模拟存储示波器：框图、工作原理及其应用

示波器是一种实验室仪器，通常用于在显示屏上显示单个或重复波形。可以分析这些波形的不同属性，如频率、幅度、上升时间、失真、时间间隔等。示波器用于工程、医学、科学、电信、汽车工业等不同行业领域。

在示波器中，有是用于存储信号的两种技术；模拟和数字存储。模拟存储具有更高的速度，但与数字存储相比，它的通用性较差。本文IC先生网简单介绍模拟存储示波器的工作原理及其应用。

什么是模拟存储示波器？

模拟存储示波器是示波器的一种，用于存储波形以便以后可视化。这些类型的示波器的性能非常简单，而且成本非常高，因此通常仅用于专业应用。这些示波器采用特殊的 CRT（阴极射线管）和长余辉装置。这些 CRT 能够改变持久性，但是，如果极亮的迹线保持较长时间，则有可能在显示器上永久烧毁迹线。所以这些显示器需要小心使用。

模拟存储示波器的工作原理

模拟存储示波器使用具有长持续能力的特殊CRT来工作。一种特殊的 CRT 装置用于在电子束撞击的显示区域内存储电荷，从而使荧光比普通显示器停留的时间更长。

该示波器的工作原理是将直接测量的电压施加到在示波器屏幕上移动的电子束上。光束射向涂有荧光粉的屏幕，屏幕在被光束照射时会发光。然后光束被信号偏转，在屏幕上跟踪波形。电压将使光束按比例向上和向下偏转，以在显示屏上跟踪波形。因此这提供了即时的波形图。

规格参数

模拟存储示波器的规格包括以下内容。

尺寸为近似值：305（宽）x 135（高）x 365（深）毫米。

输入阻抗为 1 M 欧姆。

触发模式为 AUTO/TV-V/NORM/TV-H。

XY 相位差低于或等于 3 度，DC – 50KHz。

极性选择为+或-。

高灵敏度触发相当于 1mV/格。

Ch1通道增量放大功能，检查更清晰。

它具有电视同步分离电路，可显示稳定的电视信号。

CRT 是一个 6 英寸矩形屏幕，带有内部刻度线，8 x10 div，其中 1 div = 1cm。

显示模式有CH1、CH2、ADD、ALT、CHOP。

上升时间≤8.8ns。

输入电压最大为250V≤1KHz。

输入耦合有交流、直流和接地。

准确度为±3%。

触发源为CH1、CH2、VERT、LINE、EXT。

灵敏度和频率为20Hz ~ 60MHz。

波形校准为1KH±20%频率和0.5V±10%电压。

电源为220V/110V±10%；50/60赫兹。

其重量约为9公斤。

模拟存储示波器框图

下面显示了使用 CRT 的模拟存储示波器框图。该示波器中使用的 CRT 类型是静电式而不是磁偏转式，因为它提供更快的电子流控制并允许模拟示波器实现非常高频的操作。模拟示波器包含多个电路模块，能够提供稳定的输入波形图像。

信号输入

有一系列与信号输入或显示屏上的 Y 轴相关的控件。在许多情况下，信号会叠加在直流偏置中。因此，需要在输入端串接一个电容，以确保隔断直流。当使用电容器时，选择交流选项将意味着低频信号可能会受到限制。

Y衰减器

Y 衰减器用于确保信号以所需的电平提供给 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输出。该放大器主要是线性的，因为这将决定示波器的精度。

Y偏转电路：

当来自 y 放大器的放大信号被提供给 Y 偏转电路时，它会以所需的电平提供给 CRT 板。CRT 上使用的偏转是静电偏转，因为这提供了示波器所需的高速偏转。

触发电路：

触发系统用于保证显示屏上是否呈现稳定的波形。需要将斜坡信号设置为在要检查的输入信号的每个周期的相似点处开始。以这种方式，波形上的相似点将显示在显示器上的相似位置处。

在上面的框图中，从 Y 放大器的输出接收信号并将其提供给另一个调理放大器。之后，它通过施密特触发器电路，该电路在波形增大和减小时提供单个开关点。为触发选择必要的感测，以便触发点可以发生在波形的上升沿或下降沿上，无论触发信号给出斜坡的起始点，在提供给斜坡电路之前都可以选择该波形的上升沿或下降沿。

从外部源，利用信号也是可行的。因此，这可能是一个非常合适的功能，因为可能需要从输入信号之外的另一个源获取触发。

消隐放大器

在整个反激阶段，消隐放大器用于清洁屏幕。只需要斜坡的复位元件即可产生提供给 CRT 栅极的脉冲。这减少了电子流并在此期间有效地使显示器空白。

斜坡发生器（时基）

时基控制是模拟存储示波器的重要控制之一。这将在速度上产生巨大差异，并将针对示波器CRT上的每个分区及时进行调整。选择正确的时基速度来显示所需的特定波形至关重要。

该模拟存储示波器的操作是；它使用 CRT 在水平和垂直轴上显示信号。通常，垂直轴是瞬时输入电压值，水平轴是斜坡波形。

当斜坡波形的电压增加时，迹线沿水平方向在显示屏上移动。一旦到达屏幕末端，波形就回到零并且迹线回到起点。通过使用这种方法，水平轴对应于时间，而垂直轴对应于幅度。这样就可以在CRT上显示常见的波形图了。

数字存储示波器与模拟存储示波器

数字存储示波器与模拟存储示波器的区别包括以下几点。

 

数字存储示波器	模拟存储示波器
在数字存储示波器中，向存储 CRT 提供大量电力。	在模拟存储示波器中，向存储 CRT 提供少量电源。
与模拟存储示波器相比，该示波器的带宽和写入速度较低。	该示波器具有高带宽和写入速度。
数字存储示波器中的CRT并不昂贵。	模拟存储示波器中的CRT价格昂贵。
该示波器在触发后即可收集数据。	该示波器始终收集数据并在触发后停止。
该示波器具有数字存储器。	该示波器中没有数字存储器。
它无法在稳定的 CRT 刷新时间内工作。	它通过稳定的 CRT 刷新时间运行。
该示波器无法为高频信号生成明亮的图像。	即使对于高频信号，该示波器也可以生成明亮的图像。
在这种类型的示波器中，时基由斜坡电路生成。	在这种类型的示波器中，时基由斜坡电路生成。
该示波器的分辨率较低。	该示波器具有更高的分辨率。
该示波器的运行速度较高。	该示波器的运行速度较低。
该示波器没有混叠效应。	该示波器存在混叠效应，因此功能存储带宽有限。
它提供的分辨率较低。	由于使用了 ADC，它提供了更高的分辨率。
该示波器不能在回溯模式下工作。	该示波器以回溯模式工作来描述波形记录仪。

 

优点和缺点

模拟存储示波器的优点包括以下几点。

模拟存储示波器通常非常便宜。

这些示波器能够为许多实验室和服务情况提供良好的性能。

这些示波器提供准确的性能，特别是对于实验室练习。

这些示波器不需要微处理器、ADC 或采集存储器来进行测量。

模拟存储示波器的缺点包括以下几点。

与数字示波器相比，不提供附加功能

这些设备不适合分析电子电路内的高频急剧上升时间瞬态。

这些示波器操作起来并不简单，因此您需要进行实践培训。

应用领域

模拟存储示波器的应用包括以下内容。

它显示单次波形和长周期波形。

模拟示波器用于提供稳定的输入波形图像。

这些类型的示波器广泛用于实时观察仅发生一次的事件。

它用于显示极低频信号。

这些示波器主要用于屏幕显示时间太短而无法检查待测信号的情况。

该示波器用于通过使用电子束来映射和显示信号的恒定可变输入电压。

问：模拟存储示波器可以测量的最大频率是多少？

答：模拟存储示波器可以测量的最大频率一般在几兆赫兹到几十兆赫兹范围内。

问：使用模拟存储示波器相对于数字存储示波器有哪些优势？

答：模拟存储示波器能够以高分辨率捕获和显示复杂的波形，同时显示多个波形，并在信号不再存在后将波形存储一段时间。此外，模拟存储示波器通常比数字存储示波器便宜。

问：存储 CRT 在模拟存储示波器中如何工作？

答：模拟存储示波器中的存储CRT能够在信号消失后将波形图像保留在屏幕上一段时间。即使信号不再存在，用户也可以分析波形。

问：模拟存储示波器有哪些不同类型的触发器？

答：模拟存储示波器提供的触发类型包括边沿触发、脉宽触发和视频触发。

问：模拟存储示波器如何同时显示多个波形？

答：模拟存储示波器可以通过使用称为“双束”或“双迹”的技术同时显示多个波形，该技术使用两束电子束同时显示两个信号。

问：模拟存储示波器与数字存储示波器在耐用性方面相比如何？

答：模拟存储示波器由于使用阴极射线管，因此比数字存储示波器耐用，阴极射线管易碎，容易损坏。

问：模拟存储示波器中阴极射线管的典型寿命是多少？

答：模拟存储示波器中阴极射线管的典型使用寿命约为 10,000 至 15,000 小时。

问：模拟存储示波器可以用来测量低频信号吗？

答：是的，模拟存储示波器可以用来测量低频信号，但可能需要使用外部低通滤波器。

问：模拟存储示波器使用的常见探头类型有哪些？

答：模拟存储示波器常用的探头类型包括无源探头、有源探头和差分探头。

审核编辑 黄宇