电子测量技术课chapter6-2015

1、电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 1 1 1. 引言引言 2. 模拟示波器模拟示波器 3. 数字存储示波器的基本原理数字存储示波器的基本原理 4. 数字存储示波器的组成和关键技术数字存储示波器的组成和关键技术 5. 示波器的技术参数示波器的技术参数 6. 示波器的使用示波器的使用 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 2 2 示波器经历了从低频到高频、从模拟到数字的渐进发展过程。示波器经历了从低频到高频、从模拟到数字的渐进发展过程。 l1934年，基于CRT的137型示波器 l1957年，记忆示波器研制成功 l1958年通用示波器的带宽达到了100MHz l1959年，出现

2、了采样示波器 l1969年，通用示波器的带宽达到300MHz l20世纪70年代以后，示波器的带宽提高到1GHz 模拟示波器模拟示波器 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 3 3 l 1980年，HP公司发明了第一台数字存储示波器 l 20世纪90年代为以来，其带宽由诞生之初的50MHz发展 700MHz1GHz，甚至出现了带宽超过10GHz的超宽带 实时示波器 l 20世纪90年代初，业界还推出了混合信号示波器(Mixed Signal Oscilloscope, MSO)，出现了PC示波器、手持式 示波表等形式的示波器 数字示波器数字示波器 电子测量电子测量 第第 6 6 章章

3、- - 4 4 Agilent公司的一种四通道数字存储示波器公司的一种四通道数字存储示波器 PC示波器示波器 手持式示波表手持式示波表 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 5 5 图图6-2-1 模拟示波器的原理框图模拟示波器的原理框图 模拟示波器的主要由 阴极射线管CRT、垂直 通道、水平通道、电源 和标准信号发生器等部 分组成. 2.1 模拟示波器的基本结构模拟示波器的基本结构 探头探头 Y衰衰 减器减器 Y前置前置 放大器放大器 延迟延迟 器器 Y输出输出 放大器放大器 阴阴 极极 射射 线线 管管 C R T 标准信号标准信号 发生器发生器 电源电源 触发触发 电路电路 扫描

4、扫描 电路电路 X放放 大器大器 被测被测 信号信号 主机主机 标准信标准信 号输出号输出 电源 外同步触外同步触 发输入发输入 “X”输入输入 通道Y 通道X ”“Y-X “扫描” 2 S内 外 1 S 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 6 6 图图6-2-2 模拟示波器显示信号时域波形的基本过程模拟示波器显示信号时域波形的基本过程 图6-2-2描述了模拟示波器显示 电信号时域波形的基本过程。 荧光屏上光点的Y和X坐标分别 与这一瞬间的信号电压和扫描 电压成正比。 图图6-2-3 扫描正程和扫描回程扫描正程和扫描回程 2.2 波形显示的基本原理波形显示的基本原理 电子测量电子测量

5、 第第 6 6 章章 - - 7 7 图图6-2-4 边沿触发电路与扫描电路的工作波形边沿触发电路与扫描电路的工作波形 边沿触发电路可以在波形的正向过零点的位置产生触发脉冲，启动边沿触发电路可以在波形的正向过零点的位置产生触发脉冲，启动 扫描锯齿波电压进行扫描。扫描锯齿波电压进行扫描。图中图中点均符合触发条件，但在点均符合触发条件，但在 这些点扫描过程未结束，因此这些点不能启动下一次扫描，是无效这些点扫描过程未结束，因此这些点不能启动下一次扫描，是无效 的。仅有的。仅有这些点是有效的触发点。这些点是有效的触发点。 2.3 触发电路触发电路 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 8 8

6、图图6-2-5 边沿触发电路组成框图边沿触发电路组成框图 主要由触发源选择开关、耦合方式选择开关、触发电主要由触发源选择开关、耦合方式选择开关、触发电 平及极性选择器和放大整形电路等组成。平及极性选择器和放大整形电路等组成。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 9 9 作用：产生触发脉冲的信号源作用：产生触发脉冲的信号源 分类：内触发、外触发、电源触发（又称为线触发）分类：内触发、外触发、电源触发（又称为线触发） （1） 触发源触发源 （2） 耦合方式耦合方式 作用：选择触发源中哪个成分来产生触发脉冲作用：选择触发源中哪个成分来产生触发脉冲 分类：分类：DC、AC、AC（H）和）和H

7、F （3）触发放大和触发整形电路）触发放大和触发整形电路 作用作用: 对前级输出信号进行处理，产生符合一定脉冲宽度对前级输出信号进行处理，产生符合一定脉冲宽度 要求的、稳定可靠的触发脉冲。要求的、稳定可靠的触发脉冲。 实现：常采用双端输入的单稳电路来实现。实现：常采用双端输入的单稳电路来实现。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 1010 （4）触发电平及极性选择器）触发电平及极性选择器 a）正极性、正电平）正极性、正电平 b）负极性、正电平）负极性、正电平 c）正极性、负电平）正极性、负电平 d）负极性、负电平）负极性、负电平 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 1111

8、 3.1 数字存储示波器的基本原理数字存储示波器的基本原理 数字存储示波器的基本结构如下：数字存储示波器的基本结构如下： 衰减器衰减器 衰减器衰减器 前置前置 放大器放大器 ADC 存储与存储与 采集控采集控 制制 显示显示 处理器处理器 显示器显示器 触发触发 电路电路 时基时基 电路电路 前置前置 放大器放大器 ADC 存储与存储与 采集控采集控 制制 通道1 2通道 外部外部 触发触发 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 1212 1、工作过程一般分为存储和显示两个大的阶段、工作过程一般分为存储和显示两个大的阶段 2、具有、具有“负延迟负延迟”触发功能触发功能 3、提供多种采集

9、控制功能，实现峰值采集、过采样等、提供多种采集控制功能，实现峰值采集、过采样等 采集模式采集模式 4、数字存储示波器有一些重要的技术指标、数字存储示波器有一些重要的技术指标: 模拟带宽、采样率、垂直分辨率、存储深度、死区模拟带宽、采样率、垂直分辨率、存储深度、死区 时间、波形更新速率等时间、波形更新速率等 3.2 数字存储示波器的基本特点数字存储示波器的基本特点 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 1313 主要由耦合方式选择、衰减器和前置放大器构成主要由耦合方式选择、衰减器和前置放大器构成 （1）模拟前端）模拟前端 4.1 模拟前端与模拟带宽模拟前端与模拟带宽 电子测量电子测量 第

10、第 6 6 章章 - - 1414 1 1、耦合方式选择开关、耦合方式选择开关 一般有三个档位：一般有三个档位：DCDC、ACAC和和GNDGND（即接地耦合）。（即接地耦合）。 2 2、输入阻抗选择开关、输入阻抗选择开关 指示波器接入被测电路时模拟前端的等效阻抗指示波器接入被测电路时模拟前端的等效阻抗 通常该阻值是通常该阻值是 1兆欧姆或者兆欧姆或者50欧姆欧姆 它会和被测电阻构成并联关系。它会和被测电阻构成并联关系。 3、前置放大器、前置放大器 对输入信号幅度进行进一步调节对输入信号幅度进行进一步调节; 为触发电路提供大小合适的内触发信号源。为触发电路提供大小合适的内触发信号源。 电子测量

11、电子测量 第第 6 6 章章 - - 1515 4、衰减器、衰减器 衰减器用于对输入信号进行幅度调节。衰减器用于对输入信号进行幅度调节。 i 22 2 11 1 22 2 o j1j1 j1 u CR R CR R CR R u 满足满足R1Cl=R2C2时，衰减器具有平坦的幅频特性，且衰减比为时，衰减器具有平坦的幅频特性，且衰减比为 R2/（R1R2）。）。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 1616 通常所说的示波器通常所说的示波器-3dB带宽，也称为模拟带宽带宽，也称为模拟带宽BWa。 BWa的单位为的单位为“Hz”Hz”、“MHz”MHz”或或“GHz”GHz”。 BWa的

12、大小直接影响：的大小直接影响： 进入进入ADC的信号高次谐波分量的多少的信号高次谐波分量的多少 影响到信号上升沿的变缓程度以及幅度的衰减程度。影响到信号上升沿的变缓程度以及幅度的衰减程度。 （2）模拟带宽）模拟带宽 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 1717 （a）输入信号频率）输入信号频率f=100MHz 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 1818 （b）输入信号频率）输入信号频率f=300MHz 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 1919 （c）输入信号频率）输入信号频率f=500MHz 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 2020 计算被测信

13、号的最高频率值计算被测信号的最高频率值 fmax r max 5.0 t f （3）如何选择合适的模拟带宽）如何选择合适的模拟带宽 根据测量精度需求确定模拟带宽根据测量精度需求确定模拟带宽 遗憾的是：在测量时可能并不知道信号的最高频率分量。遗憾的是：在测量时可能并不知道信号的最高频率分量。 判断准则：将所测量的信号上升沿取倒数，判断是否与示波器的判断准则：将所测量的信号上升沿取倒数，判断是否与示波器的 模拟带宽很接近。模拟带宽很接近。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 2121 奈奎斯特定理（采样定理）奈奎斯特定理（采样定理） 为了很好的恢复一个基带信号，在进行信号数字化的时为了很

14、好的恢复一个基带信号，在进行信号数字化的时 候就要求采样时钟的频率至少应为信号本身所包含的最高频候就要求采样时钟的频率至少应为信号本身所包含的最高频 率的两倍。率的两倍。 4.2 采样率与采样技术采样率与采样技术 fs2fmax fs是采样率，是采样率，fmax是信号本身所包含的最高频率是信号本身所包含的最高频率 （1）采样与内插原理采样与内插原理 采样率的单位：采样率的单位：“GSa/S”、“MSa/S”； 带带 宽的单位：宽的单位： “Hz”、“MHz”或或“GHz”。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 2222 最小允许的采样率被称为奈奎斯特速率。最小允许的采样率被称为奈奎斯

15、特速率。 如果对一个正弦波，每个周期采样应多于两个点。如果对一个正弦波，每个周期采样应多于两个点。 如果采样时钟频率不满足这一要求，将出现混叠信号或者不正确如果采样时钟频率不满足这一要求，将出现混叠信号或者不正确 频率的假象信号。假象信号频率和原信号频率完全不同，但却可能频率的假象信号。假象信号频率和原信号频率完全不同，但却可能 有相同的波形形状，且往往还具有相同幅度。有相同的波形形状，且往往还具有相同幅度。 图图6-4-4 混叠现象混叠现象 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 2323 图图6-4-5 以两倍于信号频率的采样率以两倍于信号频率的采样率 对正弦波进行采样对正弦波进行采

16、样 图图6-4-6 以以2.7倍于信号频率的采样率倍于信号频率的采样率 对正弦波进行采样对正弦波进行采样 奈奎斯特速率仅是一个理论上的采样率值，要真实复现原始奈奎斯特速率仅是一个理论上的采样率值，要真实复现原始 信号，需要更高的采样率。信号，需要更高的采样率。 fs 25fmax 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 2424 内插技术：内插技术： （1 1） 线性内插线性内插 在两个采样点之间插入数据点，且采样点和各插值点处在两个采样点之间插入数据点，且采样点和各插值点处 于同一条直线上。于同一条直线上。可以使采样率从可以使采样率从2525f fmax max降低至 降低至1010f

17、 fmax max。 。 （2 2） 正弦内插正弦内插 对数据进行内插函数对数据进行内插函数sinc(sinc(x x)=sin()=sin(x x)/)/x x运算后运算后, ,用曲线用曲线 将各数据点连接起来。将各数据点连接起来。采样率可以降低为采样率可以降低为2.5fmax。 )( sin )()( cc nTt cTnTxtx n 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 2525 内插算法通常以数字滤波器的形式来实现。内插算法通常以数字滤波器的形式来实现。 输入输入 放大器放大器 ADC数字重建数字重建 滤波器滤波器 显示显示 处理器处理器 输入 电子测量电子测量 第第 6 6

18、章章 - - 2626 1、实时采样、实时采样（Single Shot Sampling） 最容易理解、最直观的一种采样方式，最容易理解、最直观的一种采样方式，以足够高的采样率以足够高的采样率 采集整个带宽内的信号，采样点均匀分布。采集整个带宽内的信号，采样点均匀分布。 （2）采样方式）采样方式 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 2727 2、等效时间采样、等效时间采样 等效时间采样（也称为非实时采样或重复采样）必须满足两个等效时间采样（也称为非实时采样或重复采样）必须满足两个 前提条件：前提条件：信号必须是周期重复的；必须能产生稳定的触发条件信号必须是周期重复的；必须能产生稳定的

19、触发条件。 (a) 顺序采样示意图顺序采样示意图 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 2828 (b) 顺序采样的实现过程顺序采样的实现过程 采用采用，能够以较低速的，能够以较低速的ADC来实现高频信号来实现高频信号 测量。但由于顺序采样的采样点都是在触发之后采集的，测量。但由于顺序采样的采样点都是在触发之后采集的， 不能提供预触发信息。不能提供预触发信息。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 2929 可以克服顺序采样无法实现预触发的缺点，具可以克服顺序采样无法实现预触发的缺点，具 有能够提供预触发信息、易于发现波形细节等优点。有能够提供预触发信息、易于发现波形细节等优点

20、。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 3030 1、数字实时带宽、数字实时带宽 在实时采样方式下，数字实时带宽定义为在单次（瞬态）在实时采样方式下，数字实时带宽定义为在单次（瞬态） 信号测量中能够捕捉的最大信号带宽。信号测量中能够捕捉的最大信号带宽。 单次信号带宽与采样率之间的关系是：单次信号带宽与采样率之间的关系是： BWsfs/kR fs为采样率。为采样率。kR 为与信号内插技术有关的内插系数为与信号内插技术有关的内插系数 2、有效采样率、有效采样率 有效采样率有效采样率feff是是Teff的倒数。的倒数。 Teff不取决于不取决于ADC的转换速率，而是取决于采样点相对于的转换

21、速率，而是取决于采样点相对于 触发事件时间排列的精度。触发事件时间排列的精度。 （3）数字实时带宽和有效采样率）数字实时带宽和有效采样率 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 3131 并行比较式并行比较式ADC也称为也称为FLASH型型ADC，转换速率可，转换速率可 达数百兆赫兹。采用直接比较的原理，达数百兆赫兹。采用直接比较的原理，n位位ADC需要需要2n-1 个比较器。个比较器。 图图6-4-11 3位位FLASH型型ADC （4）数字存储示波器使用的）数字存储示波器使用的ADC 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 3232 并串行并串行ADC通过将高位编码与低位编码串

22、行比较，减少了通过将高位编码与低位编码串行比较，减少了 比较器的数量。比较器的数量。 图图6-4-12 两阶两阶N位并串行位并串行ADC 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 3333 时间交织式时间交织式ADC使用多个低速使用多个低速ADC交替工作来实现高速信交替工作来实现高速信 号采集。号采集。 图图6-4-13 1GSa/s的的ADC实现框图实现框图(54111D) 采用四片采样率为采用四片采样率为250MSa/s的的ADC，这四个，这四个ADC的工作周期都是的工作周期都是4ns，通，通 过精确定时电路，控制各过精确定时电路，控制各ADC启动工作的时间依次间隔启动工作的时间依次间

23、隔1ns 250MHz ADC 250MHz ADC 250MHz ADC 250MHz ADC 存储器存储器 存储器存储器 存储器存储器 存储器存储器 采样采样 控制芯片控制芯片 模拟输入模拟输入 1GHz时钟时钟 10 4 6 6 6 6 ADC时钟时钟 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 3434 ADC性能1987年1997年2007年变化率 采样率1GSa/s8GSa/s40GSa/s40 x 实时带宽250MHz1.5GHz13GHz52x 分辨率6bit8bit8bit4x 存储深度8kB64kB2MB250 x 功耗20W27W20W1x 单位功耗 W/GSa/s20

24、3.40.540 x 芯片数量10425x 表表6-4-2 ADC性能发展对比性能发展对比 ADC的采样速的采样速 率在率在20年里增年里增 加了加了40倍倍 采样带宽增采样带宽增 加了加了52倍倍 存储深度增存储深度增 加了加了250倍倍 维持在维持在20W Agilent公司的数字存储示波器多采用复合式公司的数字存储示波器多采用复合式 的的ADC技术。技术。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 3535 波形存储器能够储存的采样点数称为存储深度。波形存储器能够储存的采样点数称为存储深度。 4.3 存储深度与存储技术存储深度与存储技术 （1）储存深度）储存深度 记录时间存储深度记录

25、时间存储深度/采样率采样率=存储深度存储深度采样周期采样周期 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 3636 （2）深存储带来的问题）深存储带来的问题 导致死区时间增加、波形更新速率变慢、响应面板操作导致死区时间增加、波形更新速率变慢、响应面板操作 的时间增加等。的时间增加等。 死区时间（死区时间（dead-time）指从示波器完成前一次采集到）指从示波器完成前一次采集到 开始下一次采集的时间间隔。开始下一次采集的时间间隔。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 3737 （3）存储技术）存储技术 图图6-4-17 早期数字存储示波器的存储过程早期数字存储示波器的存储过程 图图

26、6-4-18 MegaZoom 快响应深存储技术快响应深存储技术 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 3838 触发方式触发方式 4.4 触发方式触发方式 边沿触发边沿触发 毛刺触发毛刺触发 脉宽触发脉宽触发 矮脉冲触发矮脉冲触发 视频触发视频触发 模式触发模式触发 状态触发状态触发 延迟触发（预置触发）延迟触发（预置触发） 两个重要的原因：两个重要的原因： 一是确定波形显示的时间参考点，稳定显示波形；一是确定波形显示的时间参考点，稳定显示波形； 二是捕获感兴趣的信号波形。二是捕获感兴趣的信号波形。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 3939 （1）边沿触发）边沿触发 基

27、本触发方式基本触发方式 （2）毛刺触发）毛刺触发 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 4040 脉宽触发出现在示波器检测到了一个正（负）极性脉冲， 其脉冲宽度在设定脉宽门限之间或之外的情形。 图图6-4-20 设定门限之间的脉宽触发设定门限之间的脉宽触发图图6-4-21 设定门限之外的脉宽触发设定门限之外的脉宽触发 （3）脉宽触发（）脉宽触发（Pulse-width Trigger） 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 4141 在示波器检测到了一个正（负）极性脉冲，其上升（下降在示波器检测到了一个正（负）极性脉冲，其上升（下降 ）沿穿越了低（高）门限电平，但在其下降（上升

28、）沿重新）沿穿越了低（高）门限电平，但在其下降（上升）沿重新 穿越低（高）门限电平之前没有能穿越高（低）门限电平的穿越低（高）门限电平之前没有能穿越高（低）门限电平的 情形。情形。 （4）矮脉冲触发（）矮脉冲触发（Runt Trigger） 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 4242 状态触发就是将触发通道中的某一路配置为触发系统的 时钟，其他通道的状态是在时钟上升沿或者下降沿读取。 （5）视频触发（）视频触发（video trigger） 从视频输入信号中提取水平和垂直同步信号来作为触发 信号。 （6）模式触发（）模式触发（pattern trigger） 模式触发提供了对多条信

29、号线状态的监视功能，并能在 信号线状态符合特定条件下产生触发。 （7）状态触发（）状态触发（State Trigger） 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 4343 （8）延迟触发（预置触发）延迟触发（预置触发） 延迟触发有延迟触发有“+”延迟触发和延迟触发和“-”延迟触发。延迟触发。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 4444 在一次触发产生之后迫使触发电路停止工作一段时间在一次触发产生之后迫使触发电路停止工作一段时间 +电压 时间 触发电平 抑制 1 2 3 4 抑制 如果触发是被抑制一段固定的时间，这种方式称为如果触发是被抑制一段固定的时间，这种方式称为“时间时间

30、 抑制抑制”。有些示波器还提供有些示波器还提供“事件抑制事件抑制”的功能的功能 。 触发抑制（触发抑制（Trigger Hold-off） 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 4545 4.5 采集模式采集模式 （1）按采集启动的方式来分类，有三种采集模式：）按采集启动的方式来分类，有三种采集模式： 1、单次采集、单次采集 2、常规采集（、常规采集（normal acquisition） 任何时候出现有效的触发信号，示波器都采集一次新的波任何时候出现有效的触发信号，示波器都采集一次新的波 形。但在没有输入信号或者触发电平不适当时，示波器不采形。但在没有输入信号或者触发电平不适当时，示

31、波器不采 集，将出现黑屏。集，将出现黑屏。 3、自动采集（、自动采集（automatic acquisition） 在无触发信号持续超过一定时间（在无触发信号持续超过一定时间（30ms）时，示波器将自）时，示波器将自 动启动波形采集。动启动波形采集。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 4646 对应于存储器中的每个样点都需要进行一次采集，且样点对应于存储器中的每个样点都需要进行一次采集，且样点 没有经过任何处理没有经过任何处理。 图图6-4-25 常规采集模式的示波器显示常规采集模式的示波器显示 如果信号中叠加的噪声比如果信号中叠加的噪声比 较大，显示出来的波形就比较大，显示出来的

32、波形就比 较差，影响对于信号幅度、较差，影响对于信号幅度、 频率的精确测量。频率的精确测量。 1、常规采集模式、常规采集模式 （2）按采样率选择及样点存入存储器的方式来分：）按采样率选择及样点存入存储器的方式来分： 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 4747 使用高于常规采集模式的采样率来捕获信号，然后将使用高于常规采集模式的采样率来捕获信号，然后将 相邻若干采样点的平均值作为一个采样点存入存储器。相邻若干采样点的平均值作为一个采样点存入存储器。 此模式仅适用于实时采样方式。此模式仅适用于实时采样方式。 图图6-4-26 过采样采集模式的示波器显示过采样采集模式的示波器显示 2、过

33、采样采集模式、过采样采集模式 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 4848 峰值检测采集模式使用高于常规模式的采样率来捕获峰值检测采集模式使用高于常规模式的采样率来捕获 信号，然后将相邻若干采样点的最大值、最小值作为信号，然后将相邻若干采样点的最大值、最小值作为 一个采样点存入存储器，仅适用于实时采样方式。一个采样点存入存储器，仅适用于实时采样方式。 图图6-4-27 峰值检测采集模式的示波器显示峰值检测采集模式的示波器显示 3、峰值检测采集模式、峰值检测采集模式 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 4949 在连续采集多个波形的基础上，仅将这些各时间点的平均在连续采集多个

34、波形的基础上，仅将这些各时间点的平均 值记录在存储器中，适用于实时和等效时间采样两种方式。值记录在存储器中，适用于实时和等效时间采样两种方式。 图图6-4-28 平均采集模式的示波器显示平均采集模式的示波器显示 使用均值采集模式能够达使用均值采集模式能够达 到降低信号上叠加噪声的到降低信号上叠加噪声的 效果，但不会牺牲示波器效果，但不会牺牲示波器 测量带宽和上升时间测量带宽和上升时间. 4、均值采集模式、均值采集模式 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 5050 示波器连续采集多个波形，但仅将各时间点的最大值示波器连续采集多个波形，但仅将各时间点的最大值 和最小值记录在存储器中。和最

35、小值记录在存储器中。 用户可以设置用于包络计算的波形个数。用户可以设置用于包络计算的波形个数。 适用于实时采样和等效时间采样两种方式。适用于实时采样和等效时间采样两种方式。 5、包络采集模式、包络采集模式 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 5151 通过显示保持算法，产生与传统模拟存储示波器相似的显示。通过显示保持算法，产生与传统模拟存储示波器相似的显示。 对于每一个显示点都在内存中对应有一个亮度值，给用户提供关对于每一个显示点都在内存中对应有一个亮度值，给用户提供关 于特定像素点被波形撞击的次数信息。于特定像素点被波形撞击的次数信息。 无限时间的显示保持无限时间的显示保持 4.6

36、 显示模式与显示技术显示模式与显示技术 （1）显示保持模式（）显示保持模式（persistence mode） 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 5252 利用示波器的深存储资源存储很长的一段波形数据，利用示波器的深存储资源存储很长的一段波形数据， 再用上、下两个窗口来观测信号。再用上、下两个窗口来观测信号。 这种显示模式既可以这种显示模式既可以 深度存储观察到波形深度存储观察到波形 的全貌，又可以对信的全貌，又可以对信 号的某段局部进行细号的某段局部进行细 致观察，便于对信号致观察，便于对信号 进行深入地分析。进行深入地分析。 （2）延迟）延迟/缩放显示模式（缩放显示模式（Del

37、ayed/Zoom） 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 5353 X-Y显示模式是一种改变示波器时基的显示方式。显示模式是一种改变示波器时基的显示方式。 在在X-Y显示模式下，水平轴也用来测量输入信号的显示模式下，水平轴也用来测量输入信号的 电压幅度。电压幅度。 （3）滚动模式）滚动模式 滚动模式在显示时从右绘制波形，在新的波形采滚动模式在显示时从右绘制波形，在新的波形采 样点不断出现时持续地向左样点不断出现时持续地向左“滚动滚动”波形。波形。 （4）X-Y显示显示 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 5454 4.7 测量与分析功能测量与分析功能 （1）波形参数的测量）

38、波形参数的测量 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 5555 例如：例如： 实现串行数据测量中时钟恢复、眼图测量、抖动分析；实现串行数据测量中时钟恢复、眼图测量、抖动分析； 通过协议触发功能实现对于串行通信信号的捕捉和解码；通过协议触发功能实现对于串行通信信号的捕捉和解码； 通信接口的兼容性测试等。通信接口的兼容性测试等。 （2）函数计算）函数计算 加、减、乘、积分、微分、加、减、乘、积分、微分、FFT、滤波、统计分析等、滤波、统计分析等 （3）光标）光标 光标是指示波器上的水平标记和垂直标记线。光标是指示波器上的水平标记和垂直标记线。 （4）高级测量与分析功能）高级测量与分析功能

39、电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 5656 说明说明值值 模拟带宽（3dB）1GHz 上升时间0.35ns 采样频率每通道10GSa/s，两个通道20GSa/s 通道数2 内存大小10MSa（标准）；1GSa（可选） 垂直分辨率8比特（0.39%） 输入阻抗1 M 1% (13pF 典型值) 直流增益精度+2% （垂直）偏转系数分档，1mV/div到5V/div 时基范围分档，0.2ns/div到20s/div 时基精度 (0.4 + 0.5 * 从校准到现在的年数) ppm 触发方式边沿、毛刺、矮脉冲、状态、脉宽、建立和保持、 视频 表表6-5-1 1GHz示波器主要技术参数示波

40、器主要技术参数 5.1 数字存储示波器数字存储示波器 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 5757 图图6-5-1混合信号示波器混合信号示波器 混合信号示波器混合信号示波器 （MSO）可看做是）可看做是 在一台通用示波器在一台通用示波器 的基础上，增加了的基础上，增加了 附加的数字信号测附加的数字信号测 量通道而构成的。量通道而构成的。 5.2 混合信号示波器混合信号示波器 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 5858 屏幕最上方的两条波形是模拟信号，由两路模拟通道捕获。屏幕最上方的两条波形是模拟信号，由两路模拟通道捕获。 第一路信号是第一路信号是DAC的阶梯波输出，第二路

41、是经模拟低通滤波器的阶梯波输出，第二路是经模拟低通滤波器 后的输出。屏幕下方的显示是从后的输出。屏幕下方的显示是从8数字通道捕获的数字信号波数字通道捕获的数字信号波 形，来自于形，来自于DAC的数据线输出。的数据线输出。 图图6-5-2 混合信号示波器捕获混合信号示波器捕获MCU控制控制DAC的并行数字输入和模拟输出的并行数字输入和模拟输出 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 5959 6.1 基本使用方法基本使用方法 1、在开始测量时，让示波器处于一个已知的状态，至少、在开始测量时，让示波器处于一个已知的状态，至少 有些显示。有些显示。 2、如果示波器设置完成后，被测波形可以显示出来，但、如果示波器设置完成后，被测波形可以显示出来，但 不稳定，就需要使用触发控制旋钮来调节波形的显示。改变不稳定，就需要使用触发控制旋钮来调节波形的显示。改变 触发源、触发耦合方式，或者调整触发电平和触发极性都有触发源、触发耦合方式，或者调整触发电平和触发极性都有 助于使波形的稳定。助于使波形的稳定。 电子测量电子测量 第第 6 6 章章 - - 6060 6.2 示波器的探头示波器的探头 探头类型