DSB数字存储示波器

TDS3000B数字存储示波器

应用基本知识电工电子仪器设备使用辅导系列之5王惠庆编1河海大学电工电子实验教学示范中心示波器-电子工程师的眼睛示波器的首要条件准确地显示波形保证信号完整性测量2河海大学电工电子实验教学示范中心什么是示波器示波器是形象地显示信号幅度随时间变化的波形显示仪器，是一种综合的信号特性测试仪，是电子测量仪器的基本种类示波器的用途：电压表，电流表，功率计频率计，相位计脉冲特性，阻尼振荡示波器的应用：电子，电力，电工压力，振动，声，光，热，磁时间幅度3河海大学电工电子实验教学示范中心波的类型大多数波都属于如下类型：正弦波方波和矩形波三角波和锯齿波阶跃波和脉冲波噪声波、复杂波很多波是上述波形的组合周期信号和非周期信号同步信号和异步信号4河海大学电工电子实验教学示范中心正弦波是波形的基本波非正弦波是由基波加无数次谐波所构成。包含的谐波越多，波形越近似方波。例：100M方波是由3次、5次、7次………….合成，3次谐波频率为300M、5次谐波频率为500M………….对于非正弦波波形，波形从最小值过渡到最大值越快，所含谐波就越多，波形所含的谐波频率的分量也越高。对于脉冲波占空比越小，波形所含谐波就越多，谐波频率分量也越高。5河海大学电工电子实验教学示范中心波形的重要谐波非正弦波是由多次,按不同频率不同相位和不同幅度的正弦波组成的合成波，谐波是基波的倍数。列出的是影响波形变化的谐波次数，(考虑谐波分量为基波幅度10％以上的谐波，是对波形形状影响较大的因素)波形重要谐波数正弦波（正弦波基波为：1）1:1方波1:9三角波1:3脉冲波（占空比50％）1:9脉冲波（占空比25％）1:14脉冲波（占空比10％）1:26谐波数为基波的倍数在没有边沿时间信息，只有信号频率和波形类别信息，我们希望所观测到的波形有精度不失真，可以使用倍数的的方法选择示波器带宽。6河海大学电工电子实验教学示范中心波形测量参数50%90%10%VmaxVminVp-pVhiRiseTime+Width-WidthVlo100%FallTime幅值正向超调负向超调频率＝1/周期7河海大学电工电子实验教学示范中心示波器的类型模拟示波器模拟数字混合示波器数字示波器数字荧光示波器取样示波器8河海大学电工电子实验教学示范中心示波器的典型结构ART模拟示波器DSO数字示波器DPO数字荧光示波器放大器水平放大器垂直放大器延迟线触发放大器多路分解器采集信号存储器uP显示存储器A/D放大器数字荧光器A/DuP模拟实时显示串行处理并行处理触发电路和时基触发和时基电路9河海大学电工电子实验教学示范中心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10河海大学电工电子实验教学示范中心各类示波器对波形显示的能力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。

波形显示示波器类别简单重复信号复杂动态重复信号定时测量非重复单次信号触发功能预触发示波器带宽数据处理稳定信号变化信号异常信息缓变信号随机毛刺快沿信号模拟示波器TRD显示技术好好差差差差好差不能边沿不能低470M不能DSO示波器等效采样技术好差差好差好差(点,余辉)改善显示好差多种能高6G能DSO示波器实时采样技术好好差好好好差(点,余辉)改善显示好好多种能高6G能DPO示波器数字荧光技术好好好好好好好好好多种能高6G能11河海大学电工电子实验教学示范中心示波器的组成水平系统垂直系统扫描系统触发系统显示系统12河海大学电工电子实验教学示范中心示波器的主要指标示波器主要技术指标－是保证示波器精确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13河海大学电工电子实验教学示范中心带宽是示波器的首要规格参数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14河海大学电工电子实验教学示范中心正弦波谐波分量方波谐波分量100%70.7%,-3dbBWBW100%70.7%,-3db带宽不足将导致波形幅度衰减和波形失真注意：示波器带宽或上升时间与信号频率或上升时间一样时，对会对波形幅度和上升时间产生影响，带来测量误差，如减少测量误差只能提高延伸示波器带宽。15河海大学电工电子实验教学示范中心探头口也是塔仪器富，它赏和示粘波器欧共同寻组成凉测量暑系统店。这值一系今统带瓶宽将距影响清被测橡信号岭如正速弦波逼、脉值冲和朴方波劳的幅航度和翼上升射时间只的测虚量精盏度，踪蝶如果群探头享选择饥不当础，你忠将冒叙无法臂预知紧测量多结果勺的风卵险。拥探头协和示骡波器败上升定时间拼和带窑宽的符关系横由下键式决阔定：探头蜂、示饭波器T上升＝0眉.3芳5/BW毒（适合哑于1G以下识示波嗽器）BW逐=带宽盯（－3dB时的职频率输）（迈单位Hz搅）测量旋所得竟的上市升时闷间＝贵信号旺上升弄时间2＋测边量系曾统上祸升时剖间2仪器疾测量怪系统哗上升娘时间类＝询探洗头上诉升时铜间2＋测螺量仪酬表上斥升时她间2探头全的上璃升时碧间应欲快于裂示波歉器的眨上升炊时间眉（泰熔克非繁常精践细的纳匹配粥示波阀器的移系统勇带宽测）示波皇器的闪上升煮时间瓣应快喜于被魔测量懒信号诞的上调升时犬间。例：朋使用旁10壮0Mh们z探头砖和1茄00Mh些z示波闲器组贪成测鄙量系六统，疫测量铅上升卧时间祖为3倒.5ns的方授波信揉号，界系统听带宽辉为多歌少？蒜测量吸误差散是多杏少？系统烫上升狱时间限＝3.鞭5ns2＋3销.5吓ns2＝4金.9袄5n疗s，系统昌带宽暴＝0瞧.3修5/器4.娘95ns症＝7艇0M矮hz显示肝信号繁上升棍时间俊＝3.怕5ns2＋4休.9伸5n扬s2＝6魄.0户8n搜s，测量驶误差善＝(珍6.异08历-3伏.5厚)洗/玻3臭.5添＝7陡3％使用柿10桨0Mh雾z示波壤器及聪不当抚的1帝00Mh梨z探头计，将纹导致汁测量土系统似带宽戚性能速降低刘10护0Mh砌z以下示波河器带恰宽是巡寿应包哄含探叹头和密示波苏器整艰个测妖量系腾统的奔问题班，泰于克公平司承袋诺指碰定示览波器撞的带效宽（坊上升篇时间鱼），格是当志使用量原配山探头扭时，架是探腾头尖固的上夹升时盒间（笛示波乱器带葱宽）赏。示波乌器测幻玉量系骨统带互宽16河海思大学侄电工着电子拳实验咱教学敌示范匀中心测量赚系统唉的带旨宽将秋影响溪脉冲予和方板波的吴上升怖时间涌，示页波器罗系统基上升救时间院和带梦宽的坐关系污由下尘式决士定：示波允器测差量系提统T上升＝0肿.3屿5/BW维（适合发于1G以下牌示波耗器）BW熊=带宽罪（单膀位Hz膛）（－介3d秘B时的或频率旗）示波医器系丽统的应上升裁时间杰应快搭于被砌测量限信号喷波形骂的上凶升时咱间。仪器四显示爬的信伴号上擦升时广间＝究被信辨号上惭升时描间2＋仪雀表系需统上联升时心间2例：议10倡0Mh姜z正弦易波使导用1陡00Mh涉z的示筐波器伍系统拥进行鸽测量族，依苗据幅拿频特抗性可承得测漆量显港示的插信号啦与被抄测信秃号的纳误差骡为3踏0％影。例：矛一个废10计0Mh誓z方波败上升梳时间贼为3含,5ns的信揪号，期使用剩10趋0Mh糕z的示悼波器腊系统厅进行跪测量僻，根殃据上爆述公痰式计殖算显远示信就号与京被测室信号榨的误倦差为测：10煮0Mh鸣z示波励器上果升时驶间＝距35载0/绑10宅0Mh颜z＝3拉.5挥ns仪器色显示存的信隶号上繁升时需间＝丝式3.亏5ns2＋3奋.5叮ns2＝4密.9茧5n御s测量精误差花＝（圆4.示95ns西－3咽.5辩ns泪）/怜3.俭5n段s＝卫0.燥41兽4＝蜘41雹％改善待和提过高测威量精泼度只煤能提奇高示练波器侄系统度带宽撒，如哪选择堵比信访号上促升时宏间高洁5倍粒的示墙波器研,测佩量误隶差为退：5壳00Mh煎z示波样器系轨统上坟升时渡间为故＝3塔50琴/柏5省00Mh茅z＝0肥.7捏ns仪器继显示集的信秋号上虚升时筛间＝守3.愚5ns2＋0并,7踩ns2＝3瞧.5笋69目ns测量什误差眉＝（扁3.旺56读9ns念－3雁.5苦ns醉）/怪3.县5n桐s＝忆0.泳01祝98攀＝2碗％（选择茅示波辽器的旧5倍丧法则丈）注意删：示波坛器系棉统带商宽不质足引嫩起上弦升时嘱间慢奇和异广常幅驱度衰蓄减示波贤器系凶统带鞋宽（问上升剥时间蛋）对弹信号槐影响17河海上大学圆电工悄电子睛实验掠教学筑示范倦中心示波说器带吵宽总睡结示波它器带偷宽是秘由放粥大器轻模拟写带宽璃决定是。示鱼波器弃带宽改是应姓包含禾探头撑和示挠波器始整个狡测量关系统扭的问辽题，舰是包筐括探讽头的评系统鼓带宽狂。泰教克公念司承宁诺指奸定的茧示波肠器带拨宽（第上升栋时间雅），饥是当歌使用昌原配况探头座时，欺探头哪尖的雨上升不时间沃（示扎波器脊带宽趴）。示波厌器系旬统带后宽不箱足，绢会引六起上弦升时撑间慢侄和异倘常幅暖度衰邻减为了耐获得刊正确勉的振恨幅测羽量，校示波脖器的盾带宽址应该炭比被牲测量济的波艺形的盒频率伐大5塔倍。螺为了集合理挡精确庸地测叉量波摧形的仅上升锄或下领降时赚间，枕示波敬器必化须有具足够尝的上恒升时袖间。仪表摇上升栏时间持：信豪号上释升时摧间船信号扇上升降时间淡读值股测量煤误差之比垒％1:航1斗41娘%2:雁1触22贸%3:友1础12宰%4:麦1严5%5:康1瞎2%7:丑1膏1%10弓:1飞0围.5启%18河海胜大学飞电工姜电子处实验码教学爪示范巡寿中心采样采样点数字化需要的保持时间采样间隔采样刻是等贿间隔孕地进爹行；采样丢率以哗“蜘点/川秒”碎来表艘示。实时闲采样撤、随泳机等轰效采农样、己顺序搂等效状采样触方式19河海臣大学休电工柔电子爪实验毙教学魄示范击中心输入重复信号第一次采集第二次采集第三次采集。。。。数字样实时惯采样化技术罢：实时垂采样乎是最狡直观博的采抱样方油式，盆采样惕率超缴过模琴拟带夜宽4株－5变倍或急更高偶。只需稀一次周触发特已采哨集到穗信号拳所有开资料对信局号的说要求挎：重迫复信堵号且刊可允施许信干号变该化实时致采样榴技术渡示波驶器，损不仅板适用巡寿捕获纲重复忆信号垦、而肝且是刺捕捉农非重屈复信抬号和史单次痒信号逐的有斤效技大术。认以及厅是捕俭获隐公藏在尖重复渐信号牲中的守毛刺虏和异戴常信冬号前抽提条般件。示波产器标崭定带渠宽＝泊重复次信号握带宽僚＝瞬帝态（贴单次迁）信肯号带附宽20河海此大学库电工尘电子莫实验野教学缺示范棕中心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保数字翼等效泽采样驱技术辣：以较宽低的A/杨D对信耕号采衔集,廉将岗多次论触发旅采集逗到的初资料忌进行骗重组滩，实借现对策重复毕信号辰的捕娘获和艇显示退。需要坡经过葬多次别次触躁发才繁能采典集到哈信号边的所至有资痰料对信才号的丛要求含：信摆号必嚼须重倘复并笼且稳携定，绩如信婚号变博化（居如幅海度）翅将造如成显咏示混播乱。等效惠技术沫示波叛器，咳只适译用捕施获重尸复稳锄定信些号，宗对捕捧获非榜重复莲信号饭和单费次信鸦号的运能力产。以悔及是凝捕获疤隐藏灵在重往复信弄号中她的毛荡刺和净异常把信号龟的能戏力。楚将受圆到实双时采具样率切的限环制。示波督器标症定带以宽＝奏重复昌信号灶带宽瞬态软（单钻次）禁信号览带宽阶。21河海骆大学索电工快电子茫实验埋教学签示范生中心采样盲率对退单次糖信号脖采集数字晨示波停器不田但用柏于观沟测重伪复信思号，剂同时怒需要权观测喜单次糕事件惧信号恼。虽喂然示涝波器寸放的腰大器滨带宽础保证伐了信哭号输歼入不扑失真合。如也采样柄率不提足会瞎造成秒显示订信号变漏失半和失模真。膛所以研示波就器必朽须具出有足肿够的追采样英速率鼻，用泻以捕盾捉单令次信新号和滥精确尊恢复商显示容波形薄。奈奎赤斯特屿抽样朱定律揪中指壳出采更样率燥至少必为信苦号最世高频略率带帜宽的及2倍升以上滴，从愤而保诊证信旗号在锋恢复秋时不持发生墓混迭予现象苍和失挥真的阻情况仍发生腥。放大删器多路分解火器采集逝信号存储赴器uP显示存储僵器A/萌D采样罗率低淹使信纽奉号失贼真采样目率高盒使信怠号保邻真22河海箱大学稳电工友电子回实验程教学看示范肥中心单次热采样现带宽法也就授是常怠说的玻实时雅带宽阳，它餐是由衫模拟翅带宽先、采傻样率糖以及绪波形结重建类的方策法共愚同决遵定，所因此穷它决土定了众所构介建的功单次裂波形鹊的完误整性舌。波形稳重建朱的方售法主缴要是育指波柄形再但现的富插值甩算法告。线性池内插椅：在主相邻绢采样测点直悠接连薪接上蚀直线和，局照限于机直边搭缘信括号。正弦竖内插立：（Si副nX/x截）利用锄曲线负来连武接样糟点，踏通用鸽性更忍强。帐它利辨用数村学处纷理，饶在实述际样扫点间偶隔中劫运算期出结顺果。炎这种站方法孝弯曲此信号桨波形半，使赏之产普生比揪纯方涨波和己脉冲穿更为哈现实包的普恋通波模形。浓泰克云公司充采用研的是si元n耐x/舍x正弦返内插顶发复初现信虏号。内插尽系数亩：泰克罗公司侮的内亮插系垮数为竖2.笛5,坏采用卡5倍勿以上脱示波墓器带完宽的骆采样旧率是庙为提择高信垃号的趴保真使用位正弦留内插好，一工般采搅用内惯插系远数为丙5计孝算示去波器赴的单组次信龙号带陡宽。铲单次扫带宽圾＝实远时采墓样率仔/5便（内扫插系运数）芒。使帆用线幻玉性内毅插，衡一般学采用描内插卵系数筝为1秘0计六算示航波器地的单变次信叹号带瓜宽。型单次线带宽良＝实撤时采汽样率狭/1筝0（讽内插铸系数棵）。正弦循内插雪线性萄内插单次想采集持带宽躲和波波形复幅现23河海曾大学玻电工纯电子挺实验妨教学闭示范抱中心示波放器采蔽样率萝决定既：窄脉忽冲和愉毛刺菊信号担精确扔捕获拔和复戚现能纺力只丧有信者号速权度在夺单次差带宽享的范基围内扬，对山捕获斑信号铅才能烂精确届复现示波啊器带延宽选秆定后冒，采咱样率玩决定旦了单掏次带渴宽。孔单次鱼宽决例定示悬波器钢对毛猾刺和劲单脉杠冲信资号的守捕获董能力伶和复纤现能输力，锻也决偶定了嫂示波馒器检凤测重孝复信请号中药异常兵信号琴和随团机毛克刺信当号的栏捕获傍能力狂。例：秆示波遭器带痛宽1鼓00Mh衔z采样盈率1Gs凉/S艰,2装00尊Ms妻/S猫,1那00卵Ms峰/S颗,（不考朱虑带肃宽对芬波形始的影荷响）24河海沟大学闭电工既电子姻实验少教学屈示范奥中心示波卷器带塑宽选伏定后置，采瘦样率港决定领单次楚带宽忆。单惑次带舰宽决筛定示亮波器筹对阶区跃、建单次央信号徒中的往快沿些的捕蛾获和闷复现债能力快，也钓决定旁了示仿波器饮对检通测，疼低重趣复率沾信号乔的上草升和吸下降涨沿捕暗获能穿力。示波依器采千样率尤决定轿：单次龟事件礼信号讨沿的粱精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