示波器及其函数信号发生器

仪器分类
通用示波器
通用示波器通常采用80毫米×100毫米矩形荧光屏带内刻度和后加速电极的示
波管。时基发生器产生一电压随时间作线性变化的锯齿波，其重复频率在很 大范围内可变，起始扫描时间受来自触发电路的触发脉冲控制。图中为双通 道双踪示波器，利用电子开关将A、B通道的图像分别显示在荧光屏上。电子 开关有两种工作模式：交替模式和断续模式。在交替工作模式时，电子开关 受时基产生器控制，每次扫描开始时，电子开关立即转换，这种方式适合于 观察变化较快的信号。在断续工作模式时，电子开关受方波振荡器（频率50 千赫～1兆赫）控制，轮流接通 A和B通道，适用于观察慢变化信号。触发电 路和时基发生器的动作都比触发信号有一定滞后。为了显示信号的前沿，在 信号回路中加入一段延迟回路。早期示波器的时基发生器与图中的不同，没 有触发回路,由输入信号直接与锯齿波发生器同步,时基发生器没有精确时间 刻度。后来加入触发电路，使波形稳定，且扫描速度不受输入信号影响。这 种示波器对观察脉冲信号特别方便，称为同步示波器。
4．通用示波器的外壳，信号输入端BNC 插座金属外圈，探头接地线，AC220V 电源 插座接地线端都是相通的。如仪器使用时不接大地线，直接用探头对浮地信号测量， 则仪器相对大地会产生电位差；电压值等于探头接地线接触被测设备点与大地之间 的电位差。这将对仪器操作人员、示波器、被测电子设备带来严重安全危险。 5．用户如须要测量开关电源(开关电源初级，控制电路) 、UPS(不间断电源)、电 子整流器、节能灯、变频器等类型产品或其它与市电AC220V 不能隔离的电子设备 进行浮地信号测试时，必使用DP100高压隔离差分探头。
（4）利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器：能产生任意波形并达 到很高的频率。但成本较高。 产生所需参数的电测试信号仪器。按其信号波形分为四大类：①正弦信号发 生器。主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。 按其不同性能和用途还可细分为低频（20赫至10兆赫）信号发生器、高频 （100千赫至300兆赫）信号发生器、微波信号发生器、扫频和程控信号发 生器、频率合成式信号发生器等。②函数（波形）信号发生器。能产生某些 特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等） 信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫。除供通信、仪表和自动控制系统 测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。③脉冲信号发生器。能产生宽度、 幅度和重复频率可调的矩形脉冲的发生器，可用以测试线性系统的瞬态响应， 或用作模拟信号来测试雷达、多路通信和其他脉冲数字系统的性能。④随机 信号发生器。通常又分为噪声信号发生器和伪随机信号发生器两类。噪声信 号发生器主要用途为：在待测系统中引入一个随机信号，以模拟实际工作条 件中的噪声而测定系统性能；外加一个已知噪声信号与系统内部噪声比较以 测定噪声系数；用随机信号代替正弦或脉冲信号，以测定系统动态特性等。 当用噪声信号进行相关函数测量时，若平均测量时间不够长，会出现统计性 误差，可用伪随机信号来解决。
（二）使用前的检查、调整和校准 示波器初次使用前或久藏复用时，有必要进行一次能否工作的简单检查和进 行扫描电路稳定度、垂直放大电路直流平衡的调整。示波器在进行电压和时 间的定量测试时，还必须进行垂直放大电路增益和水平扫描速度的校准。示 波器能否正常工作的检查方法、垂直放大电路增益和水平扫描速度的校准方 法，由于各种型号示波器的校准信号的幅度、频率等参数不一样，因而检查、 校准方法略有差异。 （三）使用步骤 1．选择Y轴耦合方式 根据被测信号频率的高低，将Y轴输入耦合方式选择“AC-地-DC”开关置 于AC或DC。 2．选择Y轴灵敏度 根据被测信号的大约峰-峰值（如果采用衰减探头，应除以衰减倍数；在 耦合方式取DC档时，还要考虑叠加的直流电压值），将Y轴灵敏度选择 V/div开关（或Y轴衰减开关）置于适当档级。实际使用中如不需读测电压 值，则可适当调节Y轴灵敏度微调（或Y轴增益）旋钮，使屏幕上显现所需 要高度的波形。
仪器特点
显著优点


①非常直观，能将波形直接显示在荧光屏上，还可用照相 方法取得永久性记录； ②量程大，可测量从高灵敏示波器的数微伏至高压示波器 的数万伏的信号； ③输入阻抗高，对被测系统影响极小； ④反应迅速，电子束惰性极小，能显示纳秒级的快速过程； ⑤多信道，能在同一荧光屏上同时显示几个过程，便于观 作。

示波器的定义
示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观
测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测 量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分 析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。 示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、 Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成
示波器的作用和分类
用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器，由电子管放大器、
扫描振荡器、阴极射线管等组成。除观测电流的波形外，还可 以测定频率、电压强度等。凡可以变为电效应的周期性物理过 程都可以用示波器进行观测
示波器分为数字示波器和模拟示波器
模拟示波器采用的是模拟电路（示波管，其基础是电子枪）电 子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏 幕上。屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发 出光来。 数字示波器则是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术 制造出来的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单，能 提供给用户多种选择，多种分析功能。还有一些示波器可以提 供存储，实现对波形的保存和处理。
电气四班 白国仓 1600302136
示波器
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼
看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种 电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成 的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的 光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖， 可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用 示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线， 还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、 相位差、调幅度等等以图像形式在阴极射线管荧光屏上显 示两个或两个以上参数间的函数关系的电子测量仪器。示 波器根据对不同时域测量的要求有通用示波器、存储示波 器和取样示波器三类。
实现方法
（1）用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作 不很稳定，不易调试 （2）可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发 生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等， 它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号， 调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。 （3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且 易于调试。鉴于此，美国美信公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038，它 克服了（2）中芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。 MAX038频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。在锁相环、 压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038都是优选的器 件。
性能指标 示波器的主要性能指标是频率范围、灵敏度、信道数和存储 功能。 ①频率范围：指-3分贝时的上限、下限频率。一般示波器下 限频率可达直流或很低频率,上限频率具有重要意义,它决定 可显示的最快速过程。 ②灵敏度:指偏转一格刻度（8～10毫米）所需的输入电压,目 前常用示波器灵敏度可达每格1～10毫伏。 ③信道数目：指同时在荧光屏显示的输入信道的数目，最常 见的为1～4个信道。 ④存储功能：所有示波器都可用来观察重复性（即周期性） 波形,但是,如果周期很长或是单次快速过程，普通示波器在 显示时会出现闪烁、过暗或捕捉不住等现象，存储示波器具 有存储功能，能观察上述特殊波形。
使用方法
（一）面板装置 （1）电源开关。 （2）电源指示灯。 （3）辉度 调整光点亮度。 （4）聚焦 调整光点或波形清晰度。 （5）辅助聚焦 配合“聚焦”旋钮调节清晰度。 （6）标尺亮度 调节坐标片上刻度线亮度。 （7）寻迹 当按键向下按时，使偏离荧光屏的光点回到显 示区域，而寻到光点位置。 （8）标准信号输出 1kHz、1V方波校准信号由此引出。加 到Y轴输入端，用以校准Y轴输入灵敏度和X轴扫描速度。
3．选择触发（或同步）信号来源与极性 通常将触发（或同步）信号极性开关置于“+”或“-”档。 4．选择扫描速度 根据被测信号周期（或频率）的大约值，将X轴扫描速度t/div（或扫描范围）开关 置于适当档级。实际使用中如不需读测时间值，则可适当调节扫速t/div微调（或 扫描微调）旋钮，使屏幕上显示测试所需周期数的波形。如果需要观察的是信号的 边沿部分，则扫速t/div开关应置于最快扫速档。 5．输入被测信号 被测信号由探头衰减后（或由同轴电缆不衰减直接输入，但此时的输入阻抗降低、 输入电容增大），通过Y轴输入端输入示波器
储存示波器
用通用示波器观察重复频率为几赫的波形时，荧光屏会严重地
闪烁。补救的办法是采用长余辉示波管（余辉时间可长达1～3u 秒），这种办法虽很简单，但余辉时间不能随意调节，不适于 观察高重复频率信号，而且普通示波器还不能观察单次过程。 存储示波器又称记忆示波器,能将波形记忆下来,显示在荧光屏 上。存储示波器采用特殊的阴极射线管，有栅网型和双稳态型 荧光膜两类。存储示波管和普通示波管不同，它有写入电子枪 和读出电子枪（见示波器）。栅网型示波管的优点是辉度连续 可调,存储时间可从1小时到7天,可多次写入、一次读出。双稳 态型存储示波管结构简单，存储时间可达1小时，价格低廉,缺 点是双稳态缺乏中间色调，不能快速写入，荧光膜易烧毁。存 储示波管比普通示波管昂贵、寿命短，将会被数字型存储示波 器所取代。数字型存储示波器是集数字记录装置和普通示波器 于一体，将集成组件的记忆存储器内容由示波器显示，其优点 是可进行数据处理，示波管寿命长，不易烧毁
函数信号发生器