示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见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,就可产生细小的光点(这是传统的模拟示波器的工作原理)。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的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
示波器工作原理
示波器是利用电子示波管的特性,将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像,显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中 的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器主要由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。
示波器的种类很多,按其用途和特点可分为以下几种。
1)通用示波器:它是采用单束示波管的宽带示波器,常见的有单时基单踪或双踪示波器。
2)多踪示波器:又称多线示波器。它能同时显示两个以上的波形,并对其进行定性、定量的比较和观测,而且每个波形都是由单的电子束产生的。
3)取样示波器:这种示波器采用取样技术,把高频信号模拟转换成低频信号,再用通用示波器的原理显示其波形。
4)记忆、存储示波器:这种示波器不但具有通用示波器的功能,而且还具有存储信号波形的功能。记忆示波器是利用记忆示波管组成的示波器,记忆时间可达数天。存储示波器是利用数字电路的存储技术实现存储功能的,其存储时间在理论上是无限的。
5)示波器,这些示波器是具有用途的示波器,如矢量示波器、心电示波器等。
示波器按照结构和性能不同分类
①普通示波器。电路结构简单,频带较窄,扫描线性差,仅用于观察波形。
②多用示波器。频带较宽,扫描线性好,能对直流、低频、高频、超高频信号和脉冲信号进行定量测试。借助幅度校准器和时间校准器,测量的准确度可达±5%。
③多线示波器。采用多束示波管,能在荧光屏上同时显示两个以上同频信号的波形,没有时差,时序关系准确。
④多踪示波器。具有电子开关和门控电路的结构,可在单束示波管的荧光屏上同时显示两个以上同频信号的波形。但存在时差,时序关系不准确。
⑤取样示波器。采用取样技术将高频信号转换成模拟低频信号进行显示,有效频带可达GHz级。
⑥记忆示波器。采用存储示波管或数字存储技术,将单次电信号瞬变过程、非周期现象和频信号长时间保留在示波管的荧光屏上或存储在电路中,以供重复测试。
⑦数字示波器。内部带有微处理器,外部装有数字显示器,有的产品在示波管荧光屏上既可显示波形,又可显示字符。被测信号经模一数变换器(A/D变换器)送入数据存储器,通过键盘操作,可对捕获的波形参数的数据,进行加、减、乘、除、求平均值、求平方根值、求均方根值等的运算,并显示出数字。
示波器可以分为模拟示波器和数字示波器,对于大多数的电子应用,无论模拟示波器和数字示波器都是可以胜任的,只是对于一些特定的应用,由于模拟示波器和数字示波器所具备的不同特性,才会出现适合和不适合的地方。
模拟式
模拟示波器的工作方式是直接测量信号电压,并且通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。
数字式
数字示波器的工作方式是通过模拟转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值,并对样值进行存储,存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止,随后,数字示波器重构波形。
数字示波器可以分为数字存储示波器(DSO),数字荧光示波器(DPO)和采样示波器。
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