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科普贴:示波器是这样组成的!

菜鸟
2021-09-14 15:54:57    评分

上一篇我们了解了示波器的工作原理,这一篇我们来了解一下示波器的组成。

微信图片_20210914115502 (1).png示波器基本组成框图

被测信号①接到“Y“输入端,经Y轴衰减器适当衰减后送至Y1放大器(前置放大),推挽输出信号②和③。经延迟级延迟Г1时间,到Y2放大器。放大后产生足够大的信号④和⑤,加到示波管的Y轴偏转板上。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形,将Y轴的被测信号③引入X轴系统的触发电路,在引入信号的正(或者负)极性的某一电平值产生触发脉冲⑥,启动锯齿波扫描电路(时基发生器),产生扫描电压⑦。由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2,为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始扫描,Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2。扫描电压⑦经X轴放大器放大,产生推挽输出⑨和⑩,加到示波管的X轴偏转板上。z轴系统用于放大扫描电压正程,并且变成正向矩形波,送到示波管栅极。这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度,而在扫描回程进行抹迹。

  以上是示波器的基本工作原理。双踪显示则是利用电子开关将Y轴输入的两个不同的被测信号分别显示在荧光屏上。由于人眼的视觉暂留作用,当转换频率高到一定程度后,看到的是两个稳定的、清晰的信号波形。示波器中往往有一个精确稳定的方波信号发生器,供校验示波器用。

什么是触发?

  任何示波器的存储器都是有限的,因此所有示波器都必须使用触发。触发是示波器应该发现的用户感兴趣的事件。换句话说,它是用户想要在波形中寻找的东西。触发可以是一个事件(即波形中的问题),但不是所有的触发都是事件。触发实例包括边沿触发、毛刺信号触发和数字码型触发。

  示波器必须使用触发的原因在于其存储器的容量有限。例如,Agilent 90000 系列示波器具有 20 亿采样的存储器深度。但是,即便拥有如此大容量的存储器,示波器仍需要一些事件来区分哪 20 亿个采样需要显示给用户。尽管 20 亿的采样听起来似乎非常庞大,但这仍不足以确保示波器存储器能够捕获到感兴趣的事件。

  示波器的存储器可视为一个传送带。无论什么时候进行新的采样,采样都会存储到存储器中。存储器存满时,最旧的采样就会被删除,以便保存最新采样。当触发事件发生时,示波器就会捕获足够的采样,以将触发事件存储在存储器要求的位置(通常是在中间),然后将这些数据显示给用户。

  第一节指出,被测信号从Y轴输入后,一部分送到示波管的Y轴偏转板上,驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动;另一部分分流到x轴偏转系统产生触发脉冲,触发扫描发生器,产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上,使光点沿水平方向移动,两者合一,光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。由此可知,正确的触发方式直接影响到示波器的有效操作。为了在荧光屏上得到稳定的、清晰的信号波形,掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的。

  自动模式与触发模式

  如果没有发生触发事件,将会出现什么情况呢?这一个非常好的问题。在这种情况下,屏幕上的波形将不会更新。这不是我们想要的情况,因为用户可能不知道如何改变触发来获得屏幕上的波形。例如,如果探头滑落,示波器将可能停止触发。不过,如果屏幕不能更新,信号丢失将很不明显。

  为了解决这个问题,示波器拥有一个称为“自动(Auto)”触发的模式。在此模式下,如果在一段时间内无法找到触发,示波器将自动触发以更新屏幕。通常,示波器上有一些指示器(例如前面板上的 LED)来指示上一个触发是真实触发还是自动触发。这样,如果用户看到“自动(Auto)”指示器,他们就会知道所设置的触发没有发生。例如,如果用户设置的触发为毛刺信号,他们将会知道示波器没有检测出毛刺信号。

  然而,当您回顾上一段的内容时就会发现,当自动触发发生时,它就意味着每次触发之后,示波器进行重新准备时具有挂起时间。为了完全避免这一时间,示波器应改为“触发(triggered)”模式。(这在某些示波器中称为“正常”模式)。在“触发(triggered)”模式中,除非发现触发事件,否则示波器将不会进行触发。因此,如果用户将触发模式设置为毛刺信号并且示波器一直没有进行触发,那么用户就可以确信毛刺信号没有发生(至少示波器能够检测出)。

  1、触发源(Source)选择

  要使屏幕上显示稳定的波形,则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。触发源选择确定触发信号由何处供给。通常有三种触发源:内触发(INT)、电源触发(LINE)、外触发EXT)。

  内触发使用被测信号作为触发信号,是经常使用的一种触发方式。由于触发信号本身是被测信号的一部分,在屏幕上可以显示出非常稳定的波形。双踪示波器中通道1或者通道2都可以选作触发信号。

  电源触发使用交流电源频率信号作为触发信号。这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的。特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效。

  外触发使用外加信号作为触发信号,外加信号从外触发输入端输入。外触发信号与被测信号间应具有周期性的关系。由于被测信号没有用作触发信号,所以何时开始扫描与被测信号无关。

  正确选择触发信号对波形显示的稳定、清晰有很大关系。例如在数字电路的测量中,对一个简单的周期信号而言,选择内触发可能好一些,而对于一个具有复杂周期的信号,且存在一个与它有周期关系的信号时,选用外触发可能更好。

  (1)触发耦合(Coupling)方式选择

  触发信号到触发电路的耦合方式有多种,目的是为了触发信号的稳定、可靠。这里介绍常用的几种。

  AC耦合又称电容耦合。它只允许用触发信号的交流分量触发,触发信号的直流分量被隔断。通常在不考虑DC分量时使用这种耦合方式,以形成稳定触发。但是如果触发信号的频率小于10Hz,会造成触发困难。

  直流耦合(DC)不隔断触发信号的直流分量。当触发信号的频率较低或者触发信号的占空比很大时,使用直流耦合较好。

  低频抑制(LFR)触发时触发信号经过高通滤波器加到触发电路,触发信号的低频成分被抑制;高频抑制(HFR)触发时,触发信号通过低通滤波器加到触发电路,触发信号的高频成分被抑制。此外还有用于电视维修的电视同步(TV)触发。这些触发耦合方式各有自己的适用范围,需在使用中去体会。

  (2)触发电平(Level)和触发极性(Slope)

  触发电平调节又叫同步调节,它使得扫描与被测信号同步。电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时,扫描即被触发。顺时针旋转旋钮,触发电平上升;逆时针旋转旋钮,触发电平下降。当电平旋钮调到电平锁定位置时,触发电平自动保持在触发信号的幅度之内,不需要电平调节就能产生一个稳定的触发。当信号波形复杂,用电平旋钮不能稳定触发时,用释抑(Hold Off)旋钮调节波形的释抑时间(扫描暂停时间),能使扫描与波形稳定同步。

  极性开关用来选择触发信号的极性。拨在“+”位置上时,在信号增加的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。拨在“-”位置上时,在信号减少的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点。

  扫描方式(SweepMode):扫描有自动(Auto)、常态(Norm)和单次(Single)三种扫描方式。

  自动:当无触发信号输入,或者触发信号频率低于50Hz时,扫描为自激方式。

  常态:当无触发信号输入时,扫描处于准备状态,没有扫描线。触发信号到来后,触发扫描。

  单次:单次按钮类似复位开关。单次扫描方式下,按单次按钮时扫描电路复位,此时准备好(Ready)灯亮。触发信号到来后产生一次扫描。单次扫描结束后,准备灯灭。单次扫描用于观测非周期信号或者单次瞬变信号,往往需要对波形拍照。

  示波器入门操作是容易的,真正熟练则要在应用中掌握。有示波器需求的朋友们也可以关注西安安泰,一家专注电子测量仪表、通信测试仪器、视频测试仪器等的公司,拥有专业强大的技术人员,解决您的后顾之忧,选择安泰就是选择了专业和放心!

 







关键词: 示波器    

工程师
2021-09-14 19:07:10    评分
2楼

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工程师
2021-09-14 19:11:29    评分
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学习到了


工程师
2021-09-14 19:19:07    评分
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工程师
2021-09-14 19:21:57    评分
5楼

干货


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