学习情境3收音机电路动态工作的检测.ppt

学习情境3 收音机电路动态工作的检测,情 境 要 点 能读懂收音机整机电路图，了解收音机功放电路和低放电路。能正确使用低频信号发生器，根据需要产生不同频率和幅度 的低频信号。能正确使用示波器，配合低频信号发生器进行收音机 功放电路动态工作的检测。能正确使用示波器，配合低频信号发生器进行收音机低放 电路动态工作的检测。能熟练进行仪器的设置、布局、连线。,工作准备1 低频信号发生器的使用,一、低频信号发生器简介低频信号发生器能够产生频率范围在1Hz 1MHz的正弦波信号。低频信号发生器的主要性能指标有：工作频率范围在1Hz 1MHz，连续可调；输出电压为0 10V连续可调；输出功率为0.5 5W连续可调；非线性失真1%；频率稳定度（0.10.4）%/小时；频率精确度3%；输出阻抗有50、75、600、5k；有平衡输出与不平衡输出。低频信号发生器通常用于调试、维修电子设备的低频放大器的频率特性、增益、频带宽度。,二、低频信号发生器的使用,我们通过对XD1低频信号发生器的相关介绍来完成对低频信号发生器的使用的学习。1 XD1低频信号发生器的主要性能指标 XD1低频信号发生器能产生1Hz 1MHz非线性失真很小的正弦信号。它具有电压输出和功率输出。其最大输出功率为5W左右，功率输出可配接50、75、150、600、5k等五种负载。电压输出和功率输出的最大衰减量均能达到90dB。XD-1型低频信号发生器，还附有满量程为5V、15V、50V、150V的电压表，供本机测量和外部测量使用。,主要技术指标,频率范围：从1Hz1MHz共分六个频段频率基本误差：1Hz 100kHz：(1%f+0.3)Hz；100kHz1MHz：1.5kHz。频率特性 ldB（在1Hz1MHz电压输出）；2dB（在10Hz200kHz功率输出）；+3dB（在200kHz 700kHz功率输出）。非线性失真：频率在20 Hz 20kHz范围内，电压输出0.1%（在）；功率输出0.5%。频率漂移：（预热30分钟以后）（0.1 0.4）%。输出幅度:电压输出；功率输出；最大不失真输出衰减器 电压输出：1Hz 1MHz衰减不超过80dB1.5dB；衰减到90dB3dB。功率输出：10Hz100kHz衰减不超过80dB2dB；衰减到90dB3dB。100kHz700kHz衰减不超过80dB3dB；衰减到90dB5dB。交流电压表：量程，误差，输入电阻；输入电容。,2 XD1低频信号发生器的使用,1）电源插头的地线脚应与大地接好，避免机壳带电。使用 220V，50Hz交流电源。2）将衰减置于0dB，负载置于600，电压表拨向内测后再开机。3）通电前，应将输出细调电位器旋至最小，开机后，待功放过载指示灯熄灭后，再逐渐加大电位器使电压表指示到4V，为提高频率稳定度预热30min后再使用。4）根据所需要的频率，选择面板上的六档频段按键开关,可按下相应的频段按键，然后再用按键开关上方的三个频率旋钮，细调到所需频率。5）电压输出和功率输出共用一个输出衰减旋钮，做每步10dB的衰减。使用时应该注意在同一衰减位置上，电压与功率的衰减分贝数是不相同的，面板上用不同颜色区别。输出细调是由同一电位器连续调节的，这两个旋钮配合适当，便可在输出端得到所需要的电压。,6）电压级最大可输出5V，其输出阻抗随着输出衰减的分贝数变化而变化。电压输出的负载不可太小，这样可输出较准确的，失真小波形。7）使用功率级时应将功率开关Ks按下，接通功率级的输入信号。功率级共设有50、75、150、600及5k五种负载值。若负载在五种负载值外，一般也应使实际使用的负载值大于所选用的数值，否则失真将增大。当负载接高阻抗时，应将内负载按键按下接通，否则在功率级工作频段的两端，输出幅度会下降。当功率输出衰减在0dB时，输出阻抗将小于旋钮所指示的阻抗值，但是衰减10dB以后，则内阻与旋钮指示阻抗相符。8）保护电路：在开机时过载保护指示灯亮，56s内灭，表示功率级进入工作状态。当输出旋钮开得过大或负载阻抗值太小时，过载保护指示灯继续亮，表示过载。遇此情况应减轻负载或减小功率级的输出幅度。不使用功率级时，应把“功率开关”键抬起，以免保护电路工作影响电压输出。9）指示电压表用来测量外来信号时，开关拨至“外测”；用来测量内部信号电压时，开关拨至“内测”。,工作准备2 示波器的使用,示波器简介在电子测量仪器中，示波器占有相当重要的地位，对于电量和许多非电量的测量都是一种重要的、通用的测量仪器。已经广泛地应用于科研、生产、医疗、学校等领域。至今五十多年来，由通用示波器发展到取样、记忆、数字存储、逻辑、智能化示波器等近十大系列，几百个品种。示波器利用示波管将各种电信号转变成能够在荧光屏上直接观察到的波形；也可以利用显示的波形测量出信号电压、电流的幅度、频率、时间、相位等；还可以利用换能器来测量温度、压力、热和磁效应等。,二、示波器的使用,在这里我们通过对通用示波器和双踪示波器的相关介绍来完成对示波器的使用的学习。1 示波器的正确使用首先要认真阅读示波器的技术说明书，以便在较短时间内掌握示波器的使用方法，熟悉各旋钮、按键的功能。使用示波器之前，要仔细检查旋钮、开关、电源线有无损坏，发现问题即时修理或换新。使用示波器时，“辉度”旋钮不宜开得过亮，不能使光点长期停留在荧光屏一处，因为高速的电子束轰击荧光屏时，只有少部分能量转化为光能，大部分则变成热能。所以不应当使亮点长时间停留在一点上，以免烧坏荧光粉而形成斑点。若暂不使用，可以将“辉度”调暗一些。在送入被测信号电压时，输入电压幅度不能超过示波器允许的最大输入电压。应注意，一般示波器给定的允许最大输入电压值是峰峰值，而不是有效值。如以HH4310A示波器为例Y1、Y2输入最大允许电压400VP-P（DC+ACP-P）；外触发输入最大允许电压100VP-P（DC+ACP-P）；探头输入最大允许电压400VP-P（DC+ACP-P）；Z轴输入最大允许电压50VP-P（DC+ACP-P）。仪器不能在强磁场或电场中使用，以免测量受到磁场或电场的干扰。,使用示波器探头时应注意下面几点：,（1）必须根据测试的具体要求来选用探头类型，否则将得到相反的效果。（2）一般情况，探头和示波器都应配套使用，不能互换，否则将会导致分压比误差增加或高频补偿不当。特别是低电容探头。（3）低电容探头的电容器C1应定期校正。具体方法：以良好的方波电压通过探头加到示波器，若高频补偿良好，应显示图3-5(a)波形若补偿不足或过补偿，则分别会出现图3-5(b)和(c)波形，这时可微调C1，直至调到出现良好的方波在没有方波发生器时，可利用示波器本身的幅值校准电压。,图3-5 调节补偿电容时的波形,2 示波器的基本测量方法,2.1 测量电压 电压的测量主要有直流电压、交流电压、合成电压、脉冲电压及两个电压的代数和。2.1.1 测量直流电压（1）电源线插入交流电源插座前，将“电源开关”置于断开位置；“辉度旋钮”置于相当于时钟3点位置；“聚焦旋钮”置于中间位置；“Y方式”置于Y1；“水平位移”置于中间位置；“垂直偏转因数V/cm”置于10mV/cm；“垂直偏转因数微调”置于校准（顺时针旋到底）；“交直流（AC-DC）耦合”置于“”；“内触发”置于“Y1”；“触发源”选择“内”；“触发耦合”选择“AC”；“触发极性”选择“+”；“电平”置于锁定（逆时针旋到底）；“释抑”置于常态（逆时针旋到底）；“扫描方式”置于自动（AUTO）；“扫描时间因数t/cm”置于0.5ms/cm；“扫描时间因数微调”置于校准（顺时针旋到底）；“水平位移”置于中间位置。（2）打开电源开关，并确认开关上方的电源指示灯亮，约20s后，示波器屏幕上将出现一条水平扫描线。若60s后还没有扫描线出现，则按（1）再检查开关及控制旋钮位置。（3）调节“辉度”和“聚焦”旋钮，使扫描线亮度适中，且最清晰。（4）确定被测电压极性：选择较大的Y1的Y轴偏转因数；Y1接入被测电压，将耦合方式开关置于“DC”位，使扫描光迹的偏移较小，若光迹向上偏移，则被测电压为正极性，否则为负极性。,（5）将耦合方式开关再置于“”位，被测信号为正极性直流电压，将扫描线调到荧光屏刻度线的最低位置上，相反调在最高位置上，将此定为零电平线，此后不再动Y1“移位”旋钮。（6）测量直流电压值：将耦合方式开关再拨到“DC”位置上，选择合适的Y轴偏转因数(Vcm)，使扫描线尽可能多的移动(但不要超过标尺线)，以提高测量准确度，被测点电压值为 UH(cm)Dy(Vcm)K 式中，H：扫描迹线垂直偏转距离，Dy：所选用的Y轴偏转因数，K：探头衰减系数。如在测量时，示波器的Y偏转因数开关置于0.5 Vcm，被测信号经衰减10倍的探头接入，屏幕上扫描光迹向上偏移5格，如图3-10所示，则被测电压极性为正，其大小为 U5 cm0.5 Vcml0=15 V,图 3-10 测量直流电压 图 3-11 测量交流电压,2.1.2 测量交流电压,测量时（1）（3）步骤与测量直流电压相同。（4）将耦合方式开关置“”位置，调节Y轴位移使扫描线至屏幕中心(或所需位置)，以此作为零电平线，以后不再调动Y轴位移。（5）将耦合方式开关置“AC”位置，接入被测电压，选择合适的Y轴偏转因数(Vcm)，使显示的波形的垂直偏转尽可能大(不要超过屏幕有效面积)，还应调节时间因数旋钮，使屏幕上显示一个或几个波形，调节电平及释抑旋钮使波形稳定。（6）读出显示波形中所需测量点A到零电平的距离HA，则可求出被测点的电压：uA HA(cm)Dy(Vcm)K 如果被测电压是正弦波，则其峰峰值为 UP-P H(cm)Dy(Vcm)K 式中，H为波形总高度。,对于电路中直流电流或交流电流的测量，是用代换的方法间接进行的，首先必须将电流量变换为成正比例的电压量，才能够以示波器来观察。一般测试的方法是在被测电路中串接一只精度高、阻值小而且是已知的无感电阻，再利用示波器测量电压的方法，测出该电阻两端的电压有效值，然后根据欧姆定律换算成实测电流值。即：I=U/R 式中U为被测电压有效值，R为已知电阻值。,2.2 测量电流,测量时（1）（4）与测量交流电压的步骤相同。（5）将被测信号送入Y1通道，并将Y1输入耦合开关置于“DC”。选择合适的Y轴偏转因数(Vcm)，使显示的波形的垂直偏转尽可能大(不要超过屏幕有效面积)，还应调节时间因数旋钮，使屏幕上显示一个或几个波形，调节电平及释抑旋钮使波形稳定。（6）读取电压的方法与前面相同。图10-12 测量合成电压 图10-13测量脉冲电压,2.3 测量合成电压和脉冲电压,2.4 测量时间和频率,用示波器来测量时间及频率，是利用示波器水平扫描代表了被测信号的时间关系。选定时间因数及时间因数微调旋钮校准后，则可以用测量电压的相似方法测量出信号的周期、时间间隔等参数。2.4.1 测量周期 测量时（1）（3）步骤与测量直流电压相同。（4）将耦合方式开关置“”位置，调节Y轴位移使扫描线至屏幕中心(或所需位置)，以此作为零电平线，以后不再调动Y轴位移。（5）将耦合方式开关置“AC”位置，选择合适时间因数旋钮，时间因数微调旋钮置于校准位置，使屏幕上可以显示一个或几个波形，选择合适的Y轴偏转因数(Vcm)，使显示的波形的垂直偏转较大(不要超过屏幕标尺线)，接入被测信号，调节电平及释抑旋钮使波形稳定。（6）适当调节Y位移和X位移，移动波形至屏幕中心区和选择表示一个周期的被测点A、B，读取AB具体长度值，如图3-14所示。例如，AB=4cm,时间因数DX=1ms/cm，扩展倍乘K=1。,图 3-14 测量周期 由此可以得到被测信号周期 T=ABDXK=411=4ms,2.4.2 测量两点间的时间间隔 时间间隔的测量可以按照公式计算：时间间隔=当测量两个信号时间间隔时，选择相位超前的信号作为触发源信号。当测量信号的频率较高时采用“交替”显示；当测量信号的频率较低时采用“断续”显示。2.4.3 测量脉冲的上升时间与下降时间 脉冲的上升时间或下降时间的测量和时间间隔测量方法一样，脉冲的上升时间（或下降时间）两点间的水平距离应该从满幅度的10%（或90%）到90%（或10%）两点间的水平距离计算。上升时间与下降时间可按时间间隔公式计算。2.4.4 测量脉冲宽度 测量脉冲宽度的两点间的水平距离是按脉冲幅度的50%处电平之间的距离计算。脉冲宽度可按时间间隔公式计算。,2.4.5 测量两个信号的相位差,用双踪示波器测量两个信号相位差时，可将被测信号的其中一个送入Y1通道，另一信号送入Y2通道。选择相位超前的信号作为触发源信号，当测量信号的频率较高时采用“交替”显示；当测量信号的频率较低时采用“断续”显示。适当调整“Y位移”，使两个信号重叠起来，如图3-15所示。这时可从图中直接读出ab和ac的长度，相位差。注意，操作不当可能产生相位误差。,图3-15测量相位差,2.4.6 测量频率,（1）测周期求频率 用信号频率为周期倒数的关系，先测得信号周期，再换算为频率。倒数运算往往除不尽，导致测量精度不太高。测周期求频率一般用在要求不高的场合。具体测量可参照测量周期法。,（2）李沙育图形测量频率。让示波器工作于X-Y方式，即Y通道和X通道分别加上不同频率(fy和fx)的正弦信号。其中一个是已知频率的信号，它可以从信号发生器得来；另一个是未知频率信号。示波器加入信号后，屏幕上将显示形状随信号频率不同而不同的图形称为李沙育图形。（注：“时间因数”开关应旋至X-Y位置）两个信号的频率或初相位不同，李沙育图形的形状亦不同。,图3-16 几种李沙育图,用示波器测量周期性重复信号的频率，方法有两种。一种是由周期求频率；另一种是李沙育图测量频率。,示波器上得到李沙育图后，可以在草图上画出李沙育图，在李沙育图形上分别作一条垂直线yy和一条水平线xx，让它们穿过李沙育图的交点数为最多。如果fy为加到Y通道的信号频率；fx为加到X通道的信号频率；nxx，为李沙育图形和水平线的交点数；nyy，为李沙育图形和垂直线的交点数。在作水平线和垂直线时必须注意两点：不应通过李沙育图形本身的交点；不应与李沙育图形相切。这两条线与图形的交点数目与两信号频率之比成反比的关系：（3-1）由于正弦信号波形在一个周期内两次经过同一电平，垂直偏转板在一个正弦电压作用下，光点在一个信号周期内与水平线相交两次(水平线的电平小于正弦信号的峰值)；同样，加到X通道的正弦信号在一个信号周期内，与垂直线相交两次，由此可得式(3-1)。,2.5 测量调幅系数,2.5.1 直线扫描法 直线扫描法是将被测信号送入示波器的Y轴，触发信号可以采用外触发，只要扫描电压的频率等于或小于调制频率的一个整数倍，在X轴上加上连续线性的扫描电压，在荧光屏上就可以得到一个调幅信号波形图，如图3-17所示。观察波形图上A和B的距离，用下式来决定调幅系数m。,M=,直线扫描法的测量精确度不高，当m较小时更是如此。,图3-17直线扫描测量调幅系数,2.5.2 梯形法,梯形法是将被测的已调波电压加到示波器的Y轴上，再把调制频率信号的电压加到X轴上，示波器工作于X-Y方式。根据调制电压同已调波包络之间的相位关系，就可以在示波器的荧光屏上得到梯形，如图3-17所示。观察图上A和B的长度，用下式来决定调幅系数m。示波器荧光屏上的图形如果出现晃动，这可能是由于调制频率信号的电压是从一个单独的高频信号发生器上取得。用这种方法测量m时，如果荧光屏上形成一个梯形，就可以得到最高的精确度。根据梯形的形状，还可以判断出调制的失真以及过调制的情况（m100）。示波器荧光屏上的图形如果出现晃动，这可能是由于调制频率信号的电压是从一个单独的高频信号发生器上取得。,图3-18梯形法测量调幅系数,用这种方法测量m时，如果荧光屏上形成一个梯形，就可以得到最高的精确度。根据梯形的形状，还可以判断出调制的失真以及过调制的情况（m100）。,m=,2.5.3 椭圆法,圆法是把被测的已调波电压及已调波电压用RC移相电路移相后的电压，分别送入Y轴和X轴，（示波器工作于X-Y方式）荧光屏产生圆扫描或椭圆扫描 被测信号未调制时，示波器的荧光屏上将得到一个圆或椭圆；被测信号有调制时，由于扫描的半径(或椭圆的长、短轴)将随调幅波的幅度 改变而改变，因此，光点将随高频按螺线描绘出扫描线来。由于扫描电压频率很高，扫描线并在一起，呈现一个圆带或一个椭圆带，如图 观察A、B的长度，用下式决定调幅系数m,M=,图3-19 椭圆法测量调幅系数,工作任务 收音机电路动态工作的检测,一、检测收音机功放动态工作情况功率放大电路是收音机的最后一级放大电路，它的作用是把前置放大电路送来的音频信号进行功率放大，以输出足够的功率推动扬声器放出声音。HX108-2型收音机的功率放大器是由V6、V7等元器件组成的，它们组成了变压器耦合式乙类推挽功率放大器，将音频信号的功率放大到足够大后，经输出变压器B7耦合去推动扬声器发声。原理图中的R11、VD4是用来给功放管V6、V7提供合适的偏置电压，消除交越失真。动态工作情况测试一般是指用示波器对电路相关点的电压或电流信号的波形进行直观的测试，以判断电路工作是否正常，是否符合技术指标要求。,1 仪器设置,检测收音机功放动态工作情况时主要用到的仪器主要有：直流稳压电源：提供供电端以及测试电路的接地端。低频信号发生器：作为功率放大器的信号源，用于调测收音机功率放大器。示波器：用于观察被测收音机功率放大器的输出波形，进行收音机的工作情况和失真原因的分析和判断。比较多用于测量收音机输出负载两端的信号波形。电阻箱：又称喇叭箱或负载箱，提供不同标称阻抗的纯电阻以备调测各种不同输出阻抗的收音机的需要。毫伏表：用于检测收音机各级的信号电压。,2 仪器连接,收音机的电源由直流稳压电源供电，以使得收音机和各个仪器共同接地。收音机的扬声器由电阻箱替代，将阻抗值调整为8，并将收音机的音量电位器调至最小处。示波器和毫伏表连接在电阻箱两端，低频信号发生器分别从V5的集电极、V6的基极、V7的基极注入频率1000Hz，电压幅值100mV的音频信号，并通过示波器和毫伏表检测输出各注入信号响应波形和电压值。图中“”处为低频信号发生器信号不同的注入点，“”处为示波器和毫伏表的接驳点。,图 3-20 收音机功放动态工作检测连接图,二、检测收音机低放动态工作情况,HX108-2型收音机的低放部分是由前置放大器和低频功率放大器组成。前置放大器的作用是对检波器送来的音频信号进行电压放大，然后再将音频信号送入低频功率放大电路去进行功率放大。由V5组成的变压器耦合式前置放大器将检波器输出的音频信号放大后，经输入变压器B6送入功率放大电路中进行功率放大。1 仪器设置 检测收音机低放动态工作情况时主要用到的仪器主要有：直流稳压电源：提供供电端以及测试电路的接地端。低频信号发生器：作为功率放大器的信号源，用于调测收音机功率放大器。示波器：用于观察被测收音机功率放大器的输出波形，进行收音机的工作情况和失真原因的分析和判断。比较多用于测量收音机输出负载两端的信号波形。电阻箱：又称喇叭箱或负载箱，提供不同标称阻抗的纯电阻以备调测各种不同输出阻抗的收音机的需要。毫伏表：用于检测收音机各级的信号电压。电流表：用于检测收音机电源电路的电流。,2 仪器连接,收音机的电源由直流稳压电源供电，以使得收音机和各个仪器共同接地。收音机的扬声器由电阻箱替代，将阻抗值调整为8。用低频信号发生器进行检测时将收音机调至无电台处，电流表串入电源电路，从音量电位器输入1000Hz音频信号，幅度为1mv，并把音量电位器开到音量最大位置。然后调节输入信号强度，使收音机输出功率达到标 称值(8，150mW，1.10V)时音频信号的输出电压为该 机的低频灵敏度，而电流表所 显示的电流读数便是工作电流图中“”处为低频信号发生器 信号的注入点，“”处为直流 稳压电源和电流表的接驳点。,图 3-21 低频灵敏度和工作电流测试连接图,逐渐加强音频信号发生器输出给功放电路的信号幅度，并由示波器观察功放电路的输出波形，当输出波形出现较明显失真时，把功放电路输出的电压与电流换算为功率，即得到近似最大不失真输出功率。图中“”处为低频信号发生器信号的注入点，“”处为示波器、毫伏表、直流稳压电源和电流表的接驳点。,图 3-22 最大不失真输出功率测试连接图,能力提升 低频信号发生器和示波器的工作原理,一 低频信号发生器的基本组成和框图原理1 低频信号发生器的基本组成 低频信号发生器主要由主振级、缓冲放大器、衰减器、功率放大器、阻抗变换器、指示电压表及稳压电源等电路组成。2 低频信号发生器的原理框图（如图2-1所示）,图 2-1 低频信号发生器的原理框图,（1）主振级,主振级是低频信号发生器的最重要的电路，通常有差频式的频率形成电路和RC文氏电桥正弦振荡电路。差频式低频信号形成电路的工作原理 差频式的低频信号形成电路是由两个振荡器和一个混频器组成。其中一个振荡器产生固定频率的高频振荡信号f1，另一个振荡器产生可变频率的高频振荡信号f2，将频率为f1和f2的高频振荡信号同时送入混频器，混频后的信号有f1、f2、f1+f2、f1f2 等等，可用低通滤波器滤掉其他频率的信号，最后得到差频信号F=f1f2。,图 2-2 差频式的频率形成电路,RC振荡电路形成低频信号的工作原理 RC振荡电路形成低频信号可分为RC移相振荡电路、RC双T振荡电路、RC文氏电桥振荡电路。目前RC文氏电桥振荡电路用得很普遍。,图 2-3 RC文氏电桥振荡电路,RC文氏电桥的左边为正反馈桥臂，即RC串并联选频网络；右边桥臂为负反馈桥臂，它是由电阻分压器组成。正反馈桥臂中的两个电阻和电容都是相同的，幅频特性的幅值为最大，即：Fmax=1/3而相频特性的相角为零，即：F=0，要满足自激振荡的条件，放大器应满足A+F=2n,相位平衡条件，即放大器的相移A=0或2，振幅的平衡条件是AF=1，当=0时，F=1/3，放大器的放大倍数A=3，起振时，A必须大于3。在负反馈桥臂上接入热敏电阻Rf，当振幅强的时候，自动增强负反馈；当振幅减弱的时候，自动降低负反馈，从而达到自动稳定振荡幅度。调整频率是通过调节正反馈臂双联 电容C，来改变振荡输出频率。转 换波段是同时改变正反馈臂上的 串并联电阻R来实现。,=0=,图2-4 RC串并联选频网络,（2）缓冲放大级 主要作用是为了隔离后级对主振级的影响，使主振级工作正常，起到稳定频率，并兼有电压放大的作用，减轻后级功放的负担。该级一般采用射极跟随器或运算放大跟随器。（3）衰减器 主要作用是为了适应测试设备的要求，改变输出电压或输出功率大小。输出衰减器对缓冲放大的信号进行连续调节和步进衰减。（4）功率放大器 某些低频信号发生器要求有功率输出，功率放大器主要是为负载提供所需要的功率。因此晶体管均工作在大信号（大电压、大电流）状态，为了充分利用晶体管，其工作电流、电压都接近极限值，所以对功率放大器而言，既要满足输出功率的要求，又要避免晶体管过热，而且非线性失真也要小。功率放大器实际上是一个换能器，因此要考虑换能效率。功率放大器通常有功放保护电路。（5）阻抗变换器 为了适应不同阻抗的外接设备，使匹配后信号发生器输出幅度达到最大。一般输出阻抗可进行8、10、60、600和5k的切换。,（6）指示电压表 如图2-5所示指示电压表由分压器、限幅器、射极跟随器、检波器、表头校正电路组成。（7）稳压电源 为各部分电路提供正常工作所需的稳定直流电压。,图 2-5 指示电压表,一 示波器的基本组成和框图原理,1 偏转电压的作用 1 示波管 示波管是示波器最终显示信号波形的部件。它包括三个部分：电子枪、偏转系统和荧光屏。这三部分密封在玻璃壳内，形成电真空器件。如图3-1所示,图 3-1 示波管及电子束控制电路,（1）电子枪 电子枪的作用是发射电子并形成很细的高速电子束，撞击荧光屏而发光。它是由灯丝（F）、阴极（K）、栅极（G1）、前加速极（G2）、第一阳极（A1）、第二阳极（A2）组成。灯丝的作用是加热阴极，加热后的阴极发射电子。栅极是用来控制阴极发射的电子流密度。调节RP1改变栅、阴极之间的电位差，可以控制电子流密度，从而控制荧光屏的辉度。前加速极、第一阳极和第二阳极构成一个对电子束的控制系统。电子一方面受到阳极正电压的作用加速向荧光屏运动，另一方面由于A1与G2、A1与A2形成的电子透镜的作用向轴线聚拢，形成很细的电子束。RP2是“聚焦”电位器。RP3是“辅助聚焦”电位器。（2）偏转系统 偏转系统是由两对位置互相垂直的偏转板组成。靠近电子枪的一对是垂直偏转板，另一对是水平偏转板。电子束靠偏转板上加的电场发生偏转。（3）荧光屏 荧光屏是荧光粉涂在玻璃屏的内表壁而制成。荧光屏能在高速电子轰击荧光粉而发光，发光颜色取决于荧光粉的颜色。荧光屏的发光颜色通常有绿色、黄色、兰色和白色。余辉时间是指电子束停止轰击后，因荧光粉的发光作用要经过一段时间才能停止。余辉时间有中余辉时间（0.010.1s）、长余辉时间（0.1s以上）、短余辉时间（小于10-3s）。,2 偏转电压的作用,1）当水平偏转板（X轴偏转板）不加电压，垂直偏转板（Y轴偏转板）也不加电压时，电子束打在荧光屏的中心。2）当X轴偏转板不加电压，只在Y轴偏转板加上电压时，则电子束经过Y轴偏转板时受到垂直电场力的作用而垂直偏离中心，偏离的大小与偏转板上加的电压成正比。如果Y轴偏转板加的是周期性变化的电压，那么电子束将会受到随电压变化而变化的电场力的作用，上下来回偏转。3）当Y轴偏转板不加电压，只在X轴偏转板加上电压时，则电子束经过X轴偏转板时受到水平电场力的作用而水平偏离中心，偏离的大小也是与偏转板上的电压成正比。如果X轴偏转板加的是周期性变化的电压，那么电子束将会受到随电压变化而变化的电场力的作用，左右来回偏转。4）当X轴加上偏转电压，同时Y轴也加上偏转电压时，电子束的偏转可以这样来确定，先考虑Y轴偏转电压的作用，电子束竖直偏离至距离X轴与Y轴偏转电压成正比的平行线上；在此基础上，再考虑X轴偏转电压的作用，电子束水平偏离至距离Y轴与X轴偏离电压成正比的平行线上。电子束最终打在分别平行于Y轴和X轴的线的交点处的屏幕上。,3 扫 描,示波器要显示被测信号uy=f(t)，可以在Y轴偏转板上加被测信号uy=f(t)。被测信号uy=f(t)是一个时间函数，对应于每一时刻，它都有确定的值与之相对应。光点在水平方向作恒速运动。要达到此目的，就必须在示波管的X轴偏转板加上随时间呈线性变化的扫描锯齿波电压。X轴偏转板加的锯齿波电压，称为扫描电压。扫描是电子束在电场的作用下，按一定的规律在荧光屏上运动的过程。当只在X轴偏转板加锯齿波电压时，电子束将匀速的打在屏幕上，当扫描电压达到最大值时，电子束水平偏转最大，然后从该点迅速返回起点。若扫描电压重复出现，在屏幕上就显示一条亮线，这个过程叫做水平扫描。电子束从左到右的扫描叫水平正程扫描，从右到左的扫描叫水平逆程扫描。水平逆程扫描时间最好为零，这就要求锯齿波扫描电压的逆程时间为零。,如图3-2所示，波形是在X轴偏转板有扫描电压作用，同时又在Y轴偏转板加上被测信号电压，而显示在荧光屏上的波形。如果被测信号电压uy的周期为Ty，扫描电压的周期为Tx，当TX=Ty，并同时加到偏转板，电子就在uy与ux共同所产生的偏转电场作用下，打在荧光屏上形成的亮点的光迹正是与uy相同的曲线。,图 3-2 波形显示图,2.通用示波器的基本组成和原理框图,通用示波器是由Y轴偏转系统、X轴偏转系统和主机部分组成。原理框图如图3-3所示。Y轴偏转系统是由Y轴衰减器、延迟线和Y轴放大器等组成。X轴偏转系统是由同步触发电路、扫描发生器、消隐电路和X轴放大器等组成。主机系统是由示波管、电源、Z通道和标准信号源等组成。,图 3-3 通用示波器的组成框图,3.2.2 Y 通道,Y轴系统是用于输入被测信号，并对被测信号进行衰减、放大、延迟及倒相后不失真地送入Y轴偏转板，以使屏幕上得到不失真的被测信号波形。1 输入电路 输入电路的作用是使输入信号进行电压变换及被测电路的输出端与示波器前置放大器之间起阻抗匹配的作用，当被测信号输入，前置放大器工作于最佳状态。输入电路如图3-4所示。,图 3-4 输入电路,（1）探头 用示波器观察信号波形时，通常使用同轴电缆作为输入引线，它具有屏蔽作用，可以避免干扰的影响。因同铀电缆芯线与屏蔽层之间存在电容，使输入电容Ci显著增加，在测量高频信号或窄脉冲信号时容易出现失真，因此，宽带示波器常用探头检测被观察信号。探头里有一可调的小电容C(510pF)和大电阻R并联。如果示波器输入电阻Ri为1M时，R应取9M，同时调整补偿电容C可以得到最佳补偿，即满足CiRi=RC。调整补偿电容C时的波形如图3-5所示，图中(a)为正常补偿的波形，(b)为过补偿的波形，(c)为欠补偿的波形，应调整C，使达到图(a)的正确补偿情况。,图 3-5 调节补偿电容时的波形,由于探头中的电阻电容R、C与示波器的输入阻抗Ri、Ci，形成补偿式分压器，一般分压比做成101，此时分压器不会引入被测信号的失真。同时，探头和电缆都是屏蔽的不会引入干扰，输入阻抗也大为增加。惟一的缺点是送到示波器输入端的信号减小了10倍。计算脉冲幅度时，应将偏转因数乘以10。为了避免这一缺点，可采用有源探头，即探头内有一个场效应源极跟随器，它的传输系数为1，同时又具有高输入阻抗和屏蔽性。另外必须强调，探头里的微调电容是对特定的示波器设定的，各台示波器的Ci值一般都不相同，所以探头不能互换，否则会引入明显畸变。,（2）输入耦合方式如果示波器的下限频率不为零，那么放大器为交流放大器，其输入端用电容耦合；如果示波器的下限频率为零，可以观察信号的直流分量或观察变化极慢的信号，那么放大器是直流放大器。输入端的耦合方式，可以是直流耦合，也可以是交流耦合，用开关K来控制。将开关置于“DC”位置，信号直接通过，开关置于“AC”位置，信号通过电容隔断直流。开关置于“”位切断信号，这时扫描基线所在位置为零电平。（3）衰减器由于示波器的灵敏度设计得较高，当需要观察幅度较大的信号时，可能出现信号失真。为了避免失真，必须接入衰减器。,2 射极跟随器 射极跟随器的输入阻抗高使示波器的输入阻抗高,对被测网络影响小；射极跟随器的输出阻抗低可以适应后接的低阻抗延迟线。延迟线 Y通道加入延迟线是为了使被测信号与X通道的扫描信号同时到达各自的偏转板，最后在屏幕上能观察到起始的波形。Y轴前置放大电路和输出放大电路 Y轴前置放大电路和输出放大电路都是采用宽带放大器，前置放大电路可以使信号得到放大，补偿延迟线对信号的损耗。输出放大电路放大信号到能够使电子束偏转足够大的幅度。,3.2.3 X通道 触发电路 触发电路包括触发源选择、触发信号耦合方式选择触发放大器、触发方式选择和触发整形电路，如图3-6所示。,图 3-6 触发电路,（1）触发源选择 触发源选择通常由转换开关来选择内触发、外触发或电源触发。,触发耦合方式有四种，“DC”直流耦合、“AC”交流耦合、“AC”低频抑制和“HF”高频耦合。直流耦合：用于接入直流或缓慢变化的信号或频率较低并且有直流成分的信号。交流耦合：用于观察由低频到较高频的信号，用内触发或外触发均可。交流低频抑制耦合：用于抑制2kHz以下的低频信号成分，使被测信号波形稳定。高频耦合：用于观察大于5MHz的信号。,（2）触发耦合方式,（3）触发方式及触发整形电路 触发方式一般有常态、自动和高频三种方式。常态触发方式：将触发信号输入整形电路，整形后输出足以触发扫描电压电路的触发脉冲。自动触发方式：自动触发方式中的整形电路为自激多谐振荡器，振荡器的固有频率由电路时间常数决定，该自激多谐振荡器的输出波形经变换后去驱动扫描电压发生器，在没有被测信号时仍然有扫描基线。高频触发方式：高频触发方式中整形电路也为自激多谐振荡器，射极定时电容小，当用高频触发信号与振荡器同步时，同步分频比不需太高，同步较稳定。,时基发生器 时基闸门电路、扫描电压发生器、电压比较器和释抑电路组成时基发生器。如图3-7所示。,图 3-7 时基发生器,3.2.4 主机系 主机系统是由示波管、电源、Z通道和标准信号源等组成。示波管：示波管是用来最终显示波形。它的结构、波形显示原理前面已经叙述，这里不再累述。电源：电源用来提供各部分电路正常工作的电压。示波器的电源分为低压电源和高压电源两种。Z通道：Z通道也称为增辉电路。标准信号发生器：标准信号发生器是一个频率固定的标准方波信号发生器，输出电压为一定值（如频率1kHz，幅度为0.5V）。可利用方波输入到Y通道，校准Y放大器的灵敏度，以满足对信号电压的测量要求；同时也可以利用方波信号的周期，对X轴时基扫描速度进行校准，以满足对信号周期的测量要求。,3.2.5 通用示波器的主要技术性能 在实际选择和使用示波器时，为了正确选择示波器和使用示波器使之发挥应有的功能，首先必须了解以下六项最重要的性能指标 1频率响应 示波器的频率响应就是其Y轴系统工作频率范围，或指Y放大器带宽，通常以-3dB处，即相对放大量下降到0.707时的频率范围表示。宽带示波器的频率响应低端常常从零开始，所以频带越宽，高频特性越好。例如：SR-8型二踪示波器带宽为1 5MHz，SBM-10A示波器的带宽为30MHz，SBM-10A示波器能够测量的信号频率就比SR-8型二踪示波器要高。目前最宽的示波器频率范围已达到1000MHz。,2偏转灵敏度 示波器输入电压与亮点Y方向偏移量的比值称为偏转灵敏度，也称为偏转因数。单位mV/div，度（div）指荧光屏刻度1大格，1 div=1 cm。偏转因数数值可表示灵敏度，数值越小灵敏度越高，每一种示波器有一个最高灵敏度。一般示波器最高灵敏度对应于5mV/div或10mV/div。当Y系统接入不同衰减器时偏转因数值改变，一般示波器偏转因数在10档左右，按1-2-5顺序排列，如10mV/div、20mV/div、50mV/div等等。3扫描速度 示波器屏幕上光点的水平扫描速度的高低可用扫描速度、时基因数、扫描频率等指标来描述。扫描速度就是光点水平移动的速度，其单位是cms或divs(度秒)。扫描速度的倒数称为时基因数，它表示光点水平移动单位长度(cm或div)所需的时间。扫描频率表示水平扫描的锯齿波的频率。,4输入阻抗 输入阻抗是指示波器输入端对地的电阻Ri和分布电容Ci的并联阻抗。在观测信号波形时，要把示波器输入探头接到被测电路的观察点，输入阻抗越大，示波器对被测电路的影响就越小，所以要求输入电阻Ri大而输入电容Ci 小。输入电容Ci在频率越高时，对被测电路的影响越大。5瞬态响应 瞬态响应是指输入理想的矩形波信号后，示波器显示波形的脉冲参数，如图3-8包括上升时间t r、上冲、平顶跌落、下降时间t、反冲等。是示波器的频率特性的瞬态表示法。其中以t r和最重要。,图3-8 示波器的瞬态响应,6延迟时间 从扫描线开始出现到波形上升或下降到基本幅度的10%所经过的时间称为延迟时间。延迟时间的存在有利于观察脉冲沿，这是示波器Y轴系统中接入延迟线的结果。延迟时间固定或可调随机型而异。3.3 双踪示波器3.3.1 主要技术性能 双踪示波器仍然是通用示波器。双踪示波器用得极为普遍。以HH4310A双踪示波器为例，它是带宽20MHz，最小垂直偏转因数1mV/cm,扫描时间因数20ns/cm,采用810cm矩形内刻度示波管。,.Y轴偏转系统（1）工作方式：Y1、Y2、Yl土Y2、交替、断续（2）输入耦合：AC、DC（3）位移范围：12cm位移线性误差：不超过5。（4）输入阻抗：输入电阻1M土2，并联电容25土2pF。（5）最大输入电压：400V(DC+ACp-p)，(AC低于lkHz)。,（6）偏转因数 范围与档级：5mVcm5Vcm，按1；2；5顺序分10档，扩展5：lmVcm1Vcm。误差：不超过士3，扩展5不超过士5(10350C)；不超过土5，扩展5不超过土10(0400C)。微调范围：不小于2.51，幅度线性误差，不超过5。（7）频带宽度DC：上冲：不大于5；阻尼：不大于5；顶部不平度：不大于7