示波器基本工作原理

2021-03-04 06:42:46 字數 2125 閱讀 5906

示波器用來測量交流電或脈衝電流波的形狀的儀器,由電子管放大器、掃瞄振盪器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外,還可以測定頻率、電壓強度等。凡可以變為電效應的週期性物理過程都可以用示波器進行觀測。

示波器分為數字示波器和模擬示波器。模擬示波器採用的是模擬電路(示波管,其基礎是電子槍)電子槍向螢幕發射電子,發射的電子經聚焦形成電子束,並打到螢幕上。螢幕的內表面塗有螢光物質,這樣電子束打中的點就會發出光來。

而數字示波器則是資料採集,a/d轉換,軟體程式設計等一系列的技術製造出來的高效能示波器。數字示波器一般支援多級選單,能提供給使用者多種選擇,多種分析功能。還有一些示波器可以提供儲存,實現對波形的儲存和處理。

示波器工作原理是:利用顯示在示波器上的波形幅度的相對大小來反映加在示波器y偏轉極板上的電壓最大值的相對大小,從而反映出電磁感應中所產生的交變電動勢的最大值的大小。因此借助示波器可以研究感應電動勢與其產生條件的關係。

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不到的電訊號變換成看得見的影象,便於人們研究各種電現象的變化過程。

示波器利用狹窄的,由高速電子組成的電子束,打在塗有螢光物質的屏面上,就可以產生細小的光點。在被測訊號的作用下,電子束就好像一支筆的筆尖,可以在屏面上描繪出被測訊號的瞬時值的變化曲線。

利用示波器能觀察各種不同電訊號幅度隨時間變化的波形曲線,還可以用它測試各種不同訊號的電量,如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。

雙蹤示波器是由兩個通道的y軸前置放大電路、門控電路、電子開關、混合電路、延遲電路、y軸後置放大電路、觸發電路、掃瞄電路、x軸放大電路、z軸放大電路、校準訊號電路、示波管和高低壓電源供給電路等組成。

觀察訊號波形時,被測訊號ua、ub,通過cha、chb兩個輸入端輸入示波器,先分別送到y軸前置放大電路ya和yb進行放大。因通道ya和通道yb都受電子開關的控制,所以ua,ub兩訊號輪換著輸送到後面的混合電路,延遲電路,y軸後置放大電路,加到示波管的垂直偏轉板上。

為了適應各種不同的測試需要,電子開關可有五種不同的工作狀態,即cha、chb、交替、斷續、add等。這五種工作狀態由顯示方式開關來控制。

當顯示方式開關置於交替位置時,電子開關為一雙穩態電路。它受由掃瞄電路來得閘門訊號控制,使得y軸兩個前置通道隨著掃瞄電路

閘門訊號的變化而交替地工作。每秒鐘交替轉換次數與由掃瞄電路產生的掃瞄訊號的重複頻率有關。交替工作狀態適用於觀察頻率不太低的被測訊號。

當顯示方式開關置於斷續位置時,電子開關是一振盪頻率約為200khz的自激多諧振盪電路。由它的兩個輸出端輸出相位相反的兩個矩形訊號。前置放大電路cha和chb是受上述兩個矩形訊號控制而輪流工作的。

這樣就可以穩定地顯示出兩個訊號。這種斷續工作狀態適用於觀察頻率不太高的被測訊號。

當顯示方式開關置於cha或chb位置時,電子開關為一單穩態電路。前置放大電路cha或chb可單獨工作,此時,雙蹤示波器可作為普通單線示波器使用。

當顯示方式開關置於add位置時,電子開關處於不工作狀態。此時,cha,chb兩通道同時工作,因而可得到兩訊號相加或兩訊號相減的顯示。然而,兩訊號究竟是相加還是相減,這要通過cha通道的極性作用開關來選擇。

為了觀察被測試訊號隨時間變化的波形,示波器的水平偏轉板上必須加以線性掃瞄電壓(鋸齒波電壓)。這個掃瞄電壓是由掃瞄電路產生的。當觸發訊號加到觸發電路時,觸發掃瞄電路就產生相應的掃瞄訊號,當不加觸發訊號時,掃瞄電路就不產生掃瞄訊號。

觸發方式有內觸發,外觸發兩種,由觸發源選擇開關來選擇,當該開關置於內的位置時,觸發訊號來自經y軸通道送入的被測訊號,當該開關置於外的位置時,觸發訊號是由外部送入的。這個訊號應與被測訊號的頻率成整數比的關係。示波器使用中,多數採用內觸發工作方式。

掃瞄電路產生掃瞄訊號(鋸齒波電路)。通過x軸選擇開關接到x軸放大電路,經放大後送到示波器的x軸偏轉板上。

z軸放大電路對螢光屏上光點輝度起著調節的作用,抹去不必要顯示的光點軌跡。當掃瞄電路的閘門訊號來到z軸放大電路時,z軸放大電路便輸出正向的增輝脈衝訊號,加至示波器的控制極。這就是說,在掃瞄訊號的正程時,螢光屏上的光點得以增輝,在電子開關的轉換過程中,電子開關電路將輸出脈衝訊號也加至z軸放大電路,此時z軸放大電路便輸出負向脈衝訊號,加至示波器的控制極。

這樣在電子開關的轉換過程中,就消除了兩通道交替工作時的過度光點,以提高顯示波形的清晰度校正訊號產生電路產生乙個一定頻率和幅度的矩形訊號。它是作校正y軸放大電路的靈敏度和x軸的掃瞄速度之用的。

高低壓電源,其中高壓是供給示波管顯示系統的。低壓供給示波器各級電路。

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