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我們可以把示波器簡單地看成是具有圖形顯示的電壓表。
普pu通tong的de電dian壓ya表biao是shi在zai其qi度du盤pan上shang移yi動dong的de指zhi針zhen或huo者zhe數shu字zi顯xian示shi來lai給gei出chu信xin號hao電dian壓ya的de測ce量liang讀du數shu。而er示shi波bo器qi則ze與yu共gong不bu同tong。示shi波bo器qi具ju有you屏ping幕mu，它ta能neng在zai屏ping幕mu上shang以yi圖tu形xing的de方fang式shi顯xian示shi信xin號hao電dian壓ya隨sui時shi間jian的de變bian化hua，即ji波bo形xing。
示波器和電壓表之間的主要區別是：
1.電壓表可以給出祥測信號的數值，這通常是有效值即RMSzhi。danshidianyabiaobunenggeichuyouguanxinhaoxingzhuangdexinxi。youdedianyabiaoyenengceliangxinhaodefengzhidianyahepinlv。raner，shiboqizenengyituxingdefangshixianshixinhaosuishijianbianhuadelishiqingkuang。
2.電壓表通常隻能對一個信號進行測量，而示波器則能同時顯示兩個或多個信號。
顯示係統
示波器的顯示器件是陰極射線管，縮寫為CRT，見圖1。陰(yin)極(ji)射(she)線(xian)管(guan)的(de)基(ji)礎(chu)是(shi)一(yi)個(ge)能(neng)產(chan)生(sheng)電(dian)子(zi)的(de)係(xi)統(tong)，稱(cheng)為(wei)電(dian)子(zi)槍(qiang)。電(dian)子(zi)槍(qiang)向(xiang)屏(ping)幕(mu)發(fa)射(she)電(dian)子(zi)。電(dian)子(zi)槍(qiang)發(fa)射(she)的(de)電(dian)子(zi)經(jing)聚(ju)焦(jiao)形(xing)成(cheng)電(dian)子(zi)束(shu)，並(bing)打(da)在(zai)屏(ping)幕(mu)中(zhong)心(xin)的(de)一(yi)點(dian)上(shang)。屏(ping)幕(mu)的(de)內(nei)表(biao)麵(mian)塗(tu)有(you)熒(ying)光(guang)物(wu)質(zhi)，這(zhe)樣(yang)電(dian)子(zi)束(shu)打(da)中(zhong)的(de)點(dian)就(jiu)發(fa)出(chu)光(guang)來(lai)。
電子在從電子槍到屏幕的途中要經過偏轉係統。在偏轉係統上施加電壓就可以使光點在屏幕上移動。偏轉係統由水平（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。
在屏幕的內表麵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，並且還有標明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。我們後麵會討論這個問題。
如上所述，受到電子轟擊後，CRT上(shang)的(de)熒(ying)光(guang)物(wu)質(zhi)就(jiu)會(hui)發(fa)光(guang)。當(dang)電(dian)子(zi)束(shu)移(yi)開(kai)後(hou)，熒(ying)光(guang)物(wu)質(zhi)在(zai)一(yi)個(ge)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)還(hai)會(hui)繼(ji)續(xu)發(fa)光(guang)。這(zhe)個(ge)時(shi)間(jian)稱(cheng)為(wei)餘(yu)輝(hui)時(shi)間(jian)。餘(yu)輝(hui)時(shi)間(jian)的(de)長(chang)短(duan)隨(sui)熒(ying)光(guang)物(wu)質(zhi)的(de)不(bu)同(tong)而(er)變(bian)化(hua)。最(zui)常(chang)用(yong)的(de)熒(ying)光(guang)物(wu)質(zhi)是(shi)P31，其餘輝時間小於一毫秒(ms).而熒光物質P7的餘輝時間則較長，約為300ms，這對於觀察較慢的信號非常有用。P31材料發射綠光，而P7材料發光的顏色為黃綠色。
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。
影響屏幕的控製機構有：
—輝度
huidukongzhiyonglaitiaoqieboxingxianshideliangdu。benshuzhongyongzuoshilideshiboqisuocaiyongdedianlunenggougenjubutongdesaomiaosuduzidongtiaoqiehuidu。dangdianzishuyidongdebijiaokuaishi，yingguangwuzhishoudaojilideshijianjiubianduan，yincibixuzengjiahuiducainengkanqingguiji。xiangfan，dangdianzishuyidonghuanmanshi，pingmushangdeguangdianbiandehenliang，yincibixujianxiaohuiduyimianyingguangwuzhibeishaohuai。congeryanchangshiboguandeshouming。
對於屏幕上的文字部分，另有單獨的輝度控製機構。
—聚焦
聚ju焦jiao控kong製zhi機ji構gou用yong來lai控kong製zhi屏ping幕mu上shang光guang點dian的de大da小xiao，以yi便bian獲huo得de清qing晰xi的de波bo形xing軌gui跡ji。有you些xie示shi波bo器qi，例li如ru本ben書shu用yong作zuo示shi例li的de示shi波bo器qi上shang，聚ju集ji也ye是shi由you示shi波bo器qi自zi己ji進jin行xing最zui佳jia控kong製zhi的de，從cong而er能neng在zai不bu同tong的de輝hui度du和he不bu同tong的de掃sao描miao下xia保bao持chi清qing晰xi的de波bo形xing軌gui跡ji。另ling外wai也ye提ti供gong手shou動dong調tiao節jie的de聚ju集ji控kong製zhi。
—掃描旋轉
這個控製機構使X軸(zhou)掃(sao)描(miao)線(xian)和(he)水(shui)平(ping)標(biao)尺(chi)線(xian)對(dui)齊(qi)。由(you)於(yu)地(di)球(qiu)的(de)磁(ci)場(chang)在(zai)各(ge)個(ge)地(di)方(fang)是(shi)不(bu)同(tong)的(de)，這(zhe)將(jiang)會(hui)影(ying)響(xiang)示(shi)波(bo)管(guan)顯(xian)示(shi)的(de)掃(sao)描(miao)線(xian)。掃(sao)跡(ji)旋(xuan)轉(zhuan)功(gong)能(neng)就(jiu)用(yong)來(lai)對(dui)此(ci)進(jin)行(xing)補(bu)償(chang)。掃(sao)描(miao)旋(xuan)轉(zhuan)功(gong)能(neng)是(shi)預(yu)先(xian)調(tiao)好(hao)的(de)，通(tong)常(chang)隻(zhi)需(xu)在(zai)示(shi)波(bo)器(qi)搬(ban)動(dong)後(hou)再(zai)行(xing)調(tiao)節(jie)。
—標尺照明
標尺亮度可以單獨控製。這對於屏幕攝影或在弱光線條件下工作時非常有用。
—Z調製
掃描的輝度可以用電氣的方法通過一個外加的信號來改變。這對於由外部信號來產生水平偏轉以及使用X－Y顯示方式來尋找頻率關係的應用中是十分有用的。
此信號輸入端通常是示波器後麵板上的一個BNC插座。
1．2 模擬示波器方框圖
CRT是所有示波器的基礎。現在我們已經對它有所了解。下麵我們就看一看示波管是怎樣作為示波器的心髒來起作用的。
我(wo)們(men)已(yi)經(jing)看(kan)到(dao)，示(shi)波(bo)器(qi)有(you)兩(liang)個(ge)垂(chui)直(zhi)偏(pian)轉(zhuan)板(ban)，兩(liang)個(ge)水(shui)平(ping)偏(pian)轉(zhuan)板(ban)和(he)一(yi)個(ge)電(dian)子(zi)槍(qiang)。從(cong)電(dian)子(zi)槍(qiang)發(fa)射(she)出(chu)的(de)電(dian)子(zi)束(shu)的(de)強(qiang)度(du)可(ke)以(yi)用(yong)電(dian)氣(qi)的(de)辦(ban)法(fa)來(lai)加(jia)以(yi)控(kong)製(zhi)。
在上術基礎上，再增添下麵敘述的電路就可以構成一個完整的示波器（見圖2）
示波管的垂直偏轉係統包括：
—輸入衰減器（每通道一個）
—前置放大器（每通道一個）
—用來選擇使用哪一個輸入通道的電子開關
—偏轉放大器
示波器的水平偏轉係統包括：時基、觸發電路和水平偏轉放大器
輝度控製電路用電子學的方法在恰當的時刻點亮和熄滅掃跡。
為(wei)使(shi)所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)電(dian)路(lu)工(gong)作(zuo)，示(shi)波(bo)器(qi)需(xu)要(yao)有(you)一(yi)個(ge)電(dian)源(yuan)。此(ci)電(dian)源(yuan)從(cong)交(jiao)流(liu)市(shi)電(dian)或(huo)者(zhe)從(cong)機(ji)內(nei)或(huo)外(wai)部(bu)的(de)電(dian)池(chi)獲(huo)取(qu)能(neng)量(liang)，使(shi)示(shi)波(bo)器(qi)工(gong)作(zuo)。任(ren)何(he)示(shi)波(bo)器(qi)的(de)基(ji)本(ben)性(xing)能(neng)都(dou)是(shi)由(you)它(ta)的(de)垂(chui)直(zhi)偏(pian)轉(zhuan)係(xi)統(tong)的(de)特(te)性(xing)來(lai)決(jue)定(ding)的(de)，所(suo)以(yi)我(wo)們(men)首(shou)先(xian)來(lai)詳(xiang)細(xi)地(di)考(kao)察(cha)這(zhe)一(yi)部(bu)分(fen)。
1．3 垂直偏轉
靈敏度
chuizhipianzhuanxitongduishuruxinhaojinxingbilibianhuan，shizhinengzaipingmushangbiaoxianchulai。shiboqikeyixianshifengfengzhidianyaweijihaofudaojishifudexinhao。yincibixubabutongfududexinhaojinxingbianhuanyishiyingpingmudexianshifanwei，zheyangjiukeyianzhaobiaochikeduduiboxingjinxingceliang。weicijiuyaoqiuduidaxinhaojinxingshuaijian、對小信號進行放大。示波器的靈敏度或衰減器控製就是為此而設置的。
靈敏度是以每格的伏特數來衡量的看一下圖3可以知道其靈敏度設置為1V/格。因此，峰峰值為6V的信號使得掃跡在垂直方向的6個格內偏轉變化。知道了示波器的靈敏度設置值和電子束在垂直方向掃描的格數，我們就可以測量出信號的峰峰電壓值。
在多數的示波器上，靈敏度控製都是按1－2－5的序列步進變化的。即靈敏度。設置顛倒為10mV/格、20mV/格、50mV/、100mV/格等等。靈敏度通常是用幅度上升/下降鈕來進行控製的，而在有些示波器則是用轉動垂直靈敏度旋鈕來進行。
如果使用這些靈敏度步進不能調節信號使之能夠準確的按照要求在屏幕上顯示，那麼就可以使用可變（VAR）控製。在第6章我們將會看到，使用標尺刻度來進行信號上升時間的測量就是一個很好的例子。可變控製能夠在1－2－5的步進值之間對靈敏度進行連續調節。通常當使用可變控製時，準確的靈敏度值是不知道的。我們隻知道這時示波器的靈敏度是在1－2－5序列的兩個步進值之間的某個值。這時我們稱該通道的Y偏轉是未校準的或表示為"uncal"。這種未校準的狀態通常在示波器的前麵板或屏幕上指示出來。
在(zai)更(geng)現(xian)代(dai)化(hua)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)，例(li)如(ru)我(wo)們(men)用(yong)作(zuo)示(shi)例(li)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)，由(you)於(yu)彩(cai)用(yong)了(le)現(xian)代(dai)先(xian)進(jin)的(de)技(ji)術(shu)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)和(he)校(xiao)準(zhun)。因(yin)此(ci)示(shi)波(bo)器(qi)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)可(ke)以(yi)在(zai)最(zui)小(xiao)值(zhi)和(he)最(zui)大(da)值(zhi)之(zhi)間(jian)連(lian)續(xu)變(bian)化(hua)，而(er)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)處(chu)於(yu)校(xiao)準(zhun)狀(zhuang)態(tai)。
zailaoshideshiboqishang，tongdaolingmindudeshezhizhishiconglingmindukongzhixuanniuzhouweidekedushangduchude。erzaixinxingdeshiboqishang，tongdaolingmindushezhizhiqingxidixianshizaipingmushang，rutu3所示，或者用一個單獨的CD顯示器顯示出來。
耦合
耦合控製機構決定輸入信號從示波器前麵板上的BNC輸入端通到該通道垂直偏轉係統其它部分的方式。耦合控製可以有兩種設置方式，即DC耦合和AC耦合。
DC耦合方式為信號提供直接的連接通路。因此信號提供直接的連接通路。因此信號的所有分量（AC和：DC）都會影響示波器的波形顯示。
AC耦合方式則在BDC端和衰減器之間串聯一個電容。這樣，信號的DC分量就被阻斷，而信號的低頻AC分量也將受阻或大為衰減。示波器的低頻截止頻率就是示波器顯示的信號幅度僅為其直實幅度為71％時的信號頻率。示波器的低頻截止頻率主要決定於其輸入耦合電容的數值。示波器的低頻截止頻率典型值為10Hz，見圖4。
heouhekongzhijigouyouguandelingyigegongnengshishurujiedigongneng。zheshi，shuruxinhaoheshuaijianqiduankaibingjiangshuaijianqishuruduanlianzhishiboqidedidianping。dangxuanzejiedishi，zaipingmushangjianghuikandaoyitiaoweiyu0V電平的直線。這時可以使用位置控製機構來調節這個參考電平或掃描基線的位置。
輸入阻抗
多數示波器的輸入阻抗為1MΩ和大約25pF相關聯。這足以滿足多數應用場合的要求，因為它對多數電路的負載效應極小。
有些信號來自50Ω輸出阻搞的源。為了準確的測量這些信號並避免發生失真，必須對這些信號進行正確的傳送和端接。這時應當使用50Ω特性阻抗的電纜並用50Ω的負載進行端接。某些示波器，如PM3094和PM3394A，內部裝有一個50Ω的負載，提供一種用戶可選擇的功能。為避免誤操作，選擇此功能時需經再次確認。由於同樣的理由，50Ω輸入阻抗功能不能和某些探頭配合使用。
位置
垂直位置控製或POS控製機構控製掃跡在屏幕Yzhoudeweizhi。zaishuruouhekongzhizhongxuanzejiedi，zheshijiujiangshuruxinhaoduankai，zheyangjiukeyizhaodaodidianpingdeweizhi。zaigengxianjindeshiboqishangsheyoudandudedidianpingzhishiqi，takeyirangyonghunenglianxudihuodeboxingdecankaodianping。
動態範圍
動態範圍就是示波器能夠不失真地顯示信號的最大幅值，在此信號幅值下隻要調節示波器的垂直位置仍能觀察到波形的全部。對於Fluke公司的示波器來說，動態範圍的典型值為24路（3個屏幕）
相加和反向
簡jian單dan的de把ba兩liang個ge信xin號hao相xiang加jia起qi來lai似si乎hu沒mei有you什shen麼me實shi際ji意yi義yi。然ran百bai，把ba兩liang個ge有you關guan信xin號hao之zhi一yi反fan向xiang，再zai將jiang二er者zhe相xiang加jia，實shi際ji上shang就jiu實shi現xian了le兩liang個ge信xin號hao的de相xiang減jian。這zhe對dui於yu消xiao除chu共gong模mo幹gan擾rao（即交流聲），或者進行差分測量都是非常有用的。
從一個係統的輸出信號中減去輸入信號，再進行適當的比例變換，就可以測出被測係統引起的失真。
由於很多電子係統本身就具有反向的特性，這樣隻要把示波器的兩個輸入信號相加就能實現我們所期望的信號相減。
交替和斷續
示波器CRT本身一次隻能顯示一條掃跡。然而，在很多示波器應用中，常常要進行信號的比較，例如，研究輸入/輸出信號間的關係，或者一個係統對信號的延遲等。這就要求示波器實際上能同時顯示不隻一個信號。
為了達到這一目的，可以用兩種辦法來控製電子束：
1.可以交替地畫完一條掃跡，再畫另一條掃跡。這種方法稱為交替模式，或簡稱為ALT模式。
2.可以在兩條掃跡之間迅速的進行開關或斬波切換，從而分段的畫出兩條掃跡。這稱為斷續模式或CHOP模式。其結果是在一次掃描的時間裏一段接一段的畫出兩條掃跡。
斷續模式適合於在低時基速率下顯示低頻率信號，因為這時斬波器開關能快速進行切換。
交替模式適合於需要使用較快時基設置的高頻率信號的顯示。本書中我們用作示例的示波器在不同的掃描速度下能自動地ALT或CHOP模式以給出最好的顯示效果。用戶也可以手動選擇ALT或CHOP模式以適合特殊信號的需求。
帶寬
shiboqizuishenggendejishuzhibiaojiushidaikuan。shiboqidedaikuanbiaominglegaishiboqichuizhixitongdepinlvxiangying。shiboqidedaikuandingyiweishiboqizaipingmushangnengyibudiyuzhenshixinhao3dB的幅度來顯示信號的最高頻率。
—3dB點的頻率就是示波器所顯示的信號幅度“Vdisp”為示波器輸入端真實信號值“Vinput”的71％時的信號頻率，如下式所示：設：
dB(伏)＝20log(電壓比)
—3Db=20log(Vdisp/Vinput)
—0.15＝log(Vdisp/Vinput)
10-0.15=Vdisp/Vinput
Vdisp=0.7Vinput
圖5表示出一個100MHz示波器的典型頻率響應曲線。
出於現實的理由，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，然後從該頻率以－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。
帶寬限製器
使用帶寬限製器可以把通常帶寬在100MHz以上的寬帶示波器的頻帶減小到20MHz的典型值。這樣就降低了噪聲電平和幹擾，這對於進行高靈敏度的測量是非常有用的。
上升時間
上升時間直接和帶寬有關。上升時間通常規定為信號從其穩態最大值的10％到90％所用的時間。
上shang升sheng時shi間jian是shi一yi個ge示shi波bo器qi從cong理li論lun上shang來lai說shuo能neng夠gou顯xian示shi的de最zui快kuai的de瞬shun變bian的de時shi間jian。示shi波bo器qi的de高gao頻pin響xiang應ying曲qu線xian是shi經jing過guo認ren真zhen安an排pai的de。這zhe就jiu保bao證zheng了le具ju有you高gao諧xie波bo含han量liang的de信xin號hao，如ru方fang波bo，能neng夠gou在zai屏ping幕mu上shang精jing確que的de再zai現xian。如ru果guo頻pin響xiang曲qu線xian下xia降jiang太tai快kuai，則ze在zai信xin號hao的de快kuai速su上shang升sheng沿yan上shang就jiu會hui發fa生sheng振zhen鈴ling現xian象xiang。如ru果guo頻pin響xiang曲qu線xian下xia降jiang太tai慢man，即ji在zai頻pin響xiang曲qu線xian上shang下xia降jiang開kai始shi得de過guo早zao，則ze示shi波bo器qi總zong的de高gao頻pin響xiang應ying就jiu受shou到dao影ying響xiang，使shi得de方fang波bo失shi去qu“方形”特性。
對於各種通用示波器來說，其高頻響應曲線是類似的。從該曲線我們可以得到一個示波器帶寬和上升時間的簡單關係公式。此公式為：
tr(s)=0.35/BW(Hz)
對於高頻示波器來說，這個公式可以表示為：
tr(ns)=350/BW(MHz)
對於一個100MHz的示波器來說，上升時間為3.5（ns=納秒10－9秒）
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靈敏度控製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。
然後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。
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trdisplayed=√(trsignal2+trScopeM2)
請記住這個公式，你將發現它是很有用的。
