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示波器基礎(chǔ)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(chǔ)是一個能產(chǎn)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(jīng)聚焦形成電子束，并打在屏幕中心的一點上。屏幕的內(nèi)表面涂有熒光物質(zhì)，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(jīng)過偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)上施加電壓就可以使光點在屏幕上移動。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由水平（X）偏轉(zhuǎn)板和垂直（Y）偏轉(zhuǎn)板組成。這種偏轉(zhuǎn)方式稱為靜電偏轉(zhuǎn)。
在屏幕的內(nèi)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(wǎng)絡(luò)，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(zhì)就會發(fā)光。當電子束移開后，熒光物質(zhì)在一個短的時間內(nèi)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(zhì)的不同而變化。最常用的熒光物質(zhì)是P31，其余輝時間小于一毫秒(ms).而熒光物質(zhì)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(jié)軸偏轉(zhuǎn)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(xiàn)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(yīng)曲線和實際的頻率響應(yīng)曲線。
上升時間直接和帶寬有關(guān)。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(yīng)曲線是經(jīng)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(xiàn)。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(xiàn)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(yīng)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(gòu)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(yīng)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(yīng)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(yīng)當是示波器上升時間和信號上升時間和組合函數(shù)。
在屏幕的內(nèi)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(wǎng)絡(luò)，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(zhì)就會發(fā)光。當電子束移開后，熒光物質(zhì)在一個短的時間內(nèi)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(zhì)的不同而變化。最常用的熒光物質(zhì)是P31，其余輝時間小于一毫秒(ms).而熒光物質(zhì)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(jié)軸偏轉(zhuǎn)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(xiàn)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(yīng)曲線和實際的頻率響應(yīng)曲線。
上升時間直接和帶寬有關(guān)。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(yīng)曲線是經(jīng)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(xiàn)。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(xiàn)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(yīng)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(gòu)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(yīng)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(yīng)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(yīng)當是示波器上升時間和信號上升時間和組合函數(shù)。
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