示波器垂直通道的组成原理及工作方式

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：模拟式通用示波器主要由示波管、垂直通道和水平通道三部分组成。下面就重点以垂直通道为例介绍一下示波器的组成原理。图5-37通用示波器的组成框图1.垂直通道垂直通道的作用就是将输入的被测信号进行衰减或线性放大后，输出符合示波器偏转要求的信号，以推动垂直偏转板，使被测信号在屏幕上显示出来。双踪示波器的垂直通道工作原理如图5-38所示。根据电子开关工作方式的不同，双踪示波器有5种显示方式。

模拟式通用示波器主要由示波管、垂直通道和水平通道三部分组成。此外，还包括电源电路及校准信号发生器。下面就重点以垂直通道为例介绍一下示波器的组成原理（见图5-37）。

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图5-37　通用示波器的组成框图

1.垂直通道

垂直通道的作用就是将输入的被测信号进行衰减或线性放大后，输出符合示波器偏转要求的信号，以推动垂直偏转板，使被测信号在屏幕上显示出来。垂直通道的构成包括输入电路、Y前置放大器、延迟线和Y后置放大器等。

1）输入电路

输入电路主要是由探头、衰减器和输入选择开关构成的。

探头里有一可调的小电容C（5～10 pF）和大电阻R并联，调整补偿电容C可以得到最佳补偿。一般常用的无源探头的衰减系数有1∶1和10∶1两种，10∶1表示通过探头后将输入信号幅度衰减了10倍。

衰减器的作用是衰减输入信号，进行频率补偿。面板上用“V/cm”标记的开关改变分压比从而改变示波器的偏转灵敏度。

输入选择开关控制输入耦合方式，输入耦合方式设有AC、GND、DC三挡选择开关。置“AC”挡时，适于观察交流信号；置于“GND”挡时，用于确定零电压；置于“DC”挡时，用于观测频率很低的信号或带有直流分量的交流信号。

2）前置放大器

前置放大器可将信号适当放大，从中取出内触发信号，并具有灵敏度微调、校正、Y轴移位、极性反转等作用。

Y前置放大器大都采用差分放大电路，若在差分电路的输入端输入不同的直流电位，相应的Y偏转板上的直流电位和波形在Y方向的位置就会改变。利用这一原理，可通过调节直流电位，即调节“Y轴位移”旋钮改变被测波形在屏幕上的位置，以便定位和测量。

3）延迟线

延迟线的作用是把加到垂直偏转板上的脉冲信号延迟一段时间，使信号出现的时间滞后于扫描开始时间，保证在屏幕上扫描出包括上升时间在内的脉冲全过程。

延迟线只起时间延迟的作用，而对输入信号的频率成分不会丢失。因此，一般说来，延迟线的输入级需采用低输出阻抗电路驱动，而输出级则采用低输入阻抗的缓冲器。

4）后置放大器

后置放大器功能是将延迟线传来的被测信号放大到足够的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束获得Y方向的满偏转。放大器应具有稳定的增益、较高的输入阻抗、足够宽的频带、较小的谐波失真。

2.水平通道

水平通道的作用就是产生随时间线形变化的扫描电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏转板，使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转，形成时间基线。水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等部分。

3.校准信号发生器

校准信号发生器可产生幅度和频率准确的基准方波信号，为仪器本身提供校准信号源，以便随时校准示波器的垂直灵敏度和扫描时间因数。

4.电子开关

电子开关按分时复用的原理，分别把多个垂直通道的信号轮流接到垂直偏转板上，最终实现多个波形的同时显示。多踪示波器实现简单，成本也较低，因而得到了广泛使用。双踪示波器的垂直通道工作原理如图5-38所示。

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图5-38　双踪示波器的垂直通道原理框图

双踪示波器的Y通道中设置了两套相同的输入和前置放大器，两个通道的信号都经过电子开关控制的门电路，只要电子开关的切换频率满足人眼的滞留要求，就能同时观察到两个被测波形而无闪烁感。根据电子开关工作方式的不同，双踪示波器有5种显示方式。

（1）“Y1”通道（CH1）：接入Y1通道，单踪显示Y1的波形。

（2）“Y2”通道（CH2）：接入Y2通道，单踪显示Y2的波形。

（3）叠加方式（CH1+CH2）：两通道同时工作，Y1、Y2通道的信号在公共通道放大器中进行代数相加后送入垂直偏转板，实现两信号的“和”或“差”的功能。

（4）交替方式（ALT）：第一次扫描时接通Y1通道，第二次扫描时接通Y2通道，交替地显示Y1、Y2通道输入的信号。该方式适合于观察高频信号。

（5）断续方式（CHOP）：断续方式是在一个扫描周期内，高速地轮流接通两个输入信号，被测波形由许多线段时续地显示出来。该方式适用于被测信号频率较低的情况。

示波器垂直通道的组成原理及工作方式

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