(1)示波器 的基本组成
虽然示波器种类繁多,但一般示波器都包括如图2.6所示的几个基本组成部分。
1)垂直系统(Y轴系统,Y通道):由衰减器、放大器和延迟线组成。其作用是放大被測信号电压,使之达到适当的幅度,以驱动示波管的电子束作垂直偏转:
2)水平系统(X轴系统、X通道):由触发同步电路、扫描信号发生器及X放大器组成。其 作用是产生锯齿波电压并放大,以驱动示波管的电子束进行水平扫描:触发同步电路保证荧光 屏上显示的波形稳定。
3)主机系统:主要包括示波管、消隐增辉电路(又称Z轴系统)、电源和校准信号发生器。 消隐增辉电路的作用使在扫描正程时加亮光迹,而在扫描回程时使光迹消隐。电源是示波器 工作时的能源,它将交流市电变换成各种高、低电压电满足示波管及各组成部分的工作 需要:校准信号发生器则提供幅度、頻率都准确方波信号,用做校准示波器的有关性能 指标。
(2)示波器的主要技术性能
示波器的主要技术性能指标有几十项,其中主要有以下几项。
1)垂直系统的带宽和上升时间
当有信号幅度恒定而频率由低到高变化的输入加到垂直系统的榆入端时,屏幕上显示的 图像幅度下降到相对于基准頻率(常为1kHz)图像幅度的3dB时,信号的上下限頻率之间的頻率范围称为垂直系统的带宽fβ,而如果输入一个理想的阶跃信号时,屏幕上显示的图形从稳态的10%上升到90%时所经历的时间称为上升时间,它的大小很大程度上决定了示波器 可以观测周期性连续信号的最高頻率和脉冲的最小宽度。
在示波器中有fhtr≈0.35其中fh的单位为MHz,tr的单位为us.
例如:已知DOS-622型示波器的fh=20 MHz,则上升时间为
可见,根据fh与tr的相互关系,只要知道一个,就可以求出另一个值
一般对水乎系统(X轴)的频带要求较低,由于在最高扫描頻率时,可以显示Y轴最高频
率的信号1~20个波形,因而其fh比丫轴的上限频率低10~20倍.
2)灵敏度和偏转因数
在单位输入信号电压的作用下,光点在屏幕上偏移的距离称为偏转灵敏度,单位为cm/V 或div/V,它的倒数称为偏转因数,单位为V/cm、V/div、Mv/div。偏转因数常按1、2、5进制步 进调节,并每挡有“增益微调”进行连续调节,误差一般在2% ~ 10%范围内。
3 )扫描速度、时基因数、扫描时间和扫描频率
为了观测不同频率的信号,必须采用不同速度的扫描,光点水平扫描速度的高低常用扫描速度、时基因数、扫描时间和扫描频率来表征。
扫描速度是光点的水平位移的速度,其单位为cm/s、div/s,扫描速度的倒数是时基因数, 单位为s/cm、S/div、ms/diV示波器常用时基因数来标度,它也按1、2、5步进调节,并每档也可 连续调节。
4)输入阻抗和输入方式
输入阻抗等效为输入电阻和输入电容的并联。由于希望測试仪器在測量电路时,要求对原电路影响要小,通常示波器和被測电路是并联观测,因而要求其输入电阻高,而被測信号多为高频信号,则要求输入电容小。示波器一般输入电阻为1兆欧,输入电容为小于50~22pF。 通常高频电路多为低阻抗,故在高频示波器中另设有低频阻抗50Ω。
输入耦合方式分为直流(DC)和交流(AC)两种。直流耦合输入用于粗大信号直流绝对 值、变量的相对值和观测极低频的信号。交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。
5) 扫描方式
扫描是为了获得线性时间基线。在一般示波器中,为了连续信号与脉冲信号的显示,只采 用单扫描方式,它又分为连续扫描与触发扫描两类。由于示波器功能的扩展,又有多种形式的 双时基扫描等,即在一台示波器中具有两套扫描系统。
6) 触发特性
触发特性可以根据触发来源,可分为内触发和外触发,内触发来自YA、YB两个输入通 道,可有YA、YB、YA + YB和交替触发;当测试信号为50 Hz时,采用电源触发;
按触发信号耦合方式不同,可分为AC、DC。其中,AC耦合方式又分为高频抑制和低频抑 制两种。
按触发工作性能不同,触发又分为“常态”、“自动”和“单次”等方式。“常态”触发为有信 号状态触发扫描,无触发信号就不扫描,屏幕上无光迹。“自动”触发无论有无信号都扫描,当 无触发信号时,其扫描线即为观测信号的时间基线。“单次”触发即在触发激励下只产生一次 扫描,它的用途是便于观测瞬变信号和非周期信号。现在还有TH-V、YV-H扫描,用于观测稳 定的电视行、场信号。