安捷倫示波器學(xué)習(xí)總結(jié)

1、安捷倫示波器學(xué)習(xí)總結(jié)Eli.liu日期：2014.09.03一、示波器基本原理二、示波器關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)三、安捷倫示波器的使用四、示波器的觸發(fā)系統(tǒng)目錄一、示波器的基本原理1. 數(shù)字存儲示波器 數(shù)字存儲示波器（DSO）是基于奈奎斯特取樣定理，以數(shù)字編碼的形式來量化和貯存信號。它利用 A/D 變換器把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并存儲在半導(dǎo)體存儲器 RAM 中，然后將這些數(shù)據(jù)送入數(shù)字信號處理器（如DSP）中進(jìn)行相關(guān)的處理與運算，從而獲得所需的各種信號參數(shù)，這樣就可以可對被測信號進(jìn)行實時的、瞬態(tài)的分析，以便用戶了解信號質(zhì)量，快速準(zhǔn)確地進(jìn)行故障的診斷。 因數(shù)字存儲示波器采用實時采樣并存儲波形數(shù)據(jù)，所以它不僅可以

2、觀測周期性重復(fù)信號，而且也能夠觀測非周期的單次的或隨機(jī)的信號。一、示波器的基本原理2. 數(shù)字存儲示波器原理框圖 被測信號進(jìn)入數(shù)字示波器后，首先送到模擬信號調(diào)理通道，經(jīng)模擬通道運放后送到 ADC 器件；ADC 轉(zhuǎn)換器將輸入端的信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號并緩存到高速存儲器中；存儲器中的數(shù)據(jù)用來在示波器屏幕上重建信號波形；信號處理器利用數(shù)字信號處理技術(shù)對采樣得到的數(shù)字信號進(jìn)行相關(guān)處理與運算，如 FFT、插值和濾波等；最后將波形送到屏幕上去顯示，完成一次采集過程。一、示波器的基本原理3. 數(shù)字存儲示波器的分類 數(shù)字存儲示波器的分類方式有多種，按采樣方式可分為實時采樣示波器和等效采樣示波器。 如圖所示為實

3、時采樣示意圖一、示波器的基本原理3. 數(shù)字存儲示波器的分類 如圖所示為等效采樣中的隨機(jī)采樣示意圖二、示波器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)1. 采樣率 采樣率是指示波器采樣系統(tǒng)對待測信號的采集速率，常用每秒的取樣點Sa/s(sample/second)來表示，即每秒采集的點數(shù)，在衡量一個示波器時，往往都使用示波器的最高采樣率來表示示波器的性能。采樣率表征了示波器對待測信號的數(shù)字化能力，采樣率越高，代表示波器采集到的信息越完整，顯示在LCD上的波形也就越接近原始波形。 如實驗室中所用的MSO6054A示波器其采樣率可達(dá)到4GSa/s.二、示波器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)2. 帶寬 帶寬是指整個示波器系統(tǒng)能夠采集信號的頻率范圍

4、。通常情況下只考慮帶寬的上限，當(dāng)高于這個最高帶寬時，采集的信號就會失真，采樣的數(shù)據(jù)就會不準(zhǔn)確，難以恢復(fù)信號波形。因此對示波器帶寬的定義就是對正弦信號衰減約為-3dB時的信號頻率就是示波器的帶寬。 對于模擬信號，待測信號的最高頻率分量決定了其是否能被正確采集，而對于數(shù)字信號則是由信號的上升時間決定的。 如實驗室中所用的MSO6054A示波器其帶寬為500MHz。 二、示波器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)2. 帶寬 示波器必須有足夠的帶寬來減少測量的誤差，盡量避免在示波器的-3dB頻率附近測量信號，因為在-3dB處正弦信號的衰減已經(jīng)為30%。 如100M的示波器測量100M的正弦信號時的誤差高達(dá)30%，若實際測量

5、中為了保證測量的誤差在3%以內(nèi)，示波器只能測量其帶寬的30%頻率處，即如果是100M的示波器只能測量30M的正弦信號才能保證測量誤差在3%以內(nèi)。 如果測量誤差需要控制在1%，就需要示波器帶寬高于信號五倍的帶寬才行二、示波器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)3. 分辨率 在數(shù)字存儲示波器中，屏幕上的點不是連續(xù)的而是“量化”的，分辨率反映存儲信號波形細(xì)節(jié)的綜合特性，它又包括了垂直分辨率（電壓分辨率）和水平分辨率（時間分辨率）。 垂直分辨率與A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率相對應(yīng)。水平分辨率由存儲器的容量來決定。 如實驗室中所用的MSO6054A示波器其垂直分辨率為8位，水平分辨率為2.5ps。二、示波器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)3. 分辨率

6、 下圖所示為垂直分辨率對示波器顯示波形的影響二、示波器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)4. 存儲深度 存儲容量通常定義為獲取波形的取樣點的數(shù)目，用直接存放 A/D 變換后數(shù)據(jù)的獲取存儲器的存儲單元數(shù)來表示。 在數(shù)字存儲示波器內(nèi)，記錄時間、取樣速率以及存儲深度三者之間的關(guān)系，可以用下面的公式來表示： 由上式得知，若兩臺示波器以同樣的取樣速率工作，則存儲深度較深的示波器可以記錄更長時間的波形信息。 存儲深度還與波形的縮放能力有關(guān)，若示波器的存儲深度不夠，在水平方向上將信號放大，造成信號的水平分辨率變差，容易造成信號的失真。 實驗室中所用的MSO6054A示波器存儲深度為8Mpts三、安捷倫示波器的使用安捷倫示波器三

7、、安捷倫示波器的使用1. 安捷倫示波器前面板三、安捷倫示波器的使用2. 安捷倫示波器顯示區(qū)域參數(shù)三、安捷倫示波器的使用3. 安捷倫示波器探頭補償 使用示波器之前要先校準(zhǔn)探頭，使其特性與示波器的通道匹配。一個補償有欠缺的探頭可能導(dǎo)致測量錯誤。 補償探頭的過程可作為一種基本測試，檢驗該示波器工作是否正常。 當(dāng)出現(xiàn)過度補償和補償不足時，調(diào)節(jié)右圖所示的示波器探頭的補償電容器三、安捷倫示波器的使用4. 安捷倫示波器探頭分類 示波器的探頭分為50歐姆和1M歐姆兩種。 與50 模式匹配的是50 電纜和一些通常用于高頻測量的有源探頭。這種阻抗匹配使您能夠進(jìn)行最為精確的測量，因為它將沿信號路徑的反射最小化。 1

8、 M模式適用于存在多個無源探頭的情況，可用于通用測量。高阻抗可降低示波器對被測電路的影響。 實驗室使用的即為無源探頭，阻抗模式為1M。三、安捷倫示波器的使用5. 安捷倫示波器的快速幫助系統(tǒng) 示波器的 Quick Help （快速幫助）系統(tǒng)可提供有關(guān)每個前面板鍵和軟鍵的幫助。 使用方法： 按下并按住要查看其幫助的鍵。 左圖為按住USB觸發(fā)的軟件查看USB觸發(fā)說明波形亮度調(diào)節(jié)三、安捷倫示波器的使用6. 安捷倫示波器波形亮度調(diào)節(jié) 可以像操作模擬示波器那樣通過改變亮度控制顯示信號細(xì)節(jié)，能看到波形細(xì)節(jié)的正確電平。數(shù)字通道波形亮度是不可調(diào)節(jié)的。三、安捷倫示波器的使用7. 安捷倫示波器顯示網(wǎng)格亮度調(diào)節(jié) 1.

9、 示波器按下 Display （顯示）鍵。2. 旋轉(zhuǎn)Entry 旋鈕改變顯示網(wǎng)格的亮度。亮度級顯示在 Grid （網(wǎng)格）軟鍵中，可在 0 至 100% 之間調(diào)節(jié)。三、安捷倫示波器的使用8. 安捷倫示波器-運行和單次采集當(dāng)您按下 Run/Stop鍵時，它呈綠色亮起，示波器處于連續(xù)運行模式。當(dāng)您再次按下 該鍵時，它呈紅色亮起，示波器停止。在較慢掃描速度下，您可能不想等到采集完成。只需再次按下 。采集將立即停止，屏幕上將顯示部分波形。使用 Single 鍵可查看單步事件，而不會被以后的波形數(shù)據(jù)覆蓋顯示。當(dāng)您需要最大采樣率和最大存儲器深度以平移和縮放和最大存儲器深度以平移和縮放時，可使用 “單次”。

10、三、安捷倫示波器的使用9. 安捷倫示波器-自動定標(biāo)（Autoscale）設(shè)置示波器最簡單的方法是將它連接到感興趣的信號，并按下 Autoscale（自動定標(biāo)）鍵。三、安捷倫示波器的使用10. 安捷倫示波器-模擬通道的使用三、安捷倫示波器的使用10. 安捷倫示波器-模擬通道-通道耦合 耦合將通道的輸入耦合分為 AC （交流）或DC（直流）。 AC 耦合將一個 3.5 Hz 高通濾波器與輸入波形串聯(lián)，以便從波形中消除任何 DC 偏移電壓。 DC 耦合可用于查看低至 0 Hz 且沒有較大 DC 偏移的波形。 AC 耦合可用于查看有較大 DC 偏移的波形。 如果通道是 DC 耦合，只需注意與接地符號的

11、距離，即可快速測量信號的 DC 分量。 如果通道是 AC 耦合，信號的 DC 分量被移除，您可以使用更大的靈敏度顯示信號的AC 分量。三、安捷倫示波器的使用10. 安捷倫示波器-模擬通道-帶寬限制 按下BW Limit (帶寬限制)軟鍵可關(guān)閉或打開所選通道的帶寬限制。當(dāng)打開帶寬限制時，對300MHz，500MHz，1GHz型號，最大帶寬限制為25MHz。 對于頻率比這低的波形，打開帶寬限制可從波形中消除不需要的的高頻噪聲。 帶寬限制也會限制任何BW Limit (帶寬限制) 已打開的通道的觸發(fā)信號路徑。三、安捷倫示波器的使用11. 安捷倫示波器水平時基設(shè)置 按下前面板 Horizontal 部

12、分中的Menu/zoom 鍵,將顯示示波器的時基設(shè)置。三、安捷倫示波器的使用11. 安捷倫示波器水平時基設(shè)置-延時模式 主模式即為打開示波器所見到的顯示模式，延時模式如下所示：三、安捷倫示波器的使用11. 安捷倫示波器水平時基設(shè)置-XY模式 XY 模式將電壓 - 時間顯示更改為電壓 - 電壓顯示。時基已關(guān)閉。通道 1 幅度在 X 軸上繪制，通道 2 幅度在 Y 軸上繪制。您可以使用 XY 模式比較兩個信號的頻率和相位關(guān)系。XY 模式也可用于傳感器，顯示應(yīng)力 - 位移、流量 - 壓力、電壓 - 電流或電壓 - 頻率。三、安捷倫示波器的使用12. 安捷倫示波器游標(biāo)測量使用前面板 Cursors （

13、游標(biāo)）鍵。您可以使用游標(biāo)在信號上測量定制電壓或時間。三、安捷倫示波器的使用12. 安捷倫示波器游標(biāo)測量三、安捷倫示波器的使用13. 安捷倫示波器標(biāo)簽設(shè)置設(shè)置按下前面板上的 Label （標(biāo)簽）鍵。這將打開模擬和數(shù)字通道的顯示標(biāo)簽。當(dāng) Label （標(biāo)簽）鍵變亮?xí)r，所顯示通道的標(biāo)簽顯示在已顯示軌跡的左邊沿。下圖顯示標(biāo)簽顯示打開時分配的默認(rèn)標(biāo)簽示例。通道標(biāo)簽?zāi)J(rèn)為它們的通道號。三、安捷倫示波器的使用14. 安捷倫示波器的快速測量QuickMeas可通過按一個按鈕完成4種自動測量。四種測量參數(shù)可從如下參數(shù)中選取時間測量：計數(shù)器、占空比、頻率、周期、上升時間 、下降時間 、+ 寬度、 - 寬度相位 、

14、延遲 電壓測量：平均 振幅、基準(zhǔn)、 最大、 最小、 峰 - 峰、 RMS、 前沖、 過沖 三、安捷倫示波器的使用15. 安捷倫示波器數(shù)學(xué)函數(shù)測量可使用 Math （數(shù)學(xué)）菜單在模擬通道上顯示數(shù)學(xué)函數(shù)?？梢裕?減去 (-) 或乘以 (*) 在模擬通道 1 和 2 上采集的信號，然后顯示結(jié)果。對在任何模擬通道上或數(shù)學(xué)函數(shù) 1 * 2、 1 - 2 或 1 + 2 上采集的信號求積分、求微分或執(zhí)行 FFT 運算，然后顯示結(jié)果。三、安捷倫示波器的使用15. 安捷倫示波器數(shù)學(xué)函數(shù)測量四、安捷倫示波器的觸發(fā)系統(tǒng)1. 示波器觸發(fā)的目的 觸發(fā)電路可以保證采集到的波形每次都從一個精確的點開始顯示，保證與被測波形

15、的同步。觸發(fā)器使重復(fù)波形能夠在示波器屏幕上穩(wěn)定顯示，實現(xiàn)方法是不斷地顯示被測信號的相同部分。如果每一次掃描的起始都從信號的隨機(jī)位置開始，那么屏幕上的圖像會很混亂。四、安捷倫示波器的觸發(fā)系統(tǒng)2. 示波器觸發(fā)模式 觸發(fā)模式影響示波器搜索觸發(fā)的方式。下圖顯示采集存儲器的概念演示。為便于理解觸發(fā)事件，可將采集存儲器分為預(yù)觸發(fā)和后觸發(fā)緩沖器。采集存儲器中觸發(fā)事件的位置由時間參考點和延遲設(shè)置來確定。示波器的采集存儲器為一個先進(jìn)先出的FIFO存儲器，在預(yù)觸發(fā)緩沖器中新的數(shù)據(jù)會不停的覆蓋舊的數(shù)據(jù)。四、安捷倫示波器的觸發(fā)系統(tǒng)2. 示波器觸發(fā)模式按下（模式/ 耦合）鍵，可以選擇設(shè)置示波器的觸發(fā)模式、耦合方式、噪聲

16、抑制、高頻抑制等選項。四、安捷倫示波器的觸發(fā)系統(tǒng)2. 示波器觸發(fā)模式 數(shù)字示波器的觸發(fā)模式分為：正常和自動 自動觸發(fā)模式用于低重復(fù)率信號和未知信號電平。要顯示直流信號，由于沒有要觸發(fā)的邊沿，必須使用自動觸發(fā)模式。 在 “自動”觸發(fā)模式中，按下 Run （運行）時示波器會自動觸發(fā)并捕獲波形。 如果在示波器處于 “正?！庇|發(fā)模式時按下 Run （運行），則完成采集之前必須要檢測到觸發(fā)。 當(dāng)檢查信號電平或活動并不需要觸發(fā)的顯示。對于這些應(yīng)用，使用 “自動”觸發(fā)模式 （這是默認(rèn)設(shè)置）。如果僅需要采集觸發(fā)設(shè)置指定的特定事件，可使用 “正?！庇|發(fā)模式。四、安捷倫示波器的觸發(fā)系統(tǒng)3. 示波器觸發(fā)耦合 示波器

17、的觸發(fā)耦合分為：DC, AC, 或LF Reject (低頻抑制) 耦合 DC 耦合允許直流和交流信號進(jìn)入觸發(fā)路徑。 AC 耦合將一個10Hz 高通濾波器放入觸發(fā)路徑，以從觸發(fā)波形移除任何DC 偏移電壓。當(dāng)波形具有較大的 DC 偏移時，使用AC 耦合獲得穩(wěn)定的邊沿觸發(fā)。 LF (低頻) Reject (抑制) 耦合將一個 50 kHz 的高通濾波器與觸發(fā)波形串聯(lián)。低頻抑制從觸發(fā)波形中移除任何不需要的低頻率成分，例如可干擾正確觸發(fā)的如工頻。當(dāng)波形中具有低頻噪聲時，使用此耦合獲得穩(wěn)定的邊沿觸發(fā)。四、安捷倫示波器的觸發(fā)系統(tǒng)4. 示波器的觸發(fā)釋抑 一些信號具有多個可能的觸發(fā)點，如下圖所示的數(shù)字脈沖信號

18、，這種信號從較長的時間周期內(nèi)來觀測，它是重復(fù)的周期信號，但是在短時間內(nèi)情況則不然，在正常模式下，觸發(fā)電平設(shè)置在虛線所在位置，觸發(fā)類型設(shè)置為上升沿觸發(fā)，這個信號波形在一個周期內(nèi)的 1、2、3、4 點的位置均滿足觸發(fā)條件。這樣一來，系統(tǒng)通過正常觸發(fā)采集到的波形就會出現(xiàn)混迭的現(xiàn)象，為解決這個問題，采用了觸發(fā)釋抑功能，即在各次掃描之間加入延時，在延時的時間間隔之內(nèi)不允許觸發(fā)，等延時時間到后再允許觸發(fā)，使得掃描的每次觸發(fā)總是從相同的信號沿開始。從而得到穩(wěn)定的波形顯示。四、安捷倫示波器的觸發(fā)系統(tǒng)5. 示波器觸發(fā)方式按前面板觸發(fā)區(qū)中的 Edge （邊沿）鍵顯示邊沿觸發(fā)菜單四、安捷倫示波器的觸發(fā)系統(tǒng)5. 示波

19、器觸發(fā)方式 按 Slope （斜率）軟鍵并選擇上升沿、下降沿、交變沿或任意沿。所選的斜率顯示在顯示屏的右上角。 交變沿模式可用于在時鐘 （例如 DDR 信號）的兩個沿上觸發(fā)。任一沿模式可用于在所選源的任何活動上觸發(fā)。除了任一沿模式另有帶寬限制外，其他模式均可在不超過示波器帶寬的頻率下運行。任一沿模式既可由最高 100 MHz 的連續(xù)波信號觸發(fā)，也可由低至 1/ （2* 示波器帶寬）的孤立脈沖觸發(fā)。四、安捷倫示波器的觸發(fā)系統(tǒng)5. 示波器觸發(fā)方式-觸發(fā)源 可以在任何 Agilent 6000 系列示波器上選擇模擬通道 1 或 2、Ext（外部）或 Line （行）作為觸發(fā)源。在 4 通道示波器上，

20、也可以將觸發(fā)源設(shè)置為通道 3 和 4，或在混合信號示波器上，將觸發(fā)源設(shè)置為數(shù)字通道 D15 至 D0?？梢赃x擇已經(jīng)關(guān)閉 （未顯示）的通道作為邊沿觸發(fā)的源。 所選擇的觸發(fā)源顯示在顯示屏的右上角、斜率符號旁：1至 4= 模擬通道D0至 D15= 數(shù)字通道E= 外部觸發(fā)L= 行觸發(fā)。四、安捷倫示波器的觸發(fā)系統(tǒng)5. 示波器觸發(fā)方式-觸發(fā)電平 通過轉(zhuǎn)動觸發(fā)電平旋鈕可以調(diào)整所選模擬通道的觸發(fā)電平。當(dāng)選擇 DC 耦合時，模擬通道觸發(fā)電平的位置由觸發(fā)電平圖標(biāo) 來顯示在顯示屏的最左端（如果模擬通道打開）。模擬通道觸發(fā)電平的值顯示在顯示屏的右上角。 使用數(shù)字通道菜單中的閾值菜單可設(shè)置所選數(shù)字通道的觸發(fā)電平。按前面板上的 D15 Thru D0（D15 至 D0）鍵，然后按 Thresholds （閾值）軟鍵設(shè)置所選擇數(shù)字通道組 （TTL、 CMOS、 ECL 或用戶定義）的閾值電平。閾值顯示在顯示屏的右上角。四、安捷倫示波器的觸發(fā)系統(tǒng)6. 示波器觸發(fā)方式-脈沖觸發(fā)按前面板觸發(fā)區(qū)中的 Pulse Width （脈沖寬度）鍵顯示脈沖寬度觸發(fā)