示波器基本理論培訓(xùn)教程

1、示波器基本理論培訓(xùn)教程目錄目錄8什么是示波器什么是示波器8波和波形波和波形8示波器技術(shù)的發(fā)展示波器技術(shù)的發(fā)展8示波器的主要指標(biāo)及其選擇指南示波器的主要指標(biāo)及其選擇指南什么是示波器什么是示波器8示波器是形象地顯示信號(hào)隨時(shí)間變化波形地儀器，是一種示波器是形象地顯示信號(hào)隨時(shí)間變化波形地儀器，是一種綜合的信號(hào)特性測(cè)試儀，是電子測(cè)量儀器的基本種類。綜合的信號(hào)特性測(cè)試儀，是電子測(cè)量儀器的基本種類。8示波器的用途：示波器的用途：0電壓表，電流表，功率計(jì)電壓表，電流表，功率計(jì)0頻率計(jì)，相位計(jì)頻率計(jì)，相位計(jì)0脈沖特性，阻尼振蕩脈沖特性，阻尼振蕩8示波器的應(yīng)用：示波器的應(yīng)用：0電子，電力，電工電子，電力，電工0壓

2、力，振動(dòng)，聲，光，熱，磁壓力，振動(dòng)，聲，光，熱，磁8以示波器為基礎(chǔ)的儀器：以示波器為基礎(chǔ)的儀器：0邏輯分析儀，時(shí)域反射儀，晶體管特性測(cè)試儀，心電圖。邏輯分析儀，時(shí)域反射儀，晶體管特性測(cè)試儀，心電圖。示波器概念示波器概念8示波器的主要功能是：精確地再現(xiàn)時(shí)間和電壓幅度的函數(shù)示波器的主要功能是：精確地再現(xiàn)時(shí)間和電壓幅度的函數(shù)波形。用它可以即時(shí)地觀察電壓幅度相對(duì)時(shí)間的變化情況波形。用它可以即時(shí)地觀察電壓幅度相對(duì)時(shí)間的變化情況，從而獲得波形的質(zhì)量信息，如幅度和頻率，波形，不同，從而獲得波形的質(zhì)量信息，如幅度和頻率，波形，不同波形的時(shí)間和相位的關(guān)系波形的時(shí)間和相位的關(guān)系8在概念上，模擬示波器和數(shù)字示波器的

3、測(cè)量的目標(biāo)是相同在概念上，模擬示波器和數(shù)字示波器的測(cè)量的目標(biāo)是相同的，而在實(shí)際結(jié)構(gòu)上它們的內(nèi)部采用的技術(shù)不同，所以它的，而在實(shí)際結(jié)構(gòu)上它們的內(nèi)部采用的技術(shù)不同，所以它們的表現(xiàn)形式并不相同。們的表現(xiàn)形式并不相同。8數(shù)字示波器的蓬勃發(fā)展與模擬示波器的逐漸消亡將成為歷數(shù)字示波器的蓬勃發(fā)展與模擬示波器的逐漸消亡將成為歷史的必然趨勢(shì)。史的必然趨勢(shì)。數(shù)字技術(shù)的發(fā)展賦予示波器更多波形捕獲能力，更多的數(shù)學(xué)運(yùn)數(shù)字技術(shù)的發(fā)展賦予示波器更多波形捕獲能力，更多的數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，它可以是一臺(tái)具有波形顯示的功率計(jì)，可以進(jìn)行波形參數(shù)分算功能，它可以是一臺(tái)具有波形顯示的功率計(jì)，可以進(jìn)行波形參數(shù)分析，它還能存儲(chǔ)各種波形以及相關(guān)的

4、信息析，它還能存儲(chǔ)各種波形以及相關(guān)的信息示波器的組成示波器的組成8水平系統(tǒng)水平系統(tǒng)8垂直系統(tǒng)垂直系統(tǒng)8掃描系統(tǒng)掃描系統(tǒng)8觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)系統(tǒng)8顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)什么是波什么是波8隨時(shí)間變化的模式稱為波，聲隨時(shí)間變化的模式稱為波，聲波、腦電波、海浪、電壓波形波、腦電波、海浪、電壓波形都是波都是波8波形能夠揭示信號(hào)的許多特性波形能夠揭示信號(hào)的許多特性0當(dāng)看到波形的高度變化，則表當(dāng)看到波形的高度變化，則表示電壓值在變化示電壓值在變化0當(dāng)看到的是平坦的水平線，則當(dāng)看到的是平坦的水平線，則表示在一段時(shí)間內(nèi)，信號(hào)沒有表示在一段時(shí)間內(nèi)，信號(hào)沒有變化。變化。0平直斜線表示線性變化，電壓平直斜線表示線性變化，電壓以恒

5、定的斜率上升或下降。以恒定的斜率上升或下降。0波形中的尖角指示的是突然的波形中的尖角指示的是突然的變更變更波的類型波的類型8大多數(shù)波都屬于如下類型：大多數(shù)波都屬于如下類型：0正弦波正弦波0方波和矩形波方波和矩形波0三角波和鋸齒波三角波和鋸齒波0階躍波和脈沖波階躍波和脈沖波0噪聲波噪聲波 0復(fù)雜波復(fù)雜波8還有很多波是上述波形的組還有很多波是上述波形的組合合波的參數(shù)波的參數(shù)8周期周期8頻率頻率8正脈沖寬度正脈沖寬度8負(fù)脈沖寬度負(fù)脈沖寬度8上升時(shí)間上升時(shí)間8下降時(shí)間下降時(shí)間8幅度幅度8占空比占空比8占空比占空比8延遲延遲8相位相位8突發(fā)寬度突發(fā)寬度8峰峰- -峰值峰值8均值均值8周期均值周期均值8高

6、高 低值低值8最小值最小值8最大值最大值8過沖過沖8過沖過沖8均方值均方值8周期均方值周期均方值示波器的類型示波器的類型8模擬示波器模擬示波器8模擬數(shù)字混合示波器模擬數(shù)字混合示波器8數(shù)字示波器數(shù)字示波器8數(shù)字熒光示波器數(shù)字熒光示波器8取樣示波器取樣示波器0200400600800100012001993199319941994199519951996199619971997199819981999199920002000模擬示波器模擬示波器數(shù)字示波器數(shù)字示波器示波器示波器的典型的典型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)ARTDSODPO放大器放大器水平水平放大器放大器垂直垂直放大器放大器延遲線延遲線觸發(fā)觸發(fā)放大器放大器多

7、路多路分解器分解器采集信號(hào)采集信號(hào)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器uP顯示顯示存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器A/D放大器放大器數(shù)字?jǐn)?shù)字熒光器熒光器A/D uP模擬實(shí)時(shí)顯示串行處理并行處理波形的捕獲的比較波形的捕獲的比較數(shù)字熒光數(shù)字熒光示波器示波器示波器的波形捕獲率示波器的波形捕獲率8波形捕獲率也就是波形刷新率，已經(jīng)成為考核一臺(tái)示波器波形捕獲率也就是波形刷新率，已經(jīng)成為考核一臺(tái)示波器的重要參數(shù)之一；的重要參數(shù)之一；8對(duì)于示波器來說，波形捕獲率高，就能夠組織更大數(shù)據(jù)量對(duì)于示波器來說，波形捕獲率高，就能夠組織更大數(shù)據(jù)量的波形質(zhì)量信息，尤其是在動(dòng)態(tài)復(fù)雜信號(hào)和隱藏在正常信的波形質(zhì)量信息，尤其是在動(dòng)態(tài)復(fù)雜信號(hào)和隱藏在正常信號(hào)下的異常波形的捕獲

8、方面，有著特別的作用。號(hào)下的異常波形的捕獲方面，有著特別的作用。為什么數(shù)字示波器產(chǎn)品不能夠?yàn)槭裁磾?shù)字示波器產(chǎn)品不能夠8普通數(shù)字示波器的缺點(diǎn)普通數(shù)字示波器的缺點(diǎn) 0波形捕獲率低波形捕獲率低0由于數(shù)據(jù)不夠，造成混跌由于數(shù)據(jù)不夠，造成混跌02維數(shù)據(jù)顯示不能表明事件發(fā)生頻度維數(shù)據(jù)顯示不能表明事件發(fā)生頻度為什么模擬示波器產(chǎn)品不能夠?yàn)槭裁茨M示波器產(chǎn)品不能夠8模擬示波器的缺點(diǎn)模擬示波器的缺點(diǎn)0只有純粹的視覺信息只有純粹的視覺信息0閃爍，丟失閃爍，丟失0帶寬不夠帶寬不夠0只有邊沿觸發(fā)，無預(yù)觸發(fā)只有邊沿觸發(fā)，無預(yù)觸發(fā) 數(shù)學(xué)熒光示波器特點(diǎn)數(shù)學(xué)熒光示波器特點(diǎn)8將將ART和和DSO的定性和定量性能合二為一，是一項(xiàng)可

9、觀的成就。的定性和定量性能合二為一，是一項(xiàng)可觀的成就。8提供三維的信號(hào)信息，可用它解釋信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性，包括信號(hào)瞬態(tài)變提供三維的信號(hào)信息，可用它解釋信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性，包括信號(hào)瞬態(tài)變化情況和事件頻率，可精確地顯示復(fù)雜信號(hào)，如視頻信號(hào)或數(shù)字波形化情況和事件頻率，可精確地顯示復(fù)雜信號(hào)，如視頻信號(hào)或數(shù)字波形上的高速異常信號(hào)等。上的高速異常信號(hào)等。8DPO提供的信號(hào)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于提供的信號(hào)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于DSO，可確?？吹剿行盘?hào)細(xì)節(jié)，；可，可確?？吹剿行盘?hào)細(xì)節(jié)，；可防止出現(xiàn)數(shù)字混淆現(xiàn)象，并能夠輕松地捕獲偶發(fā)信號(hào)事件。防止出現(xiàn)數(shù)字混淆現(xiàn)象，并能夠輕松地捕獲偶發(fā)信號(hào)事件。示波器的刻度示波器的刻度NoImage水平

10、刻度水平刻度垂直刻度垂直刻度觸發(fā)電平觸發(fā)電平刻度格線刻度格線示波器的主要指標(biāo)示波器的主要指標(biāo)8示波器的帶寬示波器的帶寬8數(shù)字示波器的采樣率數(shù)字示波器的采樣率8示波器的觸發(fā)和信號(hào)存儲(chǔ)示波器的觸發(fā)和信號(hào)存儲(chǔ)8先進(jìn)的先進(jìn)的DPO技術(shù)技術(shù)選選 擇擇 示示 波波 器器 的的 帶帶 寬寬帶寬是選擇示波器的第一參數(shù)帶寬是選擇示波器的第一參數(shù)8示波器的結(jié)構(gòu)決定了帶寬的重要性：示波器的結(jié)構(gòu)決定了帶寬的重要性：0放大器的模擬帶寬決定了示波器的帶寬；放大器的模擬帶寬決定了示波器的帶寬； 放大器是信號(hào)進(jìn)入示波器的大門，它的帶寬決定了示波器的放大器是信號(hào)進(jìn)入示波器的大門，它的帶寬決定了示波器的帶寬，示波器能請(qǐng)進(jìn)什么樣的

11、信號(hào)由這個(gè)大門來決定。帶寬，示波器能請(qǐng)進(jìn)什么樣的信號(hào)由這個(gè)大門來決定。8數(shù)字示波器的帶寬也是模擬帶寬。數(shù)字示波器的帶寬也是模擬帶寬。帶寬帶寬8測(cè)量測(cè)量AC波形的儀表通常有某種最大頻率，超過它，測(cè)量精波形的儀表通常有某種最大頻率，超過它，測(cè)量精度就會(huì)下降，這一頻率就是儀表的帶寬，它由儀器的幅頻度就會(huì)下降，這一頻率就是儀表的帶寬，它由儀器的幅頻特性決定。特性決定。定義：在幅頻特性中，儀表的靈敏度下降定義：在幅頻特性中，儀表的靈敏度下降3dB，此時(shí)的頻率為儀，此時(shí)的頻率為儀表的帶寬。表的帶寬。注：只能測(cè)量注：只能測(cè)量ACAC電壓的儀表，必須對(duì)高頻和低頻帶寬都加考慮。電壓的儀表，必須對(duì)高頻和低頻帶寬都

12、加考慮。100%（0dB）71%（-3dB）儀表的帶寬（儀表的帶寬（BW） 只能測(cè)量只能測(cè)量低頻交流的儀低頻交流的儀表在處也下滑。表在處也下滑。幅頻特性曲線幅頻特性曲線選擇示波器的帶寬依據(jù)選擇示波器的帶寬依據(jù)8以諧波情況為核心選擇示波器；以諧波情況為核心選擇示波器；8以上升沿情況選擇示波器；以上升沿情況選擇示波器；諧波諧波除絕對(duì)的正弦波之外，周期波含的一切頻率分量稱諧波。除絕對(duì)的正弦波之外，周期波含的一切頻率分量稱諧波。諧波頻率是基波頻的整數(shù)倍。諧波頻率是基波頻的整數(shù)倍。周期波無論其波形如何都有諧波。周期波無論其波形如何都有諧波。周期波給定的頻率為基波頻率。周期波給定的頻率為基波頻率。方波方波

13、基波為正弦波基波為正弦波以方波為例以方波為例8方波是由基波與無數(shù)奇次諧波疊加所構(gòu)成，包含的諧波越方波是由基波與無數(shù)奇次諧波疊加所構(gòu)成，包含的諧波越多，波形越近似方波。多，波形越近似方波。0方波的質(zhì)量根據(jù)包含的諧波次數(shù)，其近似程度有所不同。方波的質(zhì)量根據(jù)包含的諧波次數(shù)，其近似程度有所不同。0每個(gè)諧波的幅度必須使波形成為方波所需要的恰當(dāng)值。每個(gè)諧波的幅度必須使波形成為方波所需要的恰當(dāng)值。0此外，諧波之間的相位關(guān)系也必須正確：此外，諧波之間的相位關(guān)系也必須正確：諧波以不等量延遲，即使諧波幅度正確，方波也會(huì)失真。諧波以不等量延遲，即使諧波幅度正確，方波也會(huì)失真。疊加疊加3次諧波次諧波 疊加疊加5次諧波

14、次諧波基波基波疊加疊加7次諧波次諧波 疊加疊加9次諧波次諧波方波方波由方波為例得知由方波為例得知8正弦波只有一個(gè)基波，儀表的帶寬必須至少是波形的頻率正弦波只有一個(gè)基波，儀表的帶寬必須至少是波形的頻率。8但是，在大多數(shù)情況下，這僅僅是最基本的，如果只是這但是，在大多數(shù)情況下，這僅僅是最基本的，如果只是這樣，是不夠精確的，甚至是錯(cuò)誤的。樣，是不夠精確的，甚至是錯(cuò)誤的。8要對(duì)波形進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，對(duì)于非正弦波的波形，必須考要對(duì)波形進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，對(duì)于非正弦波的波形，必須考慮其諧波。假如組成波形的主要諧波分量超出儀表的帶寬慮其諧波。假如組成波形的主要諧波分量超出儀表的帶寬，那么我們就不能精確地測(cè)得波形的

15、參數(shù)。，那么我們就不能精確地測(cè)得波形的參數(shù)。測(cè)量測(cè)量20MHz的方波的方波在在20MHz帶寬示波器測(cè)試帶寬示波器測(cè)試所顯示的結(jié)果所顯示的結(jié)果在在200MHz帶寬示波器測(cè)試帶寬示波器測(cè)試所顯示的結(jié)果所顯示的結(jié)果示波器所顯示的波形示波器所顯示的波形儀器帶寬對(duì)測(cè)量波形影響儀器帶寬對(duì)測(cè)量波形影響帶寬對(duì)方波的影響帶寬對(duì)方波的影響8帶寬如何在時(shí)域影響波形。帶寬如何在時(shí)域影響波形。0信號(hào)進(jìn)入示波器首先是通過放大器，它是一個(gè)低通濾波器。信號(hào)進(jìn)入示波器首先是通過放大器，它是一個(gè)低通濾波器。0放大器的帶寬很寬（和基波比較），輸出方波不表現(xiàn)失真。放大器的帶寬很寬（和基波比較），輸出方波不表現(xiàn)失真。0放大器的帶寬變窄

16、，波形中的某些諧波不能通過，輸出的方波發(fā)放大器的帶寬變窄，波形中的某些諧波不能通過，輸出的方波發(fā)生畸變，產(chǎn)生誤差。生畸變，產(chǎn)生誤差。0放大器帶寬很窄，輸出的幾乎完全不像方波，由于缺少主要的諧放大器帶寬很窄，輸出的幾乎完全不像方波，由于缺少主要的諧波分量，波形呈圓弧狀。波分量，波形呈圓弧狀。低通濾波器低通濾波器高帶寬時(shí)的輸出高帶寬時(shí)的輸出中帶寬時(shí)的輸出中帶寬時(shí)的輸出低帶寬時(shí)的輸出低帶寬時(shí)的輸出輸入輸入輸出輸出波形的諧波與測(cè)量精度的關(guān)系波形的諧波與測(cè)量精度的關(guān)系波波 形形 重要諧波數(shù)（基波重要諧波數(shù)（基波10） 正弦波正弦波 無諧波分量無諧波分量 方方 波波 1:9 三角波三角波 1:3脈沖波（占

17、空比脈沖波（占空比50） 1:9脈沖波（占空比脈沖波（占空比25） 1:14脈沖波（占空比脈沖波（占空比10） 1:26注：列出的影響波形的諧波數(shù)是基波的倍數(shù)：注：列出的影響波形的諧波數(shù)是基波的倍數(shù)：9010上升時(shí)間測(cè)量上升時(shí)間測(cè)量*上升時(shí)間上升時(shí)間理想的方波和脈沖波的電壓是有突然變化的波形，陡變有理想的方波和脈沖波的電壓是有突然變化的波形，陡變有一定時(shí)間這取決于系統(tǒng)帶寬及其他電路參數(shù)。一定時(shí)間這取決于系統(tǒng)帶寬及其他電路參數(shù)。波形從一種電壓變至另一種電壓的時(shí)間稱為上升時(shí)間波形從一種電壓變至另一種電壓的時(shí)間稱為上升時(shí)間上升時(shí)間通常在過渡的上升時(shí)間通常在過渡的10至至90處處8測(cè)量儀表的帶寬將影響

18、脈沖和方波的上升時(shí)間，上升時(shí)間和帶寬的關(guān)測(cè)量儀表的帶寬將影響脈沖和方波的上升時(shí)間，上升時(shí)間和帶寬的關(guān)系由下式?jīng)Q定：系由下式?jīng)Q定：T上升上升0.35/BWBW=帶寬（帶寬（3dB時(shí)的頻率）（單位時(shí)的頻率）（單位Hz）8波形從最小值過渡到最大值越快，所含諧波就越多，波形所含的頻率波形從最小值過渡到最大值越快，所含諧波就越多，波形所含的頻率量也越高。量也越高。8儀表的上升時(shí)間應(yīng)小于被測(cè)量信號(hào)波形的上升時(shí)間。儀表的上升時(shí)間應(yīng)小于被測(cè)量信號(hào)波形的上升時(shí)間。測(cè)量所得的上升時(shí)間測(cè)量所得的上升時(shí)間 信號(hào)上升時(shí)間信號(hào)上升時(shí)間2測(cè)量儀表上升時(shí)間測(cè)量儀表上升時(shí)間2上升延同帶寬的關(guān)系上升延同帶寬的關(guān)系波形上升時(shí)間與測(cè)

19、量精度的關(guān)系波形上升時(shí)間與測(cè)量精度的關(guān)系1:1 41%2:1 22% 3:1 12%4:1 5% 5:1 2% 7:1 1% 10:1 0.5%信號(hào)上升時(shí)間儀表上升時(shí)間之比信號(hào)上升時(shí)間儀表上升時(shí)間之比 上升時(shí)間測(cè)量精度上升時(shí)間測(cè)量精度總結(jié)：選擇示波器的帶寬總結(jié)：選擇示波器的帶寬波形的重要諧波波形的重要諧波列出的影響波形的諧波數(shù)是基波的倍數(shù)：列出的影響波形的諧波數(shù)是基波的倍數(shù)： 波波 形形 重要諧波數(shù)（基波重要諧波數(shù)（基波10）正弦波正弦波 1:1方方 波波 1:9三角波三角波 1:3脈沖波（占空比脈沖波（占空比50） 1:9脈沖波（占空比脈沖波（占空比25） 1:14脈沖波（占空比脈沖波（占空

20、比10） 1:26 （ 正弦波基波為：正弦波基波為：1 ） 上升時(shí)間與測(cè)量精度上升時(shí)間與測(cè)量精度信號(hào)上升時(shí)間信號(hào)上升時(shí)間 上升時(shí)間上升時(shí)間 儀表上升時(shí)間儀表上升時(shí)間 測(cè)量精度測(cè)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%采樣原理及應(yīng)用采樣原理及應(yīng)用數(shù)字示波器采樣技術(shù)數(shù)字示波器采樣技術(shù)8采樣技術(shù)采樣技術(shù)0數(shù)字等效采樣數(shù)字等效采樣0數(shù)字實(shí)時(shí)采樣數(shù)字實(shí)時(shí)采樣8取樣技術(shù)不同，使數(shù)字示波器帶寬定義復(fù)雜化取樣技術(shù)不同，使數(shù)字示波器帶寬定義復(fù)雜化0重復(fù)信號(hào)帶寬即模擬帶寬（放大器帶寬）重復(fù)信號(hào)帶寬即模擬帶寬（放大器帶寬）0單次信

21、號(hào)帶寬單次信號(hào)帶寬采樣率與單次信號(hào)帶寬的關(guān)系采樣率與單次信號(hào)帶寬的關(guān)系8奈奎斯特取樣原理奈奎斯特取樣原理0在正弦波上采樣，需要在一個(gè)周期采集最少兩個(gè)以上的點(diǎn)就可重現(xiàn)波形在正弦波上采樣，需要在一個(gè)周期采集最少兩個(gè)以上的點(diǎn)就可重現(xiàn)波形0f fs(s(取樣率取樣率) )2BW(2BW(信號(hào)頻率）信號(hào)頻率）0例：例：100M100M正弦波信號(hào)，最少采樣率？正弦波信號(hào)，最少采樣率？ 2X100M 2X100M200MS/s200MS/s8數(shù)字示波器的單次帶寬定義數(shù)字示波器的單次帶寬定義0為單次為單次( (瞬態(tài)瞬態(tài)) )信號(hào)測(cè)量中可獲得的最大帶寬信號(hào)測(cè)量中可獲得的最大帶寬0BWBWs sf fs(s(采樣

22、率采樣率) ) k kR(R(與重現(xiàn)技術(shù)有關(guān)的內(nèi)插系數(shù)與重現(xiàn)技術(shù)有關(guān)的內(nèi)插系數(shù)) )02.5 . 4 . 10 .2.5 . 4 . 10 .0例：內(nèi)插系數(shù)為例：內(nèi)插系數(shù)為4 4，采樣率為，采樣率為100MS/s,100MS/s,示波器單次帶寬？示波器單次帶寬？ 100MS/s 100MS/s 4 425MHz25MHz數(shù)字等效采樣技術(shù)數(shù)字等效采樣技術(shù)需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行多次觸發(fā)需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行多次觸發(fā)從重復(fù)性信號(hào)的不同的周期經(jīng)過多次單采樣，取得足夠的采樣點(diǎn)從重復(fù)性信號(hào)的不同的周期經(jīng)過多次單采樣，取得足夠的采樣點(diǎn)來重建這個(gè)重復(fù)信號(hào)的波形。等效采樣必須滿足兩個(gè)前提條件：來重建這個(gè)重復(fù)信號(hào)的波形。等效采樣

23、必須滿足兩個(gè)前提條件： 1 1、信號(hào)必須是重復(fù)的、信號(hào)必須是重復(fù)的 2 2、必須能穩(wěn)定觸發(fā)、必須能穩(wěn)定觸發(fā)只需一次觸發(fā)已采集信號(hào)所有資料只需一次觸發(fā)已采集信號(hào)所有資料實(shí)時(shí)采樣是最直觀的采樣方式，采樣率超過模擬帶寬實(shí)時(shí)采樣是最直觀的采樣方式，采樣率超過模擬帶寬4 45 5倍或更高。倍或更高。每通道都有同樣的表現(xiàn)，單一頻帶寬，重復(fù)帶寬單次帶寬每通道都有同樣的表現(xiàn)，單一頻帶寬，重復(fù)帶寬單次帶寬不僅適用捕獲重復(fù)信號(hào)，而且是捕捉單次信號(hào)以及隱藏在重復(fù)信號(hào)中不僅適用捕獲重復(fù)信號(hào)，而且是捕捉單次信號(hào)以及隱藏在重復(fù)信號(hào)中的毛刺和異常信號(hào)的有效方法的毛刺和異常信號(hào)的有效方法。數(shù)字實(shí)時(shí)數(shù)字實(shí)時(shí)(Real-Time

24、)(Real-Time)采樣采樣(DRT)(DRT)數(shù)字等效采樣與實(shí)時(shí)采樣比較數(shù)字等效采樣與實(shí)時(shí)采樣比較采樣間隔采樣間隔采樣采樣采樣點(diǎn)采樣點(diǎn)數(shù)字化需要的數(shù)字化需要的保持時(shí)間保持時(shí)間采樣間隔采樣間隔 采樣是等間隔地進(jìn)行；采樣是等間隔地進(jìn)行；采樣率以采樣率以 “點(diǎn)點(diǎn)/秒秒”來表示。來表示。采樣時(shí)發(fā)生了什么？采樣時(shí)發(fā)生了什么？采樣過程采樣過程信號(hào)信號(hào)采樣采樣數(shù)字化數(shù)字化存儲(chǔ)存儲(chǔ)采樣保持采樣保持轉(zhuǎn)換成為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)據(jù)順序存儲(chǔ)順序存儲(chǔ)屏幕顯示選定屏幕顯示選定部分的內(nèi)存部分的內(nèi)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

25、1 1 采樣過程采樣過程8模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)經(jīng)變換后最終恢復(fù)成模擬波形顯模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)經(jīng)變換后最終恢復(fù)成模擬波形顯示在示波器上，通俗地說，采樣實(shí)際上是在用點(diǎn)來描繪進(jìn)示在示波器上，通俗地說，采樣實(shí)際上是在用點(diǎn)來描繪進(jìn)入示波器的模擬信號(hào)。入示波器的模擬信號(hào)。8“死區(qū)死區(qū)”指的是儀表不捕獲信號(hào)的時(shí)間，如：數(shù)字化過程指的是儀表不捕獲信號(hào)的時(shí)間，如：數(shù)字化過程、數(shù)據(jù)處理過程，模擬示波器的回掃過程、數(shù)據(jù)處理過程，模擬示波器的回掃過程8數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，還可以進(jìn)行預(yù)觸發(fā)，后觸發(fā)的觀察數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，還可以進(jìn)行預(yù)觸發(fā)，后觸發(fā)的觀察與分析。與分析。泰克公司數(shù)字實(shí)時(shí)采樣技術(shù)泰克公司數(shù)字實(shí)時(shí)采樣技

26、術(shù)輕易地捕捉到輕易地捕捉到5ns5ns的毛刺的毛刺最小水平時(shí)基為最小水平時(shí)基為100ns100ns，即未能，即未能對(duì)單次毛刺進(jìn)行捕捉對(duì)單次毛刺進(jìn)行捕捉采樣率對(duì)單次信號(hào)的捕獲的影響采樣率對(duì)單次信號(hào)的捕獲的影響欠幅脈沖捕捉欠幅脈沖捕捉毛刺捕捉毛刺捕捉 實(shí)際工作中，比如：沖擊電流、破壞性試驗(yàn)的捕捉和測(cè)量，對(duì)欠幅脈實(shí)際工作中，比如：沖擊電流、破壞性試驗(yàn)的捕捉和測(cè)量，對(duì)欠幅脈沖、單脈沖、毛刺、電源中斷、電壓擊穿、開關(guān)特性等等瞬態(tài)信號(hào)和非重沖、單脈沖、毛刺、電源中斷、電壓擊穿、開關(guān)特性等等瞬態(tài)信號(hào)和非重復(fù)信號(hào)進(jìn)行捕捉和分析，這些都是每天都要面對(duì)的。復(fù)信號(hào)進(jìn)行捕捉和分析，這些都是每天都要面對(duì)的。 （穩(wěn)態(tài)和瞬

27、態(tài)的分析）（穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的分析）單次信號(hào)的捕獲應(yīng)用廣泛單次信號(hào)的捕獲應(yīng)用廣泛只需一次觸發(fā)已采集信號(hào)所有資料只需一次觸發(fā)已采集信號(hào)所有資料 實(shí)時(shí)采樣是最直觀的采樣方式，采樣率超過模擬帶寬實(shí)時(shí)采樣是最直觀的采樣方式，采樣率超過模擬帶寬4 45 5倍或更高。倍或更高。 重復(fù)帶寬單次帶寬重復(fù)帶寬單次帶寬 不僅適用捕獲重復(fù)信號(hào)，而且是捕捉單次信號(hào)以及隱藏在重復(fù)信號(hào)中的不僅適用捕獲重復(fù)信號(hào)，而且是捕捉單次信號(hào)以及隱藏在重復(fù)信號(hào)中的毛刺和異常信號(hào)的有效方法。毛刺和異常信號(hào)的有效方法。數(shù)字實(shí)時(shí)采樣技術(shù)數(shù)字實(shí)時(shí)采樣技術(shù) 單次采樣帶寬也就是我們常說的實(shí)時(shí)帶寬，它是由模擬帶寬、單次采樣帶寬也就是我們常說的實(shí)時(shí)帶寬，它

28、是由模擬帶寬、采樣率以及波形重建的方法共同決定，因此它決定了所構(gòu)建的單次采樣率以及波形重建的方法共同決定，因此它決定了所構(gòu)建的單次波形的完整性波形的完整性 。 波形重建的方法主要是指波形再現(xiàn)的插值算法。波形重建的方法主要是指波形再現(xiàn)的插值算法。幅度幅度時(shí)間時(shí)間 對(duì)于單次事件，示波器必須具有足夠的采樣速率用以恢復(fù)單次對(duì)于單次事件，示波器必須具有足夠的采樣速率用以恢復(fù)單次捕捉所獲得的波形。奈奎斯特抽樣定律中指出采樣率至少為信號(hào)最捕捉所獲得的波形。奈奎斯特抽樣定律中指出采樣率至少為信號(hào)最高頻率帶寬的高頻率帶寬的2 2倍從而保證信號(hào)在恢復(fù)時(shí)不發(fā)生混迭現(xiàn)象。倍從而保證信號(hào)在恢復(fù)時(shí)不發(fā)生混迭現(xiàn)象。單次采集

29、帶寬單次采集帶寬總結(jié)：采樣率的選擇總結(jié)：采樣率的選擇8我們?cè)诖_定示波器的帶寬后，還要選擇足夠的采樣率來與我們?cè)诖_定示波器的帶寬后，還要選擇足夠的采樣率來與之相配合，這樣才能獲得適合于實(shí)際測(cè)量中的實(shí)時(shí)帶寬，之相配合，這樣才能獲得適合于實(shí)際測(cè)量中的實(shí)時(shí)帶寬，從而獲得滿意的測(cè)量結(jié)果。從而獲得滿意的測(cè)量結(jié)果。8如果在實(shí)際的測(cè)量中，比較重視單次信號(hào)的精確信息，我如果在實(shí)際的測(cè)量中，比較重視單次信號(hào)的精確信息，我們建議采樣率要在帶寬的五倍以上，最好能在八到十倍。們建議采樣率要在帶寬的五倍以上，最好能在八到十倍。示波器的觸發(fā)和信號(hào)存儲(chǔ)示波器的觸發(fā)和信號(hào)存儲(chǔ)示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)8觸發(fā)電路的作用就是保證每次

30、時(shí)基觸發(fā)電路的作用就是保證每次時(shí)基在屏幕上掃描的時(shí)候，都從輸入信在屏幕上掃描的時(shí)候，都從輸入信號(hào)上與定義的觸發(fā)點(diǎn)相同的點(diǎn)開始號(hào)上與定義的觸發(fā)點(diǎn)相同的點(diǎn)開始，這樣每一次掃描的波形就同步的，這樣每一次掃描的波形就同步的，從而顯示穩(wěn)定的波形，見圖，從而顯示穩(wěn)定的波形，見圖b/c；沒有觸發(fā)電路在屏幕上看到的將；沒有觸發(fā)電路在屏幕上看到的將會(huì)是具有隨機(jī)起點(diǎn)的很多波形雜亂會(huì)是具有隨機(jī)起點(diǎn)的很多波形雜亂重疊的圖象，見圖重疊的圖象，見圖a 。8觸發(fā)是使用示波器最麻煩的一點(diǎn)，觸發(fā)是使用示波器最麻煩的一點(diǎn)，示波器提供了許多觸發(fā)方式，可根示波器提供了許多觸發(fā)方式，可根據(jù)測(cè)量問題加以應(yīng)用。據(jù)測(cè)量問題加以應(yīng)用。8作為數(shù)

31、字示波器來說，觸發(fā)實(shí)際上作為數(shù)字示波器來說，觸發(fā)實(shí)際上參與了確定波形的存儲(chǔ)起點(diǎn)。參與了確定波形的存儲(chǔ)起點(diǎn)。321不正常觸發(fā)不正常觸發(fā)正常觸發(fā)正常觸發(fā)abc觸發(fā)耦合觸發(fā)耦合8觸發(fā)耦合：觸發(fā)信號(hào)與觸發(fā)電路的耦合方式觸發(fā)耦合：觸發(fā)信號(hào)與觸發(fā)電路的耦合方式0默認(rèn)時(shí)為默認(rèn)時(shí)為DC耦合，觸發(fā)源直接連到觸發(fā)電路耦合，觸發(fā)源直接連到觸發(fā)電路0交流耦合：觸發(fā)源通過一個(gè)串聯(lián)的電容連到觸發(fā)電路交流耦合：觸發(fā)源通過一個(gè)串聯(lián)的電容連到觸發(fā)電路0HF抑制：使觸發(fā)源信號(hào)通過低通濾波器以抑制高頻分量，這意味抑制：使觸發(fā)源信號(hào)通過低通濾波器以抑制高頻分量，這意味即使一個(gè)低頻信號(hào)中包含很多高頻噪聲，仍能使其按低頻信號(hào)觸發(fā)即使一個(gè)

32、低頻信號(hào)中包含很多高頻噪聲，仍能使其按低頻信號(hào)觸發(fā)。0LF抑制：使觸發(fā)源信號(hào)通過一個(gè)高通濾波器以抑制其低頻成分，這抑制：使觸發(fā)源信號(hào)通過一個(gè)高通濾波器以抑制其低頻成分，這對(duì)于顯示包含很多電源交流聲的信號(hào)時(shí)的情況是很有用的。對(duì)于顯示包含很多電源交流聲的信號(hào)時(shí)的情況是很有用的。0TV觸發(fā)：在觸發(fā)：在TV模式下觸發(fā)電平控制不起作用。這時(shí)示波器使用視模式下觸發(fā)電平控制不起作用。這時(shí)示波器使用視頻信號(hào)中的同步脈沖作為觸發(fā)信號(hào)。頻信號(hào)中的同步脈沖作為觸發(fā)信號(hào)。TV觸發(fā)有兩種模式，觸發(fā)有兩種模式，TVF 場(chǎng)場(chǎng)和和TVL行行0數(shù)字示波器的高級(jí)觸發(fā)功：單次、毛刺、寬度、欠幅脈沖、斜率、數(shù)字示波器的高級(jí)觸發(fā)功：單

33、次、毛刺、寬度、欠幅脈沖、斜率、建立建立/保持邏輯（定時(shí)關(guān)系和狀態(tài)分析）保持邏輯（定時(shí)關(guān)系和狀態(tài)分析）TV（可選場(chǎng)（可選場(chǎng)/行和行計(jì)數(shù)）行和行計(jì)數(shù)）觸發(fā)隔離（觸發(fā)隔離（Hold off）8有些信號(hào)具有多個(gè)可能的觸發(fā)點(diǎn)，有些信號(hào)具有多個(gè)可能的觸發(fā)點(diǎn)，如右圖數(shù)字信號(hào)。如右圖數(shù)字信號(hào)。該信號(hào)雖然在較長的時(shí)間周期內(nèi)該信號(hào)雖然在較長的時(shí)間周期內(nèi)是重復(fù)的，但是在短時(shí)間內(nèi)情況則是重復(fù)的，但是在短時(shí)間內(nèi)情況則不然，這樣一來，正常觸發(fā)掃描出不然，這樣一來，正常觸發(fā)掃描出的波形出現(xiàn)混迭。的波形出現(xiàn)混迭。8為解決這個(gè)問題，采用了觸發(fā)隔離為解決這個(gè)問題，采用了觸發(fā)隔離功能，即在各次掃描之間加入延遲功能，即在各次掃描之

34、間加入延遲時(shí)基，使得掃描的每次觸發(fā)總是從時(shí)基，使得掃描的每次觸發(fā)總是從相同的信號(hào)沿開始。從而得到穩(wěn)定相同的信號(hào)沿開始。從而得到穩(wěn)定的波形顯示。的波形顯示。8另一方面，觸發(fā)隔離的使用顯然在另一方面，觸發(fā)隔離的使用顯然在波形捕獲方面遭到了損失。波形捕獲方面遭到了損失。隔離時(shí)間過短波形混迭隔離時(shí)間過短波形混迭正確隔離時(shí)間正確隔離時(shí)間記錄長度記錄長度8定義：定義：一個(gè)波形記錄是指可被示波器一次性采集的波形點(diǎn)數(shù)。一個(gè)波形記錄是指可被示波器一次性采集的波形點(diǎn)數(shù)。8最大的記錄長度由示波器的存儲(chǔ)容量決定，要增加存儲(chǔ)容最大的記錄長度由示波器的存儲(chǔ)容量決定，要增加存儲(chǔ)容量才能增加記錄長度。量才能增加記錄長度。8記

35、錄長度和觀看波形細(xì)節(jié)有關(guān)：記錄長度和觀看波形細(xì)節(jié)有關(guān)：波形的存儲(chǔ)波形的存儲(chǔ)8示波器的存儲(chǔ)由兩個(gè)方面來完成：示波器的存儲(chǔ)由兩個(gè)方面來完成：0觸發(fā)信號(hào)和延時(shí)的設(shè)定確定了示波器存儲(chǔ)的起點(diǎn)；觸發(fā)信號(hào)和延時(shí)的設(shè)定確定了示波器存儲(chǔ)的起點(diǎn)；0示波器的存儲(chǔ)深度決定了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的終點(diǎn)。示波器的存儲(chǔ)深度決定了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的終點(diǎn)。8記錄時(shí)間記錄長度記錄時(shí)間記錄長度 / 采樣率采樣率觸發(fā)點(diǎn)觸發(fā)點(diǎn)延時(shí)時(shí)間延時(shí)時(shí)間記憶長度記憶長度起點(diǎn)起點(diǎn)終點(diǎn)終點(diǎn)記錄長度的計(jì)算記錄長度的計(jì)算8記錄時(shí)間記錄長度記錄時(shí)間記錄長度 / 采樣率采樣率8舉例：舉例：TDS3012B，記錄長度，記錄長度10K約為約為10000點(diǎn)點(diǎn)8時(shí)基與采樣率的關(guān)系時(shí)基與

36、采樣率的關(guān)系 數(shù)字示波器的一個(gè)最顯著特點(diǎn)在于它容許用戶觀看觸發(fā)前的事件。數(shù)字示波器的一個(gè)最顯著特點(diǎn)在于它容許用戶觀看觸發(fā)前的事件。這是因?yàn)閿?shù)據(jù)被連續(xù)地存儲(chǔ)到內(nèi)存中，同時(shí)觸發(fā)事件在數(shù)據(jù)量足夠后停這是因?yàn)閿?shù)據(jù)被連續(xù)地存儲(chǔ)到內(nèi)存中，同時(shí)觸發(fā)事件在數(shù)據(jù)量足夠后停止采集。止采集。預(yù)觸發(fā)預(yù)觸發(fā)/后觸發(fā)后觸發(fā) 采樣點(diǎn)數(shù)字化采樣點(diǎn)數(shù)字化 時(shí)間等間隔時(shí)間等間隔 可選的預(yù)可選的預(yù)/后觸發(fā)后觸發(fā)毛刺毛刺預(yù)觸發(fā)預(yù)觸發(fā)單次采樣單次采樣 其他方面應(yīng)用如其他方面應(yīng)用如 ：開關(guān)特性輸入和輸出瞬態(tài)特性，以輸出信號(hào)觸發(fā)來：開關(guān)特性輸入和輸出瞬態(tài)特性，以輸出信號(hào)觸發(fā)來觀看研究輸入的小信號(hào)。觀看研究輸入的小信號(hào)。捕捉毛刺捕捉毛刺預(yù)觸

37、發(fā)預(yù)觸發(fā)數(shù)字示波器的高級(jí)觸發(fā)功能數(shù)字示波器的高級(jí)觸發(fā)功能8高級(jí)觸發(fā)功能的模式，主要針對(duì)數(shù)字信號(hào)：高級(jí)觸發(fā)功能的模式，主要針對(duì)數(shù)字信號(hào)：0 首先，對(duì)偶爾出現(xiàn)問題的信號(hào)現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)；首先，對(duì)偶爾出現(xiàn)問題的信號(hào)現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)；0 確定脈沖的受限狀態(tài)況，以及安排用一個(gè)脈沖，或者確定脈沖的受限狀態(tài)況，以及安排用一個(gè)脈沖，或者是與這些狀況相匹配的脈沖來觸發(fā)。是與這些狀況相匹配的脈沖來觸發(fā)。8具體形式有：具體形式有：0脈沖寬度觸發(fā)；脈沖寬度觸發(fā)；0矮脈沖觸發(fā)；矮脈沖觸發(fā)；0脈沖斜率觸發(fā)；脈沖斜率觸發(fā)；0邏輯觸發(fā)邏輯觸發(fā)0建立建立/保持時(shí)間觸發(fā)保持時(shí)間觸發(fā)數(shù)字示波器滾動(dòng)模式數(shù)字示波器滾動(dòng)模式8滾動(dòng)模式是一種可以

38、應(yīng)用于全連續(xù)顯示的方式滾動(dòng)模式是一種可以應(yīng)用于全連續(xù)顯示的方式在這種模式下，示波器采集采樣點(diǎn)并立即將采集的數(shù)在這種模式下，示波器采集采樣點(diǎn)并立即將采集的數(shù)據(jù)復(fù)制到顯示存儲(chǔ)器。而這些新的采樣點(diǎn)顯示于屏幕的右據(jù)復(fù)制到顯示存儲(chǔ)器。而這些新的采樣點(diǎn)顯示于屏幕的右面，屏幕上已有的波形則向左滾動(dòng)。老的采樣點(diǎn)一但移到面，屏幕上已有的波形則向左滾動(dòng)。老的采樣點(diǎn)一但移到屏幕左面即行消失。這樣一來屏幕上顯示的波形總是反映屏幕左面即行消失。這樣一來屏幕上顯示的波形總是反映出最新信號(hào)對(duì)時(shí)間變化的情況。出最新信號(hào)對(duì)時(shí)間變化的情況。8由于有了滾動(dòng)模式，就可以用示波器來代替圖表由于有了滾動(dòng)模式，就可以用示波器來代替圖表記錄

39、儀來顯示慢變化的現(xiàn)象，如化學(xué)過程、電池記錄儀來顯示慢變化的現(xiàn)象，如化學(xué)過程、電池的沖放電周期或溫度對(duì)系統(tǒng)性能的影響等。的沖放電周期或溫度對(duì)系統(tǒng)性能的影響等。先進(jìn)的先進(jìn)的DPO技術(shù)技術(shù)8 數(shù)字熒光示波器數(shù)字熒光示波器 能夠以信號(hào)的三維信息，即：幅度，時(shí)間，以及幅能夠以信號(hào)的三維信息，即：幅度，時(shí)間，以及幅度隨時(shí)間的變化，實(shí)時(shí)地顯示，存儲(chǔ)與分析復(fù)雜信號(hào)的新度隨時(shí)間的變化，實(shí)時(shí)地顯示，存儲(chǔ)與分析復(fù)雜信號(hào)的新一代示波器。一代示波器。 數(shù)字熒光示波器（數(shù)字熒光示波器（DPO）的）的 定義定義數(shù)字熒光示波器數(shù)字熒光示波器 8泰克公司的數(shù)字熒光示波器是基于一種新的泰克公司的數(shù)字熒光示波器是基于一種新的高速并行處理器結(jié)構(gòu)高速并行處理器結(jié)構(gòu)(DPX),它同時(shí)具有信號(hào)它同時(shí)具有信號(hào)獲取和顯示處理能力獲取和顯示處理能力8DPX是泰克公司獨(dú)有的波形成像處理技術(shù)是泰克公司獨(dú)有的波形成像處理技術(shù),它負(fù)責(zé)建立和處理實(shí)時(shí)的顯示亮度等級(jí)它負(fù)責(zé)建立和處理實(shí)時(shí)的顯示亮度等級(jí)8DPX提供了比數(shù)字示波器多提供了比數(shù)字示波器多 1000倍的信號(hào)數(shù)據(jù)倍的信號(hào)數(shù)據(jù)8具有具有Y-T,X-Y,X-Y-Z顯示模式顯示模式Di gi t al Real