电子测量 第7章 信号波形测量

1、第第7 7章章 信号波形测量信号波形测量7.1 7.1 概述概述30.350.35,10rrtst nsBW MHzBW MHz或FKG1G2A1A2Y偏转板X偏转板辉度聚焦辅助聚焦+E-E荧光屏电子枪偏转系统荧光屏KG1G2A1A22yalSyVbV2yalSSbV(a) Ux=0、Uy=0 (b) Ux=0、Uy=常量 (c) Ux=常量、Uy=0 (d) Ux=常量、Uy=常量Uy0123401324Uy-UytUx0123401324Ux-UxtUy0123401324Uy-Uyt0UxtUx-Uxt0123401234uytux01234。 t0123401234uytux01234

2、024。/xxxSkth t cmsuyTyTxuxtt t015(6)234789012345678uytuxTy54xyTT101110911TsT=Tstt(a)被测脉冲(b)连续扫描，且T=Ts不能观测到脉冲细节Tstt(a)被测脉冲(c)连续扫描，且T=T=脉冲得到展宽，但波形显示暗，而时基线太亮Tstt(a)被测脉冲(d)触发扫描扫描等待能较好地观测脉冲t015234678012345678uytuxTyTx=2Ty Y输入电路Y前置放大器触发电路延迟线Y后置放大器水平放大器扫描发生器Y输入外触发内外至X偏转板至Y偏转板校准信号发生器低压电源高压电源电源至各电路正高压负高压X输入校

3、准信号输出vivoR1R2C1C2最佳补偿过补偿欠补偿Z1Z22211CRCR ：1122RCR C1122RCR C 触 发 点输 入 信 号扫 描 电 压显 示 波 形扫 描起 点tT触发点输入信号扫描电压显示波形输入信号延迟后td扫描起点tT触 发 源选 择触 发 耦 合方 式 选 择放 大 整 形电 路扫 描闸 门扫 描 电 压发 生 器水 平放 大 器比 较 和释 抑 电 路触 发 信 号触 发 电 路扫 描发 生 器 环至 X偏 转 板放大、整形电路内外电源C1C2C3ACAC低频抑制HF REJDC常态 自动TV触发电平调节至扫描发生器环触发脉冲输出S1S2S4+-S3极性反转电

4、路触发源选择触发耦合方式选择触发极性选择触发方式选择(a) 正电平、正极性(b) 正电平、负极性(c) 负 电 平 、 负 极 性(d) 负 电 平 、 正 极 性扫描闸门扫描锯齿波发生器比较和释抑电路+E至X放大器+E“稳定度”调节比较电平触发脉冲输入“增辉”脉冲uiCRb1ReRc1Rc2Rb2V1V2uo+E01,0 oEEVdtttCRR C来自扫描闸门-+RC+E扫描锯齿波输出Vo/st xE1E0E2Er来 自 比 较 电 路的 参 考 电 平（ 比 较 电 平 ）扫 描 发 生器 输 出 Vo上 触 发 电 平下 触 发 电 平通 过 “ 稳 定 度” 调 节 的 静 态工 作

5、电 平 E0触 发 脉 冲12345抑 制 期回 扫 期开 始 下 一次 扫 描跟 随 Vo6释 放闸 门 输 出叠 加 后 的闸 门 输 入Y1输入电路Y1前置放大器Y1门电路电子开关延迟线Y后置放大器Y2输入电路Y2前置放大器Y2门电路至Y偏转板Y1输入Y2输入控制信号uy1uy2uxuy1uy2ux前置放大延长线Y后置放大A触发A扫描电子开关X放大电压比较B触发选择门Y线光迹分离电路+-B扫描RPY输入A增辉B增辉12341234输 入 信 号A 触 发A 扫 描延 迟 触 发 电 平B 触 发B 扫 描A 增 辉B 增 辉合 成 增 辉取样脉冲p(t)输入信号Vi(t)取样信号Vo(t

6、)tttt输入信号取样脉冲取样信号经放大和延长电路后的信号（显示波形）mTt2 t3 t4 tsTmTt 12345输入信号输出信号Vi(t)Vo(t)取样脉冲p(t)取样门RCSsTmTt12htf 输入信号Y放大器输出tmTt2 t 3 t4 tsTmTt12345tX放大器输出（扫描阶梯波电压）延迟线取样电路触发电路Y延长门垂直放大器水平放大器步进脉冲发生器Y输入外触发内外扫描信号发生器至X偏转板至Y偏转板A反馈电路CsCmui(t)S1取样门取样脉冲延长门脉冲S2延长门+-至Y放大器uo(t)跟随器交流放大器1csiuKA u21212oiiiiuKAuKA uuKAu快斜波发生器水平

7、放大器电压比较器触发脉冲阶梯波发生器取样脉冲发生器泵发生器至取样门至X偏转板触发脉冲t2 t3 tsTmTt 步进延迟脉冲快斜波、阶梯波mT123430.44 0.64dBfssUnU1sFFUtTN UKGA1A2G11G12G21G22K1K2收集极存储介质存储栅网荧光屏YX写入电子枪偏转系统读出电子枪记忆与显示记录系统泛射系统衰减器放大器触发电路A/D转换器延迟线存储器（RAM）D/A转换器地址计数器D/A转换器垂直放大器水平放大器扫描发生器逻辑控制电路（微处理器）输入外触发内外实时存储实时实时存储存储至X偏转板至Y偏转板新波形到来移出，消逝输入波形放大显示波形(a) 卷动显示(b) 放

8、大显示/divNft+-+-+-编码逻辑电路输出寄存器ViRRR+Vr-Vr采样时钟比较器nn-11nn-11MSBLSBS/H4位并行A/D4位并行A/D4位D/A-+减法放大器b7b6b5b4b3b2b1b0(MSB)(LSB)ViV1A/D转换器寄存器RAM1RAM2Vi/2fsYA顺序取样YB顺序取样通道转换器AB通道转换器A/DRAMViAViBADC1ADC2RAM1RAM2Vifs数据输出Vifs反相fs(a) 原理框图(b) 采样与存储波形图vivoRRiCCiZ1Z2C0输入探头示波器最佳补偿过补偿欠补偿显示波形DCyVhDkDCVyD40.5 1020DCyVhDk(V)0

9、.51251025010050255VmVV/div零电平线显示波形（直流电压）PPyyVhDkP PVyDyk0.51251025010050255VmVV/div零电平线显示波形（交流电压）8 1 18VP PyVhDk 82.322 22 2PP PVVVV/xxTxDkxDxkxD0.20.5121010010110050Smst/div55nsx7 10/710 xxTxDkmsms A BA BxTxDA BxxDxA-BxA-BxA-BTxo360Txxx1x2xTHNVNyfxfyHxVfNfN26MHz26HyxVNffN16MHz23HyxVNffNMHz MHz NHNV

10、00arcsin,arcsinmmyxyx或2x02xm2y02ymTtfV(f)1/2/TtfV(f)1/2/时域中的重复脉冲时域中的重复脉冲频域中的脉冲串频谱频域中的脉冲串频谱V(t)210( )( ),0,1,1mjnkmnX kx n en kmA Af f9 90 0% %1 10 0% %5 50 0% %b bc cT Tt tr rt tf f理理想想脉脉冲冲实实际际脉脉冲冲A Aw we e顶顶底底d dyASKH220rrxrtttu 普通模拟示波器不能测量单脉冲的参数，只能测普通模拟示波器不能测量单脉冲的参数，只能测量周期脉冲信号的参数。量周期脉冲信号的参数。u 数字存储

11、示波器对单脉冲和周期脉冲信号参数都数字存储示波器对单脉冲和周期脉冲信号参数都能测量。能测量。u 数字存储示波器内部有计算功能，有些参数可直数字存储示波器内部有计算功能，有些参数可直接得到测量数值，如幅度、上升时间、下降时间、接得到测量数值，如幅度、上升时间、下降时间、脉宽等。脉宽等。u 数字存储示波器使用可调的水平游标或垂直游标，数字存储示波器使用可调的水平游标或垂直游标，可直接得到两游标间的电压差值或时间差值，比可直接得到两游标间的电压差值或时间差值，比模拟示波器减少了读数误差。模拟示波器减少了读数误差。 mcEmE调制信号振幅载波信号振幅tU(t)0EmEcEmba100%abmabu u

12、(t)(t)+ + + +- - -X XY Ybaab( )x t( )y t激励激励响应响应系 统系 统（微分方程）（微分方程）（传递函数）（传递函数）（频率响应函数）（频率响应函数）（脉冲响应函数）（脉冲响应函数）t t0 0)(tt t0 0u(t)u(t)(a)单位脉冲信号单位脉冲信号(b)单位阶跃信号(b)单位阶跃信号1 10( )00ttt( )1t dt且10( )00tu tt( )( )( )( )tdu ttt dtu tdt卷积定理卷积定理( )( )( )() ( )( ) ()y tx th tx thdxh td脉冲响应脉冲响应输入单位脉冲信号时对应的系统输出。输

13、入单位脉冲信号时对应的系统输出。阶跃响应阶跃响应输入单位阶跃信号时对应的系统的输出输入单位阶跃信号时对应的系统的输出 脉冲响应的积分为阶跃响应脉冲响应的积分为阶跃响应阶跃响应的微分就是脉冲响应阶跃响应的微分就是脉冲响应 系统脉冲响应的直接测量方法系统脉冲响应的直接测量方法微分器微分器示波器示波器被测系统被测系统单位阶跃单位阶跃信号发生器信号发生器示波器示波器被测系统被测系统单位脉冲单位脉冲信号发生器信号发生器被测系统被测系统示波器示波器微分器微分器单位阶跃单位阶跃信号发生器信号发生器h(t)h(t)h(t)h(t)h(t)h(t)u(t)u(t)u(t)u(t)阶跃阶跃响应响应)(t)(t(

14、)( ) ()( ) ()( )( )( )( )mmy nx m h nmh m x nmx nh nh nx n( )( )(1/ ) ( )( )( )(1/ ) ( )h ty tx tx ty th t或( )( )(1/ ) ( )( )( )(1/ ) ( )h ny nx nx ny nh n或( )( )( )() ( )y tx th tx thd()()()Y jX jH j()()()()()()Y jY jH jX jX jH j或111() ( )( )()() ( )Y jF y th tFH jFFX jF x t111() ( )( )()() ( )Y jF

15、 y tx tFX jFFH jF h t( ) ( )( )( )( ) ( )Y kFFT y nh nIFFT H kIFFTIFFTX kFFT x n( ) ( )( )( )( ) ( )Y kFFT y nx nIFFT X kIFFTIFFTH kFFT h n取样头取样头计算机计算机数字存储数字存储示波器示波器脉冲脉冲信号源信号源连接被测系统连接被测系统KSKSm mR RSLSLG GSCSC单位长度单位长度( )002222( )1004( )( )( )( )( )1( )lslsR ZsEseH sE sRZss eE E1 1(s)(s)(a)参考电压模型(a)参考电压模型E E2 2(s)