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脉冲边沿的测量

发布时间:2022-02-24 发布时间:
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脉冲边沿的测量包括测量脉冲的前沿和后沿时间,需要用到如下的旋钮和开关的操作:

扫描扩展开关、X轴位移旋钮、触发极性开关。而在实际的操作中,经常会出现一些不解的现象,下面将进行详细的解释。

假定被测信号是矩形脉冲(对于作为实验的例子,可以将示波器上的校准信号作为被测信号),目的是要测量该矩形脉冲的前沿时间和后沿时间,假设触发极性开关置于“+”的挡位。由于脉冲边沿时间极短,故必须通过时基调节旋钮将波形在水平方向展宽。展宽得不够的波形,展宽得较好的波形。当然,只有将波形展宽到的程度,才可能进行定量测量。其方法是:将从高电平到低电平的时间差乘以时基旋钮的挡位值(实际上,准确读数应该是从脉冲幅度的90%到脉冲幅度的10%的时间差乘以时基旋钮的挡位值。这里只是一种方便的近似读数)。

要将被测的矩形波展宽的程度,必须将时基调节旋钮往高挡位(顺时针方向)调节。但是,这里会遇到一种情况,即当将时基旋钮调节到某一较高的挡位(并不是最高挡位)后,显示屏上的波形,即显示m-条水平线,而脉冲迦沿消失,这是为什么呢?

当时基调节旋钮往高挡位调节的时候,实际上是将VI-24Z-IU扫描锯齿波正程期的斜率调高。正程期斜率越高,正程时间就越短,而扫描锯齿波正程期所对应的被测信号波形就是显示屏上的波形。

扫描锯齿波是时基调节旋钮在不同挡位时的波形。无论是扫描锯齿波,其正程期的起始点对应着触发脉冲的上升沿(因为触发极性开关置于“+”的挡位,即上升沿触发),相应的触发脉冲的边沿在图中标注有黑点。但是,对于扫描锯齿波来说,因为时基调节旋钮置于比较低的挡位,故正程期斜率比要小,即正程时间较长。在其正程期时间内所对应的被测信号中,含有一个被测信号的下降沿,故相应的显示波形。但是对于扫描锯齿波来说,因正程期短,正程时间内所对应的被测信号中不含脉冲边沿,只对应着被测信号的一小段高电平期,故所显示的波形中就没有被测信号的脉冲边沿。

因此在脉冲边沿的测量中,不可能充分利用时基调节旋钮将脉冲边沿展宽到理想的状态。这时,必须配合X轴放大器的扩展开关。即当调节时基旋钮将被测信号展宽中扫描锯齿波所显示的程度时(只要将时基旋钮的挡位再调高一挡,脉冲边沿将在显示屏上消失),将扩展开关拉出,以进一步将脉冲边沿展宽。此时,显示屏上的踪迹将变暗,而且,可能依然没有脉冲边沿的显示。不过,如果我们调节X轴位移旋钮,即可将脉冲沩沿(下降沿)找到.其操作原理如下.扩展开关用于将扫描锯齿波的幅度放大10倍,于是,扫描锯齿波正程期的斜率将被扩展10倍。X轴放大器中设置有对扫描锯齿波限幅的电路,以免扫描锯齿波在水平方向超出显示屏的范围。于是,此时的扫描锯齿波的波形将变成的很奇怪的形状。省略了触发脉冲的波形。

对于经过幅度的10倍扩展而又被限幅的扫描锯齿波,其低电平时期对应着电子束水平方向在显示屏的最左边停留(但在垂直方向的位置则取决于此时的被测信号电平),从低电平向高电平斜升的时期,就是扫描正程期,对应着电子束从左到右的扫描。这一段时间所对应的被测信号波形,就是显示在显示屏上的波形,正程期过后,又是一段平顶期,这一段时间对应着电子束在水平方向的最右边停留,之后是逆程期电子束回扫(但不显示踪迹)。

可以看到,将扩展开关拉出后,正程期的时间变短了(实际上是原锯齿波正程期时间的十分之一),但是正程期时间可能没有正好对应着被测信号的下降沿,故显示屏上仍然显示不出来被测信号的脉冲边沿。但是,当我们调节X轴位移旋钮时,实际上就在调节叠加在已扩展10倍幅度的锯齿波的直流电平(直流电平可正可负),经过限幅后,其锯齿波的正程期就会在时间轴上发生平移,故只要使得锯齿波正程期平移到正好对应着被测信号的下降沿,则显示屏上就会显示出被测信号的下降沿。当然,由于锯齿波正程期的斜率提高了10倍,即正程期时间降低了10倍,故显示屏上的脉冲边沿将在水平方向扩展10倍。

此时就可定量读取下降沿时间了。

紧接着的问题是,如何测量被测脉冲的上升沿时间呢?即如何实现被测脉冲的上升沿的展宽显示呢?

从操作方法上来说很简单,即此时只需将触发极性开关Slope切换到“一”的挡位,显示屏上将由所显示的下降沿变为显示被测脉冲的上升沿。其操作原理如下。

当将触发极性开关由“+”的挡位切换到“一”的挡位时,示波器内部会将触发脉冲倒相后送往扫描锯齿波发生器,控制扫描锯齿波的形成。本来,触发脉冲的上升沿决定扫描锯齿波正程期的起始点,但触发脉冲倒相后,则倒相以后的触发脉冲的上升沿决定扫描锯齿波正程期的起始点,相当于原来的触发脉冲的下降沿决定扫描锯齿波正程期的起始点。

扫描锯齿波正程期所对应的被测信号波彤中,含有上升沿,故将显示出被测信号的上升沿,如图中所显示的波形所示。扩展开关的展宽原理和X轴平移原理与前面是相同的。

应该说明,可能会发生这样一种错误的操作,即通过CH2通道显示被测信号。将CH2通道中的反相开关INV拉出,由于所显示的波形被反相,故所显示的下降沿将会变成上升沿。于是误认为这就是被测脉冲的上升沿。其错误在于,将被测信号的脉冲沿反相显示,而其实湿示的是被测脉冲的同一个边沿。

另外,从扩展开关的扩展原理和X轴位移的平移原理来看,这个开关和旋钮的配合使用,将实现对被测信号的任意一段波形的显示。当然,这一时间段必须是扩展开关没有被拉m时扫描锯齿波正程期所对应的被测信号的这一时间段的波形。一般来说,要想显示出被测信号的任意一个时间段的波形,普通的示波器是没有办法实现的,而必须采用所谓的双时基示波器。但是,利用示波器的扩展开关和X轴位移旋钮,一般的单时基示波器也在一定的程度上可以实现这种要求。


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