模擬存儲示波器：框圖、工作原理及其應(yīng)用

示波器是一種實(shí)驗室儀器，通常用于在顯示屏上顯示單個或重復(fù)波形?？梢苑治鲞@些波形的不同屬性，如頻率、幅度、上升時間、失真、時間間隔等。示波器用于工程、醫(yī)學(xué)、科學(xué)、電信、汽車工業(yè)等不同行業(yè)領(lǐng)域。

在示波器中，有是用于存儲信號的兩種技術(shù)；模擬和數(shù)字存儲。模擬存儲具有更高的速度，但與數(shù)字存儲相比，它的通用性較差。本文IC先生網(wǎng)簡單介紹模擬存儲示波器的工作原理及其應(yīng)用。

什么是模擬存儲示波器？

模擬存儲示波器是示波器的一種，用于存儲波形以便以后可視化。這些類型的示波器的性能非常簡單，而且成本非常高，因此通常僅用于專業(yè)應(yīng)用。這些示波器采用特殊的 CRT（陰極射線管）和長余輝裝置。這些 CRT 能夠改變持久性，但是，如果極亮的跡線保持較長時間，則有可能在顯示器上永久燒毀跡線。所以這些顯示器需要小心使用。

模擬存儲示波器的工作原理

模擬存儲示波器使用具有長持續(xù)能力的特殊CRT來工作。一種特殊的 CRT 裝置用于在電子束撞擊的顯示區(qū)域內(nèi)存儲電荷，從而使熒光比普通顯示器停留的時間更長。

該示波器的工作原理是將直接測量的電壓施加到在示波器屏幕上移動的電子束上。光束射向涂有熒光粉的屏幕，屏幕在被光束照射時會發(fā)光。然后光束被信號偏轉(zhuǎn)，在屏幕上跟蹤波形。電壓將使光束按比例向上和向下偏轉(zhuǎn)，以在顯示屏上跟蹤波形。因此這提供了即時的波形圖。

規(guī)格參數(shù)

模擬存儲示波器的規(guī)格包括以下內(nèi)容。

尺寸為近似值：305（寬）x 135（高）x 365（深）毫米。

輸入阻抗為 1 M 歐姆。

觸發(fā)模式為 AUTO/TV-V/NORM/TV-H。

XY 相位差低于或等于 3 度，DC – 50KHz。

極性選擇為+或-。

高靈敏度觸發(fā)相當(dāng)于 1mV/格。

Ch1通道增量放大功能，檢查更清晰。

它具有電視同步分離電路，可顯示穩(wěn)定的電視信號。

CRT 是一個 6 英寸矩形屏幕，帶有內(nèi)部刻度線，8 x10 div，其中 1 div = 1cm。

顯示模式有CH1、CH2、ADD、ALT、CHOP。

上升時間≤8.8ns。

輸入電壓最大為250V≤1KHz。

輸入耦合有交流、直流和接地。

準(zhǔn)確度為±3%。

觸發(fā)源為CH1、CH2、VERT、LINE、EXT。

靈敏度和頻率為20Hz ~ 60MHz。

波形校準(zhǔn)為1KH±20%頻率和0.5V±10%電壓。

電源為220V/110V±10%；50/60赫茲。

其重量約為9公斤。

模擬存儲示波器框圖

下面顯示了使用 CRT 的模擬存儲示波器框圖。該示波器中使用的 CRT 類型是靜電式而不是磁偏轉(zhuǎn)式，因為它提供更快的電子流控制并允許模擬示波器實(shí)現(xiàn)非常高頻的操作。模擬示波器包含多個電路模塊，能夠提供穩(wěn)定的輸入波形圖像。

信號輸入

有一系列與信號輸入或顯示屏上的 Y 軸相關(guān)的控件。在許多情況下，信號會疊加在直流偏置中。因此，需要在輸入端串接一個電容，以確保隔斷直流。當(dāng)使用電容器時，選擇交流選項將意味著低頻信號可能會受到限制。

Y衰減器

Y 衰減器用于確保信號以所需的電平提供給 Y 放大器。

Y 放大器：

示波器中的Y放大器只是提供放大以提供輸出。該放大器主要是線性的，因為這將決定示波器的精度。

Y偏轉(zhuǎn)電路：

當(dāng)來自 y 放大器的放大信號被提供給 Y 偏轉(zhuǎn)電路時，它會以所需的電平提供給 CRT 板。CRT 上使用的偏轉(zhuǎn)是靜電偏轉(zhuǎn)，因為這提供了示波器所需的高速偏轉(zhuǎn)。

觸發(fā)電路：

觸發(fā)系統(tǒng)用于保證顯示屏上是否呈現(xiàn)穩(wěn)定的波形。需要將斜坡信號設(shè)置為在要檢查的輸入信號的每個周期的相似點(diǎn)處開始。以這種方式，波形上的相似點(diǎn)將顯示在顯示器上的相似位置處。

在上面的框圖中，從 Y 放大器的輸出接收信號并將其提供給另一個調(diào)理放大器。之后，它通過施密特觸發(fā)器電路，該電路在波形增大和減小時提供單個開關(guān)點(diǎn)。為觸發(fā)選擇必要的感測，以便觸發(fā)點(diǎn)可以發(fā)生在波形的上升沿或下降沿上，無論觸發(fā)信號給出斜坡的起始點(diǎn)，在提供給斜坡電路之前都可以選擇該波形的上升沿或下降沿。

從外部源，利用信號也是可行的。因此，這可能是一個非常合適的功能，因為可能需要從輸入信號之外的另一個源獲取觸發(fā)。

消隱放大器

在整個反激階段，消隱放大器用于清潔屏幕。只需要斜坡的復(fù)位元件即可產(chǎn)生提供給 CRT 柵極的脈沖。這減少了電子流并在此期間有效地使顯示器空白。

斜坡發(fā)生器（時基）

時基控制是模擬存儲示波器的重要控制之一。這將在速度上產(chǎn)生巨大差異，并將針對示波器CRT上的每個分區(qū)及時進(jìn)行調(diào)整。選擇正確的時基速度來顯示所需的特定波形至關(guān)重要。

該模擬存儲示波器的操作是；它使用 CRT 在水平和垂直軸上顯示信號。通常，垂直軸是瞬時輸入電壓值，水平軸是斜坡波形。

當(dāng)斜坡波形的電壓增加時，跡線沿水平方向在顯示屏上移動。一旦到達(dá)屏幕末端，波形就回到零并且跡線回到起點(diǎn)。通過使用這種方法，水平軸對應(yīng)于時間，而垂直軸對應(yīng)于幅度。這樣就可以在CRT上顯示常見的波形圖了。

數(shù)字存儲示波器與模擬存儲示波器

數(shù)字存儲示波器與模擬存儲示波器的區(qū)別包括以下幾點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

模擬存儲示波器的優(yōu)點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)。

模擬存儲示波器通常非常便宜。

這些示波器能夠為許多實(shí)驗室和服務(wù)情況提供良好的性能。

這些示波器提供準(zhǔn)確的性能，特別是對于實(shí)驗室練習(xí)。

這些示波器不需要微處理器、ADC 或采集存儲器來進(jìn)行測量。

模擬存儲示波器的缺點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)。

與數(shù)字示波器相比，不提供附加功能

這些設(shè)備不適合分析電子電路內(nèi)的高頻急劇上升時間瞬態(tài)。

這些示波器操作起來并不簡單，因此您需要進(jìn)行實(shí)踐培訓(xùn)。

應(yīng)用領(lǐng)域

模擬存儲示波器的應(yīng)用包括以下內(nèi)容。

它顯示單次波形和長周期波形。

模擬示波器用于提供穩(wěn)定的輸入波形圖像。

這些類型的示波器廣泛用于實(shí)時觀察僅發(fā)生一次的事件。

它用于顯示極低頻信號。

這些示波器主要用于屏幕顯示時間太短而無法檢查待測信號的情況。

該示波器用于通過使用電子束來映射和顯示信號的恒定可變輸入電壓。

問：模擬存儲示波器可以測量的最大頻率是多少？

答：模擬存儲示波器可以測量的最大頻率一般在幾兆赫茲到幾十兆赫茲范圍內(nèi)。

問：使用模擬存儲示波器相對于數(shù)字存儲示波器有哪些優(yōu)勢？

答：模擬存儲示波器能夠以高分辨率捕獲和顯示復(fù)雜的波形，同時顯示多個波形，并在信號不再存在后將波形存儲一段時間。此外，模擬存儲示波器通常比數(shù)字存儲示波器便宜。

問：存儲 CRT 在模擬存儲示波器中如何工作？

答：模擬存儲示波器中的存儲CRT能夠在信號消失后將波形圖像保留在屏幕上一段時間。即使信號不再存在，用戶也可以分析波形。

問：模擬存儲示波器有哪些不同類型的觸發(fā)器？

答：模擬存儲示波器提供的觸發(fā)類型包括邊沿觸發(fā)、脈寬觸發(fā)和視頻觸發(fā)。

問：模擬存儲示波器如何同時顯示多個波形？

答：模擬存儲示波器可以通過使用稱為“雙束”或“雙跡”的技術(shù)同時顯示多個波形，該技術(shù)使用兩束電子束同時顯示兩個信號。

問：模擬存儲示波器與數(shù)字存儲示波器在耐用性方面相比如何？

答：模擬存儲示波器由于使用陰極射線管，因此比數(shù)字存儲示波器耐用，陰極射線管易碎，容易損壞。

問：模擬存儲示波器中陰極射線管的典型壽命是多少？

答：模擬存儲示波器中陰極射線管的典型使用壽命約為 10,000 至 15,000 小時。

問：模擬存儲示波器可以用來測量低頻信號嗎？

答：是的，模擬存儲示波器可以用來測量低頻信號，但可能需要使用外部低通濾波器。

問：模擬存儲示波器使用的常見探頭類型有哪些？

答：模擬存儲示波器常用的探頭類型包括無源探頭、有源探頭和差分探頭。

審核編輯 黃宇