波形测试与仪器PPT学习教案

1、会计学1 波形测试与仪器波形测试与仪器PPT课件课件 一、 示波器的分类 从示波器对信号的处理方式出发分为： 模拟示波器 数字示波器 进一步可分为： 通用示波器 多束示波器 取样示波器 存储示波器 专用示波器 第1页/共73页 二、 主要技术指标 1频带宽度BW和上升时间tr BW=fH-fL tr表示显示波形的上升沿的幅度从10%上升到90%所需的时间 2扫描速度 指荧光屏上单位时间内光点水平移动的距离，单位为“cm/s”。 3偏转因数 指在输入信号作用下，光点在荧光屏上的垂直（Y）方向移动 1cm（即1格）所需的电压值，单位为“V/cm”、“mV/cm” 。 4输入阻抗 当输入直流信号时，

2、输入阻抗用输入电阻Ri表示；当输入交 流信号时，输入阻抗用输入电阻Ri和输入电容Ci的并联表示。 第2页/共73页 一、 阴极射线示波管（CRT） CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。 其工作原理是： 由电子枪产生的高速电子束轰击荧光屏的相应部位产生 荧光，而偏转系统则能使电子束产生偏转，从而改变荧光屏 上光点的位置。 CRT内部结构如下图所示： 第3页/共73页 电子枪 控制栅极G 阴极K 灯丝F 偏转系统 第一阳极A1第二阳极A2 Y1 Y2 X1 X2 后加速阳极A3 荧光屏 偏转板 辅助聚焦聚焦辉度 + RP1RP2 RP3 图4.1 阴极射线示波管结构示意图 4.2 波形

3、测试的基本原理 第4页/共73页 1电子枪 （1）作用：发射电子并形成很细的高速电子束。 （2）工作原理：电子聚焦原理 1）当电子以一定速度从低电位处向高电位处运动 时 2 v2 1 v1 u1u2 电子从低电位运动到高电位要加速 v12,总体呈会聚趋势。 第5页/共73页 2）当电子以一定速度从高电位处向低电位处运动时 电子从高电位运动到低电位要减速 v1v2; 又电子在运动中垂直方向未受力 垂直速度未改变 V1sin1= V2sin2 1 v2 2 第6页/共73页 （3）组成：灯丝F、阴极K、栅极G和阳极A1、A2。 1）灯丝F、阴极K 当电流流过灯丝后对阴极加热，阴极产生大量电子，并在

4、后续电场作用 下轰击荧光屏发光。 2）控制栅极G 呈圆筒状，包围着阴极，只在面向荧光屏的方向开一个小孔，使电子束 从小孔中穿过。通过调节G对K的负电位可调节光点的亮度，即进行“辉度” 控制。 3）第一阳极A1、第二阳极A2 A1和A2对电子束进行聚焦并加速，使到达荧光屏的电子形成很细的一束 并具有很高速度。调节A1的电位，即可调节G与A1和A1与A2之间的电位，调 节A1的电位器称为“聚焦”旋钮；调节A2电位的旋钮称为“辅助聚焦”。 小结：G1、A1、A2的电位关系为：VGVK、 VG VA1，因此， 电子从G至A1、A1至A2将得到会聚并加速，而从K至G将发散。 4.2 波形测试的基本原理

5、第7页/共73页 2偏转系统 （1）工作原理：线性偏转理论。 电子的位移与所加电压的大小成正比。 （2）结构： 示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金属板组成，分别 称为垂直（Y）偏转板和水平（X）偏转板，偏转板在外加电压 信号的作用下使电子枪发出的电子束产生偏转。 当偏转板上没有外加电压时，电子束打向荧光屏的中心点； 如果有外加电压，则在偏转电场作用下，电子束打向由X、Y偏 转板共同决定的荧光屏上的某个坐标位置。 第8页/共73页 3荧光屏 （1）作用： 荧光屏将电信号变为光信号，它是示波管的波形显 示部分，通常制作成矩形平面。 （2）结构及原理: 其内壁有一层荧光物质，面向电子枪的一侧还常

6、覆 盖一层极薄的透明铝膜，高速电子可以穿透这层铝膜轰 击屏上的荧光物质而发光，透明铝膜可保护荧光屏，且 消除反光使显示图形更清晰。 第9页/共73页 第10页/共73页 二、二、 波形显示的基本原理波形显示的基本原理 电子束在荧光屏上产生 的亮点在屏幕上移动的轨迹 ，是加到偏转板上的电压信 号的波形。 1、扫描 （1）定义：光点在扫描电 压作用下扫动的过程。 （2）扫描电压实际波形： 锯齿波。 Ux t 0 TsTbTw Ts:扫描正程时间，电子束从左到右运动； Tb:扫描逆程时间或扫描回程时间，电子 束从右到左运动； Tw:扫描休止时间。 扫描电压周期Tx=Ts+Tb+Tw。 理想状态下：T

7、b=Tw=0，Tx=Ts。 4.2 波形测试的基本原理 第11页/共73页 2、波形显示 Y偏转板：加被测 信号； X偏转板：加扫描 电压信号（设为理想 状态）。 1）设Ux=Uy=0， 则光点在垂直和 水平方向都不偏转， 出现在荧光屏的中心 位置； Uy t 0 Ux t 0 第12页/共73页 2）设Ux=0，Uy=Umsint。 由于X偏转板不加电压，光 点在水平方向是不偏移的，则光 点只在荧光屏的垂直方向来回移 动，出现一条垂直线段。 Ux t 0 Uy t 0 4.2 波形测试的基本原理 第13页/共73页 3)设Ux=kt，Uy=0。 由于Y偏转板不加电压， 光点在垂直方向是不移动

8、的， 则光点在荧光屏的水平方向上 来回移动，出现的是一条水平 线段。 t Uy t 0 Ux 0 4.2 波形测试的基本原理 第14页/共73页 由上三种情况可看出： a 、X偏转板上所加电压控制电子的水平运动； b 、Y偏转板上所加电压控制电子的垂直运动； c 、电子位移长度取决于所加电压的大小。 4.2 波形测试的基本原理 第15页/共73页 4)设Y偏转板加正弦波信号电 压Uy=Umsint，X偏转板加锯 齿波电压Ux=kt，且有Tx=TyTx=Ty荧 光屏显示的是被测信号随时间 变化的稳定波形。 Uy t 0 Ux 0 t 4.2 波形测试的基本原理 第16页/共73页 5)设Y偏转板

9、加正弦波信 号电压Uy=Umsint，X偏 转板加锯齿波电压Ux=kt ，且有TxTx=2Ty=2Ty荧光屏显 示的是被测信号随时间 变化的稳定波形。 Uy t 0 Ux 0 t 4.2 波形测试的基本原理 第17页/共73页 6)设Y偏转板加正弦波信 号电压Uy=Umsint，X偏 转板加锯齿波电压Ux=kt ，且有TxTx=3/2 Ty=3/2 Ty荧光屏 显示的是被测信号随时间 变化的不稳定波形。 t Uy t 0 Ux 0 第一扫描周期 第二扫描周期 4.2 波形测试的基本原理 第18页/共73页 由此可见： 当扫描电压的周期是被观测信号周期的整数倍时，即 Tx=nTy(n为正整数)，

10、每次扫描的起点都对应在被测信号的同一相 位点上，这就使得扫描的后一个周期描绘的波形与前一周期完全 一样，每次扫描显示的波形重叠在一起，在荧光屏上可得到清晰 而稳定的波形。 当理想扫描电压的周期Tx=n Ty(n为正整数)时，波形稳定， 且显示n个被测信号波形；当此关系不成立时,波形显示不稳定。 一般情况下,当扫描电压的周期Ts=n Ty(n为正整数)时，波 形稳定，且显示n个被测信号波形；逆程消隐。 此即“同步”原理。 第19页/共73页 3、消隐现象 实际的扫描电压中，回程时间与休止时间并不为零，则电子 从右端回到左端时，也会有扫描轨迹。 回程轨迹的存在影响被测波形的观测，实际示波器中要将其

11、 消隐，即使得正程轨迹亮度增加，回程轨迹黯淡，凸显正程。 例： 设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsint，X偏转板加锯齿 波电压Ux， Tx= Ts+ Tb+Tw,Tx= Ts+ Tb+Tw,且有Ts=2Ty, Tb=Ty,Tw=0,Ts=2Ty, Tb=Ty,Tw=0,荧光屏 显示如下波形。 4.2 波形测试的基本原理 第20页/共73页 Uy t 0 Ux 0 t 回程扫描轨迹 扫描正程轨迹 第21页/共73页 4、扫描方式 （1）连续扫描： 扫描电压是连续的，即扫描正程紧跟着逆程，逆程结束又开 始新的正程，扫描是不间断的。 （2）触发扫描： 由被测信号激发扫描发生器的间断的工作方式，

12、适用于测量 脉冲信号。 （3）自动扫描： 无触发信号时，连续扫描；有触发信号时，触发形成扫描。 （4）单次扫描： 只在第一个触发脉冲到来时启动扫描一次，主要用于观测非 周期信号。 4.2 波形测试的基本原理 第22页/共73页 t t t t 0 0 0 0 波形太小 水平基线太亮，波形太暗 波形合适 连续扫描 连续扫描 触发扫描 连续扫描与触发扫描的比较： 第23页/共73页 示波器中触发方式的设置：示波器中触发方式的设置： （1）“常态（NORM）方式”： 相当于触发扫描。有信号输入时屏幕显示被测信号波形； 无信号时屏幕无显示。 （2）“自动（AUTO）方式”： 有信号时相当于触发扫描，屏

13、幕显示被测信号波形；无信 号时相当于连续扫描，屏幕显示水平扫描线。 需与触发电平配合使用使波形稳定显示。 （3）“峰值自动（P-P AUTO）”： 同“自动方式”，只是不需调节触发电平叶可使波形稳定 。 4.2 波形测试的基本原理 第24页/共73页 一、 通用示波器的组成 通用示波器主要由X通道、Y通道和主机三部分组成。 此外，还包括电源电路及校准信号发生器。 Y系统 X系统 示 波 管 电源等 下图为示波器简化结构示意图： 第25页/共73页 （一）作用： 将输入的被测信号进行衰减或线性放大后，输出符合示波器 偏转要求的信号，驱动电子运动，使被测信号在屏幕上显示出来。 （二）构成： 输入电

14、路、Y前置放大器、延迟线和Y后置放大器等。 基本组成框图如下： 前置放大后置放大 触发放大 延迟线 Y 偏 转 板 X 通 道 输入电路 uy 第26页/共73页 1、输入电路 （1）作用：引入被测信号，并为前置放大器提供良好的工作条 件。 （2）输入电路方框图如下： 输 入 衰减器 阻抗变换 倒相器 探头 前 置 放 大 交 流 直流 S 接 地 第27页/共73页 1）探头 a 、结构及工作原理：如下图所示。 C R RiCi + + Ui Ui 示波器 探 头 Ui与Ui的关系分析如下： 时当RCCR RR R U RCj CRj RR R U RCj R CRj R CRj R U C

15、j R Cj R Cj R Cj R Cj R Cj R U Z Z UU ii i i i ii i i i ii i ii i i i i i i i i i i i i ii 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1、输入电路 第28页/共73页 b 、作用： a) 将原输入信号进行幅度衰减，扩展其量程； b) 提供示波器的高输入阻抗; c) 降低示波器的输入容抗，提高示波器的抗干扰能力。 c 、使用注意事项： a) 探头要定期校正，调节可调电容。 采用示波器内部的方波信号进行探头校正，可能有以下三种情况。 a) 正常补偿 b）欠补偿 c）过补偿 RiCi=RCRiCiRCRiCiR

16、C b) 探头与示波器要配套使用。 1、输入电路 第29页/共73页 2）耦合方式选择开关 AC：交流耦合,适于观察交流信号； DC：直流耦合,用于观测频率很低的信号或带有直流分量的交流 信号。 GND：接地,用于确定零电压. 3）衰减器 衰减器作用衰减输入信号，进行频率 补偿。面板上用“V/cm”标记的开关改变分压 比从而改变示波器的偏转灵敏度。 S AC DC GND C R 1 R 2 C 1 C 2 u i u o 步进调节设置示例： 电阻衰减直流分量；电 容器衰减交流分量。 第30页/共73页 )( 1 1 1 1 1 1 1 1 2211 21 2 11 22 12 2 2 2 2

17、 2 1 1 1 1 2 2 2 2 21 2 时当CRCR RR R u CRj CRj RR R u Cj R Cj R Cj R Cj R Cj R Cj R u ZZ Z uu ii iio 此时： 被测信号衰减了若干倍，且该衰减器的作用与信号的频率 无关。 第31页/共73页 4)阻抗变换倒相器 作用： a 、采用射极跟随器作阻抗变换器，提高输入电路的输入阻抗； b、将来自衰减器的单端输入信号转换为双端输出的对称信号 送给Y前置放大器，以便将被测信号对称地加到Y偏转板。 2前置放大器 作用： （1）将信号适当放大，补偿延迟线的损耗； （2）为X通道提供内触发信号，并具有灵敏度微调、校

18、正、 Y轴移位、极性反转等作用。 阻抗变换及 倒相器 前 置 放 大 器 衰减器 第32页/共73页 3延迟线 作用：把加到垂直偏转板上的信号延迟一段时间，使信号出现的时 间滞后于扫描开始时间，保证在屏幕上扫描出信号全过程。 4Y输出放大器 Y输出放大器功能是将延迟线传来的被测信号放大到足够的幅度，用 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。 uy ux 输入信号： 扫描信号： 实际 显示波形： 前半 段丢 失 t t t t 前半 段保 留 uy ux 延迟线 第33页/共73页 （一）作用：产生随时间线形变化的扫描电压，再放大到足够的幅 度，然后输出到水平偏转板，使光点在荧

19、光屏的水平方向达到满偏 转。 （二）构成：触发电路、扫描电路和水平放大器等。 水 平 放大器 触发源 选 择 输入耦合 方式选择 放大整形 电 路 时基 闸门 扫描电压 产生电路 释抑 电路 电压 比较器 第34页/共73页 1触发电路 （1）作用：为扫描信号发生器提供符合要求的触发脉冲。 触发 极性 触发 电平 放大 整形 电路 内 外 电 源 S 1 S 2 同 步 脉 冲 DC AC AC（H） H F （2）结构： 包括触发源选择、触发耦合方式选择、触发方式选择、触 发极性选择、触发电平选择和触发放大整形等电路。 第35页/共73页 1）触发源选择 一般有内触发、外触发和电源触发三种类

20、型。 内触发（INT）：将Y前置放大器输出（延迟线前的被测信号） 作为触发信号，适用于观测被测信号。 外触发（EXT）：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，或者，当被测信号 不适于作触发信号时使用。 电源触发（LINE）：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。 第36页/共73页 2）触发耦合方式 一般设有四种触发耦合方式： “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。用 “内”、“外”触发均可。 “AC低频抑制”（“LF REJ ”）耦合：用于观

21、察含有低频 干扰的信号。 “AC高频抑制耦合”（“HF REJ ”）：用于抑制高频成分 的耦合。 第37页/共73页 3）触发极性选择和触发电平调节 a 、作用： 触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻，并决定扫描的 起点，调节它们可便于对波形的观测和比较。 b 、定义： 触发极性：指触发点位于触发源信号的上升沿还是下降沿。触发 点处于触发源信号的上升沿为“+”极性；触发点位于触发源信号的 下降沿为“”极性。 触发电平：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。 正电平 正极性 正电平 负极性 负电平 负极性 负电平 正极性 第38页/共73页 4）放大整形电路 扫描信号发生器要

22、稳定工作，对触发信号有一定的要求，因 此，需对触发信号进行放大、整形。 整形电路的基本形式是电压比较器，当输入的触发源信号与 通过“触发极性”和“触发电平”选择的信号之差达到某一设定 值时，比较电路翻转，输出矩形波，然后经过微分整形，变成触 发脉冲。 第39页/共73页 2扫描发生器环（时基电路） （1）作用：扫描发生器用来产生线性良好的锯齿波，通常用扫 描发生器环来产生扫描信号。 （2）结构：积分器、扫描闸门及比较释抑电路组成。 时基闸门 扫描电压 产生电路 释抑电路 电 压 比较器 触发脉冲输入 至X放大器 第40页/共73页 （3）扫描发生器环的基本工作过程： 触发脉冲到来后，打开时基闸

23、门，扫描电压产生电路开始产生 线性变化的锯齿波电压，此电压送至X放大器，控制电子束自左向右 扫描，同时也送往比较器； 当锯齿波电压达到预定的幅度后，电压比较器输出经释抑电路 产生停止信号，关闭时基闸门，使扫描电压产生电路进入回程期； 在回程期，释抑电路起“抑止”作用，防止后续触发脉冲去开 启时基闸门，直到闸门输入端及扫描电路完全恢复到初始状态才释放 闸门。 扫描正程：从时基闸门打开到闸门关闭的一段时期。 释抑期：从扫描正程开始到闸门“释放”时为止的一段时间为释抑 期，比逆程期长。 一次扫描至少包括扫描正程和释抑期，释抑期内既完成扫描回程， 又保证电路恢复到初始状态，等待下一个触发脉冲触发。 第

24、41页/共73页 3水平放大器 （1）作用： 选择X轴信号，并将其放大到足以使光点在水平方向达到满偏 的程度。X放大器的输入端有“内”、“外”信号的选择。置于 “内”时，X放大器放大扫描信号；置于“外”时，水平放大器放 大由面板上X输入端直接输入的信号。 （2）扫描速度： 改变X放大器的增益可以使光迹在水平方向得到扩展，或对扫 描速度进行微调，以校准。改变X放大器有关的直流电位可以使光 迹产生水平位移。 第42页/共73页 1高、低压电源 低压电源为电路提供所需的直流电压。 高压电源电路多用于示波器的高、中压供电。 2Z轴的增辉与消隐 作用：是将闸门信号放大，加到示波管上，使显示的波形正程 加

25、亮。 3校准信号发生器 作用：产生幅度和频率准确的基准方波信号，为仪器本身提供 校准信号源，以便随时校准示波器的垂直灵敏度和扫描时间因 数。 第43页/共73页 一、多线示波 多线示波是利用多枪电子管来实现的。各通道、各波形之间 产生的交叉干扰可以减少或消除，可获得较高的测量准确度。但 其制造工艺要求高，成本也高，所以应用不是十分普遍。 二、多踪示波 1、工作原理： 多踪示波是在单线示波的基础上增加了电子开关而形成的。 电子开关按分时复用的原理，分别把多个垂直通道的信号轮流 接到Y偏转板上，最终实现多个波形的同时显示。 2、双踪示波器的Y通道工作原理如图所示。 第44页/共73页 YA YB

26、后置放大 触 发扫 描X放大 前置放大A 门 电子开关 B 门 选 择 前置放大 延迟线 内 外 X S 1 S2 第45页/共73页 双踪示波器的Y通道中设置了两套相同的输入和前置放大器， 两个通道的信号都经过电子开关控制的门电路，只要电子开关的 切换频率满足人眼的滞留要求，就能同时观察到两个被测波形而 无闪烁感。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）“Y1”通道（CH1）：接入Y1通道，单踪显示Y1的波形。 （2）“Y2”通道（CH2）：接入Y2通道，单踪显示Y2的波形。 （3）叠加方式（CH1CH2）： 两通道同时工作，Y1、Y2通道的信号在公共通道放大器中 进

27、行代数相加后送入垂直偏转板，实现两信号的“和”或“差” 的功能。 当“CH2反相”按钮弹起时，实现CH1+CH2; 当“CH2反相”按钮按下时，实现CH1CH2。 第46页/共73页 uy1 uy2 ux （4）交替方式（ALT）： 第一次扫描时接通Y1通道，第二次扫描时接通Y2通道，交替地 显示Y1、Y2通道输入的信号，如图所示。 该方式适合于观察高频信号。若用于观测频率较低信号则出现 波形“闪烁”。 第47页/共73页 “交替”方式触发源的选择: 若示波器处于交替触发状态，即显示Y1信号时，用Y1信 号触发，显示Y2信号时，用Y2信号触发，则原来有相位的两 个信号会显示为相位相同的信号。如

28、下所示： y1 y2 0 0 t t a）被测信号b）交替触发显示的波形 第48页/共73页 此时应该使用相位超前的信号作固定的内触发源或者改用“ 断续”显示方式，波形如下： c)固定信号y1触发显示的波形 第49页/共73页 （5）断续方式（CHOP）： 断续方式是在一个扫描周期内，高速地轮流接通两个输入 信号，被测波形由许多线段时续地显示出来，如图所示。 该方式适用于被测信号频率较低的情况。若用于观测频率 较高信号则会出现波形“断续”。 uy1 uy2 ux 第50页/共73页 一、概述 1取样的基本概念 （1）取样：就是从被测波形上取得样点的过程。取样分为实时取样 和非实时取样两种。 （

29、2）实时取样：从一个信号波形中取得所有取样点，来表示一个信 号波形的方法； 取样脉冲 p(t) 输入信号 Vi(t) 取样信号 Vo(t) t t 第51页/共73页 t t 输入信号 取样脉冲 取样信号 经放大和延长 电路后的信号 （显示波形） mT t 2 t3 t4 t s TmTt 1 2 3 4 5 （3）非实时取样：从被测信号的许多相邻波形上取得样点的方法 ，或称为等效取样。 第52页/共73页 输入 信号 输出信号 ui (t) 取样脉冲 取样门 R C uo(t) P(t) 在t=t1时，取样脉冲p(t)到来，取样门开关S闭合，输入信号 ui(t)被取样，形成离散输出信号uo(

30、t)，uo(t)称为“取样信号”。 若取样脉冲宽度很窄，则可以认为每次取样所得离散的取样信 号幅度就等于该次取样瞬间输入信号的瞬时值。依次类推，可取 样点若干。 两个取样脉冲的时间间隔为 :s TmTt 二、取样原理 在取样技术中，取样保持器是核心电路，取样保持器在原理 上可等效为一个取样开关（取样门）和保持电容的串联。 第53页/共73页 式中：T为被测信号的周期；t为步进延迟时间；m为两个 取样脉冲之间被测信号周期的个数（图中m=1）。 则所得的取样信号的包络可重现原信号波形，因为波形包络 所经历的时间变长了，故可用低频示波器显示。 在实时取样条件下，完成一个信号周期（T）的采样需n次，即

31、； 在非实时取样时，设每m个信号周期取样一次，经过n次取样之后完 成对信号的一次取样循环，那么，一次取样循环的时间t和信号周期T 的关系为 TmntmTnt) 1()( 即，非实时取样后得到的n个取样点形成的包络等效为原信号的一个 周期，而这n个取样点来自于原信号的（mn+1）个周期，因而，取样 后比原信号频率降低了（mn+1）倍。非实时采样只适用于周期性信 号。 s TmTt 第54页/共73页 4、取样示波器的主要参数 （1）取样示波器的带宽 对取样门的要求是元件的高频特性要足够好；取样脉冲本身要 足够窄，。当取样门所用元件工作频率足够高时，取样门的最高工 作频率与取样脉冲底边的宽度成反比

32、。 可见，取样示波器的频带宽度与取样脉冲底边的宽度成反比。 （2）取样密度 取样密度是指电路扫描时，在示波器屏幕X轴上显示的被测信 号每格所对应的取样点数，常用每厘米的光点数来表示。 （3）等效扫速 等效扫速定义为被测信号经历时间与水平方向展宽的距离比。 在通用示波器中扫描速度为荧光屏每厘米代表的时间（t/cm）。 在取样示波器中，虽然在屏幕上显示n个亮点需要n（mT+t）的时 间，但它等效于被测信号经过了nt的时间。 第55页/共73页 一、数字存储示波器 数字存储示波器（Digital Storage Oscilloscope，简称为DSO） 是将捕捉到的波形通过A/D转换进行数字化，而后

33、存入示波管外 的数字存储器中。 1、数字存储示波器的组成原理 一个典型的数字存储示波器原理方框图如图所示，它的工作过程一 般分为存储存储和显示显示两个阶段。 在存储工作阶段，模拟输入信号先经过适当地放大或衰减，然后再 经过“取样”和“量化”两个过程的数字化处理，将模拟信号转换成数 字化信号，最后，数字化信号在逻辑控制电路的控制下依次写入到RAM 中。 在显示工作阶段，将数字信号从存储器中读出，并经D/A转换器转 换成模拟信号，经垂直放大器放大加到CRT的Y偏转板。与此同时， CPU的读地址计数脉冲加至D/A转换器，得到一个阶梯波扫描电压，加 到水平放大器放大，驱动CRT的X偏转板，从而实现在C

34、RT上以稠密的 光点包络重现模拟输入信号。 第56页/共73页 A输入电路 B输入电路 YD/A 转换器 存储器 RAM A/D 转换器 Y放大器 数字时基 发生器 地址 计数器 触发电路 接口电路 控制逻辑单元 （微处理器） XD/A 转换器 X放大器 显示器 （CRT） 外触发输入 第57页/共73页 2数字存储示波器的工作方式 3数字存储示波器的显示方式 数字存储示波器的显示方式有基本显示、抹迹显示、卷动显 示、放大显示和XY显示等，可适应不同情况下波形观测的需要。 4数字存储示波器的特点 5、数字存储示波器的主要技术指标 （1）最高取样速率 最高取样速率指单位时间内取样的次数， 也称数

35、字化速率，用每秒钟完成的A/D转换的最高次数来衡量。 取样速率愈高，仪器捕捉高频或快速信号的能力愈强。 （2）存储带宽(B) 存储带宽与取样速率fs密切相关。根据取 样定理，如果取样速率大于或等于信号频率的2倍，便可重现原 信号。实际上，为保证显示波形的分辨率，一般取N=410倍或 更多，即存储带宽。 第58页/共73页 (3）分辨率 分辨率指示波器能分辨的最小增量。它包括垂直分辨 率（电压分辨率）和水平分辨率（时间分辨率）。 垂直分辨率与A/D转换器的分辨率相对应，常以屏幕每 格的分级数(级div)或百分数表示。水平分辨率由取样速率和 存储器的容量决定，常以屏幕每格含多少个取样点或用百分数来

36、 表示来。 （4）存储容量 存储容量又称记录长度，它由采集存储器（主存储器） 的最大存储容量来表示，常以字(word)为单位。 （5）读出速度 读出速度是指将数据从存储器中读出的速度，常用 “(时间)/div”来表示。 第59页/共73页 一、 示波器的选择和使用 （1）根据要显示的信号数量，选择单踪或双踪示波器 （2）根据被测信号的频率特点选择 （3）根据被测信号的重现方式选择 (4) 根据被测信号是否含有交直流成分选择 (5) 根据被测信号的测试重点选择 二、示波器的正确使用 使用前须检查电网电压是否与示波器要求的电源电压一致。 通电后需预热几分钟再调整各旋钮。各旋钮应先大致旋在中间位 置

37、，以便找到被测信号波形。 第60页/共73页 1、辉度 使用示波器时，亮点辉度要适中，不宜过亮，且光点不应长 时间停留在同一点上，以免损坏荧光屏。 2、聚焦 应使用光点聚焦，不要用扫描线聚焦。如果用扫描线聚焦， 很可能只在垂直方式上聚焦，而在水平方向上并未聚焦。 如下图所示显示方波时可能会出现这样的现象。 3、测量 应在示波管屏幕的有效面积内进行测量，最好将波形 的关键部位移至屏幕中心区域观测，这样可以避免因示波管的 边缘弯曲而产生测量误差。 第61页/共73页 5、探头 探头要专用，且使用前要校正。将示波器内部校正信 号（方波信号）经探头接入通道，观察波形形状。 a) 正常补偿 b）欠补偿

38、c）过补偿 4、连接 几百kHz以下的连续信号时，一般导线连接 脉冲和高频信号时，心须用高频同轴电缆连接 幅度较多小时，使用屏蔽线 6、灵敏度 7、稳定度 第62页/共73页 一、测量电压 1直流电压的测量 （1）测量原理 示波器测量直流电压的原理是利用被测电压在屏幕上呈现一 条直线，该直线偏离时间基线（零电平线）的高度与被测电压的 大小成正比的关系进行的。 被测直流电压值为： DCy VhDk 式中，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。 第63页/共73页 （2）测量方法 1）首先应将示波器的垂直偏转灵敏度微调旋钮置于校准位置（CAL）

39、。 2）将待测信号送至示波器的垂直输入端。 3）确定零电平线。 将示波器的输入耦合开关置于“GND”位置，调节垂直位移旋钮，将 荧光屏上的扫描基线（零电平线）移到荧光屏的中央位置。 4）确定直流电压的极性。 调整垂直灵敏度开关到适当位置，将示波器的输入耦合开关拨向 “DC”档，观察此时水平亮线的偏转方向，若位于前面确定的零电平线 上，则被测直流电压为正极性；若向下偏转，则为负极性。 5）读出被测直流电压偏离零电平线的距离h。 6）根据公式计算被测直流电压值。 第64页/共73页 2交流电压的测量 （1）测量原理 使用示波器测量交流电压的最大优点是可以直接观测 到波形的形状，还可显示其频率和相位

40、。但是，只能测量交流电压的 峰-峰值。被测交流电压值VPP（峰-峰值）为 VPP= HDyK 式中：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；K为探头衰减系数。 （2）测量方法 1）首先应将示波器的垂直偏转灵敏度微调旋钮置于校准位置（CAL）。 2）将待测信号送至示波器的垂直输入端。 3）将示波器的输入耦合开关置于“AC”位置。 4）调节扫描速度，使显示的波形稳定。 5）调节垂直灵敏度开关，使荧光屏上显示的波形适当，记录Dy值。 6）读出被测交流电压波峰和波谷的高度或任意两点间的高度H。 7）根据上式计算被测交流电压的峰-峰值。 第65页/共73页 二、测量时间和频率 1测量周期和频率 （1）测量原理 对于周期性信号，周期和频率互为倒数，只要测出 其中一个量，另一个参量可通