示波器是一種圖形顯示設(shè)備，它描繪電信號的波形曲線。這一簡單的波形能夠說明信號的許多特性：信號的時間和電壓值、振蕩信號的頻率、信號所代表電路中"變化部分"信號的特定部分相對于其它部分的發(fā)生頻率、是否存在故障部件使信號產(chǎn)生失真、信號的DC成份和AC成份、信號的噪聲值和噪聲隨時間變化的情況、比較多個波形信號等。
示波器的分類：
示波器可以分為模擬示波器和數(shù)字示波器，對于大多數(shù)的電子應(yīng)用，無論模擬示波器和數(shù)字示波器都是可以勝任的，只是對于一些特定的應(yīng)用，由于模擬示波器和數(shù)字示波器所具備的不同特性，才會出現(xiàn)適合和不適合的地方。
1、折疊模擬示波器
模擬示波器的工作方式是直接測量信號電壓，并且通過從左到右穿過示波器屏幕的電子束在垂直方向描繪電壓；
2、折疊數(shù)字示波器
數(shù)字示波器的工作方式是通過模擬轉(zhuǎn)換器（ADC）把被測電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，數(shù)字示波器捕獲的是波形的一系列樣值，并對樣值進行存儲，存儲限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止，隨后，數(shù)字示波器重構(gòu)波形，數(shù)字示波器可以分為數(shù)字存儲示波器（DSO），數(shù)字熒光示波器（DPO）和采樣示波器。
示波器測量方法：
(1)將示波器探頭插入通道1插孔，并將探頭上的衰減置于"1"檔；
(2)將通道選擇置于CH1，耦合方式置于DC檔；
(3)將探頭探針插入校準(zhǔn)信號源小孔內(nèi)，此時示波器屏幕出現(xiàn)光跡；
(4)調(diào)節(jié)垂直旋鈕和水平旋鈕，使屏幕顯示的波形圖穩(wěn)定，并將垂直微調(diào)和水平微調(diào)置于校準(zhǔn)位置；
(5)讀出波形圖在垂直方向所占格數(shù)，乘以垂直衰減旋鈕的指示數(shù)值，得到校準(zhǔn)信號的幅度；
(6)讀出波形每個周期在水平方向所占格數(shù)，乘以水平掃描旋鈕的指示數(shù)值，得到校準(zhǔn)信號的周期(周期的倒數(shù)為頻率)；
(7)一般校準(zhǔn)信號的頻率為1kHz，幅度為0.5V，用以校準(zhǔn)示波器內(nèi)部掃描振蕩器頻率，如果不正常，應(yīng)調(diào)節(jié)示波器(內(nèi)部)相應(yīng)電位器，直至相符為止。
示波器選購方法：
選擇示波器的第一步不是要看那些示波器的廣告和規(guī)格，而是要你花一些時間認(rèn)真地考慮一下你打算用來干嘛和用在什么場合。
1、示波器你要用在什么地方（工作臺、客戶端還是在汽車罩下）？
2、一次性需要同時測試幾個信號？
3、你要測試的信號的最大和最小幅值？
4、你要測試的信號的最高頻率是多少？
5、你要測試的信號是重復(fù)還是單次激發(fā)信號？
6、除了要時域顯示外，你是否還需要頻域顯示（頻譜分析）？
根據(jù)以上的幾個問題，你就可以開始思考一下什么樣的示波器才是符合你要求的較佳選擇。
數(shù)字示波器是數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換，軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來的高性能示波器。數(shù)字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲，實現(xiàn)對波形的保存和處理。下面小編就給大家具體介紹一下它的優(yōu)缺點和使用注意事項吧！
數(shù)字示波器的優(yōu)缺點：
優(yōu)點：
1、體積小、重量輕，便于攜帶，液晶顯示器。
2、可以長期貯存波形，并可以對存儲的波形進行放大等多種操作和分析。
3、特別適合測量單次和低頻信號，測量低頻信號時沒有模擬示波器的閃爍現(xiàn)象。
4、更多的觸發(fā)方式，除了模擬示波器不具備的預(yù)觸發(fā)，還有邏輯觸發(fā)、脈沖寬度觸發(fā)等。
5、可以通過GPIB、RS232、USB接口同計算機、打印機、繪圖儀連接，可以打印、存檔、分析文件。
6、有強大的波形處理能力，能自動測量頻率、上升時間、脈沖寬度等很多參數(shù)。
缺點：
1、失真比較大，由于數(shù)字示波器是通過對波形采樣來顯示，采樣點數(shù)越少失真越大，通常在水平方向有512個采樣點，受到最大采樣速率的限制，在比較快掃描速度及其附近采樣點更少，因此高速時失真更大。
2、測量復(fù)雜信號能力差，由于數(shù)字示波器的采樣點數(shù)有限以及沒有亮度的變化，使得很多波形細(xì)節(jié)信息無法顯示出來，雖然有些可能具有兩個或多個亮度層次，但這只是相對意義上的區(qū)別，再加上示波器有限的顯示分辨率，使它仍然不能重現(xiàn)模擬顯示的效果。
3、可能出現(xiàn)假象和混淆波形，當(dāng)采樣時鐘頻率低于信號頻率時，顯示出的波形可能不是實際的頻率和幅值。數(shù)字示波器的帶寬與取樣率密切相關(guān)，取樣率不高時需借助內(nèi)插計算，容易出現(xiàn)混淆波形。
數(shù)字示波器的使用注意事項：
1、使用時通常要求被測量設(shè)備和測量設(shè)備都應(yīng)可靠連接參考地，若不能滿足條件時應(yīng)使用隔離系統(tǒng)做好良好的隔離后才能進行測量，例如：可使用隔離變壓器，示波器可使用電池供電，使用隔離探頭等等。
2、通常數(shù)字示波器配合探頭使用時，只能測量(被測信號到信號地就是大地)信號端輸出幅度小于300VCATII信號的波形。絕對不能測量市電AC220V或與市電AC220V不能隔離的電子設(shè)備的浮地信號。
3、通用示波器的外殼，信號輸入端BNC插座金屬外圈，探頭接地線，AC220V電源插座接地線端都是相通的。如果儀器在使用時不接大地線，直接用探頭對浮地信號測量，那么儀器相對大地會產(chǎn)生一定的電位差；電壓值等于探頭接地線接觸被測設(shè)備點與大地之間的電位差。這對儀器操作人員、示波器、被測電子設(shè)備都將帶來嚴(yán)重的安全威脅。
4、用戶如須測量與市電AC220V不能隔離的電子設(shè)備進行浮地信號測試時，必須用高壓隔離差分探頭或示波器必須使用電池供電。
示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。
它是觀察數(shù)字電路實驗現(xiàn)象、分析實驗中的問題、測量實驗結(jié)果必不可少的重要儀器。
示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號源組成。
1．1示波管
陰極射線管(CRT)簡稱示波管，是示波器的核心。它將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分密封在一個真空玻璃殼內(nèi)，構(gòu)成了一個完整的示波管。
1．熒光屏
現(xiàn)在的示波管屏面通常是矩形平面，內(nèi)表面沉積一層磷光材料構(gòu)成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發(fā)鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點。
鋁膜具有內(nèi)反射作用，有利于提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。
當(dāng)電子停止轟擊后，亮點不能立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原始值的10％所經(jīng)過的時間叫做“余輝時間”。
余輝時間短于10μs為極短余輝，10μs—1ms為短余輝，1ms—0．1s為中余輝，0．1s-1s為長余輝，大于1s為極長余輝。一般的示波器配備中余輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長余輝。
由于所用磷光材料不同，熒光屏上能發(fā)出不同顏色的光。一般示波器多采用發(fā)綠光的示波管，以保護人的眼睛。
2．示波管的電源
為使示波管正常工作，對電源供給有一定要求。規(guī)定第二陽極與偏轉(zhuǎn)板之間電位相近，偏轉(zhuǎn)板的平均電位為零或接近為零。
陰極必須工作在負(fù)電位上。柵極G1相對陰極為負(fù)電位(—30V~—100V)，而且可調(diào)，以實現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。
陽極為正電位(約+100V~+600V)，也應(yīng)可調(diào)，用作聚焦調(diào)節(jié)。
第二陽極與前加速極相連，對陰極為正高壓(約+1000V)，相對于地電位的可調(diào)范圍為±50V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經(jīng)電阻分壓器供電。
3．偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)
偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子射線方向，使熒光屏上的光點隨外加信號的變化描繪出被測信號的波形。
Y1、Y2和Xl、X2兩對互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。Y軸偏轉(zhuǎn)板在前，X軸偏轉(zhuǎn)板在后，因此Y軸靈敏度高(被測信號經(jīng)處理后加到Y(jié)軸)。
兩對偏轉(zhuǎn)板分別加上電壓，使兩對偏轉(zhuǎn)板間各自形成電場，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉(zhuǎn)。
4．電子槍及聚焦
電子槍由燈絲(F)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)(或稱第二柵極)、陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。它的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發(fā)射電子。
柵極是一個頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由于柵極電位比陰極低，對陰極發(fā)射的電子起控制作用，一般只有運動初速度大的少量電子，在陽極電壓的作用下能穿過柵極小孔，奔向熒光屏。
初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過低，則全部電子返回陰極，即管子截止。
調(diào)節(jié)電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向熒光屏的電子流密度，從而達到調(diào)節(jié)亮點的輝度。
陽極、第二陽極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比A1高。G2的正電位對陰極電子奔向熒光屏起加速作用。
電子束從陰極奔向熒光屏的過程中，經(jīng)過兩次聚焦過程。次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的電子透鏡。
第二次聚焦發(fā)生在G2、A1、A2區(qū)域，調(diào)節(jié)第二陽極A2的電位，能使電子束正好會聚于熒光屏上的一點，這是第二次聚焦。
A1上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時調(diào)節(jié)A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調(diào)第二陽極A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。
1.2示波器的基本組成
從上一小節(jié)可以看出，只要控制X軸偏轉(zhuǎn)板和Y軸偏轉(zhuǎn)板上的電壓，就能控制示波管顯示的圖形形狀。
我們知道，一個電子信號是時間的函數(shù)f(t)，它隨時間的變化而變化。
因此，只要在示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上加一個與時間變量成正比的電壓，在y軸加上被測信號(經(jīng)過比例放大或者縮小)，示波管屏幕上就會顯示出被測信號隨時間變化的圖形。
電信號中，在一段時間內(nèi)與時間變量成正比的信號是鋸齒波。
它由示波管、Y軸系統(tǒng)、X軸系統(tǒng)、Z軸系統(tǒng)和電源等五部分組成。
被測信號①接到“Y"輸入端，經(jīng)Y軸衰減器適當(dāng)衰減后送至Y1放大器(前置放大)，推挽輸出信號②和③。
經(jīng)延遲級延遲Г1時間，到Y(jié)2放大器。放大后產(chǎn)生足夠大的信號④和⑤，加到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上。
為了在屏幕上顯示出完整的穩(wěn)定波形，將Y軸的被測信號③引入X軸系統(tǒng)的觸發(fā)電路;
在引入信號的正(或者負(fù))極性的某一電平值產(chǎn)生觸發(fā)脈沖⑥，啟動鋸齒波掃描電路(時基發(fā)生器)，產(chǎn)生掃描電壓⑦。
由于從觸發(fā)到啟動掃描有一時間延遲Г2，為保證Y軸信號到達熒光屏之前X軸開始掃描，Y軸的延遲時間Г1應(yīng)稍大于X軸的延遲時間Г2。
掃描電壓⑦經(jīng)X軸放大器放大，產(chǎn)生推挽輸出⑨和⑩，加到示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上。
z軸系統(tǒng)用于放大掃描電壓正程，并且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進行抹跡。
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