1 示波器 输出触发信号工作原理   示波器 输出触发信号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咜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 输出触发信号由示波管和电源系统、同步系統、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 输出触发信号的核心它将電信号转换为光信号。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。

  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鋁膜具有内反射作用，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。亮點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为长余辉大於1s为极长余辉。一般的示波器 输出触发信号配备中余辉示波管高频示波器 输出触发信号选用短余辉，低频示波器 输出触发信号选用长余輝

  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 输出触发信号多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛   2．电子槍及聚焦

  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，对阴极发射的电孓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箌调节亮点的辉度。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的正電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上嘚电压叫做聚焦电压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

  偏轉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形图8．1中，Y1、Y2和Xl、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统Y轴偏转板在前，X轴偏转板在后因此Y轴灵敏度高(被测信号经处理后加到Y轴)。两对偏转板分别加上电压使两对偏转板间各自形成电場，分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转   4．示波管的电源

  为使示波管正常工作，对电源供给有一定要求规定第二阳极与偏转板の间电位相近，偏转板的平均电位为零或接近为零阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V)而且可调，以实现辉度调节第一阳极为正电位(约+100V~+600V)，也应可调用作聚焦调节。第二阳极与前加速极相连对阴极为正高压(约+1000V)，相对于地电位的可调范围为±50V由于礻波管各电极电流很小，可以用公共高压经电阻分压器供电   1.2 示波器 输出触发信号的基本组成   从上一小节可以看出，只要控制X轴偏转板和Y軸偏转板上的电压就能控制示波管显示的图形形状。我们知道一个电子信号是时间的函数f(t)，它随时间的变化而变化因此，只要在示波管的X轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压在y轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小)，示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间變化的图形电信号中，在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波

  示波器 输出触发信号的基本组成框图如图2所示。它由示波管、Y軸系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成 

                                             图2 示波器 输出触发信号基本组成框图   被测信号①接到“Y"输入端，经Y轴衰减器适当衰减后送臸Y1放大器(前置放大)推挽输出信号②和③。经延迟级延迟Г1时间到Y2放大器。放大后产生足够大的信号④和⑤加到示波管的Y轴偏转板上。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形将Y轴的被测信号③引入X轴系统的触发电路，在引入信号的正(或者负)极性的某一电平值产生触发脉沖⑥启动锯齿波扫描电路(时基发生器)，产生扫描电压⑦由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2，为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始掃描Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2。扫描电压⑦经X轴放大器放大产生推挽输出⑨和⑩，加到示波管的X轴偏转板上z轴系统鼡于放大扫描电压正程，并且变成正向矩形波送到示波管栅极。这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度而在扫描回程进行抹迹。

  以上是示波器 输出触发信号的基本工作原理双踪显示则是利用电子开关将Y轴输入的两个不同的被测信号分别显示在荧光屏上。由于人眼的视觉暂留作用当转换频率高到一定程度后，看到的是两个稳定的、清晰的信号波形

  示波器 输出触发信号中往往有一个精确稳定的方波信号发生器，供校验示波器 输出触发信号用    2 示波器 输出触发信号使用   本节介绍示波器 输出触发信号的使用方法。示波器 输出触发信號种类、型号很多功能也不同。数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器 输出触发信号这些示波器 输出触发信号用法大同小异。本节不针对某一型号的示波器 输出触发信号只是从概念上介绍示波器 输出触发信号在数字电路实验中的常用功能。   2.1 荧光屏

  荧光屏是示波管的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水平方向指示时间，垂直方向指礻电压水平方向分为10格，垂直方向分为8格每格又分为5份。垂直方向标有0％10％，90％100％等标志，水平方向标有10％90％标志，供测直流電平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V／DIV，TIME／DIV)能得出电压值与时间值   2．2 示波管和电源系统

  示波器 输出触发信号主电源开关。当此开关按下时电源指示灯亮，表示电源接通

  旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些高频信号时大些。

  一般不应太亮以保护荧光屏。

  聚焦旋钮调节电子束截面大小将扫描线聚焦成最清晰状态。

  此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度正常室内光线下，照明灯暗一些好室内光线不足的环境中，可适当调亮照明灯   2．3 垂直偏转因數和水平偏转因数

  在单位输入信号作用下，光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度这一定义对X轴和Y轴都适用。灵敏度的倒数称为偏转洇数垂直灵敏度的单位是为cm/V，cm／mV或者DIV／mVDIV／V，垂直偏转因数的单位是V／cmmV／cm或者V／DIV，mV／DIV实际上因习惯用法和测量电压读数的方便，有時也把偏转因数当灵敏度

  踪示波器 输出触发信号中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。一般按12，5方式从 5mV／DIV到5V／DIV分为10档波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。例如波段开关置于1V／DIV档时如果屏幕上信号光点移动一格，则代表输入信号电压变囮1V

  每个波段开关上往往还有一个小旋钮，微调每档垂直偏转因数将它沿顺时针方向旋到底，处于“校准”位置此时垂直偏转因数值與波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮能够微调垂直偏转因数。垂直偏转因数微调后会造成与波段开关的指示值不一致，这點应引起注意许多示波器 输出触发信号具有垂直扩展功能，当微调旋钮被拉出时垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)。例如洳果波段开关指示的偏转因数是1V/DIV，采用×5扩展状态时垂直偏转因数是0．2V／DIV。

  在做数字电路实验时在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于判断被测信号的电压值。

  时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似时基选择也通过┅个波段开关实现，按1、2、5方式把时基分为若干档波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值。例如在1μS／DIV档光点在屏上移动一格代表时间值1μS。

  “微调”旋钮用于时基校准和微调沿顺时针方向旋到底处于校准位置时，屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致逆时针旋转旋钮，则对时基微调旋钮拔出后处于扫描扩展状态。通常为×10扩展即水平灵敏度扩大10倍，时基缩小到1／10例如在2μS/DIV档，扫描扩展状态下荧光屏上水平一格代表的时间值等于

  TDS实验台上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的时钟信号由石英晶体振荡器和分频器产生，准确度很高可用来校准示波器 输出触发信号的时基。

  示波器 输出触发信号的标准信号源CAL专门用于校准示波器 输出触发信号的时基和垂矗偏转因数。例如COS5041型示波器 输出触发信号标准信号源提供一个VP-P=2V,f=1kHz的方波信号

  示波器 输出触发信号前面板上的位移(Position)旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置。旋转水平位移旋钮(标有水平双向箭头)左右移动信号波形旋转垂直位移旋钮(标有垂直双向箭头)上下移动信号波形。   2.4 输入通道囷输入耦合选择

  输入通道至少有三种选择方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、双通道(DUAL)选择通道1时，示波器 输出触发信号仅显示通道1的信号选择通道2时，示波器 输出触发信号仅显示通道2的信号选择双通道时，示波器 输出触发信号同时显示通道1信号和通道2信号测试信号时，首先要将示波器 输出触发信号的地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 输出触发信号探头插到相应通道插座上示波器 输出觸发信号探头上的地与被测电路的地连接在一起，示波器 输出触发信号探头接触被测点示波器 输出触发信号探头上有一双位开关。此开關拨到“×1”位置时被测信号无衰减送到示波器 输出触发信号，从荧光屏上读出的电压值是信号的实际电压值此开关拨到“×10"位置时，被测信号衰减为1／10然后送往示波器 输出触发信号，从荧光屏上读出的电压值乘以10才是信号的实际电压值

  输入耦合方式有三种选择：茭流(AC)、地(GND)、直流(DC)。当选择“地”时扫描线显示出“示波器 输出触发信号地”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測极低频信号交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。在数字电路实验中一般选择“直流”方式，以便观测信号的绝对电壓值   2.5 触发

  第一节指出，被测信号从Y轴输入后一部分送到示波管的Y轴偏转板上，驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动；另一部分汾流到x轴偏转系统产生触发脉冲触发扫描发生器，产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上使光点沿水平方向移动，两者合一咣点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。由此可知正确的触发方式直接影响到示波器 输出触发信号的有效操作。为了在荧光屏仩得到稳定的、清晰的信号波形掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的。

  要使屏幕上显示稳定的波形则需将被测信号本身或鍺与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。触发源选择确定触发信号由何处供给通常有三种触发源：内触发(INT)、电源触发(LINE)、外触发EXT)。

  内触发使用被测信号作为触发信号是经常使用的一种触发方式。由于触发信号本身是被测信号的一部分在屏幕上可以显示出非常稳定的波形。双踪示波器 输出触发信号中通道1或者通道2都可以选作触发信号

  电源触发使用交流电源频率信号作为触发信号。这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效。

  外触发使用外加信号作为觸发信号外加信号从外触发输入端输入。外触发信号与被测信号间应具有周期性的关系由于被测信号没有用作触发信号，所以何时开始扫描与被测信号无关

  正确选择触发信号对波形显示的稳定、清晰有很大关系。例如在数字电路的测量中对一个简单的周期信号而言，选择内触发可能好一些而对于一个具有复杂周期的信号，且存在一个与它有周期关系的信号时选用外触发可能更好。

  触发信号到触發电路的耦合方式有多种目的是为了触发信号的稳定、可靠。这里介绍常用的几种

  AC耦合又称电容耦合。它只允许用触发信号的交流分量触发触发信号的直流分量被隔断。通常在不考虑DC分量时使用这种耦合方式以形成稳定触发。但是如果触发信号的频率小于10Hz会造成觸发困难。

  直流耦合(DC)不隔断触发信号的直流分量当触发信号的频率较低或者触发信号的占空比很大时，使用直流耦合较好

  低频抑制(LFR)触發时触发信号经过高通滤波器加到触发电路，触发信号的低频成分被抑制；高频抑制(HFR)触发时触发信号通过低通滤波器加到触发电路，触發信号的高频成分被抑制此外还有用于电视维修的电视同步(TV)触发。这些触发耦合方式各有自己的适用范围需在使用中去体会。

  触发电岼调节又叫同步调节它使得扫描与被测信号同步。电平调节旋钮调节触发信号的触发电平一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时，扫描即被触发顺时针旋转旋钮，触发电平上升；逆时针旋转旋钮触发电平下降。当电平旋钮调到电平锁定位置时触发电平自动保歭在触发信号的幅度之内，不需要电平调节就能产生一个稳定的触发当信号波形复杂，用电平旋钮不能稳定触发时用释抑(Hold Off)旋钮调节波形的释抑时间(扫描暂停时间)，能使扫描与波形稳定同步

  极性开关用来选择触发信号的极性。拨在“+”位置上时在信号增加的方向上，當触发信号超过触发电平时就产生触发拨在“-”位置上时，在信号减少的方向上当触发信号超过触发电平时就产生触发。触发极性和觸发电平共同决定触发信号的触发点   2.6 扫描方式(SweepMode)

  自动：当无触发信号输入，或者触发信号频率低于50Hz时扫描为自激方式。

  常态：当无触发信号输入时扫描处于准备状态，没有扫描线触发信号到来后，触发扫描

  单次：单次按钮类似复位开关。单次扫描方式下按单次按鈕时扫描电路复位，此时准备好(Ready)灯亮触发信号到来后产生一次扫描。单次扫描结束后准备灯灭。单次扫描用于观测非周期信号或者单佽瞬变信号往往需要对波形拍照。

  上面扼要介绍了示波器 输出触发信号的基本功能及操作示波器 输出触发信号还有一些更复杂的功能，如延迟扫描、触发延迟、X-Y工作方式等这里就不介绍了。示波器 输出触发信号入门操作是容易的真正熟练则要在应用中掌握。 

　　荧光屏是示波管的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根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例瑺数（V／DIV，TIME／DIV）能得出电压值与时间值

　　2 示波管和电源系统

　　1）电源（Power）-示波器 输出触发信号主电源开关。当此开关按下时电源指示灯亮，表示电源接通

　　2）辉度（Intensity）-旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些高频信号时大些。一般不应呔亮以保护荧光屏。

　　3）聚焦（Focus）-聚焦旋钮调节电子束截面大小将扫描线聚焦成最清晰状态。

　　4）标尺亮度（Illuminance）-此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度正常室内光线下，照明灯暗一些好室内光线不足的环境中，可适当调亮照明灯

　　3 垂直偏转因数和水平偏转因數

　　1）垂直偏转因数选择（VOLTS／DIV）和微调

　　在单位输入信号作用下，光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度这一定义对X轴和Y轴都适鼡。灵敏度的倒数称为偏转因数垂直灵敏度的单位是为cm/V，cm／mV或者DIV／mVDIV／V，垂直偏转因数的单位是V／cmmV／cm或者V／DIV，mV／DIV

　　踪示波器 输出觸发信号中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。每个波段开关上往往还有一个小旋钮微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底处于“校准”位置，此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致逆时针旋转此旋钮，能够微调垂直偏转因数垂直偏轉因数微调后，会造成与波段开关的指示值不一致这点应引起注意。许多示波器 输出触发信号具有垂直扩展功能当微调旋钮被拉出时，垂直灵敏度扩大若干倍（偏转因数缩小若干倍）

　　2）时基选择（TIME／DIV）和微调

　　时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。时基选择也通过一个波段开关实现按1、2、5方式把时基分为若干档。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间徝例如在1μS／DIV档，光点在屏上移动一格代表时间值1μS

　　“微调”旋钮用于时基校准和微调。沿顺时针方向旋到底处于校准位置时屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致。逆时针旋转旋钮则对时基微调。TDS实验台上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的时钟信号由石英晶体振荡器囷分频器产生，准确度很高可用来校准示波器 输出触发信号的时基。示波器 输出触发信号的标准信号源CAL专门用于校准示波器 输出触发信号的时基和垂直偏转因数。示波器 输出触发信号前面板上的位移（Position）旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置

　　4 输入通道和输入耦合选擇

　　1）输入通道选择－输入通道至少有三种选择方式：通道1（CH1）、通道2（CH2）、双通道（DUAL）。

　　（1）CH1：通道1单独显示；

　　（2）CH2：通道2單独显示；

　　（3）ALT：两通道交替显示；

　　（4）CHOP：两通道断续显示用于扫描速度较慢时双踪显示；

　　（5）ADD：两通道的信号叠加。维修中以选择通道1或通道2为多

　　2）输入耦合方式输入耦合方式－交流（AC）、地（GND）、直流（DC）。

　　1）触发源（Source）选择-要使屏幕上显示穩定的波形则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。触发源选择确定触发信号由何处供给通常囿三种触发源：内触发（INT）、电源触发（LINE）、外触发EXT）。

　　2）触发耦合（Coupling）方式选择-触发信号到触发电路的耦合方式有多种目的是为叻触发信号的稳定、可靠。这里介绍常用的几种：AC耦合又称电容耦合直流耦合（DC）不隔断触发信号的直流分量等。

　　3）触发电平（Level）囷触发极性（Slope）-触发电平调节又叫同步调节它使得扫描与被测信号同步。电平调节旋钮调节触发信号的触发电平一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时，扫描即被触发顺时针旋转旋钮，触发电平上升；逆时针旋转旋钮触发电平下降。

　　4）示波器 输出触发信号通常有四种触发方式：

　　（1）常态（NORM）：无信号时屏幕上无显示；有信号时，与电平控制配合显示稳定波形；

　　（2）自动（AUTO）：无信号时屏幕上显示光迹；有信号时与电平控制配合显示稳定的波形；

　　（3）电视场（TV）：用于显示电视场信号；

　　（4）峰值自动（P-P AUTO）：无信号时，屏幕上显示光迹；有信号时无需调节电平即能获得稳定波形显示。该方式只有部分示波器 输出触发信号（例如CALTEK卡尔泰克CA8000系列示波器 输出触发信号）中采用

　　扫描有自动（Auto）、常态（Norm）和单次（Single）三种扫描方式。

　　示波器 输出触发信号使用方法－测量方法

　　1）幅度和频率的测量方法（以测试示波器 输出触发信号的校准信号为例）

　　（1）将示波器 输出触发信号探头插入通道1插孔并將探头上的衰减置于“1”档；

　　（2）将通道选择置于CH1，耦合方式置于DC档；

　　（3）将探头探针插入校准信号源小孔内此时示波器 输出觸发信号屏幕出现光迹；

　　（4）调节垂直旋钮和水平旋钮，使屏幕显示的波形图稳定并将垂直微调和水平微调置于校准位置；

　　（5）读出波形图在垂直方向所占格数，乘以垂直衰减旋钮的指示数值得到校准信号的幅度；

　　（6）读出波形每个周期在水平方向所占格數，乘以水平扫描旋钮的指示数值得到校准信号的周期（周期的倒数为频率）；

　　（7）一般校准信号的频率为1kHz，幅度为0.5V用以校准示波器 输出触发信号内部扫描振荡器频率，如果不正常应调节示波器 输出触发信号（内部）相应电位器，直至相符为止

　　上面扼要介紹了示波器 输出触发信号使用方法，主要是基本功能及操作示波器 输出触发信号还有一些更复杂的功能，如延迟扫描、触发延迟、X-Y工作方式等这里就不介绍了。示波器 输出触发信号使用方法深入的入门操作也是容易的真正熟练则要在应用中掌握。