第2章-时域测量03-1.ppt

2.3示波器的交替和断续显示主要应用特点：（1）对多个既相关而又相互独立的被测信号进行研究、分析、比较；例如观测放大器、延时线的传输特性；（2）较方便地实现两个信号的“和”、“差”显示；向量合成或分解；（3）简化测量手续，提高测量的准确度和自动化程度。单线示波器观测多波形：单接单显示，换线麻烦误差大；多波形显示法：一次接好，一次观测多个波形，迅速准确。,交替和断续显示的方法：包括多线显示、多踪显示、双扫描显示。双踪示波器一般有五种显示方式：yA、yB、yA+yB三种方式均为单踪显示；交替和断续显示两种方式为双踪显示，由y轴的电子开关电路控制下完成。,1多线示波多线示波利用多枪电子管来实现。2多踪示波多踪示波是在单线示波的基础上，增加电子开关实现多个波形的同时显示。,双踪示波器显示方式,根据电子开关工作方式的不同，双踪示波器有5种显示方式。“Y1”通道（CH1）接入Y1通道，单踪显示Y1的波形。“Y2”通道（CH2）接入Y2通道，单踪显示Y2的波形。叠加方式（CH1+CH2）两通道同时工作，Y1、Y2通道的信号在公共通道放大器中进行代数相加后送入垂直偏转板。Y2通道的前置放大器内设有极性转换开关，可改变输入信号的极性，从而实现两信号的“和”或“差”的功能。,交替方式（ALT）,交替显示,交替显示方式：例，第一次扫描时，电子开关接通Ya的信号Ua,使它显示在屏幕上，第二次扫描时，接通Yb的信号Ub,再使它显示在屏幕上，-扫描重复，显示轮流。在扫描频率较高（大于每秒25次），荧光屏余晖作用，人眼效应等，使得两个波形似乎同时显示。当扫描频率较低时，能看到交替显示，适合测高频信号；转换频率比被测信号的频率低很多。是“非实时显示”，可能丢失被测信号的一部分波形,电子开关的转换频率受扫描电路控制,断续方式（CHOP）,断续显示,断续显示：将两个被测信号分成很多小段轮流显示，转换频率比被测信号的频率高很多，间断的亮点靠的很近，看起来是连续的。当被测信号频率较高时，断续现象明显，适合测低频信号。而断续显示方式可看成“准实时显示”,电子开关工作在自激振荡状态（不受扫描电路控制），其频率在100Hz1000kHz.,2.4取样示波器,1.非实时取样原理,取样技术是扩展示波器频带的一种重要方法。这里讲的取样技术是一种频率变换技术，通过“非实时取样”方式将高频信号变成低频信号，将极窄的快速脉冲展宽后再以模拟示波器的方法显示被测信号的波形。,连续的时间信号,离散的取样信号,取样门,取样门及取样脉冲示意图,a.被测的高频信号；b.取样脉冲；c.取样门输出的取样信号；d.经过保持及延长后形成的阶梯信号，再经直流放大后送入y偏转板。两个取样脉冲的间隔步长为（mT+t）,m为大于等于1的正整数。这种示波器的取样宽度可达18GHz,非实时取样过程时序图,2.取样示波器的组成,（a）取样信号（b）阶梯扫描信号（c）被测高频信号的波形当取样密度足够高时，即图（c）中的亮点足够密，则与被测波形近似。,2.5记忆示波器,1.记忆示波管,K阴极，T介质，C收集极加正电位吸收二次电子，形成电子流i3,二次发射系数,阴极k产生的电子为一次电子,以一定速度轰击介质T表面时,将产生二次电子。二次发射系数=i2/i1，大小取决于一次电子的能量。在k与T之间加入一个收集极C,加正电位，它将收集二次电子。储存靶电位在电位uC、uD之间,二次发射系数1，获得良好的二次发射特性,图中K1,g11,g12,K2,g21,g22分别构成阴极，控制栅极，加速极，统称为读出电子枪用于存储靶散射电子；为了使散射电子近似于垂直地射向储存靶，在管子内壁设有校直电极；主要特点：具有记录和泛射两个系统。波形再现显示：需要显示时，断开写入电子枪，启动读出电子枪，将散射电子轰击存储网，存储网的零电位的地方让通过，后加速极加速射向荧光屏，波形再现。,包括有记录系统和泛射系统。,2.快速转移示波管,栅网记忆示波管工作时若记忆速度高，则显示时间短；若显示时间长则记录速度低。快速转移记忆示波管使得记录速度和显示时间都能提高。,对于快网，工作时其存储介质表面电位设置较高，能记录快速信号，但显示时间短。而对于前面网，介质表面设置电位较低，记录信息的时间较长，但速度低。,工作原理：把需要记录的信号通过写入电子枪,先记录在快网上，然后立即通过一个转移脉冲把快网上记录的信息快速的转移到前面网上，从而把信息存储起来。波形再现过程与栅网记忆示波器一样,它与栅网记忆示波管的结构大致相同，它有两个存储网：快网和前面网。,3.记忆示波器的工作原理与模拟示波器不同的是，记忆示波器多了一套泛射系统控制电路，图示是某型号的记忆示波器，频带宽度030MHz,可定量测量幅值、频率及时间参数。,有五种工作方式,泛射控制电路的五种控制方式原理图,（1）可变余辉方式多谐振荡器产生的方波经单稳A送出，脉冲的幅度和宽度均可调节正向脉冲，送至存储栅网；一般存储网的电位高于泛射枪的阴极电位。（2）存储方式多谐振荡器产生的方波经单稳B送出，幅度和宽度均可调节的负向脉冲，加到泛射枪的加速极，控制到达存储网的电子数目，使存储网上具有适当的二次电子，记录被测波形。（3）清除方式给存储网加+85V的电压，吸收存储网上的电子，为下一次记录波形做好准备。（4）最大记录方式但扫描快到一定速度，就不能重现波形。-即最大记录速度工作的方式。（5）常态方式将-85V的电压加到存储栅网上，抑制泛射电子。这时的工作状态与模拟示波器相同。,4.主要技术指标和功能（1）最大记录速度单位时间内显示波形的实际移动距离表示，即单位时间内记录能达到的最大距离（2）存储时间观测时间：观测方式的存储时间开机存储时间：开机状态下已记录波形等待显示的保留时间关机存储时间：关机后已记录波形等待显示的保留时间（3）显示工作方式正常：作为模拟示波器使用可变余辉：余辉时间处于可调状态，适宜记录低频周期信号最大记录：处于最大记录速度，适宜记录瞬态快速信号存储：将被测波形存储在栅网上，使记录的波形能延长观察或存储时间清除：清除屏幕上显示的波形，重新观测、记录新波形,2.6数字存储示波器,数字存贮示波器将将捕捉到的波形通过A/D转换进行数字化，而后存入管外的数字存贮器中。读出时，将存入的数字化波形经D/A变换，还原成捕捉到的波形，然后在荧光屏上显示出来。,1数字存储示波器的工作原理,数字存储示波器的基本组成如图所示,u,输入电路,A/D,RAM,Y放大器,D/A,X放大器,控制系统,示波管,主要部分：（1）A/D和D/A变换器,A/D变换器将模拟量进行数字化。即取样、量化和编码。D/A变换器用于产生阶梯波。（2）存储器高速大容量存储器。（3）控制系统主要包括时基控制电路、存储控制电路和功能控制电路。数字存储示波器在控制系统的管理下完成各种测量任务，控制系统的核心是微处理器。,1数字存储示波器的工作原理（续）当处于存储工作模式时，其工作过程一般分为存储和显示两个阶段。在存储工作阶段，将模拟信号转换成数字化信号，在逻辑控制电路的控制下依次写入到RAM中。在显示工作阶段，将数字信号从存储器中读出转换成模拟信号，经垂直放大器放大加到CRT的Y偏转板。同时，CPU的读地址计数脉冲加至D/A转换器，得到一个阶梯波扫描电压，驱动CRT的X偏转板，,2.6数字存储示波器,2数字存储示波器的工作方式（1）数字存储器的功能随机存储器RAM包括信号数据存储器、参考波形存储器、测量数据存储器和显示缓冲存储器四种。（2）触发工作方式1）常态触发同模拟示波器基本一样。2）预置触发可观测触发点前后不同段落上的波形。,2数字存储式波器的工作方式（续）（3）测量与计算工作方式数字存储示波器对波形参数的测量分为自动测量和手动测量两种。一般参数的测量为自动测量，特殊值的测量使用手动光标进行测量。（4）面板按键操作方式数字存储示波器的面板按键分为立即执行键和菜单键两种。,3数字存储示波器的显示方式（1）存储显示适于一般信号的观测。（2）抹迹显示适于观测一长串波形中在一定条件下才会发生的瞬态信号。（3）卷动显示适于观测缓变信号中随机出现的突发信号。,3数字存储示波器的显示方式（4）放大显示适于观测信号波形细节。（5）XY显示：两通道具有相同的存储带宽。,2.6数字存储示波器,3数字存储示波器的显示方式（6）显示的内插插入技术可以解决点显示中视觉错误的问题。主要有线性插入和曲线插入两种方式。,2.6数字存储示波器,4数字存储示波器的特点（1）波形的采样/存储与波形的显示是独立的因而可以无闪烁地观测极慢变化信号；对于观测极快信号来说，数字存储示波器可采用低速显示。（2）能长时间地保存信号便于观察单次出现的瞬变信号。（3）先进的触发功能不仅能显示触发后的信号，而且能显示触发前的信号。,2.5数字存储示波器,4数字存储示波器的特点（续）（4）测量准确度高采用了晶振和高分辨率A/D转换器。（5）很强的数据处理能力内含微处理器，能自动实现多种波形参数的测量与显示；还具有自检与自校等多种自动操作功能。（6）外部数据通信接口可以很方便地将存储的数据送到计算机或其他的外部设备，进行更复杂的数据运算和分析处理。,2.6数字存储示波器,5数字存储示波器的主要技术指标（1）最高取样速率指单位时间内取样的次数，用每秒钟完成的A/D转换的最高次数来衡量。实时取样速率（N为每格的取样数；t/div为扫描一格所用的时间即扫描时间因数）。（2）存储带宽(B)与取样速率密切相关。,2.5数字存储示波器,5数字存储示波器的主要技术指标（续）（3）分辨率包括垂直分辨率（电压分辨率）和水平分辨率（时间分辨率）。垂直分辨率与A/D转换器的分辨率相对应，常以屏幕每格的分级数(级div)或百分数来表示。水平分辨率由存储器的容量决定，常以屏幕每格含多少个取样点或用百分数来表示。,2.6数字存储示波器,5数字存储示波器的主要技术指标（续）（4）存储容量由采集存储器（主存储器）的最大存储容量来表示。（5）读出速度读出速度是指