《电子测量实用技术》模块7波形显示与测量

电子测量实用技术模块提示：进行电子测量时，我们通常希望直观地看到电信号随时间变化的图形，如直接观察并测量信号的幅度、频率、周期等基本参量。示波测试技术实现了人们的愿望，能进行波形显示与测量最常用的仪器是示波器。

示波器是时域分析的最典型的仪器，也是当前电子测量领域中，品种最多、数量最大、最常用的一种仪器；示波测试技术称为一种最灵活、多用的综合性技术。模块7波形显示与测量电子测量实用技术

模拟示波器采用的是模拟电路（示波管，其基础是电子枪）电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上。屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。而数字示波器则是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单，能提供给用户多种选择，多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储，实现对波形的保存和处理。电子测量实用技术YB4360G二踪示波器操作面板示意图电子测量实用技术数字存储示波器TDS1000B系列TDS2000B系列电子测量实用技术北京普源RIGOL-DS5022ME数字示波器电子测量实用技术测量任务：1.示波器的基本应用2.示波器的特殊应用电子测量实用技术模块学习要点：7.1示波器概述7.2示波显示原理7.3通用示波器7.4YB4360G双时基模拟示波器7.5任务一示波器的基本应用7.6任务二示波器的特殊应用7.7数字示波器模块总结与归纳电子测量实用技术7.1示波器概述

7.1.1示波器的应用

1.示波器是时域分析的最典型的仪器

2.示波器是一台X-Y图示仪电子测量实用技术

7.1.2示波器的分类

从示波器的性能和结构出发，可将示波器分为模拟示波器、数字示波器、混合示波器和专用示波器。

1．模拟示波器 模拟示波器的X、Y通道对时间信号的处理均由模拟电路完成，即X通道提供连续的锯齿波电压，Y通道提供连续的被测信号，而CRT屏上的图形显示也是光点连续运动的结果，即显示方式是模拟的。电子测量实用技术

（1）通用示波器：这类示波器采用单束示波管，有单踪型和多踪型，能够定性、定量地观测信号，是最常用的示波器。多踪示波器是采用单束示波管而带有电子开关的示波器，它能同时观测几路信号的波形及其参数，或对两个以上的信号进行比较。YB4360G通用模拟示波器电子测量实用技术

（2）多束示波器：采用多束示波管的示波器。与通用示波器的叠加或交替显示多个波形不同，其屏上显示的每个波形都由单独的电子束产生，能同时观测、比较两个以上的波形。电子测量实用技术

（3）取样示波器：它根据取样原理将高频信号转换为低频传号，然后再用通用示波器显示其波形。这样，被测信号的周期被大大展宽，便于观察信号的细节部分，常用于观测300MHz以上的高频信号及脉冲宽度为纳秒级的窄脉冲信号。目前已被数字存储示波器或数字取样示波器所取代。11801B/SD-22型号取样示波器TektronixTDS8000系列取样示波器电子测量实用技术

（4）记忆示波器记忆示波器采用有记忆功能的示波管，实现模拟信号的存储、记忆和反复显示。记忆示波器TEK7834电子测量实用技术

（5）专用示波器

能满足特殊用途的示波器称为专用示波器或特殊示波器。例如监测和调试电视系统的电视示波器，主要用于调试彩色电视中有关色度信号幅度和相位的矢量示波器等等。电子测量实用技术

2.数字示波器

(1)数字存储示波器（DSO，DigitalStorageOscilloscope）：它能将电信号经过数字化及后置处理后再重建波形，具有记忆、存储被观测信号的功能，可方便地与计算机及其它数字化仪器交换数据。 LeCroy9354AL500M数字存储示波器电子测量实用技术(2)数字荧光示波器（DPO，DigitalPhosphorOscilloscope）：采用先进的数字荧光技术，能够通过多层次辉度或彩色显示长时间信号，具有传统模拟示波器和现代数字存储示波器的双重特点数字荧光示波器（TDS3000C系列）

电子测量实用技术电子测量实用技术

3．混合示波器 混合信号示波器（MSO）是将DSO和模拟示波器或逻辑分析仪或数字万用表（DMM）等两三种仪器有机组合在同一机箱中的混合型仪器，它集成了多台仪器的功能和优点，以满足用户的更多更高的测试要求。

54622D型号多功能混合信号示波器电子测量实用技术泰克MSO4000系列产品电子测量实用技术7.2示波显示的基本原理

——模拟示波器

能够将被测电信号不失真地转化为光信号，然后在屏幕上显示出来的部件是示波管，它是传统模拟示波器的核心之一。

电子测量实用技术7.2.1阴极射线示波管典型的示波器利用阴极射线示波管CRT作为显示器，CRT是示波器的重要组成部分，其作用就是把电信号转换为光信号而加以显示。其构造与电视机显像管相同，主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三大部分组成，三大部分均封装在密闭呈真空的玻璃壳内，其结构示意图如图7.1所示（图中省略了玻璃外壳）。电子测量实用技术图7.1阴极射线示波管结构示意图1.电子枪：电子枪的作用是发射电子并形成聚束的高速电子流。它主要由灯丝F、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2组成。除灯丝外，其余电极的结构均是金属圆筒，且它们的轴心都保持在同一轴线上。2.偏转系统：偏转系统的作用是使电子束产生在垂直和水平方向上的位移。偏转系统位于第二阳极之后，由两对相互垂直且平行的金属板X、Y偏转板（水平、垂直偏转板）组成，其中心轴线均与示波管的中心轴线重合，分别控制电子束在水平方向、垂直方向的偏转。3.荧光屏：荧光屏是示波器的显示部分，为圆形曲面或矩形平面，其内壁涂有荧光物质，形成荧光膜。当荧光物质受到电子枪发射的高速电子束轰击时就能产生荧光亮点，亮点的亮度取决于电子束中电子的数目、密度和速度。电子测量实用技术

7.2.2示波管显示原理用示波器显示被测图像，有两种类型，一种是显示随时间变化的信号，称为波形显示；另一种是显示任意两个变量X与Y的关系，称为X—Y显示。

1.显示随时间变化的图形电子束进入偏转系统后，要受到X、Y两对偏转板间电场的控制而产生偏转，其中X、Y的控制作用有如下几种情况。电子测量实用技术(1)加固定电压图7.2固定电压与光点偏移的关系图(a)Vx=Vy=0(c)Vx=常量，Vy=0(a)(b)(c)(d)(b)Vx=0，Vy=常量(d)Vx=常量，Vy=常量

电子测量实用技术(2)加可变电压

1)分别加电压(a)Y偏转板加正弦波信号(b)X偏转板加锯齿波信号图7.3可变电压与光点偏移的关系图电子测量实用技术

2)同时加电压如果同时在Y偏转板加正弦波信号电压X偏转板加锯齿波电压，假设，图7.4X、Y偏转板同时加信号时光点的轨迹图电子测量实用技术

2.显示任意两个变量之间的关系在示波管中，电子束同时受X和Y两对偏转板的作用，而且两对偏转板上的电压的影响又是相互独立的，它们共同决定光点在荧光屏上的位置。利用这种特点就可以把示波器变为一个X—Y图示仪，使示波器的功能得到扩展。

示波器两个偏转板上都加正弦电压时显示李沙育(Lissajous)图形。电子测量实用技术(a)Uy与Ux同相位如图7.5表示两个同频率信号分别作用在X、Y偏转板上时的情况图7.5两个同频率信号构成的李沙育图形(b)Uy超前Ux90°

电子测量实用技术

3.了解波形显示过程中的几个概念

(1)扫描的概念

光点在锯齿波作用下扫动的过程称为扫描，能实现扫描的锯齿波电压叫扫描电压。光点自左向右的连续扫动称为“扫描正程”，光点自屏的右端迅速返回起扫点的过程称为“扫描逆程”。理想锯齿波的逆程时间为0。

电子测量实用技术图扫描过程(a）只加信号电压;(b）时间基线的获得;(c）信号波形在时间轴上展开光点在锯齿波作用下扫动的过程称为扫描，能实现扫描的锯齿波电压叫扫描电压。扫描正程？扫描逆程？时间基线，简称时基线被测信号随时间变化的波形电子测量实用技术 (2)信号与扫描电压的同步当扫描电压的周期是被观察信号周期的整数倍时，扫描的后一个周期描绘的波形与前一个周期完全一样，荧光屏上得到清晰而稳定的波形，称信号与扫描电压同步。

图7.4为扫描电压与被测信号同步时的情况。 当时荧光屏上稳定显示了被测信号一个周期的波形。电子测量实用技术图7.6扫描电压与被测信号同步

当时，其波形显示过程如图7.6所示，每个扫描正程在荧光屏上都能显示出完全重合的两个周期的被测信号波形，所以可以在荧光屏上稳定显示两个周期的被测信号波形。以此类推,当：荧光屏上可得到n个清晰稳定的波形。电子测量实用技术图7.4扫描电压与被测电压不同步

如果没有这种同步关系，即：，则后一扫描周期描绘的图形与前一扫描周期描绘的图形不重合，现实的波形就不稳定。如图7.7所示。电子测量实用技术小结1.示波管哪几部分组成？各部分功能？2.要稳定显示重复波形，扫描锯齿波与被测信号间应具备怎样的关系？电子测量实用技术7.3通用示波器

7.3.1通用示波器的基本组成 通用模拟示波器主要由示波管、垂直（Y轴）通道、水平(X轴）通道以及电源等部分组成，其结构框图如图7.10所示。电子测量实用技术图7.10通用模拟示波器的基本结构框图Y轴通道的主要构成1.示波管：是示波器的核心部件。构成与原理如前所述电子测量实用技术通用示波器的组成框图2.Y轴通道：是主要通道，由输入电路、前置放大器、延迟级和输出放大器等部分组成。Y通道的主要作用：

(1)对单端输入的被测信号进行变换和放大，得到足够的幅度后加在示波管的垂直偏转板上；

(2)向X轴通道提供内触发信号源；

(3)补偿X轴通道的时间延迟，以观测到诸如脉冲等信号的完整波形。电子测量实用技术(1)输入电路输入电路主要包括探极、耦合方式转换开关、衰减器、阻抗变换及倒相放大器等部分，如图7.11所示。图7.11Y通道输入电路框图电子测量实用技术1)探极的结构如图7.12所示。

图7.12探极的补偿结果探极用于探测被测信号，提高示波器的输入阻抗、减小波形失真、展开示波器的带宽。探极一般在示波器机体的外面，用电缆线和仪器相连接，电容C称补偿电容，为可变电容。探极衰减比为1:1、10:1或100:1调节C当满足RC=RiCi时,分压比与频率无关，可实现最佳补偿。电子测量实用技术2)衰减器1．输入衰减器

输入衰减器原理图中R1、R2为分压电阻(R2包括下一级的输入电阻)，C2为下一级的输入电容和分布电容，C1为补偿电容。衰减器的衰减量为R1C1的并联阻抗Ｚ1与Ｒ2Ｃ2的并联阻抗Ｚ2的分压比。其中：电子测量实用技术

调节C1，当满足R1C1=R2C2

时，Ｚ1、Ｚ2表达式中分母相同，则衰减器的分压比为：

改变分压比，即可改变示波器的偏转灵敏度，这个改变分压比的开关即为示波器的垂直灵敏度粗调开关，面板上标记为“V/div”.电子测量实用技术

3)耦合方式选择开关：DC，AC，GND三挡。

AC：交流耦合，信号经电容耦合置衰减器。用于观察交流信号

DC：直流耦合，被测信号直接接至衰减器。用于观察低频或带有直流分量的信号。

GND：接地耦合时，在不断开被测信号的情况下，为示波器提供测量直流电压时的参考地电平。

电子测量实用技术4)阻抗变换及倒相放大器：实现阻抗变换，用来将来自衰减器的单端信号转换为双端输出的对称信号送给Y输出放大器（差分放大器）。电子测量实用技术(2)前置放大器：初步实现放大；为X通道的触发电路提供大小合适的内触发信号，以得到稳定可靠的内触发脉冲。具有灵敏度、校正、Y轴移位等控制作用。电子测量实用技术

(3)延迟级：示波器通常采用内触发方式产生扫描电压，即扫描电压的产生由被测信号来触发。但只有当被测信号达到一定的触发电平时，才能产生触发脉冲并形成扫描电压。出现的问题如图：

被测信号经延迟级延迟后，即可看到完整的被测信号波形。图7.13延迟级的作用

(a)没有延迟级时的情况(b)加入延迟级后的情况内触发信号可否在延迟线后引出？电子测量实用技术(4)后置放大器：Y通道的主放大器，作用是将延迟后的被测信号放大到足够的幅度，以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束获得Y方向的满偏转，以便观测微弱信号。如×5，×10扩展。电子测量实用技术电子测量实用技术3.X轴通道

X轴通道由触发电路、扫描电路和X轴放大器组成。其组成框图如图7.14所示。电子测量实用技术图7.14X轴通道组成框图

X通道的主要作用是在触发信号的作用下，产生随时间线性变化的扫描电压，经放大器放大后，加到示波管水平偏转板上，以驱动电子束进行水平扫描。(1)触发电路触发电路的作用在于选择触发源并产生稳定可靠的触发信号，以触发扫描发生器产生稳定的扫描电压。其组成框图如图7.15所示.电子测量实用技术

主要由触发源选择、耦合方式选择开关、触发电平与极性选择器、放大整形电路等组成。

图7.15触发电路组成框图

内触发：将Y前置放大器输出（延迟线前的被测信号）作为触发信号，触发信号与被测信号的频率完全一致，适用于观测被测信号。外触发：用外接的、与被测信号有严格同步关系的信号作为触发源，用于比较两个信号的同步关系。电源触发：用50Hz的工频正弦信号作为触发源，适用于观测与50Hz交流有同步关系的信号。“DC”直流耦合：用于接入直流或缓慢变化的触发信号。“AC”交流耦合：用于观察从低频到较高频率的信号。“AC(H)”耦合：低频抑制耦合，用于观察含有低频干扰的信号。“HFREJ”高频抑制耦合：用于抑制高频成分的耦合。电子测量实用技术电子测量实用技术

4)触发电平及极性选择。触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻，并决定被显示信号的起始点。触发极性是指触发点位于触发源信号的上升沿还是下降沿。触发点处于触发器信号的上升沿为“+”极性，触发点位于触发源信号的下降沿为“－”极性。

触发电平是指触发脉冲到来时所对应的触发放大器输出电压的瞬时值。不同触发极性和触发电平时显示的波形如图7.16所示。也可以直接从显示波形上判断触发电平及触发极性。电子测量实用技术

图7.16不同触发电平、触发极性下的波形电子测量实用技术

5)放大整形电路。扫描信号发生器要稳定工作，对触发信号有一定的要求，如边沿陡峭、极性和幅度适中等。需对触发信号进行放大、整形，以产生稳定可靠的触发脉冲。

整形电路的基本构成是电压比较器和微分电路。tuiOtuo+UoM–UoMO电压比较微分电路触发信号电子测量实用技术

示波器还包括触发方式的选择，扫描触发方式通常有常态（NORM）、自动（AUTO）电视（TV）等3种触发方式。常态（NORM）触发方式：指有触发源信号并产生了有效的触发脉冲时，荧光屏上才有扫描线，无触发信号时，不产生扫描信号，荧光屏上无亮点。自动（AUTO）触发方式：当无触发信号（无被测信号）时，扫描电路工作在连续扫描状态，荧光屏上出现一条时基线；当有触发信号时，扫描电路能自动返回触发扫描方式。荧光屏上总能显示扫描线。电视（TV）触发方式：是在原有放大、整形电路基础上插入电视同步分离电路实现的，以便对电视信号（如行、场同步信号）进行监测与电视设备维修。电子测量实用技术电子测量实用技术图7.14X轴通道组成框图(2)扫描信号发生器又称时基信号发生器电子测量实用技术图7.18扫描信号发生器组成框图

现代示波器通常用扫描发生器环来产生扫描信号，常由积分器、扫描闸门及比较和释抑电路组成，如图7.18所示。积分器施密特电路电子测量实用技术图7.15.1时基发生器电路原理电子测量实用技术（1）积分器

积分器由运算放大器、积分电容C1和积分电阻R1组成。它在扫描门控制下产生线性锯齿电压。在b点负方波作用期间，c点正电源通过R1给C1充电，C1得到线性锯齿电压。在理想情况下（运算放大器放大倍数Ａ→∞，输入电阻Ri→∞,输出电阻Ro→0）输出电压Uo可写成电子测量实用技术

（2）扫描门

扫描门又叫时基闸门，用来产生扫描控制方波。示波器有连续扫描和触发扫描两种工作状态。在连续扫描状态，即使没有触发信号，扫描门亦应有扫描控制方波输出。在触发扫描状态，只有在触发脉冲作用下才能产生扫描控制方波。不论是连续扫描还是触发扫描，扫描锯齿波都应与被测信号同步。扫描门由VT1、VT2组成，它是一种射极耦合的双稳触发电路，如图7.15.1所示。扫描门输入端接有来自三个方面的信号。首先由一个称为“稳定度”旋钮的电位器供它一个直流电位，此外还接有从触发电路来的触发脉冲和由释抑电路来的释抑信号。由三个信号共同决定扫描门的工作状态。电子测量实用技术

射极耦合双稳触发器是一种电平控制的触发电路。该电路的最大特点就是具有滞后特性，如图7.15.2所示。图中假设VT1的静态输入电压介于Ｅ1和Ｅ2之间，电路处于VT1导通VT2截止的第一稳态。当触发信号使Ub1下降到下触发电平Ｅ2时，电路从第一稳态翻转到第二稳态，即VT1截止VT2导通，输出电压Uo由高电位跳到低电位。此时即使触发信号消失，Ub1回到Ｅ1和Ｅ2之间，电路并不再翻转。只有当从释抑电路来的信号使Ub1上升至上触发电平Ｅ1时，电路才返回第一稳态，输出电压才从低电位跳回高电位。上、下触发电平之间存在滞后电平Ｖp，其数值可达10Ｖ左右。电子测量实用技术图7.15.2扫描门电压波形图电子测量实用技术（3）比较和释抑电路在图7.15.1中，由VT3、VT4、Ｃ2、Ｒ2组成比较释抑电路，它把积分器输出的锯齿波电压经延迟后回送给扫描门左管VT1基极，与扫描门、积分器共同构成一个闭合的扫描发生器环路。在扫描过程中，积分器输出的锯齿波电压经W1加到VT3基极，经VD延迟后对C2充电，C2电压通过VT4、W2加到VT1基极，VT1基极电压在E0基础上上升，当升至上触发电平E1时，电路重新回到VT1导通VT2截止的第一稳态，此后，进入恢复期，积分电容放电，C1电压恢复到起始状态，与此同时，释抑电容C2通过释抑电阻R2放电，VT1基极电位恢复到E0。下一个触发脉冲到来时，电路重复上述过程。电子测量实用技术（4）触发扫描状态工作波形触发扫描状态工作波形如图7.15.3所示。

图7.15.3触发扫描工作波形

电子测量实用技术

(3)X轴放大器作用是将单端输入X轴信号进行放大，转换为大小合适的双端输出信号加在X轴偏转板上，使电子束在水平方向上产生足够的偏转，得到合适的波形。电路原理与Y轴放大器相同，并提供水平移位、扫描扩展、寻迹等功能。

4.电源部分提供示波管和其它电子元件所需的电压，以保证各部分正常工作。

电子测量实用技术7.3.2示波器的多波形显示

1.多线示波 多线示波是指采用多线示波管（又称为多束示波管）制成的多线示波器来显示多路波形。多线示波管内装有多个（一般有两个）独立的电子枪，每个电子枪能同时发出一束电子束，每一电子束都有各自独立的偏转系统，偏转系统各自控制电子束的偏转，共用一个荧光屏显示。多线示波器各通道间相互独立，交叉干扰小，测量准确度高，但它制造困难，成本高，所以较少使用。电子测量实用技术

2.多踪示波

多波形显示常用的方法是多踪示波。其组成及原理与单踪示波器类似，是在单踪示波器的基础上增加了电子开关而形成的。它也采用单束示波管，其内只有一个电子枪、一套Y偏转板，通过在Y通道上增设的电子开关来高速控制几个被测信号轮流地接入Y偏转板而在荧光屏上显示出多个波形，它具有实现简单、价格低的优点，因而得到了广泛应用。最常用的是双踪示波器，即能够显示两个波形的多踪示波器，其简要原理框图如图7.20所示。电子测量实用技术图7.16双踪示波器的简要原理框图电子测量实用技术

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：

(1)通道1(CH1):只接入Y1通道，单踪显示Y1的波形。

(2)通道2(CH2):只接入Y2通道，单踪显示Y2的波形。

(3)“叠加（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，显示两路信号叠加后的波形。电子测量实用技术

(4)“交替（ALT）”：若通道1输入正弦波，通道2输入同频率的三角波，则屏上显示的波形如图7.17（a）所示。

交替显示方式适于观测频率较高的信号。

(5)“断续（CHOP）”：这样显示出的波形是由许多线段组成的，只要转换频率远远高于被测信号的频率,这些线段及其间隔就很短，看起来显示的波形好像是连续的，如图7.17（b）所示。断续显示方式适于观测频率较低的信号。电子测量实用技术图7.17交替和断续时显示的波形（a）交替;（b）断续电子测量实用技术电子测量实用技术

7.3.3通用模拟示波器的主要技术性能指标 通用模拟示波器的主要技术性能指标有： （1）频带宽度BW： 通常指Y通道的工作频率范围，即Y通道输入信号上、下限频率之差。现代示波器的下限频率都已延伸至0Hz，因而示波器的频带宽度可用上限频率来表示。通常要求：

BW≥3fmax（7-2） 式中fmax为被测信号的最高频率。

电子测量实用技术

（2）输入灵敏度：指输入信号在无衰减的情况下，亮点在屏幕上偏转一格（div）所需信号电压的峰峰值，单位：mV/div。 （3）输入阻抗：包括输入阻抗和输入电容，单位：MΩ/pF，要求低电容高电阻 （4）扫描速度：无扩展的情况下，亮点在X方向偏移1cm或1div所经过的时间，单位：div/s

电子测量实用技术小结1.通用示波器的基本构成？2.延迟线的作用是什么？内触发信号可否在延迟线后引出？3.衰减器的作用？对衰减器和探极的要求是什么？4.试说明下列开关、旋钮的作用和调整原理：偏转灵敏度粗调；偏转灵敏度微调；Y轴位移；Y轴扩展；触发电平；触发极性；触发方式；扫描速度粗调；扫描速度微调；X轴扩展；X轴位移。电子测量实用技术

7.3.4通用示波器的应用

1.示波器的使用要点示波器在使用时应注意以下几点：

(1)选择合适的电源，并注意机壳接地。使用前要预热几分钟再调整各旋钮。

(2)经过探极衰减后的输入信号切不可超过示波器允许的输入电压范围，并应注意防止触电。

（3）根据需要，选择合适的输入耦合方式。电子测量实用技术

（4）辉度要适中，不宜过亮，且亮点不能长时间停留在同一点上，特别是暂时不观测波形时，更应该将辉度调暗，以免缩短示波管的使用寿命。（5）聚焦要合适，不宜太散或过细。（6）测量前要注意调节“轴线校正（TRACEROTATION）”旋钮，使荧光屏刻度轴线与显示波形的轴线平行。电子测量实用技术

（7）尽量在荧光屏有效尺寸内进行测量。测量时注意微调的校准位置和探极的衰减（8）波形不稳定时，通常按“触发源”、“触发耦合方式”、“触发方式”、“扫描速度”、“触发电平”的顺序进行调节。

电子测量实用技术2.探头的正确使用由于示波器放大器的输入阻抗不够高，用它去测试电路时，会对被测电路造成影响，所以示波器一般使用探头输入。常见探头为低电容高电阻探头，它带有金属屏蔽层的塑料外壳，内部装有一个RC并联电路，其一端接探针，另一端通过屏蔽电缆接到示波器的输入端。探头和示波器尽量配套使用，不要互换，否则将会导致分压比误差增加或高频补偿不当。示波器的探头有的带有衰减，读数时要注意修正。电子测量实用技术

低电容高电阻探头可进行定期校正。具体方法是：以良好的方波电压通过探头加到示波器，若高频补偿良好应显示图7.22（a）所示波形。(a)补偿合适的波形(b)欠补偿的波形(c)过补偿的波形图7.22不同补偿时的波形图电子测量实用技术3.示波器的基本测量方法（1）直流电压的测量 测量原理： 利用被测电压在屏幕上呈现的直线偏离时间基线（零电平线）的高度与被测电压的大小成正比的关系进行的。

VDC为被测直流电压值，h为被测直流信号线的电压偏离零电平线的高度；Dy为示波器的垂直灵敏度，

k为探头衰减系数。电子测量实用技术

测量步骤如下：

1）置“触发方式”开关于“AUTO”位置。

2）视所测电压的大小，置垂直偏转灵敏度旋钮“V/div”到适当位置，将“微调”调至“校准”位置。

3）将输入耦合方式开关置于“GND”位置。调整垂直移位旋钮使扫描基线移到中间或其它适当位置上，作为零电平线。此后垂直移位旋钮不能再调。电子测量实用技术

4）将被测电压加至输入端后，将“耦合方式”开关置于“DC”位置，此时所显示的直线位置即为所测电压值。若直线位于零伏基准线之上，则所测电压为正；若直线位于零伏基准线之下，则所测电压为负。

5）读出被测直流电压偏离零电平线的距离h，计算直流电压值。电子测量实用技术

图7.24直流电压的测量例：如图所示，被测直流电压偏离时间基线（零电平线）的高度h=

cm，垂直偏转灵敏度Dy=

V/cm，已知探头衰减系数为k=10：1，则被测直流电压UDC=

V40.520电子测量实用技术

（2）交流电压的测量

1）不含直流分量的正弦电压测量测量原理：

VP-P为被测交流电压值（峰-峰值）；h为被测交流电压波峰和波谷的高度或任意两点间的高度；Dy为示波器的垂直灵敏度；ky为探头衰减系数。电子测量实用技术图7.25交流电压的测量

测量方法如下：垂直偏转灵敏度微调旋钮置于校准位置；接入待测信号；输入耦合开关置于“AC”；调节扫描速度使波形稳定显示；调节垂直灵敏度开关；读出被测交流电压波峰和波谷的高度；计算被测交流电压的峰-峰值。如图7.25所示。

电子测量实用技术

2）含有直流分量的正弦电压测量如同测量直流电压一样，首先设定零电平基线。在“DC”耦合位置，接入被测信号，根据屏上显示的波形，测量任意点相对于零电平线的电压值。可得直流和任意点电压值电子测量实用技术例：如图所示，若aa/线为零参考电平线，bb/相对于aa/为3div，正弦波峰点相对于aa/为4.5div，峰峰值所占高度为3div。若y轴偏转因数为1V/div，则直流分量U0=

V，峰峰电压Up-p=

V，有效值U=

V331.06电子测量实用技术（3）时间、周期与频率的测量

1）周期的测量测量原理： x——为被测交流信号的一个周期在荧光屏水平方向所占距离；Dx——为示波器的扫描速度；kx——为X轴扩展倍率。电子测量实用技术

测量方法：例：荧光屏上的波形如图7.27（a）所示，信号一周期6cm，扫描速度开关置于“10ms/cm”位置，扫描扩展置于“拉出×10”位置，求被测信号的周期。

图7.27周期的测量电子测量实用技术2）时间间隔的测量测量原理：tA-B为信号中任意两点A与B的时间间隔；xA-B为A与B的时间间隔在荧光屏水平方向所占距离；Dx为扫描速度。电子测量实用技术具体应用如图7.28所示。图7.28测量信号的时间间隔电子测量实用技术

3）频率的测量◆测周期法利用上述方法测周期，然后求周期的倒数。◆李沙育图形法

示波器工作于X-Y方式下，将频率已知的信号与频率未知的信号加到示波器的两个输入端，调节已知信号的频率，使荧光屏上得到李沙育图形，如图7.29所示，由此可测出被测信号的频率。电子测量实用技术电子测量实用技术当李沙育图形稳定后，设荧光屏X轴方向与图形的切线交点数为Nx，Y轴方向与图形的切线交点数为Ny，则已知频率fx与待测频率fy有如下关系：fy/fx=2/1图7.29李沙育图形法测频率=4/2电子测量实用技术图形与水平线的交点数加在Y通道的信号频率加在X通道的信号频率图形与垂直线的交点数（7-8）

测量时如将已知的fx加到X通道，被测信号加到Y通道，利用上述原理，可求得未知信号频率fy：电子测量实用技术图7.28几种常用的李沙育图形适用于稳定的低频信号，且频率比最大不超过10。电子测量实用技术

（4）相位的测量

1）双踪示波器测时间间隔法 利用双踪示波器按前述的方法测出两路信号的周期T和其时间间隔Δt，利用下式即可求出其相位差：

（7-9）电子测量实用技术图7.31u1与u2的相位差测量

测量方法如图7.31中示例：u1与u2的周期为5格，u1与u2之间的相位差为1.65格，由此可得，u2超前u1为1.65/5×360°≈120°，即u2超前u1的相位角为120°。电子测量实用技术 2）李沙育图形法 测量时，示波器工作在X-Y显示方式，当两个同频率、同幅度的正弦信号u1和

u2分别加到示波器的X和Y输入端时，由于u1与u2相位不同，荧光屏上就会出现不同的图形。电子测量实用技术图7.32用李沙育图形法测量相位差

在图7.32中，u1超前u2

角，李沙育图形为一斜椭圆，由椭圆上的坐标可求得两信号的相位差为：电子测量实用技术

（5）调幅系数的测量

1)直线扫描法 直线扫描法测量调幅系数时，将已调波加到示波器Y轴输入端，利用示波器本身的时基信号扫描，屏幕上显示如图7.33所示的调幅波波形。 电子测量实用技术图7.33直线扫描法测量调幅系数测出A、B的长度，代入下式计算得出调幅系数：（7-11）电子测量实用技术

2)梯形图法梯形图法测量调幅系数时，示波器工作于X-Y方式，将已调波、调制信号分别加至示波器X、Y轴输入端，在荧光屏上显示出图7.34所示的梯形图，测出A、B的长度，利用式（7-11）计算即可。图7.32梯形法测量调幅系数电子测量实用技术图7.33脉冲的不完美情况

6.脉冲测量在脉冲和数字电路中，实际的脉冲（或方波）可能存在各种不完美的情况，如图7.35所示。电子测量实用技术7.4YB4360G双时基模拟示波器7.4.1YB4360G示波器的特点7.4.2面板控制键名称及功能7.4.3测量前的准备工作电子测量实用技术任务实施7.5任务一示波器的基本应用7.6任务二示波器的特殊应用电子测量实用技术7.7数字示波器7.7.1数字存储示波器数字存储示波器是将它捕捉到的波形通过A／D转换为数字量，然后存入数字存储器中。当需要读出时，可将存入的数字化波形经过D／A转换为模拟量．在荧光屏上显示出来。数字存储示波器一般采用大规模集成电路和微处理器相结合，在微处理器的统－控制下进行工作，具有自动化程度高，功能强等特点。如图7.37为一款数字存储示波器的面板图。电子测量实用技术图7.37数字存储示波器面板图电子测量实用技术1.数字存储示波器的性能特点

(1)可长期存储波形

(2)可进行负延时触发(3)具有多种显示方式(4)便于观察单次过程和突发事件(5)便于数据分析和处理(6)显示数据测量结果(7)具有多种输出方式(8)便于进行功能扩展电子测量实用技术2.数字存储示波器的工作原理数字存储示波器首先将被测的模拟信号经过A／D转换后，得到数字信号存储于随机存储器RAM中。在显示时，再将数字信号读出，经D／A转换恢复为模拟信号，加在普通示波器的Y偏转板上。此时，X偏转板上不再加入锯齿波电压信号，而是与取样示波器类似，加入由数码经过D／A产生的阶梯波。电子测量实用技术数字存储示波器的基本组成如图7.38所示。图7.38数字存储示波器的原理框图电子测量实用技术3.数字存储示波器的显示方式基本显示方式(2)抹迹显示方式(3)卷动显示方式(4)放大显示(5)显示技术的改进电子测量实用技术4.数字存储示波器的技术指标取样速率(2)测量分辨率(3)存储带宽(4)断电存储时问(5)存储容量(6)测量准确度(7)测量计算功能(8)触发延迟范围(9)读／写速度(10)输出信号电子测量实用技术7.7.2安捷伦(Agilent)54622D数字示波器1.安捷伦(Agilent)54622D数字示波器的特点(1)示波器通道数：2个。(2)带宽：100MHZ(3)采样率：最大400MSa/s(4)最大输入：400V(5)分辨率：8bit(6)量程（每格）：1mV-5V电子测量实用技术(7)逻辑通道：16(8)输入电平：500mVppmin，±40Vmax(9)时基（每格）5ns-50s(10)触发：边沿，脉冲宽度，序列，持续时间，I2C，TV。(11)可测量：峰值,,平均值,过冲,前冲,有效值,频率,周期,脉冲宽度,占空比,时间,相位,延迟等。(12)波形运算：相减，相乘，FFT，积分，微分(13)存储：内装软盘(14)连接性：标准配置的RS-232和并行接口，可选GPIB(15)内装帮助：9种语言的快速帮助电子测量实用技术2.面板主要按钮功能如图7.39为面板主要按钮功能说明（图中已将通道1输入了正弦信号）。图7.39安捷伦两通道示波器面板主要按钮功能电子测量实用技术3.应用举例电子仿真软件Multisim10的虚拟工具条中有三台安捷伦的高级测量仪器，分别是数字万用表Agilent34401A、数字示波器Agilent54622D和函数信号发生器Agilent