法国CA手持示波器

什么是示波器

关键词:示波器来源:北京金三航发布日期:08-11-27点击:

什么是示波器?示波器是什么意思
子开关为一单稳态电路。前置放大电路CHA或CHB可单独工作,此时,双踪示波器可作为普通单线示波器使用。
 
    当显示方式开关置于ADD位置时,电子开关处于不工作状态。此时,CHA,CHB两通道同时工作,因而可得到两信号相加或两信号相减的显示。然而,两信号究竟是相加还是相减,这要通过CHA通道的极性作用开关来选择。

    为了观察被测试信号随时间变化的波形,示波器的水平偏转板上必须加以线性扫描电压(锯齿波电压)。这个扫描电压是由扫描电路产生的。当触发信号加到触发电路时,触发扫描电路就产生相应的扫描信号,当不加触发信号时,扫描电路就不产生扫描信号。

    触发方式有内触发,外触发两种,由触发源选择开关来选择,当该开关置于内的位置时,触发信号来自经y轴通道送入的被测信号,当该开关置于外的位置时,触发信号是由外部送入的。这个信号应与被测信号的频率成整数比的关系。示波器使用中,多数采用内触发工作方式。

扫描电路产生扫描信号(锯齿波电路)。通过x轴选择开关接到x轴放大电路,经放大后送到示波器的x轴偏转板上。

    Z轴放大电路对荧光屏上光点辉度起着调节的作用,抹去不必要显示的光点轨迹。当扫描电路的闸门信号来到z轴放大电路时,z轴放大电路便输出正向的增辉脉冲信号,加至示波器的控制极。这就是说,在扫描信号的正程时,荧光屏上的光点得以增辉,在电子开关的转换过程中,电子开关电路将输出脉冲信号也加至z轴放大电路,此时z轴放大电路便输出负向脉冲信号,加至示波器的控制极。这样在电子开关的转换过程中,就消除了两通道交替工作时的过度光点,以提高显示波形的清晰度校正信号产生电路产生一个一定频率和幅度的矩形信号。它是作校正y轴放大电路的灵敏度和x轴的扫描速度之用的。
 
高低压电源,其中高压是供给示波管显示系统的。低压供给示波器各级电路。

决定示波器探头价格的主要因素

    示波器的探头有非常多的种类,不同的性能,比如高压,差分,有源高速探头等等,价格也从几百人民币到接近一万美元。价格的主要决定因素当然是带宽和功能。探头是示波器接触电路的部分,好的探头可以提供测试需要的保真度。为做到这一点,即使无源探头,内部也必须有非常多的无源器件补偿电路(RC网络)。
一般的示波器探头的使用寿命

示波器的探头寿命不好说,取决于使用环境和方法。

    标准对于探头没有明确的计量规定,但是对于无源探头,至少在更换探头,探头交换通道的时候,必须进行探头补偿调整。所有有源探头在使用前应该有至少20分钟的预热,有的有源探头和电流探头需要进行零点漂移调整。

示波器的实时采样率
 
    实时采样率是指示波器一次采集(一次触发)采样间隔的倒数。据了解,目前业界的最高水平是四个通道同时使用。通常采样是按照固定顺序进行,并且采样顺序与示波器屏幕上显示顺序相同,这就是实时采样。实时采样技术的好处是可以捕获单次信号。
 
示波器的等效时间采样率等效时间采样指的是示波

    示波器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。

示波器大致可分为模拟、数字和组合三类。

    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。

混合信号示波器则是把数字示波器对信号细节的分析能力和逻辑分析仪多通道定时测量能力组合在一起的仪器。
 
   示波器工作原理是:利用显示在示波器上的波形幅度的相对大小来反映加在示波器Y偏转极板上的电压最大值的相对大小,从而反映出电磁感应中所产生的交变电动势的最大值的大小。因此借助示波器可以研究感应电动势与其产生条件的关系。

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不到的电信号变换成看得见的图像,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,就可以产生细小的光点。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电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信号的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
双踪示波器是由两个通道的y轴前置放大电路、门控电路、电子开关、混合电路、延迟电路、y轴后置放大电路、触发电路、扫描电路、x轴放大电路、z轴放大电路、校准信号电路、示波管和高低压电源供给电路等组成。

    观察信号波形时,被测信号UA、UB,通过CHA、CHB两个输入端输入示波器,先分别送到y轴前置放大电路yA和yB进行放大。因通道yA和通道yB都受电子开关的控制,所以UA,UB两信号轮换着输送到后面的混合电路,延迟电路,y轴后置放大电路,加到示波管的垂直偏转板上。

    为了适应各种不同的测试需要,电子开关可有五种不同的工作状态,即CHA、CHB、交替、断续、ADD等。这五种工作状态由显示方式开关来控制。

    当显示方式开关置于交替位置时,电子开关为一双稳态电路。它受由扫描电路来得闸门信号控制,使得y轴两个前置通道随着扫描电路闸门信号的变化而交替地工作。每秒钟交替转换次数与由扫描电路产生的扫描信号的重复频率有关。交替工作状态适用于观察频率不太低的被测信号。

     当显示方式开关置于断续位置时,电子开关是一振荡频率约为200KHZ的自激多谐振荡电路。由它的两个输出端输出相位相反的两个矩形信号。前置放大电路CHA和CHB是受上述两个矩形信号控制而轮流工作的。这样就可以稳定地显示出两个信号。这种断续工作状态适用于观察频率不太高的被测信号。

    当显示方式开关置于CHA或CHB位置时,电器把多次采集(多次触发)采集到的波形拼凑成一个波形,每次采样速率可能很慢,两次采集触发点有一定的偏移,最后形成的两个点间的最小采样间隔的倒数称为等效采样速率。其指标可以达到很高,如1ps。

    等效时间采样又称重复采样,在满足以下两个条件时:1、波形必需重复;2、必需能稳定触发,示波器可以从多个波形周期获得波形不同点的采样,然后在屏幕上完整恢复波形。它包含顺序采样和随机重复采样两种技术。其好处是可以使用很慢的模数转换器。

功率因数
    功率因数:在直流电路里,电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里,电压乘电流是视在功率,而能起到作功的一部分功率(即有功功率)将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数,以COSΦ表示,其实最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差,得出的结果就是功率因数。

如何表达和测试功率密度
 
功率密度就是单位体积里的功率,一般电源里用W/in3。

示波器的触发

    要明白触发的概念,首先要了解示波器同步的概念。那么什么是示波器的同步呢?我们这里所说的示波器同步是指示波器的扫描信号与被观测的信号同步,也就是说它们的频率之间存在着整数倍的关系。
 
    为了在示波器屏幕上稳定显示波形,需要设定一个条件以使示波器开始扫描,这个条件就是触发。示波器触发一次扫描后一段时间内,使触发电路不能工作叫触发抑制。

触发的作用
    为了使扫描信号与被测信号同步,我们可以设定一些条件,将被测信号不断地与这些条件相比较,只有当被测信号满足这些条件时才启动扫描,从而使得扫描的频率与被测信号相同或存在整数倍的关系,也就是同步。这种技术我们就称为“触发”,而这些条件我们称其为“触发条件”。
 
    用作触发条件的形式很多,最常用最基本的就是“边沿触发”,即将被测信号的变化(即信号上升或下降的边沿)与某一电平相比较,当信号的变化以某种选定的方式达到这一电平时,产生一个触发信号,启动一次扫描。例如在图3中,我们可以将触发电平选在0V,当被测信号从低到高跨越这个电平时,就产生一次扫描,这样我们就得到了与被测信号同步的扫描信号。其他的触发条件有“脉宽触发”、“斜率触发”、“状态触发”等等,这些触发条件通常会在比较高档的示波器中出现。

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