不同。示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化，即波形。 示波器与电压表的主要区别：电压表可以给出被测信号的数值，通常是有效值即RMS值，但它不能给出有关信号形状的信息。而示波器则能以图形的方式显示信号随时间变化的历史情况。电压表通常只能对一个信号进行测量，而示波器则能同时显示两个或多个信号。 一、显示系统 示波器的显示器件是阴极射线管，缩写为CRT。阴极射线管的基础是一个能产生电子的系统，称为电子枪。电子枪发射的电子经聚焦形成电子束，并打在屏幕中心的一个点上。屏幕的内表面涂有荧光物质，这样电子束打中的点就发出光来。 电子在从电子枪到屏幕的途中要经过偏转系统。在偏转系统上施加电压就可以使光点在屏幕上移动。偏转系统由水平偏转板和垂直偏转板组成。这种偏转方式称为静电偏转。 在屏幕的内表面用刻划或腐蚀的方法作出许多水平和垂直的直线形成网格，称为标尺。标尺通常在垂直方向有8个，水平方向有10个，每格为10cm。 受到电子轰击后，CRT上的荧光物质就会发光。当电子束移开后，荧光物质在一个短的时间内还会继续发光。这个时间称为余辉时间。余辉时间的长短随荧光物质的不同而变化。 将输入信号加到Y轴偏转板上，而示波器自己使电子束沿X轴方向扫描。这样就使得光点在屏幕上描绘出输入信号的波形。这样扫出的信号波形称为波形轨迹。 影响屏幕的控制机构有： 辉度------辉度控制用来调节波形显示的亮度。当电子束移动较快时，荧光物质受到的激励的时间就变短，这时必须增加辉度才能看清轨迹。反之，当电子束移动缓慢时，屏幕上的光点变得很亮，这时必须减小辉度以避免荧光物质被烧坏。从而延长示波管的寿命。 聚焦------聚焦控制机构用来控制屏幕上光点的大小，以便获得清晰的波形轨迹。 扫描旋转-----这个控制机构使X轴扫描线和水平标尺线对齐。由于地球的磁场在各个地方是不同的，这将会影响示波管显示的扫描线。扫描旋转功能就用来对此进行补偿。扫描旋转功能是预先调好的，通常只需在示波器搬动后再行调节。 标尺亮度------标尺亮度可以单独控制。这对于屏幕摄影或在弱光线条件下工作时非常有用。 Z调制------扫描的辉度可以用电气的方法通过一个外加的信号来改变。这对于由外部信号来产生水平偏转以及使用X-Y显示方式来寻找频率关系的应用中是十分有用的。此信号输入端通常是示波器后面板上的一个BNC插座。 二、模拟示波器的偏转系统 模拟示波器的偏转系统包括示波管的垂直偏转系统和水平偏转系统 （一）示波管的垂直偏转系统：包括输入衰减器（每通道一个）、前置放大器（每通道一个）、偏转放大器、用来选择使用哪一个输入通道的电子开关。任何示波器的基本性能都是由它的垂直偏转系统的特性来决定的。 1、灵敏度 垂直偏转系统对输入信号进行比例变换，使之能在屏幕上表现出来。示波器可以显示峰峰值电压为几毫伏到几十伏的信号。因此必须把不同幅度的信号进行变换以适应屏幕的显示范围，这样就可以按照标尺刻度对波形进行测量。这就要求对大信号进行衰减，对小信号进行放大。示波器的灵敏度或衰减器就是为此而设置的。灵敏度是以每格的伏特数来衡量的。在多数示波器上，灵敏度控制都是按1-2-5的序列步进变化的。 2、耦合 耦合控制机构决定输入信号从示波器前面板上的BNC输入端通到该通道垂直偏转系统其它部分的方式。耦合控制机构一般有DC耦合、AC耦合等。 DC耦合为信号提供直接的连接通路。因此信号的所有分量（AC和DC）都会影响示波器的波形显示。 AC耦合则在BNC端和衰减器之间串联一个电容。这样，信号的DC分量就被阻断，而信号的低频AC分量也将受阻或大为衰减。示波器的低频截止频率就是示波器显示的信号幅度仅为其真实幅度为71%时的信号频率。示波器的低频截止频率主要决定于其输入耦合电容的数值。 接地耦合，这时输入信号和衰减器断开并将衰减器输入端连至示波器的地电平。当选择接地时，屏幕上将会看到一条位于0V电平的直线。这时可以使用位置控制机构来调节这个参考电平或扫描基线的位置。 3、输入阻抗 多数示波器的输入阻抗为1MΩ和大约25pF相并联，它对多数电路的负载效应极小。 有些信号来自50Ω输出阻抗的源。为了准确的测量这些信号并避免发生失真，必须对这些信号进行准确的传送和端接。这时应当用50Ω特性阻抗的电缆并用的5