示波器与测量技术

1、1示波器与测量技术 4.1、电子示波器 4.2、数字存储示波器 4.3、示波器测量法 24.1.1、概述：特点：1、直接观测和真实显示被测波形。可显示脉冲信号的前后沿、脉宽、上升下降时间。4.1、电子示波器32、是时域测试典型仪器，能检测信号波形是否正常，有无失真以及相关关系。3、X-Y图示仪。 4、是多种电量和非电量测试和测量中的基 本测试仪器。通过描绘被研究的信号随时间的变化，可用于调试电子电路、维修仪器设备。是构成其他两个测试领域的仪器设备的基础。44.1.2、示波器的类型：模拟示波器双踪示波器双线示波器数字示波器数字荧光示波器取样示波器5ART模拟示波器放大器水平放大器垂直放大器延迟线

2、触发模拟实时显示DPO数字荧光示波器放大器数字荧光器A/D uP并行处理触发电路和时基DSO数字示波器放大器多路分解器采集信号存储器uP显示存储器A/D串行处理触发和时基电路4.1.3、示波器的典型结构：6波形的捕获波形捕获率也就是波形刷新率，已经成为考核一台示波器的重要参数之一；对于示波器来说，波形捕获率高，就能够组织更大数据量的波形质量信息，尤其是在动态复杂信号和隐藏在正常信号下的异常波形的捕获方面，有着特别的作用。模拟示波器数字荧光示波器数字存储示波器74.1.4、示波测试的基本原理：衰减Y前置放大器延迟线Y输出放大器扫描发生器环触发电路X放大器电源输入输入 X Y外触发输入校准信号发生

3、器校准输出s2Y通道X通道s150Hz电源8灯丝阴极K栅极G1G2阳极A1A2FY2Y1X2X1电子枪偏转系统1、阴极射线示波管示波管由电子枪、偏转系统、荧光屏组成9电子枪KA1A2G1G2_+辉度聚焦辅助聚焦荧光屏偏转系统X偏转板Y偏转板A2VabVy+_ s Ly灵敏度：Dy =1/hy102、图象显示的基本原理：示波器图象显示原理分为显示y=f（t）图形和显示任意两波形关系变量的图形。1、显示y=f（t）时变图形（1）、扫描A、偏转特性：测试信号波形的理论依据是：示波器CRT偏转特性静电特性，y Vy，x Vx光点在锯齿波作用下扫动的过程称为扫描，从左到右称为扫描正程，从右到左为回程。1

4、1B、扫描的同步TsTnTnTn =2TsTn =Ts+1/4Ts为得到稳定的波形，必须保证同步关系，即 Tn=NTs N-为整数12C、关于增辉、消隐存在的问题解决的办法 如图所示：扫描正程时加上增辉脉冲，13电子枪KG1G2_+辉度聚焦辅助聚焦荧光屏A1A2增辉消隐！对于触发扫描，扫描正程增辉可避免无信号时中心亮点毁坏屏幕。14D、扫描信号锯齿波的产生#对于扫描信号要求： 要求波形线性好，下降快；如线性不好时，信号观测会产生失真，下降不够快时，会出现回扫。 如图所示，X通道主要功能即为产生扫描信号。153、触发电路作用：产生周期与被测信号有关的触发电路脉冲，加至扫描门。组成：方式开关、电平

5、旋钮、极性开关、S1开关组成。+ DCHFAC低抑内外+ 电源电平方式极性AC“极性”决定上升沿或下降沿触发“电平”决定正半周或负半周触发方式开关决定不同的耦合方式：AC、DC161、正极性，正电平触发点172、负极性，正电平触发点183、正极性，负电平触发点194、负极性，负电平触发点201、双线示波器 发射两个相互独立的电子束，特殊的示波管缺点：工艺要求较高，价格较贵。2、双踪示波器 组成与普通示波器类似，增加了一个电子开关。电子开关的切换或转换方式有交替和断续两种，可轮流的将波形显示在荧光屏上。4.1.5、示波器多波形显示21“交替”方式“断续”方式22示波器主要技术指标是保证示波器精确

6、显示信号波形的前提条件示波器的带宽数字示波器采样率示波器存储长度波形捕获率（先进的DPO）示波器主要的功能是保证示波器稳定、捕获和显示波形的必要条件垂直水平示波器的触发与外部设备的互联能力数据的处理技术与能力 4.1.6、示波器的主要指标：231、示波器的带宽示波器的结构决定了带宽的重要性：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的信号由这个大门来决定。数字示波器的带宽也是模拟带宽。示波器所谓带宽是指: 垂直放大器的频率响应，定义为：随着正弦波频率增加，信号幅度下降3dB（70.7）.在此频点为示波器的带宽242、示波器的

7、取样率根据取样原理，要想采用取样方式重现原来的信号，取样率必须远大于信号带宽BW的两倍，即fs=2BW式中：fs为取样率，BW为信号的带宽。上述关系保证取样频率处于带宽极限的正弦波每周需进行两次以上的取样。这一方程确定了理论上的最小取样率。在实际中，通常均需采用较高的取样率来确定重现原来的信号。数字示波器的取样率与带宽容易混淆，比如说，100MHz数字示波器，是指它的取样率为100MHz ，还是带宽为100MHz ？为了不至混淆这一问题，数字示波器制造厂将取样率用每秒取样次数规定，带宽则以Hz规定。用得更通常的是取样率用MS/s(每秒兆次)，带宽用MHz(兆赫兹)。例如：带宽为100MHz的信

8、号，根据取样原理，最小取样率为 fs2BW=2100MHz=200MS/s在实际的数字示波器中，对特定的带宽，取样率到底为多少？通常还与示波器所采用的取样技术有关。例如：一个仅有512点存储器的数字示波器只能以50kS/s(千次每秒)的最大速度取样，而且32K存储器的数字示波器则可以2.5MS/s的速率取样。253、采样采样点数字化需要的保持时间采样间隔 采样是等间隔地进行；采样率以 “点/秒”来表示。实时采样、随机等效采样、顺序等效采样方式26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：实时采样是最直观的采样方式，采样率超过模拟带宽45倍或更高。只需一次触发已采集到信号所有

9、资料对信号的要求：重复信号且可允许信号变化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。示波器标定带宽重复信号带宽瞬态（单次）信号带宽27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随机数字等效采样技术：以较低的A/D对信号采集, 将多次触发采集到的资料进行重组，实现对重复信号的捕获和显示。需要经过多次次触发才能采集到信号的所有资料对信号的要求：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。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

10、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。示波器标定带宽重复信号带宽 瞬态（单次）信号带宽。284、取样技术在示波测量中的应用取样分为实时取样非实时取样实时取样：指在信号经历的实际时间内对一个信号波形进行取样。缺点：不能解决示波器在观测高频信号时所遇到的频带限制的困难。非实时取样：取样点分别取自若干个信号波形的不同位置。优点：解决了实时取样的缺点。29Tt2t3 t4 t 5tt1t2t3t4t5t6123456304.2.1、存储示波器记忆示波器利用记忆示波管组成的电路，可记忆 一周左右。数字存储示波器4.2、数字存储示波器31KGA1A2YXK1K2G11G12G

11、21G22收集极存储介质存储栅网写入电子枪偏转系统读出电子枪记忆和显示部分4.2.2、栅网式存储示波管32输入2取样器模-数变换存储器取样器模-数变换存储器时基电路处理器显示晶体振荡器时钟前置放大器输入1外触发4.2.3、数字存储示波管334.2.4、DCS-7020数字存储示波器荧屏电源开关荧屏斜面垂直微调垂直位移输入耦合方式开关垂直微调垂直位移垂直衰减器CH1输入端接地端垂直衰减器辉度电位器校正信号聚焦调节扫迹旋转电源指示灯刻度照明R/O输入控制34垂直方式选择开关输入方式耦合开关抑释控制扫描扩展*10触发电平控制触发极性选择开关写指示灯水平位移CH2倒相开关扫描时间/格控制外部触发/外部

12、时钟输入端微调CH2输入端35显示方式开关耦合方式开关触发源选择触发模式选择触发批示灯读批示灯HDTV开关触发延迟/连续延迟选择/FINE控制REF /COARSE控制 36显示设置控制输出开关存储开关保持开关实时/存储模式选择开关存储菜单选择MENU SET、PST RESET、TIME ON/OFF开关TRACE SEP、PRE/SCROLL、SELECTOR开关标尺显示模式开关37（2）、扫描速度Ss：10S/cm-1nS/cm（3）、带宽：仪器响应降低3dB时的上限频率。信号上升时间/示波器对信号的上升时间 测量误差 1/1 41% 3/1 5.2% 5/1 2% 10/1 0.5%

13、结论:示波器带宽越宽，上升时间越短，测量误差越小。4.3.1、工作特性和选用1、工作特性：（1）、偏转灵敏度:10V-10nV，体现测量强弱信号的能力。4.3、示波器测量法382、示波器的选用依据：1、根据工作特性2、性能价格比3、测量的准确度4、通道数5、数据处理方式6、采样速率7、评价存档能力8、易使用394.3.2、基本测量技术1、电压测量直接法比较法位移法2、时间测量直接法时标法位移法 掌握各种方法的原理、使用，及其优缺点。403、相位测量线形扫描法41李沙育图形法测相位 424、调幅系数测量梯形法Y通道X通道43包络法示波器BA444.3.3、正确使用1、探头配套使用2、注意电压高低