泰克示波器培训教程学习教案

1、会计学1泰克示波器培训泰克示波器培训(pixn)教程教程第一页，共67页。nn以示波器为基础的仪器：n逻辑分析仪，时域反射仪，晶体管特性测试仪，心电图。第2页/共67页第二页，共67页。n数字技术的发展赋予示波器更多波形捕获能力(nngl)，更多的数学运算功能，它可以是一台具有波形显示的功率计，可以进行波形参数分析，它还能存储各种波形以及相关的信息第3页/共67页第三页，共67页。n显示系统第4页/共67页第四页，共67页。第5页/共67页第五页，共67页。第6页/共67页第六页，共67页。n间n幅度n占空比n占空比n延迟8相位相位8突发突发(t f)(t f)宽度宽度8峰峰- -峰值峰值8均

2、值均值8周期均值周期均值8高高 低值低值8最小值最小值8最大值最大值8过冲过冲8过冲过冲8均方值均方值8周期均方值周期均方值第7页/共67页第七页，共67页。0200400600800100012001993199319941994199519951996199619971997199819981999199920002000模拟示波器模拟示波器数字示波器数字示波器第8页/共67页第八页，共67页。ARTDSODPO放大器放大器水平水平(shupng)(shupng)放大器放大器垂直垂直(chuzh)放大器放大器延迟线延迟线触发触发放大器放大器多路多路分解器分解器采集信号采集信号存储器存储器u

3、P显示显示存储器存储器A/D放大器放大器数字数字荧光器荧光器A/D uP模拟实时显示串行处理并行处理第9页/共67页第九页，共67页。数字数字(shz)荧荧光光示波器示波器第10页/共67页第十页，共67页。第11页/共67页第十一页，共67页。第12页/共67页第十二页，共67页。发第13页/共67页第十三页，共67页。第14页/共67页第十四页，共67页。水平水平(shupng)刻度刻度垂直垂直(chuzh)刻度刻度触发电平触发电平刻度格线刻度格线第15页/共67页第十五页，共67页。第16页/共67页第十六页，共67页。第17页/共67页第十七页，共67页。第18页/共67页第十八页，共

4、67页。注：只能测量注：只能测量ACAC电压的仪表，必须电压的仪表，必须(bx)(bx)对高频和低频带宽都加考虑。对高频和低频带宽都加考虑。100%（0dB）71%（-3dB）仪表的带宽（仪表的带宽（BW） 只能测量只能测量低频交流的仪低频交流的仪表在处也下滑。表在处也下滑。幅频特性曲线幅频特性曲线第19页/共67页第十九页，共67页。第20页/共67页第二十页，共67页。除绝对的正弦波之外，周期波含的一切频率分量除绝对的正弦波之外，周期波含的一切频率分量(fn ling)称谐波。谐波频率是基波频的整数倍。称谐波。谐波频率是基波频的整数倍。周期波无论其波形如何都有谐波。周期波无论其波形如何都有

5、谐波。周期波给定的频率为基波频率。周期波给定的频率为基波频率。方波方波基波基波(j b)为正为正弦波弦波第21页/共67页第二十一页，共67页。叠加叠加3次谐波次谐波 叠加叠加5次谐次谐波波基波基波叠加叠加7次谐波次谐波 叠加叠加9次谐次谐波波方波方波第22页/共67页第二十二页，共67页。波形的主要谐波分量超出仪表的带宽，那么我们就不能精确地测得波形的参数。第23页/共67页第二十三页，共67页。测量测量(cling)20MHz的方波的方波在在20MHz带宽带宽(di kun)示波示波器测试所显示的结果器测试所显示的结果在在200MHz带宽示波器测试带宽示波器测试(csh)所显示的结果所显示

6、的结果示波器所显示的波形示波器所显示的波形第24页/共67页第二十四页，共67页。低通滤波器低通滤波器高带宽时的输高带宽时的输出出中带宽时的输出中带宽时的输出低带宽时的输低带宽时的输出出输入输入输输出出第25页/共67页第二十五页，共67页。波波 形形 重要谐波数（基波重要谐波数（基波10） 正弦波正弦波 无谐波分量无谐波分量 方方 波波 1:9 三角波三角波 1:3脉冲波（占空比脉冲波（占空比50） 1:9脉冲波（占空比脉冲波（占空比25） 1:14脉冲波（占空比脉冲波（占空比10） 1:26注：列出的影响波形注：列出的影响波形(b xn)的谐波数是基波的倍数：的谐波数是基波的倍数：第26页

7、/共67页第二十六页，共67页。9010上升时间测量上升时间测量(cling)理想的方波和脉冲波的电压是有突然变化的波形，陡变有一定时间这取决于系统带宽及其他电路理想的方波和脉冲波的电压是有突然变化的波形，陡变有一定时间这取决于系统带宽及其他电路(dinl)参数。参数。波形从一种电压变至另一种电压的时间称为上升时间波形从一种电压变至另一种电压的时间称为上升时间上升时间通常在过渡的上升时间通常在过渡的10至至90处处第27页/共67页第二十七页，共67页。第28页/共67页第二十八页，共67页。1:1 41%2:1 22% 3:1 12%4:1 5% 5:1 2% 7:1 1% 10:1 0.5

8、%信号信号(xnho)上升时间仪表上升时间上升时间仪表上升时间之比之比 上升时间测量上升时间测量(cling)精度精度第29页/共67页第二十九页，共67页。波形的重要波形的重要(zhngyo)谐波谐波列出的影响波形的谐波数是基波的倍数：列出的影响波形的谐波数是基波的倍数： 波波 形形 重要谐波数（基波重要谐波数（基波10）正弦波正弦波 1:1方方 波波 1:9三角三角(snjio)波波 1:3脉冲波（占空比脉冲波（占空比50） 1:9脉冲波（占空比脉冲波（占空比25） 1:14脉冲波（占空比脉冲波（占空比10） 1:26 （ 正弦波基波为：正弦波基波为：1 ） 上升时间与测量精度上升时间与测

9、量精度信号上升时间信号上升时间 上升时间上升时间 仪表上升时间仪表上升时间 测量精度测量精度 之比之比 1:1 41% 2:1 22% 3:1 12% 4:1 5% 5:1 2% 7:1 1% 10:1 0.5%第30页/共67页第三十页，共67页。第31页/共67页第三十一页，共67页。第32页/共67页第三十二页，共67页。第33页/共67页第三十三页，共67页。数字等效数字等效(dn xio)(dn xio)采样采样技术技术需要对信号进行需要对信号进行(jnxng)(jnxng)多次多次触发触发从重复性信号的不同的周期经过从重复性信号的不同的周期经过(jnggu)(jnggu)多次单采样

10、，取得足够的采样点来重多次单采样，取得足够的采样点来重建这个重复信号的波形。等效采样必须满足两个前提条件：建这个重复信号的波形。等效采样必须满足两个前提条件： 1 1、信号必须是重复的、信号必须是重复的 2 2、必须能稳定触发、必须能稳定触发第34页/共67页第三十四页，共67页。只需一次触发已采集只需一次触发已采集(cij)(cij)信号所有资料信号所有资料实时采样是最直观的采样方式，采样率超过模拟带宽实时采样是最直观的采样方式，采样率超过模拟带宽4 45 5倍或更高。倍或更高。每通道都有同样的表现，单一频带宽，重复带宽单次带宽每通道都有同样的表现，单一频带宽，重复带宽单次带宽不仅适用捕获重

11、复信号，而且是捕捉单次信号以及隐藏不仅适用捕获重复信号，而且是捕捉单次信号以及隐藏(yncng)(yncng)在重复信号中的毛在重复信号中的毛刺和异常信号的有效方法。刺和异常信号的有效方法。数字实时数字实时(sh sh)(Real-Time)(sh sh)(Real-Time)采样采样(DRT)(DRT)第35页/共67页第三十五页，共67页。数字数字(shz)(shz)等效采样与实时采样比等效采样与实时采样比较较采样采样(ci yn)间隔间隔第36页/共67页第三十六页，共67页。采样点采样点数字化需要的数字化需要的保持时间保持时间采样间隔采样间隔 采样是等间隔采样是等间隔(jin g)地进

12、行；地进行；采样率以采样率以 “点点/秒秒”来表示。来表示。第37页/共67页第三十七页，共67页。采样采样(ci yn)时发生了什么？时发生了什么？信号信号(xnho)采样采样数字化数字化存储存储采样保持采样保持转换成为数据转换成为数据顺序存储顺序存储屏幕显示选定屏幕显示选定部分的内存部分的内存屏屏幕幕1 0 1 1 1 0 0 11 1 1 1 0 1 0 1.1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 第38页/共67页第三十八页，共67页。进行预触发，后触发的观察与分析。第39页/共67页第三十九页，共67页。泰克公司数字实时采样技术泰克公司数字实时采样技术(jsh

13、)(jsh)轻易地捕捉到轻易地捕捉到5ns5ns的毛刺的毛刺最小水平时基为最小水平时基为100ns100ns，即未，即未能对单次毛刺进行能对单次毛刺进行(jnxng)(jnxng)捕捉捕捉第40页/共67页第四十页，共67页。欠幅脉冲欠幅脉冲(michng)捕捉捕捉毛刺毛刺(moc)捕捕捉捉 实际工作中，比如：冲击电流、破坏性试验的捕捉和测量，对欠幅实际工作中，比如：冲击电流、破坏性试验的捕捉和测量，对欠幅脉冲、单脉冲、毛刺、电源中断、电压击穿、开关特性等等瞬态信号和非脉冲、单脉冲、毛刺、电源中断、电压击穿、开关特性等等瞬态信号和非重复信号进行捕捉和分析，这些重复信号进行捕捉和分析，这些(zh

14、xi)都是每天都要面对的。都是每天都要面对的。 （稳态和瞬态的分析）（稳态和瞬态的分析）第41页/共67页第四十一页，共67页。D igital Real-Tim e Sam pling: Each w aveform cycle producesm ore than enough data points to build a full record (screen display)只需一次触发已采集只需一次触发已采集(cij)信号所有资料信号所有资料 实时采样是最直观的采样方式，采样率超过实时采样是最直观的采样方式，采样率超过(chogu)(chogu)模拟带宽模拟带宽4 45 5倍或倍或更

15、高。更高。 重复带宽单次带宽重复带宽单次带宽 不仅适用捕获重复信号，而且是捕捉单次信号以及隐藏在重复信号中的毛刺不仅适用捕获重复信号，而且是捕捉单次信号以及隐藏在重复信号中的毛刺和异常信号的有效方法。和异常信号的有效方法。第42页/共67页第四十二页，共67页。 单次采样带宽也就是我们常说的实时单次采样带宽也就是我们常说的实时(sh sh)(sh sh)带宽，它是由模拟带宽，它是由模拟带宽、采样率以及波形重建的方法共同决定，因此它决定了所构建的带宽、采样率以及波形重建的方法共同决定，因此它决定了所构建的单次波形的完整性单次波形的完整性 。 波形重建的方法主要是指波形再现的插值算法。波形重建的方

16、法主要是指波形再现的插值算法。幅度幅度时间时间 对于单次事件，示波器必须具有足够对于单次事件，示波器必须具有足够(zgu)(zgu)的采样速率用以恢复单次捕捉的采样速率用以恢复单次捕捉所获得的波形。奈奎斯特抽样定律中指出采样率至少为信号最高频率带宽的所获得的波形。奈奎斯特抽样定律中指出采样率至少为信号最高频率带宽的2 2倍从倍从而保证信号在恢复时不发生混迭现象。而保证信号在恢复时不发生混迭现象。第43页/共67页第四十三页，共67页。第44页/共67页第四十四页，共67页。第45页/共67页第四十五页，共67页。起点的很多波形杂乱重叠的图象，见图a 。n触发是使用示波器最麻烦的一点，示波器提供

17、了许多触发方式，可根据测量问题加以应用。n作为数字示波器来说，触发实际上参与了确定波形的存储起点。321不正常不正常(zhngchng)触发触发正常触发正常触发abc第46页/共67页第四十六页，共67页。发。nLF抑制：使触发源信号通过一个高通滤波器以抑制其低频成分，这对于显示包含很多电源交流声的信号时的情况(qngkung)是很有用的。nTV触发：在TV模式下触发电平控制不起作用。这时示波器使用视频信号中的同步脉冲作为触发信号。TV触发有两种模式，TVF 场和TVL行n数字示波器的高级触发功：单次、毛刺、宽度、欠幅脉冲、斜率、建立/保持逻辑（定时关系和状态分析）TV（可选场/行和行计数）第

18、47页/共67页第四十七页，共67页。n为解决这个问题，采用了触发隔离功能，即在各次扫描之间加入延迟时基，使得扫描的每次触发总是从相同的信号沿开始。从而得到稳定的波形显示。n另一方面，触发隔离的使用显然在波形捕获方面遭到了损失。隔离时间过短波形混迭隔离时间过短波形混迭正确隔离时间正确隔离时间第48页/共67页第四十八页，共67页。第49页/共67页第四十九页，共67页。触发点触发点延时时间延时时间记忆长度记忆长度起点起点终点终点第50页/共67页第五十页，共67页。第51页/共67页第五十一页，共67页。 数字示波器的一个最显著特点在于它容许用户观看触发前的事件。数字示波器的一个最显著特点在于

19、它容许用户观看触发前的事件。这是因为数据被连续地存储这是因为数据被连续地存储(cn ch)到内存中，同时触发事件在数据到内存中，同时触发事件在数据量足够后停止采集。量足够后停止采集。 采样点数字化采样点数字化 时间时间(shjin)等间隔等间隔 可选的预可选的预/后触发后触发第52页/共67页第五十二页，共67页。毛刺毛刺预触发预触发(chf)单次采样单次采样 其他方面应用如其他方面应用如 ：开关特性：开关特性(txng)输入和输出瞬态特性输入和输出瞬态特性(txng)，以输出信号触，以输出信号触发来观看研究输入的小信号。发来观看研究输入的小信号。捕捉捕捉(bzhu)毛刺毛刺第53页/共67页第五十三页，共67页。第54页/共67页第五十四页，共67页。第55页/共67页第五十五页，共67页。第56页/共67页第五十六页，共67页。第57页/共67页第五十七页，共67页。器多n 1000倍的信号数据n具有Y-T,X-Y,X-Y-Z显示模式第58页/共67页第五十八页，共67页。放大器放大器水平水平(shupng)放大器放大器垂直垂直(chuzh)放大器放大器延迟线延迟线触发器触发器显示显示放大器放大器多路分解器多路分解器采集存储器采集存储器y微处理器微处理器显示存储器显示存储器A/D显示显示放大器放大器采集光栅