示波器基本理论培训-泰克

泰克科技（中国） 有 限 公 司 泰克科技（中国）有限公司 二 七年十一月二日 示波器基本理论 培训教程 泰克科技（中国） 有 限 公 司 讲座内容 4 测量知识基础 4 示波器基本概念 4 数字示波器 4 数字实时示波器 4 数字荧光示波器 4 示波器的历史 泰克科技（中国） 有 限 公 司 在电路试验调试和电子设备安装调试以及检修排障中，常用的 仪器有示波器、电压电流表、毫伏表、频率计、信号源和电源 。用于完成对电路的静态和动态工作状态的测量。 电源 被测电路信号源 电压电流表 毫伏表 示波器 频率计 电路测量仪器组合 泰克科技（中国） 有 限 公 司 测量测量 台式示波器台式示波器 手持示波器手持示波器 万用表万用表 频率计频率计 激励激励 任意波形发生器任意波形发生器 信号源信号源 电源电源 连接连接 有源，无源探头有源，无源探头 差分探头差分探头 电流探头电流探头 泰克的方案 泰克科技（中国） 有 限 公 司 测量技术知识基础 泰克科技（中国） 有 限 公 司 VAVG VRMS V0 P VP P T f 1/T 交流电的最简单形式是正弦波， 其波形的电压可用有效值、零峰值 或峰峰值来表示。 均方根值 0.707V0-p 平均值 0.637V0-p 巅峰因子 波形的 0-p值与 RMS值之比称为巅峰因子。它 是衡量波峰相对于 RMS值有多高的量度。仪器 中，它是重要的。具有很高巅峰因子的波形 要求仪表能承受很高的峰值电压，而同时有 能测量小得多的 RMS值。 相位 交流电功率 只要是使用电压和电流的 RMS值测量 AC功率和 DC功率产生相同的效果。这就是使用 RMS值的 理由之一。它适用任何波形。对功率来说， RMS值是最有用的。 交变信号 泰克科技（中国） 有 限 公 司 通常除正弦波外，还有其他电压和电流波形。其中的有效值和 平均值（相对零峰值）对每种波形是唯一的 。 如两种波形对相同 电阻提供相同的功率，它们的有效值电压必然是相同的。 正弦波 方波 三角波 半正弦波 脉冲波 巅峰因子 1/ 2 V0 p 2/V0 p 2 1/ 3 V0-p 3 1/V0-p V0-p V0-p 非正弦波 泰克科技（中国） 有 限 公 司 除绝对的正弦波之外，周期 波含的一切频率分量称谐波 。谐波频率是原始频率或基 频整数倍。 周期波无论其波形如何都有 谐波。 周期波给定的频率为基波频 率。 谐波 泰克科技（中国） 有 限 公 司 方波 基波加 3 次谐波 基波加 5 次谐波 基波加 7 次谐波 基波加 9 次谐波 方波是由基波加无数奇 次谐波所构成。包含的 谐波越多，波形越近似 方波。所以方波的质量 根据包含的谐波次数，其近似程度 有所不同。每个谐波的幅度必须使 波形成为方波所需要的恰当值。此 外，谐波之间的相位关系也必须正 确，假使谐波以不等量延迟，即使 谐波幅度正确，方波也会失真。 基波为 正弦波 方波 谐波 泰克科技（中国） 有 限 公 司 90 10 理想的方波和脉冲波的电 压是突然变化的波形陡变 有一定时间这取决于系统 带宽及其他电路参数。波 形从一种电压变至另一种 电压的时间称为上升时间 （上升时间通常在过渡的 10处至 90处测量。 上升时间测量 测量仪表的带宽将影响脉冲和方波的上升时间上升 时间和带宽的关系由下式决定： T上升 0.35/BW BW=3dB 带宽（单位 Hz） 波形从最小值过渡到最大值越快，所含谐波就越多 ，波形所含的频率量也越高。 脉冲的宽度越窄，所含的重要谐波越多，波形所含 的频率量越高。 仪表的上升时间应小于被测量信号波形的上升时间 。 被测上升时间 信号上升时间 2测量仪表上升时间 2 2 *上升时间 泰克科技（中国） 有 限 公 司 测量 AC波形的仪表通常有某种最大频率，超过它， 测量精度就会下降 ，这一频率就是仪表的带宽。定义为：在此频点，仪表的灵敏度下降 3dB. 100% odB 71%- 3dB 仪表 BW 只能测量交流的仪 表在低频处也下滑 为了精确地测量波形，仪器的带宽必须超过波形所含的带宽 。 对于非正弦波的波形，必须考虑其谐波。假如谐波超出仪表的带宽 将不能测得它对波形的影响 。 只能测量 AC电压的仪表，必须对高频和低频带宽都加考虑 。 *带宽 泰克科技（中国） 有 限 公 司 测量 20MHz的方波 在 20MHz带宽示波器测试所 显示的结果 在 200MHz带宽示波器测试 所显示的结果 示波器所显示的波形 仪器带宽对测量波形影响 *注：注意失真情况的波形，在实际的客户交往中给予解释。 泰克科技（中国） 有 限 公 司 低通滤波器 高带宽时的输出 中带宽时的输出 低带宽时的输出 输入 输出带宽如何在时域影响波形，波形通过滤波器。 滤波器的带宽很宽（和基波比较） ，输出方波不表现失真 滤波器的带宽变窄，波形中的某些 谐波不能通过，输出仍然像正弦波 ，但有某些不足，使得产生测量误 差。 滤波器带宽很窄，几乎完全不像方 波，由于缺少高次谐波波形呈圆弧 状。 由于正弦波只有一个基波，仪表的 带宽必须至少是波形的频率。 带宽对方波的影响 泰克科技（中国） 有 限 公 司 波形的重要谐波和上升时间与测量精度的关系 波形的重要谐波 列出的影响波形的谐波数是基波的倍数： 波 形 重要谐波数（基波 10） 正弦波 1:1 方 波 1:9 三角波 1:3 脉冲波（占空比 50） 1:9 脉冲波（占空比 25） 1:14 脉冲波（占空比 10） 1:26 （ 正弦波基波为： 1 ） 上升时间与测量精度 仪表上升时间 上升时间 信号上升时间 测量精度 之比 1:1 41% 2:1 22% 3:1 12% 4:1 5% 5:1 2% 7:1 1% 10:1 0.5% 泰克科技（中国） 有 限 公 司 仪表的输入阻抗特性相差很大，通常可分为两类：高阻 抗和系统阻抗 高阻抗输入 高阻抗输入，可将负载影响减至最小，使被测电路至测 量仪表的电压转移最大。仪表输入阻抗的典型值在 10K 1M之间。 系统输入阻抗 系统的全部输入、输出、电缆和负载具有相同的电阻阻 抗，总能传送最大功率。 对于射频， 50欧姆是用得最多的通用阻抗。这一阻抗可 易于保持，且不受分布电容影响。 仪表的输入阻抗 泰克科技（中国） 有 限 公 司 示波器基础知识 泰克科技（中国） 有 限 公 司 示波器的作用：精确地显示电压对时间的波形 示波器基础 泰克科技（中国） 有 限 公 司 时间 幅度 示波器 - 显示波形示波器 显示波形 泰克科技（中国） 有 限 公 司 示波器无疑是最通用和使用广泛的电子仪器 示波器的主要功能是精确的复现作为时间函数电压波形。确定量和波形质量的 信息如幅度和频率，及波形的形状；比较两个不同波形并测量它们的时间和相 位关系。 示波器不像电压表只提供幅度信息和不像频率计只提供频率时间的单维信息， 它可以观察相对于时间的瞬时电压的两维信息。 在概念上，模拟示波器和数字示波器完成同样的测量，具有相同的功能，不过 仪表内部采用的技术不同。 技术进步给予示波器更多的功能，特别是数字示波器的技术发展赋予示波器更 多波形捕获力，来观察现实世界。由于数字示波器的数学运算功能，它可以是 一台具有波形显示的电压表、电流表、 FFT频率计、功率测量和波形参数分析 的综合性仪表。 示波器概念 泰克科技（中国） 有 限 公 司 垂直 系统 触发 系统 水平 时基 信道 示波器为精确和稳定的 显示信号的波形应具有 的控制和操作系统： 垂直系统 时基（水平）系统 触发系统 显示 模拟示波器 泰克科技（中国） 有 限 公 司 模拟示波器框图 泰克科技（中国） 有 限 公 司 垂直系统对输入信号进行比例变换，其增益确定显示屏上的波形大小。 耦合： DC耦合时， DC信号和 AC信号都能通过， AC耦合时只允许 AC信号通 过。接地，可确定零伏的位置。 DC AC DC耦合显示的波形 AC耦合显示的波形 (a) (b) (c) DC电平3V 2V 1V 2V 1V AC耦合有可能出现不希望有的情形 (C) 垂直系统 泰克科技（中国） 有 限 公 司 带宽限制器：使用带宽限制可以把通常带宽在 100MHz以上的示波器的频带减小到 20MHz的典型值。这样就降低了噪声电平和干扰，这对于进行高灵敏度的测量是非常 有用的。 输入阻抗： 高阻抗输入（ 1M） 的电阻和 7至 30pF相并联。，这足以满足多数场合的要求，因为 它对多数电路的负载效应极小。 50输入阻抗：在 50系统中，电容效应是不怎样重要的，但产生较宽的测量带宽。 50输入阻抗的主要缺点是对许多电路是一个太小的负载电阻。（对于这种情况，常 用低电容有源探头使电路负载最小，并有较宽的频带）。对于固有 50阻抗的系统， 示波器输入阻抗为 50是最方便适宜的。 数学运算（相加、相减、 积分、微分、 FFT） 位置（控制扫线位置和确定地电平的位置） 动态范围（不失真的显示信号的最大幅值） 可变调节 垂直系统 泰克科技（中国） 有 限 公 司 水平时基系统 时基 折回时间一次扫描 V V t t 时间基线 发生器 水平信号 垂直信号输入 垂直放大 斜波波形 为了描绘波形，必须要有水平和垂直两个 方向的信息。示波器描绘的轨迹表明信号 随时间的变化情况，因此其水平偏转必须 与时间成正，示波器中控制水平偏转，即 X 轴的系统称时基。 扫描速度以每格的秒数（ S/秒）来度量 水平位置控制 可变时基 时基放大 双时基 水平时基系统 泰克科技（中国） 有 限 公 司 模拟示波器与数字示波器在两通道捕获波形的差异 （模拟示波器） （数字示波器） 当代模拟示波器至少有两个通道，可以同 时显示两个波形有在双轨迹功能的模拟示波 器，是具有同时起作用的两个电子枪的缘故 ；另一种方法是单束显示，通过电子开关在 两个输入信号之间实现转换如果转换进行快 ，（对周期性重复信号）观察时不受什么影 响，也不致影响大多数测量，但在进行波形 时间和相位测量时存在转换误差。这种方法 不适于数字示波器，因它受模数转换电路的 局限。 绝大多数数字示波器每通道都具有相同数 字采集相同和数字处理系统，所以数字示波 器无需通过电子开关，就能精确的同时显示 两个通道的波形和时间关系。 扫描控制 泰克科技（中国） 有 限 公 司 通道 1 通道 1 两通道切换 工作的波形 切换方式 用切换方式开关，当波形在显示屏上出现 时，开关快速地切换两个输入信号。 切换两个通道是很快进行的，所以看不出 切换痕迹。 切换方式只适用于比两通道切换速度低得 多的信号。 将切换方式用于高频信号（此时扫描速度 很快）示波器上会出现明显的切换痕迹。 见图 切换方式只适于低频信号的测量。 切换方式 泰克科技（中国） 有 限 公 司 1 2 3 4 1 2 3 4 信道 1 信道 2 两通道 交替工 作的波 形 交替方式是对通道 1波形作一次扫描，然后 转到通道 2，作另一次扫描。见图 在快速扫描情况下，交替方式是很好的， 因为更新率快，看到的是两个同时出现的 波形。所以交替适于测量高频信号。 用于低频波形（且用慢扫描），每一通道 的扫描会变得显而宜见，就失去同时显示 两通道的效果。 潜在问题是即使同时出现两个波形，实际 上测量它们时，是在两个不同时间点上进 行的（两次不同的触发）。由于每次重复 波形的同一周期，这是没有什么问题的， 有些情况，需要真正地同时测量两个通道 这就是问题。 交替方式 泰克科技（中国） 有 限 公 司 输入 1 输入 2 CH1 CH1 CH2 CH2 数字示波器与模拟示波器相 比，由于采用的技术不同，在 进行两个信号的捕获和显示时 无需在两通道间使用电子开关 进行转换。固数字示波器在对 两个信号的定时和相位测量是 没有误差的，特别是在高速对 单次波形的捕获时优势更明显 。见图 a 在产品作出妥协采用两个通 道共享一个数字化器的示波器 (Fluok手持 )，严重影响了产品 的单次性能。为同时进行两通 道的信号获取，模拟通道开关 必须在两个数字化点之间转换 所捕获的快速单次必须严重失 真。见图 b (a) (b) 双数字化数字示波器的结构 电子开关转换的单数字化结构 数字示波器结构的差异 扫描控制 泰克科技（中国） 有 限 公 司 自动扫描 没有输入信号时，自动模式将使时基以低频率自由运行，从而在屏幕上产 生轨迹。这使得用户可以设置扫迹的垂直位置。如信号仅为直流的情况。 正常扫描 时基必须受到触发才能产生扫迹，即没有信号就没有扫迹。对数字示波器 ，每触发一次保持一次波形，当信号停止后，数字示波器保持的是最后一 次触发显示的波形。 单次扫描 示波器对应触发信号只显示一次扫描，然后停止示波器。虽然模拟示波器 都提供这一功能，模拟示波器技术的限制无法保持单击或瞬时信号，单次 信号的显示将是短暂、闪烁、甚至观察不见。 数字示波器具有存储和保持波形的能力，使用户可捕获特殊的单次信号和 瞬时信号。 时基或扫描模式 泰克科技（中国） 有 限 公 司 321 不正常触发 正常触发 触发点 单独时基基线不能完成显示信号的目的，需要 知道时基基线什么时基开始扫描，没有这一开 始扫描的信号，虽能显示波形，但起始时基是 随机的。 没有触发电路在屏幕上看到的将会是具有随机 起点的很多波形杂乱重叠的图象。见图 a 如何保证在电子束扫过屏幕时每次都扫过相同 的路径？解决这个问题的关键在于触发电路。 触发电路的作用就是保证每次时基在屏幕上扫 描的时候，时基扫描都从输入信号上的一个精 确确定的点开始。使一次一次扫描波形都是静 止不动的从而显示稳定的波形。见图 b/c 触发是使用示波器最麻烦的一点，示波器提供 了许多触发方式，可根据测量问题加以应用。 a b c 触发 泰克科技（中国） 有 限 公 司 触发耦合：决定选定的触发源信号送往触发电路的耦合方式 DC耦合：触发源直接连到触发电路 触发源通过一个串联的电容连到触发电路 峰峰值电平：（数字示波器由触发电平钮控制） HF抑制：使触发源信号通过低通滤波器以抑制高频分量，这意味即使一个低 频信号中包含很多高频噪声，仍能使其按低频信号触发。 LF抑制：使触发源信号通过一个高通滤波器以抑制其低频成分，这对于显示 包含很多电源交流声的信号时的情况是很有用的。 TV触发：在 TV模式下触发电平控制不起作用。这时示波器使用视频信号中 的同步脉冲作为触发信号。 TV触发有两种模式， TVF 场和 TVL行 数字示波器的高级触发功：单次、毛刺、宽度、欠幅脉冲、斜率、建立 /保持 逻辑（定时关系和状态分析） TV（ 可选场 /行和行计数） 触发 泰克科技（中国） 有 限 公 司 隔离时间过短波形混迭 正确隔离时间 触发隔离（ Hold off） 有些信号具有多个可能的触发点。图为数字信号。 该信号虽然在较长的时间周期内是重复的，但是在 短时间内情况则不然。为了更详细观察少数个别脉 冲，必须使用快速扫描时基。但这样一来每次扫描 时显示的波形段就是变化不一的。显示波形出现混 迭。 为解决这个问题，采用了触发隔离功能，即在各次 扫描之间加入延迟时基，使得扫描的每次触发总是 从相同的信号沿开始。从而得到稳定的波形显示。 触发隔离（ Hold off） 泰克科技（中国） 有 限 公 司 阴极射线管（ CRT） 结构 受到电子轰击后， CRT上的荧光物质就会 发光。当电子束移开后，荧光物质在一个 短时间内还会继续发光。这个时间称为余 晖时间。余晖时间的长短是由荧光物质的 不同决定的。 一般采用的荧光物质的余晖时间为：小于 1ms 采用长余晖荧光物质的慢扫描模拟示波器 是为了解决观察较慢信号的变化。荧光物 质的余晖时间约为： 300ms 波形轨迹的亮度与时基扫描速度成反比。 显示 泰克科技（中国） 有 限 公 司 X Y模式是示波器的另一种显示方法。这时示波 器将时基关闭，而用另一个与产生垂直偏转信号 不同的信号来使电子束在水平方向偏转。这就是 说用两个信号在 X， Y方向同时作用于电子束而描 绘出波形，以便观察两个信号的关系。 相位测量。这种方法虽然比较复杂，但测量相位 较为精确。 频率测量 在机电环境下应用。用适当的传感器把物理量 变换成示波器能显示的信号，就可显示两个物理 量的关系。 显示通过元器件的电流和电压波形，展示元件的 V I特性。 0度 90度 180度 (X Y)显示 Lissajous 泰克科技（中国） 有 限 公 司 数字示波器基础 泰克科技（中国） 有 限 公 司 示波器的类别 模拟示波器 数字存储示波器 数字荧光示波器 数字示波器 泰克科技（中国） 有 限 公 司 数字示波器框图 泰克科技（中国） 有 限 公 司 模拟示波器采用传统电路技术在 CRT上显示波形。 而数字示波器是把模拟信号转换产数字形式，才能进行显示或存 储。 模拟示波器上的波形显示时间暂短的，当输入信号消失，显示的 波形也消失。只使用观察周期性的重复信号。 数字示波器有了存储器，波形就可以保留在屏幕上，使得可仔细 进行分析。不但可以显示重复波形和对低频信号做到无闪烁的清晰 显示。并有捕获 显示单次信号的能力。 模拟示波器整个系统，包括显示器必须都能维持示波器的全部带 宽。 数字示波器在取样器之前，电路必须维持示波器的全部带宽，但 在 A/D之后需要的带宽大大降低。 模拟示波器在显示极值时会遇到问题 泰克科技（中国） 有 限 公 司 低重复率快前沿信号 显示昏暗难以读出 中等重复性信号（中等 频率），显示清楚但是 否漏失什么信息 低重复率信号（低频 信号），光迹不连续 由于模拟示波器的 技术局性。即使示 波器触发和信号存 在，但对某些信号 也是无法进行清晰 的显示或无法显示 。并丢失信息如： 毛刺 模拟示波器在显示极值时会遇到问题 泰克科技（中国） 有 限 公 司 低重复率快前沿 信号的细节 高频的差别快速 毛刺的细节 非常低频的信号 数字示波器捕捉模拟示波器难以发现的问题 泰克科技（中国） 有 限 公 司 采样 泰克科技（中国） 有 限 公 司 屏 幕 模拟信号转化为数字信号 经变换后最终恢复成模拟 波形显示在示波器上。 “死区 ”指的是数字化与数 据处理过程。 大量处理过程是由一系列 数字化的 FFT， 取平均 值及测量等数值计算来完 成的。 还可把数据存储到存储器 中进行预触发，后触发的 观察与分析。 采样过程 泰克科技（中国） 有 限 公 司 只需一次触发已采集信号所有资料 实时采样是最直观的采样方式，采样率超过模拟带宽 4 5倍或更高。 每通道都有同样的表现，单一频带宽，重复带宽单次带宽 不仅适用捕获重复信号，而且是捕捉单次信号以及隐藏在重复信号中的毛 刺和异常信号的有效方法。 数字实时采样技术 泰克科技（中国） 有 限 公 司 必需有足够多的采样点以构建完整的波形 由 DSO的模拟带宽 ，最大取样率，以及波形 重建的方法决定 幅度 时间 对于单次事件，示波器必须具有足够的采样速率用以恢复单 次捕捉所获得的波形。奈奎斯特抽样定律中指出采样率至少 为信号最高频率带宽的 2倍从而保证信号在恢复时不发生混 迭现象。 单次采集带宽 泰克科技（中国） 有 限 公 司 需要对信号进行多次触发 从重复性信号的不同的周期经过多次单采样，取得足够的采样点来重建这 个重复信号的波形。等效采样必须满足两个前提条件： 1、必须必须是重复的 2、必须能稳定触发 随机等效采样同样具有预触发功能 数字随机等效采样技术 泰克科技（中国） 有 限 公 司 ET（ 等效时间） 与 RT（ 实时） 数字化 4 等效时间数字化 0 可以获取任何可达模拟带宽的重复信号 0 采样率低于模拟带宽 0 通过多次触发积累采样点 4 实时数字化 0 对于非重复性信号非常适合 0 最大获取信号频率更多地依赖采样率而不是模拟 带宽 0 单次触发得到所有采样点 泰克科技（中国） 有 限 公 司 请注意其他供应商的所谓 “采样率 ” 采样率的标准定义 （实时） 最高采样率是指在 单一触发 中， 模 拟数 字转换器 能采集的最大采样点数目。 其他供应商定义 （等效） 转换率 是指 最快的水平扫描速度 下，把 从 对重复信号多次触发 收集的采样点 显 示在屏幕 上时，点与点之间的最小时间 距离。 单一触发 每秒 8个采样点 采样率 8S/s 1 最快扫 （显示屏上每格 描速度 显示点数目） 等效转换率 1 / (5nS/25) =5GS/s 泰克科技（中国） 有 限 公 司 采样率小于 1/2信号带宽 显示错误的波形 绝对混迭是不能纠正的， 因为被测波形中的最高正 弦波频率大于数字采样率 的一半。因为违反了奈奎 斯特抽样定律。 混迭信号请注意其特点 波形点连接好似某一个波形 看似未触发或不稳定 在实际测量中，若显示在示波器上的信 号看上去有一个固定的形状，但为被触 发；采样率也可能有问题。如果对信号 采样有所怀疑可通过改变时基来提高采 样率，最终取得最稳定的信号。对于单 次触发，如对被测波形的情况无如何了 解，则不可能判断波形是否有误。 因此，采用不正确的激励信号，也可能 显示一个看似正确的波形 数字示波器的混迭现象 泰克科技（中国） 有 限 公 司 低速实时采样 数字实时 DRT 等效时间 当信号不是完全重复的直观比较 泰克科技（中国） 有 限 公 司 人眼不能 按适当的 顺序连接 点，以得 到适当的 波形 通过将采 样点连接 起来加以 改善 在满足采样定律的情 况时，也可能存在视 觉混迭现象。而在没 有内插的情况下，决 定混淆与视觉混淆是 难以区别的 可通过点与点之间用 不同连线方式来弥补 ，此过程称之为内插 。 视觉混迭 泰克科技（中国） 有 限 公 司 采样率 单次带宽 单次带宽 两通道同时 模拟带宽 采样率与单次带宽的关系 泰克科技（中国） 有 限 公 司 泰克公司数字实时采样技术轻 易地捕捉到 5ns的毛刺 最小水平时基为 100ns， 即未能对单次毛刺进行捕捉 采样率决定数字示波器对单次信号的捕获能力 泰克科技（中国） 有 限 公 司 欠幅脉冲捕捉 毛刺捕捉 模拟和数字示波器的主要区别在于 DSO能够存储波形信息。这使得 DSO在讲究低重 复率的现象或者研究完全不重复的现象即所谓单次信号的工作中具有特别宝贵的价 值。比如：冲击电流、破坏性试验的捕捉和测量，对欠幅脉冲、单脉冲、毛刺、电 源中断、电压击穿、开关特性等等瞬态信号和非重复信号进行捕捉和分析。 （稳态和瞬态的分析） 单次信号捕获能力的意义 泰克科技（中国） 有 限 公 司 O OO O O O O O O O O O O OO O O O 峰值检波容许： 对所有扫描速度，以 最高采样率进行采样 表示作为显示采样点 的最小和最大值 提高对毛刺的写入速 度。避免在采样率变 化时丢失采样点之间 的高频信息和发现假 波现象 峰值检测是捕捉毛刺 和检测混淆和假波的 有效方法 峰值检波 泰克科技（中国） 有 限 公 司 垂直分辨率 :分辨率是指信号和其最小不可分部分的区别能力 垂直精度： 是信号正确或接近正确的偏差 水平分辨率： 是指采样点间的分辨能力 两个因数影响时间分辨率： 1、更高的采样率 2、更长的记录长度 垂直分辨率和水平分辨率 泰克科技（中国） 有 限 公 司 定义 一个波形记录是可被示波器采集的波形点数 最大的记录长度由示波器的存储容量决定 记录长度和观看波形细节有关 短周期信号的图形细节的观看或者是长周期信号的 大致图形 要增加存储容量才能增加记录长度 记录长度 泰克科技（中国） 有 限 公 司 采样点数字化 时间等间隔 可选的预 /后触发 数字示波器的一个最显著特点在于它容许用户观看触发前的事件。这是因为数据 被连续地存储到内存中，同时触发事件在数据量足够后停止采集。 预触发 /后触发 泰克科技（中国） 有 限 公 司 毛刺 预触发 单次采样 其他方面应用如 ：开关特性输入和输出瞬态特性，以输出信号触发来观看 研究输入的小信号。 捕捉毛刺 预触发 泰克科技（中国） 有 限 公 司 高级触发功能的模式，主要针对数字 信号。当对偶尔出现问题的信号现象 进行预测，此种触发模式是很有用的 是基于确定脉冲的受限状态况，以及 安排用一个脉冲，或者是与这些状况 相匹配的脉冲来触发。 数字示波器的高级触发功能 泰克科技（中国） 有 限 公 司 滚动模式是一种可以应用于全连续显示的方式 在这种模式下，示波器采集采样点并立即将采集的数据 复制到显示存储器。而这些新的采样点显示于屏幕的右 面，屏幕上已有的波形则向左滚动。老的采样点一但移 到屏幕左面即行消失这样一来屏幕上显示的波形总是反 映出最新信号对时间变化的情况 由于有了滚动模式，就可以用示波器来代替图表记录仪 来显示慢变化的现象，如化学过程、电池的冲放电周期 或温度对系统性能的影响等。 数字示波器滚动模式 泰克科技（中国） 有 限 公 司 运用包络（点累积显示）的 功能测量信号的抖动 当被测信号随着时间变化时，要观察信号的幅 度或者抖动的现象时。打开包络模式以后，示 波器在各次连续采集过程中对波形记录中的每 个采样点位置的最小值和最大值都存储下来， 并以此构成波形显示。这种模式可采用可变余 晖的调节，使采样点在屏幕上保持一定的时间 ，直至无限显示。无限余晖的显示的用途之一 是测量信号最坏的情况。如波形抖动。见图 包络包括点和矢量显示和余晖显示 显示包络线 检测漂移 测量抖动 监察毛刺和观察峰峰值噪声 包络模式 泰克科技（中国） 有 限 公 司 A B 图 A波形轨迹通过平均除去了 图 B波形轨迹中的杂波。注意 波形的上升时间（带宽）没 有改变。 平均的方法是把连续的各次波形采集的结 果组合在一起，采用平均的可以减少叠加 在信号上的噪声。经过平均处理的波形都 是由个次连续采集的的波形上相同位置的 采集值通过平均运算而获得的。可以有效 提高波形的垂直分辨率。 采用平均的方法，示波器要用更长的时 间才能响应信号的变化。 平均：将噪声删除，对信号进行精确测 量 产生噪声的原因：恶劣的屏蔽、高频干 扰、不良的接地、串音（交调）。 平均模式 泰克科技（中国） 有 限 公 司 在时间领域未能 看到的音频信号 失真 信号失真在频谱 领域下能清楚的 看到 FFT是一种数学运算方法，它从被测信号中提取信号所包含的各个频率分量，并将 各个频率分量的幅度显示出来。 FFT对于发现波形中包含的频率成分或者寻找系统间的相互干扰等工作非常有用。 快速付里叶变换（ FFT） 泰克科技（中国） 有 限 公 司 具有比模拟示波器更多的优势和功能 提高水平时间基线的线性度和精确度 通道之间没有时间误差，可进行精确的定时和相位测量 可以长期存储波形，并调出存储波形 可以将波形传送计算机进行存储和进一步的分析，可硬拷贝 可捕获单次信号和非周期信号 通过光标和参数自动测量对多项波形参数进行测量 波形信息可用数学运算方法进行处理和显示 先进的触发方式 可以显示大量的预触发信息 数字示波器的优势 泰克科技（中国） 有 限 公 司 数字荧光示波器原理 泰克科技（中国） 有 限 公 司 示波器发展的新纪元 优于模拟示式波器（ ART） 优于数字式示波器（ DSO） 波形的三维显示 还有 Digital Phosphor Osilloscope 数字荧光示波器 数字荧光示波器 （ DPO） 泰克科技（中国） 有 限 公 司 泰克公司的创新 模拟实时模拟实时 (ART) 触发触发 校准时基校准时基 显示器技术显示器技术 1 GHz 光标测量光标测量 屏幕读出屏幕读出 数字储存示波器数字储存示波器 (DSO) 数字实时技术数字实时技术 InstaVu 获取技获取技 基于基于 JAVA技术的技术的 专门测量应用专门测量应用 图形用户接口图形用户接口 (GUI) 50 GHz 取样取样 示波器示波器 泰克科技（中国） 有 限 公 司 模拟示波器前途暗淡 信息仅被看到 闪烁和漏失 带宽性能有限 仅有边沿触发 在单通道时性能最好 数字示波器的发展受到限制 有限的波形捕获率 由于采集的数据不足，信号显示时易混淆 2 D显示不足以表征事件的频度 现有的示波器技术不完全 泰克科技（中国） 有 限 公 司 模拟示波器具有无限的分变率和每秒很高的扫描 次数，它能显示出波形在时间上的分布。波形扫 描上的亮度变化正比于信号在某一特定持续累计 的时间。这就很好的显示出了彩色调制的情况。 数字示波器由于其采样点数有限以及没有亮度的变 化，使得很多波形细节信息无法显示出来。虽然数 字示波器采用点累积的余晖的方式，但这只是相对 意义上的区别。再加上有限的分辨率和较慢波形捕 获，使它不能重现模拟示波器的显示效果。 模拟与数字示波器测量复合信号比较 泰克科技（中国） 有 限 公 司 了解它，信任它 对复杂信号的测量？ 泰克科技（中国） 有 限 公 司 用户的需求 泰克科技（中国） 有 限 公 司 数字荧光示波器 （ DPO） 第一个数字荧光示波器系列 TDS500D/700D 泰克科技（中国） 有 限 公 司 模拟、数字、荧光示波器测量视频信号比较 模拟示波器 数字示波器 荧光示波器 泰克科技（中国） 有 限 公 司 数字荧光示波器 定义 使用三维信息（幅度、时间及幅度相对于时间的分布） 实时地显示、存储、分析复杂信号 泰克科技（中国） 有 限 公 司 模拟实 时 ART 4 探测信号直接驱动示波管 CRT 4 仪器带宽在所有的扫描速度设定时，都是相同的 4 高波形捕获率 0 与 CRT的回扫时间有关 0 当选择交替或断续时会降低 4 CRT写速较低 Delay Line Vert. Amp Horz. Amp Sweep Generator Amplifier AttenuatorProbe orTransducer Trigger 泰克科技（中国） 有 限 公 司 普通 DSO 4 测量信号经过数字化 4 实时带宽低于模拟带宽 4 无限写率 Writing Rate 4 低波形捕获率 0 与系统处理器有关 0 存储深度较长时将降低 Demux AcquisitionMemoryADC 16 128 Amplifier AttenuatorProbe orTransducer 16System Processor Trigger 泰克科技（中国） 有 限 公 司 数字实时 DRT 4 与普通 DSO结构类似 4 模拟带宽与实时带宽相同 0 采样率 模拟带宽 4 无需等效时间采样 4 最高采样率可以同时在所有的通道同时得到 Patented, Integrated Sampling System 16 16System Processor Amplifier AttenuatorProbe orTransducer Trigger 专利采样 芯片 泰克科技（中国） 有 限 公 司 结构 ART DSO DPO 放大器 水平 放大器 垂直 放大器 延迟线 触发器 显示 放大器 多路分解器 采集存储器 y 微处理器 显示存储器A/D 显示 放大器 采集光栅 显示存储器A/D 显示 数字磷光 微处理器 DPX 波形图像示波器波形图像示波器 模拟显示模拟显示 串行处理串行处理 并行处理并行处理 NEWNEW 泰克科技（中国） 有 限 公 司 模拟实时 数字荧光 数字存储 数字荧光显示技术 泰克科技（中国） 有 限 公 司 示波器结构的比较 Pros Cons ART DSO DRT DPO 在所有的时基 高写速，高采样率 同时在所有通道 极高波形捕获率 设置下都具有 达到最快采样率 全带宽 长记录长度 长记录长度 低 CRT写速 实时带宽低于 中等记录长度 重复模拟带宽 有限的时间精度 精度与分辨率 低波形捕获率 有限的 预触发 模拟 数字等效采样 数字实时采样 数字荧光 泰克科技（中国） 有 限 公 司 数字荧光示波器 4 泰克公司的数字荧光示波器是基于一种新的高速并行 处理器结构 (DPX),它同时具有信号获取和显示处理能力 4 DPX是泰克公司独有的波形成像处理技术 ,它负责建立 和处理实时的显示亮度等级 4 DPX提供了比数字示波器多 1000倍的信号数据 4 具有 Y-T,X-Y,X-Y-Z显示模式 泰克科技（中国） 有 限 公 司 数字荧光示波器 : 解决了今天的挑战 长时间间隔捕获长时间间