示波器基礎使用說明和功能
2012-11-26
示波器的顯示器件是陰極射線管，縮寫為CRT，見圖1。陰極射線管的基礎是一個能產生電子的系統(tǒng)，稱為電子槍。電子槍向屏幕發(fā)射電子。電子槍發(fā)射的電子經聚焦形成電子束，并打在屏幕中心的一點上。屏幕的內表面涂有熒光物質，這樣電子束打中的點就發(fā)出光來。
圖1 陰極射線管圖
圖1 陰極射線管圖
電子在從電子槍到屏幕的途中要經過偏轉系統(tǒng)。在偏轉系統(tǒng)上施加電壓就可以使光點在屏幕上移動。偏轉系統(tǒng)由水平（X）偏轉板和垂直（Y）偏轉板組成。這種偏轉方式稱為靜電偏轉。
在屏幕的內表面用刻劃或腐蝕的方法作出許多水平和垂直的直線形成網絡，稱為標尺。標尺通常在垂直方向有8個，水平方向有10個，每個格為1cm。有的標尺線又進一步分成小格，并且還有標明0％和100％的特別線。這些特別的線和標明10％和90％的標尺配合使用以進行上升時間的測量。我們后面會討論這個問題。
如上所述，受到電子轟擊后，CRT上的熒光物質就會發(fā)光。當電子束移開后，熒光物質在一個短的時間內還會繼續(xù)發(fā)光。這個時間稱為余輝時間。余輝時間的長短隨熒光物質的不同而變化。最常用的熒光物質是P31，其余輝時間小于一毫秒(ms).而熒光物質P7的余輝時間則較長，約為300ms，這對于觀察較慢的信號非常有用。P31材料發(fā)射綠光，而P7材料發(fā)光的顏色為黃綠色。
將輸入信號加到Y軸偏轉板上，而示波器自己使電子束沿X軸方向掃描。這樣就使得光點在屏幕上描繪出輸入信號的波形。這樣掃出的信號波形稱為波形軌跡。
出于現實的理由，通常把帶寬想象成為叔響曲線一直平坦延伸至其截止頻率，然后從該頻率以－20dB/+倍頻程的斜率下降。當然，這是一種簡化的考慮。實際上，放大器的靈敏度從較低的頻率就開始下降，百在其截止頻率達到－3dB。圖5中中同時給出了簡化的頻率響應曲線和實際的頻率響應曲線。
上升時間直接和帶寬有關。上升時間通常規(guī)定為信號從其穩(wěn)態(tài)最大值的10％到90％所用的時間。
上升時間是一個示波器從理論上來說能夠顯示的最快的瞬變的時間。示波器的高頻響應曲線是經過認真安排的。這就保證了具有高諧波含量的信號，如方波，能夠在屏幕上精確的再現。如果頻響曲線下降太快，則在信號的快速上升沿上就會發(fā)生振鈴現象。如果頻響曲線下降太慢，即在頻響曲線上下降開始得過早，則示波器總的高頻響應就受到影響，使得方波失去“方形”特性。
在示波器的標尺上刻有標明0％和100％的專門的線，用來進行上升時間的測量。測量時我們先用VAR靈敏度控制機構將被測認號的頂部和底部分別和標有0％和100％的線對齊。
然后找出信號和標尺上標有10％和90％的兩條線的交點。這樣，上升時間就可以從這兩個交點沿X軸方向的時間間隔讀出來。
要想測量一臺示波器的上升時間，我們使用與上述相同的方法，只是要求測試信號的上升時間應當比該示波器的上升時間短得多。為獲得2％的測量誤差，測試信號的上升時間至少應小于示波器上升時間的五分之一。示波器上顯示的上升時間應當是示波器上升時間和信號上升時間和組合函數。
在屏幕的內表面用刻劃或腐蝕的方法作出許多水平和垂直的直線形成網絡，稱為標尺。標尺通常在垂直方向有8個，水平方向有10個，每個格為1cm。有的標尺線又進一步分成小格，并且還有標明0％和100％的特別線。這些特別的線和標明10％和90％的標尺配合使用以進行上升時間的測量。我們后面會討論這個問題。
如上所述，受到電子轟擊后，CRT上的熒光物質就會發(fā)光。當電子束移開后，熒光物質在一個短的時間內還會繼續(xù)發(fā)光。這個時間稱為余輝時間。余輝時間的長短隨熒光物質的不同而變化。最常用的熒光物質是P31，其余輝時間小于一毫秒(ms).而熒光物質P7的余輝時間則較長，約為300ms，這對于觀察較慢的信號非常有用。P31材料發(fā)射綠光，而P7材料發(fā)光的顏色為黃綠色。
將輸入信號加到Y軸偏轉板上，而示波器自己使電子束沿X軸方向掃描。這樣就使得光點在屏幕上描繪出輸入信號的波形。這樣掃出的信號波形稱為波形軌跡。
出于現實的理由，通常把帶寬想象成為叔響曲線一直平坦延伸至其截止頻率，然后從該頻率以－20dB/+倍頻程的斜率下降。當然，這是一種簡化的考慮。實際上，放大器的靈敏度從較低的頻率就開始下降，百在其截止頻率達到－3dB。圖5中中同時給出了簡化的頻率響應曲線和實際的頻率響應曲線。
上升時間直接和帶寬有關。上升時間通常規(guī)定為信號從其穩(wěn)態(tài)最大值的10％到90％所用的時間。
上升時間是一個示波器從理論上來說能夠顯示的最快的瞬變的時間。示波器的高頻響應曲線是經過認真安排的。這就保證了具有高諧波含量的信號，如方波，能夠在屏幕上精確的再現。如果頻響曲線下降太快，則在信號的快速上升沿上就會發(fā)生振鈴現象。如果頻響曲線下降太慢，即在頻響曲線上下降開始得過早，則示波器總的高頻響應就受到影響，使得方波失去“方形”特性。
在示波器的標尺上刻有標明0％和100％的專門的線，用來進行上升時間的測量。測量時我們先用VAR靈敏度控制機構將被測認號的頂部和底部分別和標有0％和100％的線對齊。
然后找出信號和標尺上標有10％和90％的兩條線的交點。這樣，上升時間就可以從這兩個交點沿X軸方向的時間間隔讀出來。
要想測量一臺示波器的上升時間，我們使用與上述相同的方法，只是要求測試信號的上升時間應當比該示波器的上升時間短得多。為獲得2％的測量誤差，測試信號的上升時間至少應小于示波器上升時間的五分之一。示波器上顯示的上升時間應當是示波器上升時間和信號上升時間和組合函數。
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