看示波器波形维修开关电源实例
一个开关电源损坏，经查发现尖峰吸收电路，箝位二极管击穿，反向二极管炸毁，开关管损坏。更换损坏器件，开关电源开始工作，试机半小时后，变压器啸叫，箝位二极管冒烟。上示波器后测的Vds波形。
从波形上看大致可以知道D22为什么会损坏，因为Vin和Vds的压差大于350V，TVS开始工作这种情况时间一长，TVS就被损坏，最后导致反向二极管的击穿，最后连累了开关管。
先解释一下Vor，Vor叫做反射电压，是当开关管断开后，次级输出电压Vout*N1/N2，折射到初级的电压和输入电压的方向一致两者相加，开关管的耐压必须大于这个值，不然就会被击穿。
时域测试技术综合实验报告书 实验名称时域波形的参数测量实验 班级一班学号201422070125 姓名杨梅 实验时间：年月日得分： 一、实验目的 1.学习VISUAL DSP++开发流程。 2.掌握波形时域参数（周期、上升时间等）的测量方法。 3.掌握波形幅度参数（幅度、平均值、均方根值等）的测量方法。 4.掌握参数统计的一般实现方法。 二、实验内容 1.学习Visual DSP++的开发设计流程。 2.编写程序测量波形参数。 3.编写程序对波形参数进行统计运算。 三、实验步骤 1、计算并显示示波器幅度参数：平均值、有效值。打开Ypara.c源文件，填充缺少的代码。 int GetAverage(short *pBuffer, int Length) { int Sum=0; int i; for (i=0; i return Sum/Length;/*input your code*/ } float GetRMS(short *pBuffer, int Length, int ZeroValue) { float Sum=0; int i; for (i=0; i 示波器原理及其应用 示波器介绍 示波器的作用 示波器属于通用的仪器，任一个硬件工程师都应该了解示波器的工作原理并能够熟练使用示波器，掌握示波器是对每个硬件工程师的基本要求。 示波器是用来显示波形的仪器，显示的是信号电压随时间的变化。因此，示波器可以用来测量信号的频率，周期，信号的上升沿/下降沿，信号的过冲，信号的噪声，信号间的时序关系等等。 在示波器显示屏上，横坐标（X）代表时间，纵坐标（Y）代表电压，（注，如果示波器有测量电流的功能，纵坐标还代表电流。）还有就是比较少被关注的-亮度（Z），在TEK的DPO示波器中，亮度还表示了出现概率（它用16阶灰度来表示出现概率）。 1．1．示波器的分类 示波器一般分为模拟示波器和数字示波器；在很多情况下，模拟示波器和数字示波器都可以用来测试，不过我们一般使用模拟示波器测试那些要求实时显示并且变化很快的信号，或者很复杂的信号。而使用数字示波器来显示周期性相对来说比较强的信号，另外由于是数字信号，数字示波器内置的CPU或者专门的数字信号处理器可以处理分析信号，并可以保存波形等，对分析处理有很大的方便。 1.2.1 模拟示波器 模拟示波器使用电子枪扫描示波器的屏幕，偏转电压使电子束从上到下均匀扫描，将波形显示到屏幕上，它的优点在于实时显示图像。 模拟示波器的原理框图如下： 见上图所示，被测试信号经过垂直系统处理（比如衰减或放大，即我们拧垂直按钮－volts/div），然后送到垂直偏转控制中去。而触发系统会根据触发设置情况，控制产生水平扫描电压（锯齿波），送到水平偏转控制中。 信号到达触发系统，开始或者触发“水平扫描”，水平扫描是一个是锯齿波，使亮点在水平方向扫描。触发水平系统产生一个水平时基，使亮点在一个精确的时间内从屏幕的左边扫描到右边。在快速扫描过程中，将会使亮点的运动看起来 一仪器的原理及结构 1．示波器 示波器是一种用途广泛的电子测量仪器。利用它可以测出电信号的一系列参数，如信号电压（或电流）的幅度、周期（或频率）、相位等，数字示波器还可以测量信号的频谱特性。实验室拥有的主要是模拟示波器，数字示波器虽有自动测试功能，给操作带来方便，但显示的波形是量化的不够细腻，观察波形没有模拟示波器清晰，特别是观察含有干扰信号的波形时有一定的困难。模拟示波器的组成包括示波管、水平/垂直部分、触发部分及电源等组成。 （1）电子示波管 如图1所示，主要由电子枪、偏转系统、荧光屏三部分组成。电子枪包括灯丝、阴极、栅极和阳极。偏转系统包括Y轴偏转板和X轴偏转板两部分，偏转板上电压形成的电场力将电子枪图 1 示波管结构图 发射出来的电子束，按照偏转板上电压的大小作出相应的偏移。荧光屏是位于示波管顶端涂有荧光物质的透明玻璃屏，当电子枪发射出来的电子束轰击到屏时，荧光屏被击中的点上会发光，显示出曲线或波形。 （2）水平/垂直部分 示波器的水平部分产生扫描电压，使电子在水平方向上偏转，形成时间轴；垂直部分处理被测信号，在荧光屏上还原出被测信号的电压波形。 （3）示波器的使用 ①寻找扫描光迹，将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线：适当调节亮度旋钮；触发方式开关置“自动”；适当调节垂直（）、水平（）“位移”旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。 ②双踪示波器一般有五种工作方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1＋Y2”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一 数字示波器及其简单原理图 数字示波器可以分为数字存储示波器（DSOs）、数字荧光示波器（DPOs）、混合信号示波器（MSOs）和采样示波器。 数字式存储示波器与传统的模拟示波器相比，其利用数字电路和微处理器来增强对信号的处理能力、显示能力以及模拟示波器没有的存储能力。数字示波器的基本工作原理如上图所示当信号通过垂直输入衰减和放大器后，到达模-数转换器（ADC）。ADC 将模拟输入信号的电平转换成数字量，并将其放到存贮器中。存储该值得速度由触发电路和石英晶振时基信号来决定。数字处理器可以在固定的时间间隔内进行离散信号的幅值采样。接下来，数字示波器的微处理器将存储的信号读出并同时对其进行数字信号处理，并将处理过的信号送到数-模转换器（DAC），然后DAC的输出信号去驱动垂直偏转放大器。DAC也需要一个数字信号存储的时钟，并用此驱动水平偏转放大器。与模拟示波器类似的，在垂直放大器和水平放大器两个信号的共同驱动下，完成待测波形的测量结果显示。数字存储示波器显示的是上一次触发后采集的存储在示波器内存中的波形，这种示波器不能实时显示波形信息。其他几种数字示波器的特点，请参考相关书籍。 Agilent DSO-X 2002A 型数字示波器面板介绍 该示波器有两个输入通道CH1和CH2，可同时观测两路输入波形。选择通道1时，示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时，示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时，示波器同时显示通道1信号和通道2信号。 荧光屏（液晶屏幕）是显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。 操作面板上的各个按钮按下后，相应参数设置会显示在荧光屏上。 开机后，荧光屏显示如下： 测试信号时，首先要将示波器的地（示波器探笔的黑夹子）与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择，将示波器探头接触被测点（信号端）。按下Auto Scale，示波器会自动将扫描到的信号显示在荧光屏上。 输入耦合方式：模拟示波器输入耦合方式有三种选择：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)；部分数字示波器则没有ＧＮＤ耦合这种方式，其通过在屏幕上直接标注零电平线的位置的方法来实现ＧＮＤ耦合（用来确定零电平线）的功能。当选择“地”时，扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观 示波器的原理和使用 示波器是一种用途广泛的基本电子测量仪器，用它能观察电信号的波形、幅度和频率等电参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。 【实验目的】 1．了解示波器的基本结构和工作原理，掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。2．学会使用示波器观测电信号波形和电压幅值以及频率。 3．学会使用示波器观察李萨如图并测频率。 图1-1 示波器结构图 【实验原理】 不论何种型号和规格的示波器都包括了如图1-1所示的几个基本组成部分：示波管（又称阴极射线管，cathode ray tube，简称CRT）、垂直放大电路（Y放大）、水平放大电路（X放大）、扫描信号发生电路（锯齿波发生器）、自检标准信号发生电路（自检信号）、触发同步电路、电源等。 1．示波管的基本结构 示波管的基本结构如图1-2所示。主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，全都密封在玻璃壳体内，里面抽成高真空。 (1)电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“辉度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极与第二阳极电位之间电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚集作用，所以， H-灯丝；K-阴极；G1，G2- 控制栅极；A1-第一阳极；A2-第二阳极；Y-竖直偏转板；X-水平偏转板 图1-2 示波管结构图 第一阳极也称聚集阳极。第二阳极电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚集”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚集”，实际是调节第二阳极电位。 (2)偏转系统：它由两对互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板，一对水平偏转板。在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置也发生改变。 (3)荧光屏：屏上涂有荧光粉，电子打上去它就发光，形成光斑。不同材料的荧光粉发光的颜色不同，发光过程的延续时间（一般称为余辉时间）也不同。荧光屏前有一块透明的、带刻度的坐标板，供测定光点的位置用。在性能较好的示波管中，将刻度线直接刻在荧光屏玻璃内表面上，使之与荧光粉紧贴在一起以消除视差，光点位置可测得更准。2．波形显示原理 示波器的一般使用和常用参数测量 一．实验目的 1．了解示波器的组成框图及工作原理 2．掌握示波器各控制开关和旋钮的意义和功能。学会示波器的一般使用方法， 3．学会用示波器测量直流电压和交流电压 4．学会用示波器观察信号波形和测量信号频率 二．实验仪器 1．双踪示波器 2．函数信号发生器 3．数字频率计数器 4．数字万用表 三．预习内容 1．示波器的组成框图及基本工作原理 2．示波器的调节机构 3．用示波器测量电压，频率的方法 四．双路示波器主要调节机构名称及功能介绍 1．电源开关：按入为打开电源，弹出为关上电源。 2．辉度：控制光迹扫描线的亮度 3．聚焦：控制光迹扫描线条的聚焦，使之清晰 4．光迹旋转 5．通道输入选择开关：控制输入信号通过耦合电容（AC方式）接Y放大器，或直接（DC 方式）接到Y放大器，或对地短路为零输入（GND方式）。 6．Y轴位移；X轴位移；分别控制光迹在垂直方向和水平方向的移动 7．Y轴量程与Y轴增益：Y轴量程（也称Y系统偏转因数）选择开关与Y 轴增益旋钮套装在一起。中间为增益旋钮，外部为量程开关。定量测量输入信号电压值时，按Y轴输入信号的幅度选择量程。示波器屏幕上垂直方向共分为10 大格，开关位置所标电压值定义为每格显示的电压值。上述定义只有在增益旋钮顺时针旋到底时才成立。 8．X轴量程；X轴细调：X轴量程（也称X轴扫描因数）开关用来选择X 扫描时基。当X轴细调旋钮顺时针旋到底时，X轴量程开关位置所标数值定义为屏幕上水平方向每格显示的时间，量纲单位为mS或μS。据此可根据显示的信号波形读出信号周期，换算出信号频率。 9．触发电平：调节X 扫描电路，使之与所测信号同步（被测信号的频率是X扫描频率的整数倍）。使屏幕显示波形稳定。 10．触发源选择开关：一般选择通常或自动。 五．实验内容及步骤 1．熟习实验所用示波器各主要开关和旋钮的位置。 2．把该示波器主要技术指标填入表1中。 示波器的平均值参数、参数的统计平均值及波形平均算法 ——兼答“一周一问”之No.006问 文档编号：HWTT0065 示波器的平均值参数、参数的统计平均值及波形平均算法 ——兼答“一周一问”之No.006问 汪进进，王雨森 深圳市鼎阳科技有限公司 N0.006问：平均值的物理意义及其和FFT的关系 今天问个简单的问题： 示波器测量参数的平均值算法的物理意义是什么？平均值是否等于FFT的直流（0Hz）的大小？ -------------------------------------- 这个问题很简单，简单得都没人想理会。但是就看这三个回答还是能撩人兴致的，看了后甚至有一下子被蒙住了的感觉。 回答1： 大海象 平均值对于周期信号来说，是直流分量，其等于0hz fft，但是对于非周期信号来说，平均值不等于0hz大小，物理意义上为积分 "平均值对于周期信号来说，是直流分量，其等于0hz fft，但是对于非周期信号来说，平均值不等于0hz大小。" 这个回答是对的，但为什么平均值在物理意义上是积分呢? 积分的物理意义又是什么？我不理解这后半句哦。 回答2： d.sen 示波器测量参数的平均值指的是正弦交流电全波整流并完全滤波后的电压。对正弦波而言，平均值的意义就是全波整流后，频域上的直流分量。 这里面正弦波理解为周期性信号，所以平均值就是直流分量。结论和第1个回答是一致的。 回答2： 叶叶 平均值在数学上是微分方程在一个周期内的平均值一样的算法，这个微分方程就是我们所测的波形，物理意义并不是0Hz的大小，而是要算出包含所有的高频分量后的数学平均值。 这个说法看不太懂了，跪求大师给出详细解释哦。 当我启动了伟大的搜索引擎搜索"平均值"三个字之后，得知“平均值”是初二数学上的 示波器C S V波形数据导入M精编b进行 F F T分析 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N] 示波器CSV波形数据导入Matlab进行FFT分析 1，将CSV文件拖到workspace窗口，弹出的Import Wizard窗口中，点选“Next”，新窗口中选第二项“Create vectors from each column using column names”，点“Finish”。这时workspace出现2个向量“Volt”和“Second”。 说明：若此时选中“Volt”，右上角的绘图命令变成可选，点“plot(Volt)”则出现如图： 图中横坐标600表示示波器共记录了600个点，纵坐标为示波器的屏幕显示值（未乘探头倍率），因此问题在于改变横坐标为真实时间，改变纵坐标为真实值。结合示波器示数（可另存为图片格式备用）。 下面的步骤即是以Volt替换mdl文件生成的变量u，以便于使用mdl中的powergui的FFT工具进行分析。注意示波器采样点数600应与真实时间对应，并取时间上的600个时间点。纵坐标表示电压幅值，要显示为真实值时，则要考虑示波器探头倍率或示波器内部是否对采样波形进行了衰减，在程序中应予以对应。 具体可将波形在示波器上保存为wfm格式，实验结束后用示波器调出波形，调速为合适波形后，保持窗口不变，分别另存为图片格式和CSV数据格 式，将CSV数据导入Matlab后，plot出来的图形与上述图片格式相对照，可知是否为真实时间与幅值。 可见，横坐标为120ms，纵坐标为10倍衰减后的值，在编程中应有相应体现。 2，打开，并运行仿真，完成后wordspace出现新的变量“u”和“tout”； Mdl文件中scope的设置已设置为保存波形名称为u，Structure with time格式，不限制最后5000个点。 由于powergui自带的FFT功能只能对该mdl文件中的scope保存的变量u 进行分析，以下考虑将u中的数据替换为示波器保存的数据，注意横坐标真实时间点数0~，（间隔包含两端共计600个点）与采样点数600相对应。 3，打开，并运行该文件，完成后出现FFT窗口如图： 实验常用电子仪器的使用 一、实验目的 1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器等的主要性能及正确使用方法。 2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法 二、实验仪器 1、函数信号发生器EE1641C 2、DS1062E-EDU数字示波器 3、高级电路实验箱 三、实验原理 初步了解示波器面板和用户界面 1. 前面板:DS1000E-EDU系列数字示波器向用户提供简单而功能明晰的前面板, 以进行基本的操作。面板上包括旋钮和功能按键。旋钮的功能与其它示波器类似。显示屏右侧的一列 5 个灰色按键为菜单操作键(自上而下定义为 1 号至 5 号)。通过它们,您可以设置当前菜单的不同选项;其它按键为功能键,通过它们,您可以进入不同的功能菜单或直接获得特定的功能应用。 电压参数的自动测量 DS1000E-EDU, DS1000D-EDU 系列数字示波器可自动测量的电压参数包括峰峰值、最大值、最小值、平均值、均方根值、顶端值、低端值。下图表述了各个电压参数的物理意义。 电压参数示意图 峰峰值(Vpp):波形最高点至最低点的电压值。 最大值(Vmax):波形最高点至 GND(地)的电压值。 最小值(Vmin):波形最低点至 GND(地)的电压值。 幅值(Vamp):波形顶端至底端的电压值。 顶端值(Vtop):波形平顶至 GND(地)的电压值。 底端值(Vbase):波形平底至 GND(地)的电压值。 过冲(Overshoot):波形最大值与顶端值之差与幅值的比值。 预冲(Preshoot):波形最小值与底端值之差与幅值的比值。 平均值(Average):单位时间内信号的平均幅值。 均方根值(Vrms):即有效值。依据交流信号在单位时间内所换算产生的能量,对应于产生等值能量的直流电压,即均方根值。 2、函数信号发生器 函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20VP －P。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。 函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。 例一:测量简单信号 观测电路中的一个未知信号,迅速显示和测量信号的频率和峰峰值。 1. 欲迅速显示该信号,请按如下步骤操作: (1) 将探头菜单衰减系数设定为1X,并将探头上的开关设定为1X。 (2) 将通道1的探头连接到电路被测点。 示波器的原理和使用方法 在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。 1 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。 1．1 示波管 阴极射线管(crt)简称示波管，是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。正如图1所示，电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。 1．荧光屏 现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。 当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10％所经过的时间叫做“余辉时间”。余辉时间短于10μs为极短余辉，10μs—1ms为短余辉，1ms—0．1s为中余辉，0．1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。 由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。 2．电子枪及聚焦 电子枪由灯丝(f)、阴极(k)、栅极(g1)、前加速极(g2)(或称第二栅极)、第一阳极(a1)和第二阳极(a2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极，阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒，套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低，对阴极发射的电子起控制作用，一般只有运动初速度大的少量电子，在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔，奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管子截止。调节电路中的w1电位器，可以改变栅极电位，控制射向荧光屏的电子流密度，从而达到调节亮点的辉度。第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极g2与a2相连，所加电位比a1高。g2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用。 电子束从阴极奔向荧光屏的过程中，经过两次聚焦过程。第一次聚焦由k、g1、g2完成，k、k、g1、g2叫做示波管的第一电子透镜。第二次聚焦发生在g2、a1、a2区域，调节第二阳极a2的电位，能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点，这是第二次聚焦。a1上的电压叫做聚焦电压，a1又被叫做聚焦极。有时调节a1电压仍不能满足良好聚焦，需微调第二阳极a2的电压，a2又叫做辅助聚焦极。 3．偏转系统 偏转系统控制电子射线方向，使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波 实验题目：用示波器测量时间 实验目的：1. 了解示波器的基本原理和结构；2. 学习使用示波器观察波形和测量信号周期及其时间参数。 实验原理 1． 示波器的基本结构 示波器由示波管、放大系统、衰减系统、扫描和同步系统及电源等部分组成。示波管是示波器的基本构件，它由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成，被封装在高真空的玻璃管内。电子枪是示波管的核心部分。 （1） 阴极：实现电子发射。 （2） 栅极：由第一栅极和第二栅极构成，只有少量电子通过第一栅极，第二栅极对阴极 发射的电子奔向荧光屏起加速作用。 （3） 第一阳极：第一阳极上加有几百伏的电压，形成一个聚焦的电场，当电子束通过此 聚焦电场时，调节加在上的电压可以达到聚焦的目的。 （4） 第二阳极：第二阳极上加有1000V 以上的电压。聚焦后的电子经过这个高压电场的 加速获得足够的动能，使其成为一束高速的电子流。这些能量很大的电子打在荧光屏上可引起荧光物质发光。 （5） 偏转板：由两对相互垂直的金属板构成，在两对金属板上分别加以直流电压，以控 制电子束的位置，适当调节这个电压值可以把光点或波形移到荧光屏的中间部位。 （6） 荧光屏：荧光屏能在高能电子的轰击下发光。辉光的强度取决于电子的能量和数量。 在电子射线停止作用之后，余辉使我们能在屏上观察到光点的连续轨迹。 垂直偏转板（y 轴）及水平偏转板（x 轴）所形成的二维电场，使电子束发生位移： y y y y D V V S y = = x x x x D V V S x = = （1） 其中，S 和D 分别为偏转板的偏转灵敏度和偏转因数 示波器显示波形的原理 在x 轴偏转板上加一个随时间t 按一定比例增加的电压V x ，V x 周期性变化，并且由于发光物质的特殊性使光迹有一定保留时间，于是就得到一条“扫描线”，称为时间基线。 检查波形的频率成分能够揭示出在普通的示波器图形中难以察觉的重要信息。例如，在标准的波形图上（图1）可能看不出波形的失真或对称性方面的问题。但是只要看一下波形的频率成分（图2）那些问题就很明显了。 在过去，观察波形的频率成分需要 有频谱分析仪，还要掌握仪器的使用技 能。现在，对于深入的频率分析依然需 要这样。但是，很多基本的频率分析可 以用泰克公司TDS3000这样的数字荧 光示波器（DPO）来做。 为了能够观察波形的频率成分，泰 克TDS3000系列具有模块化的FFT（傅 立叶变换）能力。FFT实际上显示的是 波形的频率成分。这本应用笔记将介绍 TDS3000系列FFT频率图的基本知识， 频率图的含义和使用方法。 波形的基本构成 要了解FFT频率图，就要首先了解 波形及其基本构成。波形又区分为周期 性波形和非周期性波形。为了简单起 见，我们先从周期性波形开始。 周期性波形基础。周期性波形是按照一定的时间间隔或周期多次重复出现的波形。正弦波、方波和三角波都是常见的周期性波形。 按照傅立叶的理论，所有的周期性波形都是由一组特定的正弦波组成的。其中的基本正弦波也叫基波，其频率与该波形的频率相同。例如，1千赫兹方波的基本正弦波的频率也是1千赫兹。同样，1千赫兹三角波的基本正弦波的频率也是1千赫兹。从本质上说，基波是波形中最重要的频率成分，它决定了波形的频率或重复周期。 在所有的非正弦周期性波形中，与基本成分同时存在的还有谐波。谐波是频率为基波频率整倍数的正弦波。例如，1千赫兹方波的三次谐波是3千赫兹的正弦波，而五次谐波为5千赫兹的正弦波，依此类推直至无限。 除了具有特定的频率之外，周期性 波形的基波和谐波还具有特定的振幅 和相位关系。通过这些关系将基波和谐 波叠加在一起，就形成了特定的波形。 这一点在图3中有进一步的说明，图中 显示了一个方波的前五个频率成分相 加在一起。 注意图3中合成的波形并不是一个 准确的方波。这是由于所加入的谐波还 不够多。若再加入更高次的谐波，所得 波形的过渡会更陡峭波角更直，波顶和 波底则更平坦。 从理论上说，需要所有的谐波（直 到无限次）才能形成一个理想的方波或 者任何其他的非正弦波形。但实际上一 切波形的带宽都是有限的，也就是说， 示波器的原理和使用及声速测量 一．实验目的 （1）了解示波器的基本结构及其工作原理，学习并掌握示波器的基本使用方法 （2）学习电信号有关参数的基本概念，使用示波器观察波形并进行测量 (3)了解声波在空气中传播速度和气体状态参量的关系 (4) 了解超声波产生和接受的原理，学习用相位法测量空气中的声速 二．实验原理 (1)示波器原理框图 示波器按显示方式可分为阴极射线示波管和液晶显示两种。阴极射线示波器一般包括示波管、竖直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源等。 (2)示波器基本结构 示波管为示波器的主要部分，包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分，全部密封在真空玻璃外壳内。 电子枪由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极及第二阳极组成。灯丝加热表面涂有氧化物的阴极，使其发射电子。因控制栅极电位比阴极低，初速度较大的电子才能通过控制栅极，示波器上的亮度就是通过调整栅极电位来控制的。阳极电位比阴极电位高很多，电子被阴阳极间的电场加速而形成阴极射线。当控制栅极、第一阳极及第二阳极的电位调节合适时，射线收到聚焦。所以第一阳极也称聚焦阳极，而第二阳极电位更高，称为加速阳极。 荧光屏上涂有荧光粉，电子打上去能发出荧光，形成光斑。性能较好的示波管中，荧光屏玻璃内表面直接刻有坐标刻度，荧光粉紧贴坐标刻度以消除视差。 (3)示波器显示波形的原理 竖直偏转板上加交变正弦电压使电子竖直运动，水平偏转板上加锯齿波扫描电压，使电子水平运动。而电子的运动是竖直方向和水平方向的合成，所以当竖直偏转板电压与水平偏转板电压的周期相等时，在荧光屏上能显示出完整周期的波形图 (4)同步触发 (5)李萨如图形的基本原理 如果示波器的X 和Y 输入是频率相同或成简单整数比的两个正弦电压，则屏上的光点将呈现特殊形状的轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形。如果做一个限制光点x 、y 方向变化范围的假想方框，则图形与此框相切时，横边上的切点数n x 与竖边上的切点数n y 之比恰好等于Y 和X 输入的两正弦信号的频率之比。即：f y :f x =n x :n y ，若有端点与假想边框相接时，应把一个端点记为1/2个切点。利用李萨如图形能方便得比较出两个正弦信号的频率。 (6)声速测量 （1）理想气体中声波的传播速度为 M RT v γ= 其中，γ为比热容比，Ｍ是气体的摩尔质量，Ｔ是绝对温度，Ｒ＝8.31441J/(mol ·K)。 （2）在室温t 下，干燥空气中的声速为 01T t v v + =，其中v 0为标准状况下干燥空 气声速，为331.5m/s 。 （3）但实际中空气并不是干燥的，所以修正的结果为 ???? ? ?+???? ??+=p rp T t v s 31.0115.3310 其中，r 为相对湿度，p s 为饱和蒸汽压， Pa p 5 10013.1?=。 三．实验仪器 （1)SS-7802双踪示波器 实验用SS-7802双踪示波器能够同时测量频率在20MHz 范围内的两个电压信号。借助于电子开关可将两个信号交替加到示波管的Y 偏转板上，当电子开关的频率足够高时，在屏上可以同时得到两个信号。其基本使用方式如下。 1.X 方式选择按键(HORIZ DISPLAY)：通常选“A”方式，需要显示李萨如图时选择“X -Y”，此时CH-1为X 输入，CH-2为Y 输入。 2.触发方式选择按键(SWEEP MODE)：通常选“AUTO” 方式。 3.打开信号通道，如果信号线插在CH1通道，按下“CH1”键，使屏幕左下方显示“1：”，如果信号线插在CH2通道，按下“CH2”键，使屏幕左下方显示“2：”，注意，“2：”前不能出现“+”号，如果出现“+”，请看第10步。 4.如果屏幕正上方有“TV”字符显示，按下“TV”键，将该功能取消。 3.1 波形显示原理 示波器是电子示波器的简称，是一种用途极为广泛的电子测量仪器。它的基本原理是利用电子束轰击阴极射线管（CRT），并使它发光来产生肉眼可见的光点。我们知道，电子学中的信号大都是时间的变量，信号随时间的变化可用函数f(t)来描述。在示波器上，如果用X轴代表时间，用Y轴代表f(t)，来描绘出被测信号随时间的变化规律，就把我们肉眼看不见的，非常抽象的电信号变化过程，转换为肉眼可以直接观看的波形，在荧光屏上显示出来，从而可以对电信号进行分析并测量其参数。示波器可以测量很多电参数，如电压、电流、功率、频率、周期、相位、脉冲宽度、脉冲上升及下降时间等。如果配上相应的传感器，还可以用来测量温度、压力、振动、密度、声、光、热、磁效应等非电量。因而示波器在各个领域中得到了越来越多的应用。 示波器对电信号的分析是按时域法进行的，研究信号的瞬间幅度与时间的函数关系，因此有捕获、显示及分析时域波形的功能。作为实验室常用的电子测量仪器，它具有下述特点： ①具有良好的直观性，能显示波形，能测信号瞬时值。 ②灵敏度高，显示速度快，工作频带宽，可方便观察瞬变信号细节。 ③输入阻抗高（MΩ级），对被测电路影响小，这对测量精度是很重要的。 ④是一种信号比较器，可显示、分析任意两个量之间的函数关系。 无论现在和将来，电子示波器都是一种不可缺少的电子测量仪器，它正向自动化、智能化方向发展。 3．1．1 波形显示原理 1．示波管工作原理： 电子示波器的心脏是示波管，又称阴极射线管（CRT），它是一种特殊的电子管，是能够把电信号转换为光信号的显示器件，因此是示波器能观测电信号波形的关键器件。示波管主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，它的基本结构如图2－1所示。 图3-1：示波管的基本原理图 电子枪的作用是产生极细的高速电子束，轰击荧光屏产生光点。目前绝大多数示波管采用无阳极电流型电子枪，它由灯丝（F）、阴极（K）、控制栅极（G）、第一阳极（A1）和第二阳极（A2）组成。除灯丝电极外，其余电极的结构均为金属圆筒形，且所有电极的轴心都保持在同一条轴线上。从电子枪射出的电子束，若不受电场的作用，则将沿直线前进在荧光屏上显示出静止光点；如果电子束受到垂直方向的电场作用，则其运动方向就会在垂直方向偏离中心轴线，即光屏上的光点位置就会在垂直方向产生位移。如电子束受到水平方向的电场作用，则其运动方向就会在水平方向偏离中心轴线，即荧光屏上的光点位置就会在水平方向产生位移。示波管第二阳极和荧光屏之间由两对互相垂直的偏转板X和Y组成静电偏转系统，分别称为水平偏转板和垂直偏转板；在每对偏转板上加上适当电压，分别控制电子束在水平方向和垂直方向的位移，根据运动的合成法则，两对偏转板共同配合，就决定了任一 示波器测量波形浅析 【摘要】用示波器的AC与DC档测量同一个波形，观察到不同的现象：一个观察到尖脉冲，另一个观察到脉冲方波，可见采用不同的耦合方式会影响到波形的测量结果。 【关键词】耦合方式；交流耦合；直流耦合 一、引言 现代科技的进步，为电路波形的测量与观察提供了先进的手段，用示波器对波形测量便是众多科技手段之一，它精确而又直观的测量为查找电路故障与电路的分析提供了强有力的保证。 进行波形测量时，我们通常是利用示波器的探头将信号连接到示波器的输入端子，数字示波器菜单上有三个选择：DC、AC与GND。通常来说，当你要观察的波形是含有直流的信号，或是频率极低的信号，这个开关应当置于“直流”位置，有DC标记；当你要观察的波形是交流信号，或是要观察信号中的交流分量，这个开关应当置于“交流”位置，有AC标记；当你不想让接在输入端子上的信号进入，就将这个开关置于“接地”位置，这在双输入端子的示波器上用得较多。 图1是示波器内部结构示意图，左上部分给出了耦合方式的选择示意图。 二、不同耦合方式下的波形 现在，我们从信号发生器送出一个小于10Hz的极低频矩形波连接到数字示波器的CH1、CH2端子，同时观察不同耦合方式下的波形。其中CH1端子选择DC方式，而CH2端子选择AC方式，得到如图2所示的波形对比。 可以观察到波形出现了很大的区别：AC耦合方式下得到一个正负相间的尖脉冲，而DC模式下依然是一个理想的矩形波；现在我们把信号发生器的矩形波频率改为6.4KHz，再重复前面的测量过程，可这次我们观察到两个端子的波形是相同的。是什么样的原因导致了这种区别？ 三、示波器的频率响应 为何会出这两种完全不同的结果？这种现象与电路的结构与相关参数的大小有什么样的关系？看下面电路结构，AC耦合方式就相当于串联了一个电容，如图4所示。给示波器输入一个脉冲宽度为tw的方波脉冲信号。 1.低频信号输入（tw >>RC） 开始，输入电压由0突变成Vm时，这一瞬间C上还来不及累积电荷，因 实验简介 示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转,显示随时间变化的电信号的一种观测仪器。它不仅可以定性观察电路(或元件)的动态过程，而且还可以定量测量各种电学量，如电压、周期、波形的宽度及上升、下降时间等。还可以用作其他显示设备，如晶体管特性曲线、雷达信号等。配上各种传感器，还可以用于各种非电量测量，如压力、声光信号、生物体的物理量(心电、脑电、血压)等。自1931年美国研制出第一台示波器至今已有70年，它在各个研究领域都取得了广泛的应用，示波器本身也发展成为多种类型，如慢扫描示波器、各种频率范围的示波器、取样示波器、记忆示波器等，已成为科学研究、实验教学、医药卫生、电工电子和仪器仪表等各个研究领域和行业最常用的仪器。 实验原理 示波器的基本结构 示波器的结构如图1所示，由示波管(又称阴极射线管)、放大系统、衰减系统、扫描和同步系统及电源等部分组成。 图1 示波器的结构图 为了适应多种量程，对于不同大小的信号，经衰减器分压后，得到大小相同的信号，经过放大器后产生大约20V左右电压送至示波管的偏转板。 示波管是示波器的基本构件，它由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成，被 封装在高真空的玻璃管内，结构如图2所示。电子枪是示波管的核心部分，由阴极、栅极和阳极组成。 图2 示波管的结构 (1)阴极――阴极射线源：由灯丝(F)和阴极(K)构成，阴极表面涂有脱出功较低的钡、锶氧化物。灯丝通电后，阴极被加热，大量的电子从阴极表面逸出，在真空中自由运动从而实现电子发射。 (2)栅极――辉度控制：由第一栅极G1( 又称控制极)和第二栅极G2(又称加速极)构成。栅极是由一个顶部有小孔的金属圆筒，它的电极低于阴极，具有反推电子作用，只有少量的电子能通过栅极。调节栅极电压可控制通过栅极的电子束强弱，从而实现辉度调节。在G1的控制下，只有少量电子通过栅极，G2与A2相连，所加相位比A1高，G2的正电位对阴极发射的电子奔向荧光屏起加速作用。 (3)第一阳极――聚焦：第一阳极(A1)程圆柱形(或圆形)，有好几个间壁，第一阳极上加有几百伏的电压，形成一个聚焦的电场。当电子束通过此聚焦电场时，在电场力的作用下，电子汇合于一点，结果在荧光屏上得到一个又小又亮的光电，调节加在A1上的电压可达到聚焦的目的。 (4)第二阳极――电子的加速：第二阳极(A2)上加有1000V以上的电压。聚焦后的电子经过这个高电压场的加速获得足够的能量，使其成为一束高速的电子流。这些能量很大的电子打在荧光屏上可引起荧光物质发光。能量越大就越亮，但不能太大，否则将因发光强度过大导致烧坏荧光屏。一般来说，A2上的电压在1500V左右即可。 示波器波形分析法——案例剖析 摘要：介绍了利用曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器信号波形分析，检修大修后大众捷达王发动机起动困难、无怠速故障的过程和方法。 前言:现在，汽车维修技术的科技含量已越来越高，从最开始的专用点火示波器和美国进口的福禄克98(约2万左右人民币）到现在的平板解码仪和功能更加完善的汽车专用示波器及红外测温仪、发动机内窥镜……处处体现着现代汽车维修对诊断设备和电子测量仪器的依赖程度越来越高。汽车维修已不再是简单的零件修复，而是需要通过对发动机传感器、执行器的数据流以及波形的分析，准确无误地诊断出故障所在。本文以一款大众捷达王轿车在大修后发动机起动困难的故障为例，介绍利用示波器波形法检修故障的过程和方法，供维修朋友们参考。 故障现象描述：一辆大众捷达王轿车因发动机烧机油进厂大修，完工后，起动困难，但发动机无故障代码。 基本分析与检测：发动机起动困难，说明发动机电路、油路、气路和机械装配基本正常；无故障代码，说明电脑控制单元没有故障代码存储，即各主要传感器、执行器和ECU工作基本正常。本着先易后难的维修原则，做以下基本参数测试： 1、发动机基本工作条件检查 (1)高压“跳火”试验。分别拔出1、2缸高压线，进行高压“跳火”试验，观察到火花呈蓝白色，基本正常； (2)触摸各喷油器，都有震动感，基本正常(由于冷车起动过程中喷油脉宽变化达50mS-3mS，因此，不宜以喷油脉宽判别此类故障)； （3）用解码仪读取点火提前角，显示点火提前角在8°左右，属正常范围； （4）检测各缸缸压，缸压接近0.9Mpa，正常； (5）读取起动过程中的空气流量数据流，空气流量值为3．19/s，属正常范围； (6)检测燃油压力，约270Kpa，正常。 基本分析：由以上检测可见，发动机的基本工作条件已经具备，但为什么会出现发动机起动困难、无怠速故障呢?我们都知道电控发动机ECU是利用曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器等来检测曲轴和凸轮轴的位置，以确定正确的喷油时刻和点火时刻。曲轴位置传感器信号和凸轮轴位置传感器信号，对于发动机的 电子测量实验 --示波器的原理和应用 学生姓名： 学号： 院（系）： 专业： 示波器的原理和应用 【目的】 1. 了解示波器的主要组成部分，扫描和同步的作用原理，加深对信号合成的理解。 2. 熟练使用示波器观察信号特征（正弦波、三角波、方波），利用李萨如图形测量信号频率。 【重点】 了解示波器的基本结构、工作原理及使用方法。 【难点】 1.熟练掌握示波器各主要旋钮的作用和用法。 2.能使用示波器观察信号特征（正弦波、三角波、方波），且会利用李萨如图形测量信号频率。【预习问题】 1. 示波器的工作原理以及主要组成部分是什么？其主要用途有哪些？ 2. 如何使用示波器观察各种信号特征以及测量信号频率？ 一、实验原理 示波器动态显示随时间变化的电压信号思路是将电压加在电极板上，极板间形成相应的变化电场，使进入这变化电场的电子运动情况相应地随时间变化，最后把电子运动的轨迹用荧光屏显示出来。示波器主要由示波管（见图1））和复杂的电子线路构成。示波器的基本结构见图2。 图1 示波管示意图 1.偏转电场控制电子束在视屏上的轨迹 偏转电压U 与偏转位移Y （或X ）成正比关系。如图3所示：y U Y 。 图3偏转电压U 与偏转位移Y 如果只在竖直偏转板（Y 轴）上加一正弦电压，则电子只在竖直方向随电压变化而往复运动，见图4a 。要能够显示波形，必须在水平偏转板（X 轴）上加一扫描电压，见图4b 。 图4a 信号随时间变化的规律 （加在Y 偏转板） 图4b 锯齿波电压（加在X 偏转板） 示波器显示波形实质：见图5，沿Y 轴方向的简谐运动与沿X 轴方向的匀速运动合成的一种合运动。显示稳定波形的条件：扫描电压周期应为被测信号周期的整数倍，即T x =nT y （ n=1，2，3…）（见图6） 2.同步扫描（其目的是保证扫描周期是信号周期的整数倍） （1）同步的概念：为了显示如图5所示的稳定图形，只有保证正弦波到I y 点时，锯齿波正好到i 点，从而亮点扫完了一个周期的正弦曲线。由于锯齿波这时马上复原，所以亮点又回到A 点，再次重复这一过程。光点所画的轨迹和第一周期的完全重合，所以在荧光屏上显示出一个稳定的波形，这就是所谓的同步。 由此可知同步的一般条件为： T x = nT y ，n = 1，2，3… 图2 示波器的基本结构简图 实验九示波器的原理与使用 电学量测量是现代生产和科学研究中应用很广泛的一种实验方法和技术。除用一些常用仪器测量电学量外，对非电学量的测量也是很重要的实用技术。本实验学习使用的阴极射线（电子射线）示波器，简称示波器，不但可以直接观察电学量—电压的波形，并测定电压信号的幅度和频率等，而且可以对一切可以转化为电压的电学量（如电流、电功率、阻抗等）、非电学量（如温度、位移、速度、压力、光强、磁场、频率等）以及它们随时间的变化过程进行观测，是一用途广泛的现代观测工具。 实验目的 1．了解通用示波器的结构和工作原理． 2．初步掌握通用示波器各个旋钮的作用和使用方法． 3．学习利用示波器观察电信号的波形，测量电压、频率和相位。 实验仪器 通用示波器、音频信号发生器、数字频率计，晶体管毫伏计。 实验原理 电子示波器(阴极射线示波器)简称为示波器，它可显示电信号变化过程的图形(又称波形)，又可显示两个相关量的函数图形。由于电学量、磁学量和各种非电量转换来的电信号均可利用示波器进行观察和测量，所以示波器是现代科学技术各领域中应用非常广泛的测量工具。 —、示波器的构造和工作原理 最简单的示波器应包括以下五个部分(如图1所示)：①示波管，②扫描发生器，③同步电路，④水平轴和垂直轴放大器，⑤电源供给。下面分别加以简单说明： 图1 示波器方框图 1．示波管 示波管是示波器进行图形显示的核心部分，在一个抽成高真空的玻璃泡中，装有各种电极（图2)，按其功能可分为三部分． ①电子枪用以产生定向运动的高速电子，电子枪包括三个电极： 热阴极——这是一个罩在灯丝外面的小金属圆筒，其前端涂有氧化物，当灯丝中通入电流时，阴极受热而发射电子并形成电子流。 控制栅极——这是前瑞开有小孔的金属圆筒，套在阴极外侧，电子可以从小孔中通过．在工作时栅极电势低于阴极，即调节栅极电势的高低可以控制到达荧光屏的电子流强度，使屏上光点的亮度(辉度)发生变化，此即“辉度调节”． 阳极——这也是由开有小孔的圆筒组成，阳极电压(对阴极)约1000V，可使电子流获得很高的速度，而且阳极区的不均匀电场还能将由栅极过来的散开的电子流聚焦成一窄细的电子束，改变阳极电压可以调节电子束的聚焦程度，即荧光屏上光点的大小，称为“聚焦调节”． 图2 示波管结构图 ②偏转极示波器原理及其应用分析解析
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数字示波器及其简单原理图
示波器的基础学习知识原理和使用
实验3示波器的一般使用和常用参数测量
示波器的平均值参数、参数的统计平均值及波形平均算法
示波器CSV波形数据导入M精编b进行FFT分析
示波器使用简易说明
示波器的原理和使用方法
用示波器测时间
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示波器 波形显示原理 示波器使用
示波器测量波形浅析
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汽修示波器波形分析法案例
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实验九 示波器的原理与使用
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