示波器基础jbc

1、议题安排议题安排4示波器的发展历史示波器的发展历史4示波器的重要参数示波器的重要参数 示波器的发展史示波器的发展史示波器示波器- 电子工程师的眼睛电子工程师的眼睛示波器的首要条件示波器的首要条件准确地显示波形准确地显示波形信号完整性测量信号完整性测量示波器技术演变进程示波器技术演变进程CRTCRT屏幕荧光储存示波器屏幕荧光储存示波器MCPMCP模拟示波器（第一代）模拟示波器（第一代）DPODPO数字储存示波器数字储存示波器数字荧光示波器（第三代）数字荧光示波器（第三代）CRTCRT取样取样InstaVuInstaVu数字储存示波器（第二代）数字储存示波器（第二代）DRTDRT了解它，信任它了解

2、它，信任它第一代示波器第一代示波器 模拟示波器模拟示波器模拟示波器的组成模拟示波器的组成4水平系统水平系统4垂直系统垂直系统4扫描系统扫描系统4触发系统触发系统4显示系统显示系统模拟示波器的优点模拟示波器的优点 对实际的信号变化有直接的视觉效果对实际的信号变化有直接的视觉效果 亮度等级（信息出现的频率）亮度等级（信息出现的频率） 没有量化误差和信号混迭没有量化误差和信号混迭 非常快的波形获取率非常快的波形获取率 单一的用户界面单一的用户界面 在单通道作业模式下性能最好在单通道作业模式下性能最好模拟示波器的不足之处模拟示波器的不足之处 纯粹的视觉信息纯粹的视觉信息 无法进行舜态信号的捕获及储存无

3、法进行舜态信号的捕获及储存 闪烁和漏失闪烁和漏失 带宽性能有限带宽性能有限 只有边沿触发只有边沿触发 无法观察触发事件之前的信息无法观察触发事件之前的信息 对于低重复率信号写速有限对于低重复率信号写速有限模拟示波器在显示极值时会遇到问题模拟示波器在显示极值时会遇到问题低重复率快前沿信号低重复率快前沿信号显示昏暗难以读出显示昏暗难以读出中等重复性信号（中等中等重复性信号（中等频率），显示清楚但是频率），显示清楚但是否漏失什么信息否漏失什么信息低重复率信号（低频低重复率信号（低频信号），光迹不连续信号），光迹不连续 由于模拟示波器的技术局限性由于模拟示波器的技术局限性。即使示波器触发和信号存在。即

4、使示波器触发和信号存在，但对某些信号也是无法进，但对某些信号也是无法进行清晰的显示或无法显示行清晰的显示或无法显示并丢失信息如：毛刺并丢失信息如：毛刺低频脉冲群低频脉冲群 DRTDRT技术能把信号清楚技术能把信号清楚显示。显示。 使用模拟示波器，您可能使用模拟示波器，您可能需要把室内灯光调暗。需要把室内灯光调暗。低频信号低频信号 DRTDRT技术能把整个波技术能把整个波形显示出来形显示出来 磷的发亮度限制了波形磷的发亮度限制了波形显示，只能看到光点在显示，只能看到光点在飘动飘动如何捕获单次信号如何捕获单次信号对于对于DRTDRT技术，只要能技术，只要能触发，就能显示触发，就能显示您能相信您的模

5、拟示波器吗？您能相信您的模拟示波器吗？ 射在屏幕上的电子数量射在屏幕上的电子数量决定显示波形的光亮度决定显示波形的光亮度 您的模拟示波器有可能看您的模拟示波器有可能看不到快速上升的信号不到快速上升的信号 DRTDRT技术能捕获速度高技术能捕获速度高达的毛刺达的毛刺数字存储示波器（数字存储示波器（DSO）的基本结构框图）的基本结构框图4例：例：TDS2000系列数字存储示波器系列数字存储示波器提高水平时间基线的线性度和精确度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长期存储波

6、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先进的触发方式可以显示大量的预触发信息可以显示大量的预触发信息数字存储示波器的优势数字存储示波器的优势数字存储示波器不足之处数字存储示波器不足之处有限的波形捕获速率有限的波形捕获速率二维显示不能标明事件发生的频度没有亮二维显示不能标明事件发生的频度

7、没有亮度等级（信息出现的分布）度等级（信息出现的分布）复杂视频信号？调制信号观察？三代示波器结构的比较三代示波器结构的比较模拟实时显示模拟实时显示数字串行处理数字串行处理数字并行处理数字并行处理DPO放大器放大器数字数字荧光器荧光器A/DDisplayuPART放大器放大器水平水平放大器放大器垂直垂直放大器放大器延迟线延迟线触发触发DisplayDSO放大器放大器多路多路分解器分解器采集信号采集信号存储器存储器uP显示显示存储器存储器A/DDisplay第三代示波器第三代示波器 数字荧光示波器数字荧光示波器4数字荧光示波器数字荧光示波器定义定义:一台能将电信号数字化一台能将电信号数字化,并且以

8、三维数据并且以三维数据(信号的幅度信号的幅度,时间时间,以及幅度相对于时间的分布以及幅度相对于时间的分布)实时地存储实时地存储,分析分析,显示波显示波形的仪器形的仪器DPOAmpA/DDisplayuPDPX波形成像处理器波形成像处理器并行处理并行处理Acqui-sitionRasterizerDigitalPhosphorDisplayMemory波形的捕获的比较波形的捕获的比较模拟示波器模拟示波器数字荧光数字荧光示波器示波器数字存储数字存储示波器示波器数字荧光示波器的优势数字荧光示波器的优势4比比DSODSO快的波形捕获率快的波形捕获率4先进的触发能力先进的触发能力4象模拟示波器一样的实象

9、模拟示波器一样的实时显示时显示4信息相对于时间的分布信息相对于时间的分布，波形亮度，波形亮度( (灰度级灰度级) )的实的实时显示时显示各类示波器对波形捕捉和显示的能力各类示波器对波形捕捉和显示的能力4由于采用的技术和原理不同，在波形的保真、显示能力和捕获能力上，由于采用的技术和原理不同，在波形的保真、显示能力和捕获能力上，各技术类别的示波器之间存在较大差异。各技术类别的示波器之间存在较大差异。 波形显示波形显示示波器类别示波器类别简单重复信号简单重复信号复杂动态复杂动态重复信号重复信号定时定时测量测量非非重复重复单次单次信号信号触发触发功能功能预预触发触发示波示波器器带宽带宽数据数据处理处理

10、稳稳定定信信号号变变化化信信号号异异常常信信号号低低频频信信号号随随机机毛毛刺刺快快沿沿信信号号模拟示波器模拟示波器TRD显示技术显示技术好好好好差差差差差差差差好好差差不能不能边沿边沿不能不能低低470M不能不能DSO示波器示波器等效采样技术等效采样技术好好差差差差好好差差好好差差(点点,余余辉辉)改善显示改善显示好好差差多种多种能能高高6G能能DSO示波器示波器实时采样技术实时采样技术好好好好差差好好好好好好差差(点点,余辉余辉)改善显示改善显示好好好好多种多种能能高高20G能能DPO示波器示波器数字荧光技术数字荧光技术好好好好好好好好好好好好好好好好好好多种多种能能高高20G能能示波器带

11、宽及上升时间示波器带宽及上升时间带宽是示波器的带宽是示波器的首要规格参数首要规格参数4示波器的结构决定了带宽的重要性：示波器的结构决定了带宽的重要性：0放大器的模拟带宽决定了示波器的带宽；放大器是信号进入示波放大器的模拟带宽决定了示波器的带宽；放大器是信号进入示波器的大门，它的带宽决定了示波器的带宽，示波器能请进什么样器的大门，它的带宽决定了示波器的带宽，示波器能请进什么样的信号由这个大门来决定。的信号由这个大门来决定。4数字示波器的带宽也是模拟带宽。数字示波器的带宽也是模拟带宽。示波器所谓带宽是指示波器所谓带宽是指: : 垂直放大器的频率响应，定义为：随着频率增加，信号幅度下降垂直放大器的频

12、率响应，定义为：随着频率增加，信号幅度下降3dB3dB（70.770.7）. .在此频点为示波器的带宽在此频点为示波器的带宽示波器带宽不足导致波形失真示波器带宽不足导致波形失真非正弦波是由基波加无数奇次谐波所构成。包含的谐波越多，非正弦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。根据包含的谐波次数，其近似程度有所不同。例：例：100M方波是由方波是由3次、次、5次、次、7次。合成，次。合成，3次次谐波频率为谐波频率为300M、5次谐波频率为次谐波频率为500M。幅度衰减幅度衰减波形失真波形失

13、真正弦波谐波分量正弦波谐波分量方波谐波分量方波谐波分量100%70.7%,-3dbBWBW100%70.7%,-3db带宽不足导致波形幅度衰减和波形失真带宽不足导致波形幅度衰减和波形失真注意：示波器对波形注意：示波器对波形幅度和上升时间的影响所带来的测量误差幅度和上升时间的影响所带来的测量误差示波器带宽对测量波形影响示波器带宽对测量波形影响测量测量20MHz20MHz的方波的方波在在20MHz20MHz带宽示波器测试所带宽示波器测试所显示的结果显示的结果在在200MHz200MHz带宽示波器测试所带宽示波器测试所显示的结果显示的结果示波器所显示的波形示波器所显示的波形放大器放大器数字数字荧光器

14、荧光器A/DDisplayuP波形重要谐波及上升时间与测量精度的关系波形重要谐波及上升时间与测量精度的关系影响波形的谐波数是基波的倍数影响波形的谐波数是基波的倍数带宽与上升时间的关系带宽与上升时间的关系4示波器示波器T上升上升0.35/BW（适合于（适合于1G以下示波器）以下示波器）4系统上升时间的计算系统上升时间的计算0测量所得的上升时间测量所得的上升时间 信号上升时间信号上升时间2测量系统上升时间测量系统上升时间20仪器测量系统上升时间仪器测量系统上升时间 探头上升时间探头上升时间2测量仪表上升时间测量仪表上升时间24探头也是仪器，它和示波器共同组成测量系统。这一系统带宽将影响被测信号如正

15、弦探头也是仪器，它和示波器共同组成测量系统。这一系统带宽将影响被测信号如正弦波、脉冲和方波的幅度和上升时间的测量精度，如果探头选择不当，你将冒无法预知波、脉冲和方波的幅度和上升时间的测量精度，如果探头选择不当，你将冒无法预知测量结果的风险。探头和示波器上升时间和带宽的关系由下式决定：测量结果的风险。探头和示波器上升时间和带宽的关系由下式决定：探头、示波器探头、示波器T上升上升0.35/BW（适合于（适合于1G以下示波器）以下示波器）BW=带宽（带宽（3dB时的频率）（单位时的频率）（单位Hz）测量所得的上升时间测量所得的上升时间 信号上升时间信号上升时间2测量系统上升时间测量系统上升时间2仪器

16、测量系统上升时间仪器测量系统上升时间 探头上升时间探头上升时间2测量仪表上升时间测量仪表上升时间24探头的上升时间应小于示波器的上升时间探头的上升时间应小于示波器的上升时间4示波器的上升时间应小于被测量信号的上升时间。示波器的上升时间应小于被测量信号的上升时间。4例：使用例：使用100Mhz探头和探头和100Mhz示波器组成测量系统，测量上升时间为示波器组成测量系统，测量上升时间为3.5ns的方波信的方波信号，系统带宽为多少？测量误差是多少？号，系统带宽为多少？测量误差是多少？0系统上升时间系统上升时间 3.5ns23.5ns2 4.95ns，系统带宽，系统带宽0.35/4.95ns70Mhz

17、0显示信号上升时间显示信号上升时间 3.5ns24.95ns2 6.08ns，测量误差，测量误差(6.08-3.5 ) / 3.5734使用使用100Mhz示波器及不当的示波器及不当的100Mhz探头，将导致测量系统带宽性能降低探头，将导致测量系统带宽性能降低100Mhz以下以下4示波器带宽是应包含探头和示波器整个测量系统的问题，泰克公司承诺指定示波器的示波器带宽是应包含探头和示波器整个测量系统的问题，泰克公司承诺指定示波器的上升时间，是当使用原配探头时是探头尖的上升时间（示波器带宽）。上升时间，是当使用原配探头时是探头尖的上升时间（示波器带宽）。示波器测量系统带宽示波器测量系统带宽4测量系统

18、的带宽将影响脉冲和方波的上升时间，示波器上升时间和带宽的关测量系统的带宽将影响脉冲和方波的上升时间，示波器上升时间和带宽的关系由下式决定：系由下式决定：示波器测量系统示波器测量系统T上升上升0.35/BW（适合于（适合于1G以下示波器）以下示波器）BW=带宽（单位带宽（单位Hz） （3dB时的频率）时的频率）4示波器系统的上升时间应小于被测量信号波形的上升时间。示波器系统的上升时间应小于被测量信号波形的上升时间。仪器显示的信号上升时间仪器显示的信号上升时间 被信号上升时间被信号上升时间2仪表系统上升时间仪表系统上升时间24例：例：100Mhz正弦波使用正弦波使用100Mhz的示波器系统进行测量

19、，依据幅频特性可得的示波器系统进行测量，依据幅频特性可得测量显示的信号与被测信号的误差为测量显示的信号与被测信号的误差为30。4例：一个例：一个100Mhz方波上升时间为方波上升时间为3,5ns的信号，使用的信号，使用100Mhz的示波器系统进的示波器系统进行测量，根据上述公式计算显示信号与被测信号的误差为：行测量，根据上述公式计算显示信号与被测信号的误差为：0100Mhz示波器上升时间示波器上升时间350/100Mhz3.5ns0仪器显示的信号上升时间仪器显示的信号上升时间 3.5ns23.5ns2 4.95ns0测量误差（测量误差（4.95ns3.5ns）/ 3.5ns0.414414改善

20、和提高测量精度只能提高示波器系统带宽，如选择改善和提高测量精度只能提高示波器系统带宽，如选择5倍与信号上升时间的倍与信号上升时间的示波器测量误差为：示波器测量误差为：500Mhz示波器系统上升时间为示波器系统上升时间为350 / 500Mhz0.7ns 0仪器显示的信号上升时间仪器显示的信号上升时间 3.5ns20,7ns2 3.569ns0测量误差（测量误差（3.569ns3.5ns）/ 3.5ns0.01982注意：注意：示波器带宽不足引起上升时间慢示波器带宽不足引起上升时间慢/异常幅度衰减异常幅度衰减示波器系统带宽（上升时间）对信号影响示波器系统带宽（上升时间）对信号影响示波器上升时间对

21、信号上升时间测量精度影响示波器上升时间对信号上升时间测量精度影响一般情况下，为了获得正确的振幅测量，示波器的带宽应该比被测量的波形一般情况下，为了获得正确的振幅测量，示波器的带宽应该比被测量的波形的频率大的频率大5倍。为了合理精确地测量波形的上升或下降时间，示波器必须有足倍。为了合理精确地测量波形的上升或下降时间，示波器必须有足够的上升时间。够的上升时间。仪表上升时间：信号上升时间仪表上升时间：信号上升时间 信号上升时间读值测量误差信号上升时间读值测量误差 之比之比 1:1 41% 2:1 22% 3:1 12% 4:1 5% 5:1 2% 7:1 1% 10:1 0.5%What you d

22、ont know. .can hurt you! 上升时间与测量精度上升时间与测量精度示波器与信号上升时间之比示波器与信号上升时间之比1:011:012:012:013:013:014:014:015:015:017:017:01 10:0110:01测量精度测量精度41%41%22%22%12%12%5%5%2%2%1%1%0.50%0.50%波形上升时间与测量精度的关系波形上升时间与测量精度的关系4上升时间在波形上升时间在波形1090处测量，上升时间可由：处测量，上升时间可由： 0t上升时间上升时间0.35 /BW BW：3db带宽带宽(单位为单位为Hz), 0.35：系数：系数 例：波形

23、上升时间为例：波形上升时间为3.5nS,经计算带宽为经计算带宽为100M4被测上升时间可由波形上升时间和仪表上升时间计算被测上升时间可由波形上升时间和仪表上升时间计算0被测上升时间被测上升时间 /信号上升时间信号上升时间仪表上升时间仪表上升时间 例：信号上升例：信号上升3.5nS,仪表上升仪表上升3.5nS,测得上升时间为：测得上升时间为：4.95ns带宽和上升时间小结带宽和上升时间小结4如何选择合适的示波器如何选择合适的示波器0从带宽上选择：可以看到信号的从带宽上选择：可以看到信号的5次以上的谐波，最好次以上的谐波，最好7-9倍倍0从上升时间选择：示波器本身的上升时间是被测信号的从上升时间选

24、择：示波器本身的上升时间是被测信号的1/5以下。以下。4一个有用的经验一个有用的经验0保证信号的每个边沿采集到保证信号的每个边沿采集到5-8个点个点数字示波器采样技术数字示波器采样技术采样采样采样点采样点数字化需要的数字化需要的保持时间保持时间采样间隔采样间隔 采样是等间隔地进行；采样是等间隔地进行；采样率以采样率以 “点点/秒秒”来表示。来表示。第一次触发采集第二次触发采集第三次触发采集第四次触发采集输入重复信号输入重复信号数字等效采样技术：数字等效采样技术：以较低的以较低的A/D对信号采集对信号采集, 将多次触发将多次触发采集到资料进行重组，实现对高频重复信号的捕获和显示。采集到资料进行重

25、组，实现对高频重复信号的捕获和显示。4需要经过多次次触发才能采集到信号的所有资料需要经过多次次触发才能采集到信号的所有资料4对信号的要求：信号必须重复并且稳定，如信号变化（如幅度）将造成显示混乱。对信号的要求：信号必须重复并且稳定，如信号变化（如幅度）将造成显示混乱。4等效技术示波器，只适用捕获重复稳定信号，对捕获非重复信号和单次信号的能力。等效技术示波器，只适用捕获重复稳定信号，对捕获非重复信号和单次信号的能力。以及是捕获隐藏在重复信号中的毛刺和异常信号的能力。将受到实时采样率的限制。以及是捕获隐藏在重复信号中的毛刺和异常信号的能力。将受到实时采样率的限制。4示波器标定带宽重复信号带宽示波器

26、标定带宽重复信号带宽 瞬态（单次）信号带宽瞬态（单次）信号带宽( (由采样率和内插系数决定由采样率和内插系数决定) )输入重复信号输入重复信号第一次采集第二次采集第三次采集。数字实时采样技术：数字实时采样技术：实时采样是最直观的采样方式，采样率实时采样是最直观的采样方式，采样率超过模拟带宽超过模拟带宽4 45 5倍或更高。倍或更高。4只需一次触发已采集到信号所有资料只需一次触发已采集到信号所有资料4对信号的要求：重复信号且可允许信号变化对信号的要求：重复信号且可允许信号变化4实时采样技术示波器，不仅适用捕获重复信号、而且是捕捉非重复信号和单次信号的实时采样技术示波器，不仅适用捕获重复信号、而且

27、是捕捉非重复信号和单次信号的有效技术。以及是捕获隐藏在重复信号中的毛刺和异常信号前提条件。有效技术。以及是捕获隐藏在重复信号中的毛刺和异常信号前提条件。4示波器标定带宽重复信号带宽瞬态（单次）信号带宽示波器标定带宽重复信号带宽瞬态（单次）信号带宽数字等效采样与实时采样比较数字等效采样与实时采样比较采样间隔采样间隔 单次采样带宽也就是常说的实时带宽，它是由模拟带宽、采样率以及波形重建单次采样带宽也就是常说的实时带宽，它是由模拟带宽、采样率以及波形重建的方法共同决定，因此它决定了所构建的单次波形的完整性的方法共同决定，因此它决定了所构建的单次波形的完整性 。 波形重建的方法主要是指波形再现的插值算

28、法。一般采用内插系数为波形重建的方法主要是指波形再现的插值算法。一般采用内插系数为5 5计算数计算数字示波器的单次信号带宽。单次带宽实时采样率字示波器的单次信号带宽。单次带宽实时采样率/5/5（内插系数）（内插系数）幅度幅度时间时间 对于对数字示波器捕获单次信号事件，虽然示波器放的大器带宽保证了信号对于对数字示波器捕获单次信号事件，虽然示波器放的大器带宽保证了信号输入不失真。但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。输入不失真。但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奈奎斯特抽样定律中指出采样率至少为信号

29、最高频率带宽的2 2倍以上，从而保证信倍以上，从而保证信号在恢复时不发生混迭现象和失真的情况发生。号在恢复时不发生混迭现象和失真的情况发生。单次采集带宽单次采集带宽放大器放大器多路多路分解器分解器采集信号采集信号存储器存储器uP显示显示存储器存储器A/D示波器采样率决定：示波器采样率决定：窄脉冲和毛刺信号精确捕获和复现能力窄脉冲和毛刺信号精确捕获和复现能力4示波器带宽选定后，采样率决定了示波器的单次带宽。这一带宽决定示波器示波器带宽选定后，采样率决定了示波器的单次带宽。这一带宽决定示波器对毛刺和单脉冲信号的捕获能力和复现能力，也决定了示波器检测重复信号对毛刺和单脉冲信号的捕获能力和复现能力，也

30、决定了示波器检测重复信号中异常信号和随机毛刺信号的捕获能力。中异常信号和随机毛刺信号的捕获能力。4采样率不足将使信号漏失或畸变，使信号失去高频成份影响信号完整性测量采样率不足将使信号漏失或畸变，使信号失去高频成份影响信号完整性测量例：示波器带宽例：示波器带宽100Mhz100Mhz采样率采样率1Gs/S,200Ms/S,1Gs/S,200Ms/S,100Ms/S,100Ms/S,脉冲宽度为脉冲宽度为5ns5ns（不考虑带宽对波形的影响）（不考虑带宽对波形的影响）重复信号带宽均为重复信号带宽均为100Mhz100Mhz1Gs/S1Gs/S单次带宽为单次带宽为100Mhz100Mhz100100M

31、hzMhz6060MhzMhz8080MhzMhz4040MhzMhz2020MhzMhz200MMhzs/S200MMhzs/S单次带宽为单次带宽为40Mhz40Mhz100MMhzs/S100MMhzs/S单次带宽为单次带宽为20Mhz20Mhz例：示波器带宽例：示波器带宽100Mhz100Mhz采样率采样率1Gs/S,200Ms/S,1Gs/S,200Ms/S,100Ms/S,100Ms/S,阶跃信号实时为阶跃信号实时为5ns5ns（不考虑带宽对波形的影响）（不考虑带宽对波形的影响）重复信号带宽均为重复信号带宽均为100Mhz100Mhz1Gs/S1Gs/S单次带宽为单次带宽为100Mh

32、z100Mhz100100MhzMhz6060MhzMhz8080MhzMhz4040MhzMhz2020MhzMhz200MMhzs/S200MMhzs/S单次带宽为单次带宽为40Mhz40Mhz100MMhzs/S100MMhzs/S单次带宽为单次带宽为20Mhz20Mhz8示波器带宽选定后，采样率决定了示波器单次带宽。这一带宽决定示波器对阶跃、单示波器带宽选定后，采样率决定了示波器单次带宽。这一带宽决定示波器对阶跃、单次事件信号中的快沿信号的捕获和复现能力，也决定了示波器对检测低重复率信号的次事件信号中的快沿信号的捕获和复现能力，也决定了示波器对检测低重复率信号的上升和下降沿捕获能力。上

33、升和下降沿捕获能力。8采样率不足将使信号上升和下降时间变慢，使信号失去高频成份影响信号完整性测量采样率不足将使信号上升和下降时间变慢，使信号失去高频成份影响信号完整性测量示波器采样率决定：示波器采样率决定：单次事件信号沿的精确捕获和复现能力单次事件信号沿的精确捕获和复现能力泰克公司数字实时采样技术泰克公司数字实时采样技术轻易地捕捉到轻易地捕捉到5ns5ns的毛刺的毛刺最小水平时基为最小水平时基为100ns100ns，即未能，即未能对单次毛刺进行捕捉对单次毛刺进行捕捉采样率对单次信号的捕获的影响采样率对单次信号的捕获的影响欠幅脉冲捕捉欠幅脉冲捕捉毛刺捕捉毛刺捕捉 实际工作中，比如：冲击电流、破坏

34、性试验的捕捉和测量，对欠幅脉实际工作中，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，这些都是每天都要面对的。复信号进行捕捉和分析，这些都是每天都要面对的。 （稳态和瞬态的分析）（稳态和瞬态的分析）单次信号的捕获应用广泛单次信号的捕获应用广泛采样率与单次信号带宽的关系采样率与单次信号带宽的关系4奈奎斯特取样原理奈奎斯特取样原理0在正弦波上采样，需要在一个周期采集最少两个以上的点就可重在正弦波上采样，需要在一个周期采集最少两个以上的点就可重现波形

35、现波形0fs(取样率取样率)2BW(信号频率）信号频率）0例：例：100M正弦波信号，最少采样率？正弦波信号，最少采样率？ 2X100M200MS/s4数字示波器的单次带宽定义数字示波器的单次带宽定义0为单次为单次(瞬态瞬态)信号测量中可获得的最大带宽信号测量中可获得的最大带宽0BWsfs(采样率采样率) kR(与重现技术有关的内插系数与重现技术有关的内插系数)02.5 . 4 . 10 .0例：内插系数为例：内插系数为4，采样率为，采样率为100MS/s,示波器单次带宽？示波器单次带宽？ 100MS/s 425MHz总结：采样率的选择总结：采样率的选择4我们在确定示波器的带宽后，还要选择足够

36、的采样率来与我们在确定示波器的带宽后，还要选择足够的采样率来与之相配合，这样才能获得适合于实际测量中的实时带宽，之相配合，这样才能获得适合于实际测量中的实时带宽，从而获得满意的测量结果。从而获得满意的测量结果。4如果在实际的测量中，比较重视单次信号的精确信息，我如果在实际的测量中，比较重视单次信号的精确信息，我们建议采样率要在带宽的五倍以上，最好能在八到十倍。们建议采样率要在带宽的五倍以上，最好能在八到十倍。4对于采用数字实时采样技术的示波器：对于采用数字实时采样技术的示波器：4数字实时带宽数字实时带宽=单次带宽单次带宽=采样率采样率/内插系数内插系数4模拟带宽由示波器前端的衰减放大电路模拟带

37、宽由示波器前端的衰减放大电路数字示波器存储深度数字示波器存储深度示波器波形的存储深度示波器波形的存储深度4定义：一个波形记录是指可被示波器一次性采集的波形点数定义：一个波形记录是指可被示波器一次性采集的波形点数0最大记录长度由示波器的存储容量决定，要增加存储容量才能增加记录长度最大记录长度由示波器的存储容量决定，要增加存储容量才能增加记录长度0是为捕获和显示单次事件信号过渡过程提供的重要指标是为捕获和显示单次事件信号过渡过程提供的重要指标4示波器的存储由两个方面来完成：示波器的存储由两个方面来完成：0触发信号和延时的设定确定了示波器存储的起点；触发信号和延时的设定确定了示波器存储的起点；0示波

38、器的存储深度决定了数据存储的终点。示波器的存储深度决定了数据存储的终点。4记录时间记录长度记录时间记录长度 / 采样率采样率0由于时基和采样率是联动的，就是说：时基的速度快慢改变将同时使采样率的高由于时基和采样率是联动的，就是说：时基的速度快慢改变将同时使采样率的高低发生改变。当采样率达到最高采样速率时，加快基速度的调整采样率将成为定低发生改变。当采样率达到最高采样速率时，加快基速度的调整采样率将成为定值不能加快。单次带宽受到限制，造成波形高频信息的丢失使波形畸变。值不能加快。单次带宽受到限制，造成波形高频信息的丢失使波形畸变。0时基与采样率的关系应为：时基与采样率的关系应为：500点点 时间

39、时间/格格 10采样间隔采样间隔. 1/采样间隔采样率采样间隔采样率触发点触发点延时时间延时时间记忆长度记忆长度起点起点终点终点示波器采样率决定单次信号精确复现能力示波器采样率决定单次信号精确复现能力4示波器最高采样率决定示波器单次带宽的限制，建议以示波器最高采样率决定示波器单次带宽的限制，建议以:采样率采样率/ 5单次带宽的公式计单次带宽的公式计算单次带宽，这一单次带宽将限制示波器在全带宽范围内实现对单次时间信号精确复算单次带宽，这一单次带宽将限制示波器在全带宽范围内实现对单次时间信号精确复现的能力。只有采样率高于示波器带宽现的能力。只有采样率高于示波器带宽4-5倍以上才能使示波器的重复带宽

40、示波器单倍以上才能使示波器的重复带宽示波器单次带宽，而不降低示波器对所有信号带宽能力。次带宽，而不降低示波器对所有信号带宽能力。4示波器存储长度对波形的记录是以波形精确捕获为前提，当信号频率或速度超过单次示波器存储长度对波形的记录是以波形精确捕获为前提，当信号频率或速度超过单次带宽的限制，即使示波器带宽对信号不产生影响但由于采样不足将造成显示信号的混带宽的限制，即使示波器带宽对信号不产生影响但由于采样不足将造成显示信号的混叠、畸变和漏失。就是有长存储，存储的波形也是畸变的失真波形。叠、畸变和漏失。就是有长存储，存储的波形也是畸变的失真波形。4当单次时间信号中的高频成份在示波器的单次带宽的限制内

41、，才能保证信号的高频细当单次时间信号中的高频成份在示波器的单次带宽的限制内，才能保证信号的高频细节。才此时存储记录长度长可以记录更长的波形，存储短将丢失波形部分时间的信息节。才此时存储记录长度长可以记录更长的波形，存储短将丢失波形部分时间的信息1Gs/S1Gs/S单次带宽为单次带宽为100Mhz100Mhz100100MhzMhz6060MhzMhz8080MhzMhz4040MhzMhz2020MhzMhz200MMhzs/S200MMhzs/S单次带宽为单次带宽为40Mhz40Mhz100MMhzs/S100MMhzs/S单次带宽为单次带宽为20Mhz20Mhz被测信号时间被测信号时间T

42、T被测信号时间被测信号时间T T被测信号时间被测信号时间T T采样率、单次带宽与存储深度采样率、单次带宽与存储深度对波形限制对波形限制示波器存储深度和存储时间示波器存储深度和存储时间 示波器存储深度和存储时间示波器存储深度和存储时间示波器存储深度和出时间示波器存储深度和出时间示波器带宽示波器带宽100100MhzMhz6060MhzMhz8080MhzMhz4040MhzMhz2020MhzMhz125125K K1Gs/S1Gs/S单次带宽为单次带宽为100Mhz100Mhz100MMhzs/S100MMhzs/S单次带宽为单次带宽为20Mhz20Mhz存储深度存储深度10K10K200MM

43、hzs/S200MMhzs/S单次带宽为单次带宽为40Mhz40Mhz2K2K2M2M示波器采样率示波器采样率.记录长度对单次事件信号影响记录长度对单次事件信号影响4采样率决定的单次带宽和记录长度对被测波形显示的影响：采样率决定的单次带宽和记录长度对被测波形显示的影响：0对单次事件和脉冲串等非重复信号以及对重复信号中的异常信号进行捕获存在着对单次事件和脉冲串等非重复信号以及对重复信号中的异常信号进行捕获存在着采样率决定的示波器单次带宽限制，如不符合捕获精度的要求将造成示波器复现采样率决定的示波器单次带宽限制，如不符合捕获精度的要求将造成示波器复现的信号就会失去高频成份，显示信号与被测信号相比上

44、升和下降时间变慢或高频的信号就会失去高频成份，显示信号与被测信号相比上升和下降时间变慢或高频脉冲和毛刺信息漏失，影响信号完整性测量脉冲和毛刺信息漏失，影响信号完整性测量0在示波器带宽的范围内，由于采样率不足使示波器单次带宽不足，会使单次信号在示波器带宽的范围内，由于采样率不足使示波器单次带宽不足，会使单次信号畸变或漏失。在这种情况下不论示波器的存储深度有多长已没有实际意义。畸变或漏失。在这种情况下不论示波器的存储深度有多长已没有实际意义。0采样率不同使示波器单次带宽不同。单次带宽对单次信号的精确复现起到限制作采样率不同使示波器单次带宽不同。单次带宽对单次信号的精确复现起到限制作用，在保证对单次

45、事件信号进行精确捕获的采样率前提下，示波器存储深度越长用，在保证对单次事件信号进行精确捕获的采样率前提下，示波器存储深度越长，对波形的存储时间就越长。，对波形的存储时间就越长。0由于示波器存储深度有限。使用的不是以最高采样率对单次信号进行捕获时，提由于示波器存储深度有限。使用的不是以最高采样率对单次信号进行捕获时，提高采样率可以提高对信号的捕获精度和分辨率。但降低了存储信号的时间。高采样率可以提高对信号的捕获精度和分辨率。但降低了存储信号的时间。0存储深度有限，提高存储时间只能降低采样率，但降低采样率将失去波形的细节存储深度有限，提高存储时间只能降低采样率，但降低采样率将失去波形的细节同时失去

46、快沿信号的高频成份使上升时间变慢。同时失去快沿信号的高频成份使上升时间变慢。0如单次事件信号时间较长，同时要保证信号中高频信息不丢而失造成的信号漏失如单次事件信号时间较长，同时要保证信号中高频信息不丢而失造成的信号漏失和畸变，需要我们综合考虑示波器带宽、示波器采样率和示波器存储长度等指标和畸变，需要我们综合考虑示波器带宽、示波器采样率和示波器存储长度等指标，以保证被测信号的精确复现。，以保证被测信号的精确复现。示波器的触发示波器的触发数字示波器时基和触发电路功能数字示波器时基和触发电路功能4数字示波器的时基和触发电路的功能与模拟示波器的有很大不同。它数字示波器的时基和触发电路的功能与模拟示波器

47、的有很大不同。它不像模拟示波器的时基电路那样产生斜波电压。而时基电路是一个晶不像模拟示波器的时基电路那样产生斜波电压。而时基电路是一个晶体振荡器。通过测量触发信号和取样时钟之间的时间差，微处理器便体振荡器。通过测量触发信号和取样时钟之间的时间差，微处理器便可确定将波形取样放在显示器的什么地方。可确定将波形取样放在显示器的什么地方。4对设定的触发条件进行精确的鉴别，依据是否符合触发条件决定取样对设定的触发条件进行精确的鉴别，依据是否符合触发条件决定取样阀门的关断。阀门的关断。放大器放大器高频高频低频抑制低频抑制噪声噪声DCDC采集信号采集信号存储器存储器uP显示显示存储器存储器A/D时基电路时基

48、电路晶体振荡器晶体振荡器AC取样时钟取样时钟来源来源2通道通道通道通道1 1DC地地来源来源3通道通道EXT外触发外触发示波器的触发示波器的触发4触发的作用：触发电路的作用就是保证每次时基在屏幕上扫描或采触发的作用：触发电路的作用就是保证每次时基在屏幕上扫描或采集的时候，都从输入信号上与定义的相同的触发点开始，这样每一集的时候，都从输入信号上与定义的相同的触发点开始，这样每一次扫描或采集的波形就同步可以向重叠的，从而显示稳定的波形次扫描或采集的波形就同步可以向重叠的，从而显示稳定的波形0对重复稳定信号：对重复稳定信号：从输入信号上与定义的相同的触发点开始，这样每从输入信号上与定义的相同的触发点

49、开始，这样每一次扫描或采集的波形就同步可以向重叠的，从而显示稳定的波形一次扫描或采集的波形就同步可以向重叠的，从而显示稳定的波形对单对单次信号进行捕获次信号进行捕获0对重复信号中的异常波形和长单次事件中的特殊波形进行隔离捕对重复信号中的异常波形和长单次事件中的特殊波形进行隔离捕获。获。4触发又是使用示波器最麻烦的一点触发又是使用示波器最麻烦的一点0由于示波器观测的都是已知信号，所以对被测信号应有所了解。由于示波器观测的都是已知信号，所以对被测信号应有所了解。0示波器提供了许多触发方式，可根据测量问题加以正确应用。帮助快速示波器提供了许多触发方式，可根据测量问题加以正确应用。帮助快速发现问题和降

50、低示波器存储深度。发现问题和降低示波器存储深度。4示波器接入电路后并不能看到波形，我们需要根据已知信号的特征示波器接入电路后并不能看到波形，我们需要根据已知信号的特征进行对示波器调整和触发条件的设定，才能捕获得到稳定显示的波进行对示波器调整和触发条件的设定，才能捕获得到稳定显示的波形。形。0调整垂直和水平部分，合理的选择耦合和幅度与时基等，为波形稳定或调整垂直和水平部分，合理的选择耦合和幅度与时基等，为波形稳定或为单次信号的捕获做好合理显示的准备为单次信号的捕获做好合理显示的准备0根据所要捕获波形的特征设定触发条件。自动设置是对重复信号最简单根据所要捕获波形的特征设定触发条件。自动设置是对重复

51、信号最简单的设定。的设定。根据波形特征选择触发功能并进行条件设定根据波形特征选择触发功能并进行条件设定4所有波形都具有自己的特征，示波器为使重复波形稳定显示和对单次信号的所有波形都具有自己的特征，示波器为使重复波形稳定显示和对单次信号的捕获，捕获，具有边缘触发最基本的触发方式，除此之外数字示波器提供许多特定具有边缘触发最基本的触发方式，除此之外数字示波器提供许多特定的触发设置，这些触发器可以响应输入信号的不同条件，会使对波形的捕获的触发设置，这些触发器可以响应输入信号的不同条件，会使对波形的捕获简化。简化。4边缘触发是边缘触发是不正常触发不正常触发正常触发正常触发a触发耦合触发耦合4触发耦合：触发信号与触发电路的耦合方式触发耦合：触发信号与触发电路的耦合方式0默认时为默认时为DC耦合，触发源直接连到触发电路耦合，触发源直接连到触发电路0交流耦合：触发源通过一个串联的电容连到触发电路交流耦合：触发源通过一个串联的电容连到触发电路0HF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。0LF抑制：使触发源信号通过一