電子儀器測量第6章時域測量

1、泰克：示波器的世界標(biāo)準(zhǔn)泰克：示波器的世界標(biāo)準(zhǔn) 第六章第六章 時域測量時域測量本章要點：本章要點： 示波器的功用、分類、組成和波形顯示原理示波器的功用、分類、組成和波形顯示原理 通用示波器的組成原理、特性與應(yīng)用通用示波器的組成原理、特性與應(yīng)用 取樣技術(shù)在示波器中的應(yīng)用取樣技術(shù)在示波器中的應(yīng)用 數(shù)字示波器的組成原理數(shù)字示波器的組成原理、信號采集處理技術(shù)、信號采集處理技術(shù)、特性與功能特性與功能三種圖示式儀器三種圖示式儀器：時域時域示波器示波器、頻域頻域頻譜儀、數(shù)據(jù)域頻譜儀、數(shù)據(jù)域邏輯分析儀邏輯分析儀。 T T圖圖6.1 6.1 調(diào)頻波頻譜圖調(diào)頻波頻譜圖F FU U調(diào)制域調(diào)制域頻域頻域時域時域一一 基

2、礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識1 1 示波器的功用示波器的功用1. 1. 示波器是一種基本的、示波器是一種基本的、應(yīng)用最廣泛應(yīng)用最廣泛的時域測量儀器。的時域測量儀器。2. 2. 是一種是一種全息儀器全息儀器。示波器能讓人們觀察到信號波形的全貌，。示波器能讓人們觀察到信號波形的全貌，能測量信號的幅度、頻率、周期等基本參量，能測量脈沖信能測量信號的幅度、頻率、周期等基本參量，能測量脈沖信號的脈寬、占空比、上升（下降）時間、上沖、振鈴等參數(shù)，號的脈寬、占空比、上升（下降）時間、上沖、振鈴等參數(shù)，還能測量兩個信號的時間和相位關(guān)系。這些功能是其它電子還能測量兩個信號的時間和相位關(guān)系。這些功能是其它電子儀器難以勝任的。儀

3、器難以勝任的。 3. 3. 示波器從早期的示波器從早期的定性觀測定性觀測，已發(fā)展到可以進(jìn)行，已發(fā)展到可以進(jìn)行精確測量精確測量。4. 4. 示波器是其它示波器是其它圖式儀器的基礎(chǔ)圖式儀器的基礎(chǔ)。對掃頻儀、頻譜儀、邏輯。對掃頻儀、頻譜儀、邏輯分析儀以及醫(yī)用分析儀以及醫(yī)用B B超等各種圖示儀器就容易理解了。超等各種圖示儀器就容易理解了。2 2 示波器的分類示波器的分類當(dāng)前常用的示波器從技術(shù)原理上可分為：當(dāng)前常用的示波器從技術(shù)原理上可分為： （1 1）模擬式模擬式通用示波器通用示波器（采用單束示波管實現(xiàn)顯示，當(dāng)前（采用單束示波管實現(xiàn)顯示，當(dāng)前 最通用的示波器）。最通用的示波器）。 （2 2）數(shù)字式數(shù)字

4、式數(shù)字存儲示波器數(shù)字存儲示波器（采用（采用A/DA/D、DSPDSP等技術(shù)實現(xiàn)等技術(shù)實現(xiàn)的數(shù)字化示波器）。的數(shù)字化示波器）。（1 1）中、低檔示波器，帶寬在中、低檔示波器，帶寬在60MHz60MHz以下以下。 （2 2）高檔示波器，帶寬在高檔示波器，帶寬在60MHz60MHz以上，大多在以上，大多在300MHz300MHz以下。以下。 更高檔的有更高檔的有1GHz1GHz2GHz2GHz以上。以上。 從性能上，按示波器的帶寬可分為：從性能上，按示波器的帶寬可分為： 3 3 示波器的組成示波器的組成 Y Y（垂直）通道（垂直）通道：由探頭、衰減器、前置放大器、延遲線和：由探頭、衰減器、前置放大器

5、、延遲線和輸出放大器組成，實質(zhì)上是個多級寬頻帶、高增益放大器，輸出放大器組成，實質(zhì)上是個多級寬頻帶、高增益放大器，主要對被測信號進(jìn)行不失真的線性放大，以保證示波器的測主要對被測信號進(jìn)行不失真的線性放大，以保證示波器的測量靈敏度。量靈敏度。X X（水平）通道（水平）通道：由觸發(fā)電路、時基發(fā)生器和水平輸出放大器：由觸發(fā)電路、時基發(fā)生器和水平輸出放大器組成，主要產(chǎn)生與被測信號相適應(yīng)的掃描鋸齒波。組成，主要產(chǎn)生與被測信號相適應(yīng)的掃描鋸齒波。顯示屏顯示屏：主要由陰極射線管組成，：主要由陰極射線管組成，常以常以CRT (Cathode Ray Tube)CRT (Cathode Ray Tube)表示，通

6、常稱為示波管。當(dāng)前以表示，通常稱為示波管。當(dāng)前以光點和光柵方式作顯示屏的主要光點和光柵方式作顯示屏的主要采用示波管。另外，平板顯示屏采用示波管。另外，平板顯示屏是后起之秀，發(fā)展很快，尤其是是后起之秀，發(fā)展很快，尤其是液晶顯示屏（液晶顯示屏（LCDLCD）已經(jīng)應(yīng)用于）已經(jīng)應(yīng)用于示波器了。示波器了。 Y(Y(垂直垂直) )通通 道道X(X(水平水平) )通通 道道電源電源圖圖6.2 6.2 示波器的基本組成示波器的基本組成顯示屏顯示屏二二 顯示屏顯示屏示波管示波管CRT靜電偏轉(zhuǎn)靜電偏轉(zhuǎn)：光點軌跡顯示光點軌跡顯示磁場偏轉(zhuǎn)：光柵增輝顯示顯示磁場偏轉(zhuǎn)：光柵增輝顯示顯示被動發(fā)光：被動發(fā)光： 液晶屏液晶屏L

7、CD+ +背光板背光板平板顯示平板顯示FPD主動發(fā)光主動發(fā)光液晶屏液晶屏TFT熒光屏熒光屏VFD等離子等離子PDP發(fā)光二極管發(fā)光二極管LED場致發(fā)射場致發(fā)射FED電致發(fā)光電致發(fā)光EL板板 顯示屏的種類顯示屏的種類 當(dāng)前用于示波器的主要是：示波管、當(dāng)前用于示波器的主要是：示波管、TFTTFT液晶屏及熒光屏液晶屏及熒光屏VFDVFD。本節(jié)著重介紹當(dāng)前應(yīng)用最廣的。本節(jié)著重介紹當(dāng)前應(yīng)用最廣的示波管示波管和和TFTTFT液晶屏液晶屏。 1 1 示波管（示波管（CRTCRT） 示波管屬于電真空器件，又稱為示波管屬于電真空器件，又稱為陰極射線管（陰極射線管（CRTCRT）。KG1G2A1A2Y2X2F6.3

8、V-1KV0VX1亮度Ug1聚焦聚焦UA1輔助聚焦后加速極后加速極A315KV電子槍電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)熒光屏熒光屏Y1真空玻璃管真空玻璃管圖6.3 陰極射線示波管Z Z軸軸蘭色：電力線蘭色：電力線紅色：等位面紅色：等位面（1 1） 電子槍電子槍電子槍的作用是電子槍的作用是發(fā)射電子并形成強(qiáng)度可控制的很細(xì)的電子束發(fā)射電子并形成強(qiáng)度可控制的很細(xì)的電子束。它由以下幾部分組成：它由以下幾部分組成： 1.1.燈絲燈絲FF在交流低壓在交流低壓( (如如6.3V)6.3V)下使鎢絲燒熱下使鎢絲燒熱, ,用于加熱陰極。用于加熱陰極。2.2.陰極陰極KK是一個表面涂有氧化鋇（其逸出功小，內(nèi)部自由電子容易逸出）

9、是一個表面涂有氧化鋇（其逸出功小，內(nèi)部自由電子容易逸出）的金屬的金屬 3.3.第一柵極第一柵極G1G1調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)G1G1的電位可以調(diào)節(jié)示波器的亮度，常置于示波器的電位可以調(diào)節(jié)示波器的亮度，常置于示波器面板上供使用。面板上供使用。 當(dāng)控制信號加于當(dāng)控制信號加于G1G1，其，其亮度亮度可隨之改變，則可以傳遞信息，稱為示波器的可隨之改變，則可以傳遞信息，稱為示波器的Z Z軸軸電路。電路。4.4.第二柵極第二柵極G2G2隔離開隔離開G1G1和和A1A1，以減小亮度調(diào)節(jié)與聚焦調(diào)節(jié)的相互影響。，以減小亮度調(diào)節(jié)與聚焦調(diào)節(jié)的相互影響。5.5.第一陽極第一陽極A1A1與第二陽極與第二陽極A2A2構(gòu)成一個電子透鏡，

10、對電子束起構(gòu)成一個電子透鏡，對電子束起聚焦聚焦作用。作用。 6.6.第二陽極第二陽極A2A2是個更大的同軸圓筒，其上電壓較高，它主要與是個更大的同軸圓筒，其上電壓較高，它主要與A1A1構(gòu)成構(gòu)成電子透鏡。電子透鏡。 7.7.第三陽極第三陽極A3A3具有上萬伏的高壓，用于對電子束加速，故也稱具有上萬伏的高壓，用于對電子束加速，故也稱后加速后加速陽極陽極。 （2 2）. . 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)1 1靜電偏轉(zhuǎn)靜電偏轉(zhuǎn)-光點法光點法-用干示波器用干示波器2.2.磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)-光柵法光柵法-用于電視機(jī)、計算機(jī)顯示器及示波器。用于電視機(jī)、計算機(jī)顯示器及示波器。2yyyaLsyUh UbU圖圖6.4 6.4 電

11、子束的偏轉(zhuǎn)電子束的偏轉(zhuǎn)L LS SY YU Uy yU Ua a屏幕屏幕電子束電子束A A2 22yyyaLsyUh UbU比例系數(shù)稱為示波管的偏轉(zhuǎn)比例系數(shù)稱為示波管的偏轉(zhuǎn)因數(shù)，單位為因數(shù)，單位為cm/Vcm/V，它的倒，它的倒數(shù)數(shù)DDy y1 1h hy y稱為示波管的偏稱為示波管的偏轉(zhuǎn)靈敏度，單位為轉(zhuǎn)靈敏度，單位為V/cmV/cm。偏。偏轉(zhuǎn)靈敏度是示波管的重要參轉(zhuǎn)靈敏度是示波管的重要參數(shù)數(shù)。（3 3） 熒光屏熒光屏在示波管正面內(nèi)壁涂上一層熒光物質(zhì)，熒光物質(zhì)將高速電子的在示波管正面內(nèi)壁涂上一層熒光物質(zhì)，熒光物質(zhì)將高速電子的轟擊動能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，產(chǎn)生亮點。轟擊動能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，產(chǎn)生亮點。 余輝時間

12、余輝時間：當(dāng)電子束從熒光屏上移去后，光點仍能在屏上保持：當(dāng)電子束從熒光屏上移去后，光點仍能在屏上保持一定的時間才消失。從電子束移去到光點：亮度下降為原始值一定的時間才消失。從電子束移去到光點：亮度下降為原始值的的1010，所延續(xù)的時間稱為余輝時間，所延續(xù)的時間稱為余輝時間 小于小于10s10s的為極短余輝；的為極短余輝； 不同熒光材料余輝時間不一樣：不同熒光材料余輝時間不一樣：10s10s1ms1ms為短余輝（通常是為短余輝（通常是藍(lán)色藍(lán)色，便于攝影感光）；，便于攝影感光）；1ms1ms0.1s0.1s為中余輝（通常為為中余輝（通常為綠色綠色，眼睛不易疲勞）；，眼睛不易疲勞）； 0.1s0.1

13、s1s1s為長余輝（通常是為長余輝（通常是黃色黃色）；）；大于大于1s1s為極長余輝（通常是為極長余輝（通常是黃色黃色）。）。三、三、波形顯示原理波形顯示原理1 1 顯示隨時間變化的圖形顯示隨時間變化的圖形 （1 1）. .光點掃描顯示原理光點掃描顯示原理 光點位置控制：光點位置控制：( (示波管熒光屏示波管熒光屏) )u uy yY Y1 1Y Y2 21 12 23 34 40 0t t1 13 30 02 2 4 4(a)(a)(b)(b)t tX X2 2X X1 10 00 0u ux xT Ts sT Tn n+ + + + + + +- - - - - - - - - - - -

14、 - -+ + + + + + +光點在合力作用下移動光點在合力作用下移動. .（2 2）. .信號與掃描電壓的同步信號與掃描電壓的同步u uy y1 12 23 34 40 0t tT Ts su ux xu uy yu ux xX X1 1X X2 2Y Y1 1Y Y2 21 12 23 34 40 0t t0 0T Tn n1 12 23 34 40 0圖圖6.6 6.6 掃描過程掃描過程u uy yT Ts sT Tn nt t0 01 13 35 57 79 910108 86 64 42 20,80,81,91,95 53 37 7210210 4124126 68 81 1t

15、tu ux x2 25 57 79 91 12 23 33 34 44 45 56 66 67 710108 8圖圖6.7 6.7 掃描電壓與被測信號同步掃描電壓與被測信號同步同步同步：T Tn n/T/TS S=n=nN=1N=1，2 2，波形穩(wěn)定波形穩(wěn)定若顯示兩個正弦波怎么辦？若顯示兩個正弦波怎么辦？（3 3）. .連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描連續(xù)掃描連續(xù)掃描：一開機(jī)就有掃描線，一開機(jī)就有掃描線，來信號同步后波形來信號同步后波形才穩(wěn)定。才穩(wěn)定。觸發(fā)掃描觸發(fā)掃描：一開機(jī)沒有掃描線，一開機(jī)沒有掃描線，來信號觸發(fā)后波形來信號觸發(fā)后波形才穩(wěn)定。才穩(wěn)定。T Ts st tt tt tt tu

16、 uy yu ux xu ux xu ux xT Tn nT Tn n圖圖6.9 6.9 連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描的比較連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描的比較1mS1mS1S1S9999992 2 顯示兩個變量之間的關(guān)系顯示兩個變量之間的關(guān)系E EU UE EV V長度：飽和度長度：飽和度角度：色調(diào)角度：色調(diào)U Ux x和和U Uy y配合起來，即能夠畫出任意的波形。配合起來，即能夠畫出任意的波形。利用這種特點就可以把示波器變?yōu)橐粋€利用這種特點就可以把示波器變?yōu)橐粋€XYXY圖示儀圖示儀。1.1.李薩如圖形：校準(zhǔn)頻率指示李薩如圖形：校準(zhǔn)頻率指示2.2.邏輯分析儀：邏輯分析儀：0 0、1 1顯示顯示3.3.矢量示波器

17、：色坐標(biāo)矢量示波器：色坐標(biāo)四四 通用示波器通用示波器1 1 通用示波器的組成通用示波器的組成通用示波器是指示波器中應(yīng)用最廣泛的一種，它通常泛指采用通用示波器是指示波器中應(yīng)用最廣泛的一種，它通常泛指采用單束示波管、除取樣示波器及專用或特殊示波器以外的各種示單束示波管、除取樣示波器及專用或特殊示波器以外的各種示波器。波器。 圖圖6.19 6.19 通用示波器的主要組成框圖通用示波器的主要組成框圖6.4.2 6.4.2 示波器的示波器的Y(Y(垂直垂直) )通道通道示波器的示波器的Y Y通道的任務(wù)是將被觀測的信號盡量不失真地加到示通道的任務(wù)是將被觀測的信號盡量不失真地加到示波管波管Y Y偏轉(zhuǎn)板上。偏

18、轉(zhuǎn)板上。 1.1.探頭（探極）與耦合探頭（探極）與耦合作用作用提高輸入阻抗作用提高輸入阻抗作用減小外界干擾減小外界干擾提高可測測電壓幅度提高可測測電壓幅度分類分類無源電壓探頭無源電壓探頭有源電壓探頭有源電壓探頭有源電流探頭有源電流探頭注意：注意：探頭不能張冠李戴，必須配對使用探頭不能張冠李戴，必須配對使用。否則。否則300MHz300MHz帶帶寬的示波器可能不到寬的示波器可能不到50MHz50MHz的效果。的效果。 1)1)無源電壓探頭無源電壓探頭20pF20pF示波器示波器180pF180pF探頭探頭圖圖6.20 6.20 通用示波器探極原理圖通用示波器探極原理圖輸入電阻：輸入電阻：1M10

19、M1M10M輸入電容：輸入電容：180pF18pF180pF18pF展寬了頻帶展寬了頻帶分壓比：分壓比：10101 1擴(kuò)展示波器的量程上限擴(kuò)展示波器的量程上限附加一個附加一個RLCRLC阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，把工作頻率上限提高到了阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，把工作頻率上限提高到了300300MHzMHz以上。以上。 圖圖6.22 6.22 帶有阻抗匹配時的無源探頭帶有阻抗匹配時的無源探頭圖圖6.23 6.23 源極跟隨器式探頭的基本電路源極跟隨器式探頭的基本電路2)2)耦合耦合c cACACDCDC50 50 1M1M1M1M地地20p20p730pf730pf. .1001001k1k10k10k100k100k

20、1M1Mf f1KHz1KHz 10K 10K 100K 100K 1M 1M 10M 10M 100M 100M 10M 10M 50 50 2.2.輸入衰減器輸入衰減器 圖圖6.24 6.24 輸入衰減器原理示意圖輸入衰減器原理示意圖u ui iu uo oC C1 1C C2 2R R1 1R R2 2對于直流或低頻情況：對于直流或低頻情況： 212oiuRuRR對于高頻情況對于高頻情況 212oiuZuZZ當(dāng)滿足當(dāng)滿足 R R1 1C C1 1= =R R2 2C C2 2 能在很寬頻率范圍得到最佳補(bǔ)償，使信號不失真。能在很寬頻率范圍得到最佳補(bǔ)償，使信號不失真。 R R1 1C C1

21、1=R=R2 2C C2 2R R1 1C C1 1RR2 2C C2 2R R1 1C C1 1Rttb b（釋抑放電時間大釋抑放電時間大于回掃時間于回掃時間）圖圖6.32 6.32 比較和釋抑電路的工作比較和釋抑電路的工作U UP Pu uo ou ui it tp pt tw w實用中只要選定實用中只要選定s/cms/cm，掃描環(huán)則會自動掃出，掃描環(huán)則會自動掃出合適的時基線。（不必調(diào)合適的時基線。（不必調(diào)T Tn n/T/TS S=n=n同步了）同步了）圖圖6.33 6.33 在連續(xù)掃描情況下，比較和釋抑電路的工作在連續(xù)掃描情況下，比較和釋抑電路的工作t t1 1t t2 2t t4 4

22、t t5 5t t1 1t t3 3C Ch h充充U Ur r5)5)連續(xù)掃描狀連續(xù)掃描狀態(tài)態(tài)予置：予置：E E0 0EE1 1環(huán)路自激環(huán)路自激C Ch h放電至放電至E E1 1打開閘門，掃描開始，打開閘門，掃描開始，到到U Up p ，C Ch h充電，到充電，到E E2 2掃描結(jié)束，掃描結(jié)束，C Ch h又放電。又放電。當(dāng)有信號（當(dāng)有信號（2 2號觸發(fā)脈號觸發(fā)脈沖）則環(huán)路被信號所沖）則環(huán)路被信號所同步。同步。6)6)結(jié)論：結(jié)論： E E0 0調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)觸發(fā)掃描：觸發(fā)掃描：E E1 1E E0 0EE2 2-常態(tài)常態(tài)連續(xù)掃描：連續(xù)掃描：E E0 0EE1 1EE2 2-自動、高頻自動、高頻

23、外觸發(fā)掃描：外觸發(fā)掃描： E E0 0E30MHz30MHz120MHz120MHz20MHz 20MHz 3000MHz3000MHz6MHz6MHz38MHz38MHz501000MHz501000MHz500MHz 示波器示波器60MHz示波器示波器100MHz示波器示波器350MHz示波器示波器50MHz的方波實際上看起來是什么樣呢的方波實際上看起來是什么樣呢?沒有足夠帶寬的影響沒有足夠帶寬的影響:波形上升時間慢波形上升時間慢幅度有衰減幅度有衰減6.5 6.5 取樣技術(shù)在示波器中的應(yīng)用取樣技術(shù)在示波器中的應(yīng)用 以上介紹的通用示波器是以上介紹的通用示波器是“實時示波器實時示波器”，測量時

24、間，測量時間( (一個掃一個掃描正程描正程)=)=被測信號的實際持續(xù)時間，被測信號的實際持續(xù)時間，看到的就是正發(fā)生的看到的就是正發(fā)生的。 但有兩點不足但有兩點不足:1. :1. B BWW 1500MHz 1500MHz周期重復(fù)信號難以實現(xiàn)周期重復(fù)信號難以實現(xiàn)取樣取樣 2. 2. 單次、非周期信號單次、非周期信號難以觀測（拍照）難以觀測（拍照）存儲存儲 B BWW再提高受到下列因素的限制：再提高受到下列因素的限制：（1 1）受到示波管的上限工作頻率的限制。）受到示波管的上限工作頻率的限制。（2 2）受）受Y Y通道放大器帶寬的限制；通道放大器帶寬的限制；(3) (3) 受時基電路掃描速度的限制

25、。受時基電路掃描速度的限制。 6.5.1 6.5.1 取樣示波器的基本原理取樣示波器的基本原理 1.1.實時取樣和非實時取樣實時取樣和非實時取樣 取樣的概念取樣的概念是以少量間斷的樣品表征一個連續(xù)的完整過程。是以少量間斷的樣品表征一個連續(xù)的完整過程。例如，電影、數(shù)字音視頻技術(shù)都是建立在取樣技術(shù)的基礎(chǔ)上的。例如，電影、數(shù)字音視頻技術(shù)都是建立在取樣技術(shù)的基礎(chǔ)上的。 同理，欲觀察一個波形，可以把這個波形在示波器上連續(xù)顯示，同理，欲觀察一個波形，可以把這個波形在示波器上連續(xù)顯示，也可以在這個波形上取很多的取樣點，把連續(xù)波形變換成離散也可以在這個波形上取很多的取樣點，把連續(xù)波形變換成離散波形，只要取樣點

26、數(shù)足夠多，滿足取樣定理的要求，顯示這些波形，只要取樣點數(shù)足夠多，滿足取樣定理的要求，顯示這些離散點也能夠反映原波形的形狀。上述取樣方法叫離散點也能夠反映原波形的形狀。上述取樣方法叫“實時取樣實時取樣”。取樣信號。取樣信號u uo o( (t t) )的的頻譜比原信號頻譜比原信號u ui i( (t t) )還要寬。還要寬。由此可知，實時由此可知，實時取樣并不能解決示波器在觀測高頻信號時所遇到的頻帶限制的取樣并不能解決示波器在觀測高頻信號時所遇到的頻帶限制的困難。困難。 u ui i( (t t) )t tt tt tU Uo o( (t t) )圖圖6.46 6.46 取樣過程取樣過程(a)

27、(a) 輸入信號輸入信號(b) (b) 取樣門與取樣脈沖取樣門與取樣脈沖(c) (c) 取樣信號取樣信號U Uo o( (t t) )u ui i( (t t) )非實時取樣非實時取樣-不是在一個信號波形上完成全部取樣過程，而取不是在一個信號波形上完成全部取樣過程，而取樣點是分別取自若干個信號波形的不同位置，如圖樣點是分別取自若干個信號波形的不同位置，如圖6.476.47所示。所示。 條件：條件：周期信號周期信號 連綿不斷連綿不斷取樣點間隔：取樣點間隔： mt mt + n+ nt t左圖左圖 m m =1=1（每個（每個周期取一點）周期取一點）若若 mm= =1010, ,10001000則

28、波形展得更寬則波形展得更寬2.2.顯示信號的合成過程顯示信號的合成過程圖圖6.48 6.48 在屏幕上由取樣點合成信號波形的過程在屏幕上由取樣點合成信號波形的過程t tt tt tu ux xu uy yu uy yu u5 5u u1 1u u2 2u u3 3u u4 4兩對偏轉(zhuǎn)板上兩對偏轉(zhuǎn)板上加什么樣的電加什么樣的電壓呢壓呢? ? 因要經(jīng)過因要經(jīng)過mtmt+t t的停留時間，的停留時間，然后跳至下一然后跳至下一點?？梢婞c?？梢奨 X、Y Y偏轉(zhuǎn)板上都應(yīng)偏轉(zhuǎn)板上都應(yīng)該加階梯波該加階梯波6.5.26.5.2 取樣示波器的基本組成取樣示波器的基本組成Y Y通道的作用是在取樣脈沖的作用下，把通道

29、的作用是在取樣脈沖的作用下，把高頻信號變?yōu)榈皖l信高頻信號變?yōu)榈皖l信號號。延長電路起記憶作用，把每個取樣信號幅度記錄下來并。延長電路起記憶作用，把每個取樣信號幅度記錄下來并展寬。水平系統(tǒng)的主要任務(wù)是產(chǎn)生時基掃描信號，同時產(chǎn)生展寬。水平系統(tǒng)的主要任務(wù)是產(chǎn)生時基掃描信號，同時產(chǎn)生 t t步進(jìn)延遲脈沖送步進(jìn)延遲脈沖送Y Y軸系統(tǒng)。軸系統(tǒng)。 6.5.36.5.3 取樣示波器的參數(shù)取樣示波器的參數(shù) 取樣示波器除具有通用示波器的性能指標(biāo)外，還具有其本身取樣示波器除具有通用示波器的性能指標(biāo)外，還具有其本身的技術(shù)參數(shù)。的技術(shù)參數(shù)。 1.1.取樣示波器的帶寬取樣示波器的帶寬 取樣示波器的帶寬主要決定于取樣示波器的

30、帶寬主要決定于取樣門（取樣門（技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵），因為，因為被測頻被測頻率越高，要求取樣脈沖越窄率越高，要求取樣脈沖越窄。當(dāng)取樣門所用元件工作頻率足夠高。當(dāng)取樣門所用元件工作頻率足夠高時，取樣門的時，取樣門的最高工作頻率與取樣脈沖底邊寬度最高工作頻率與取樣脈沖底邊寬度 成反比成反比。通常，。通常，取樣門最高工作頻率可表示為取樣門最高工作頻率可表示為 64. 044. 0BW（6.176.17） 2.2.取樣密度取樣密度 取樣密度是指屏幕在水平方向上顯示的被測信號每格對應(yīng)的取取樣密度是指屏幕在水平方向上顯示的被測信號每格對應(yīng)的取樣點數(shù)，常用每厘米的亮點數(shù)表示。若取樣密度太低，顯示波樣點數(shù)，常用每

31、厘米的亮點數(shù)表示。若取樣密度太低，顯示波形會有閃爍現(xiàn)象。形會有閃爍現(xiàn)象。 3.3.等效掃描速度等效掃描速度 等效掃速定義為被測信號經(jīng)歷時間與水平方向展寬的距離比。等效掃速定義為被測信號經(jīng)歷時間與水平方向展寬的距離比。 應(yīng)當(dāng)指出，取樣示波器是荷蘭菲利浦（應(yīng)當(dāng)指出，取樣示波器是荷蘭菲利浦（PhilipsPhilips）公司最先研）公司最先研制成功的，制成功的，19691969年美國年美國HPHP公司也研制生產(chǎn)了取樣示波器，公司也研制生產(chǎn)了取樣示波器，帶寬已達(dá)帶寬已達(dá)18GHz18GHz，后來進(jìn)展緩慢，以至停產(chǎn)。其主要原因：，后來進(jìn)展緩慢，以至停產(chǎn)。其主要原因： 一是一是單純的取樣示波器只能觀測重復(fù)

32、性的周期信號，應(yīng)用范單純的取樣示波器只能觀測重復(fù)性的周期信號，應(yīng)用范圍受限圍受限； 二是二是數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，已將數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，已將取樣技術(shù)融合到數(shù)字示波器中去了取樣技術(shù)融合到數(shù)字示波器中去了，現(xiàn)代數(shù)字示波器不僅可以觀測超高頻重復(fù)性的周期信號，還可現(xiàn)代數(shù)字示波器不僅可以觀測超高頻重復(fù)性的周期信號，還可以觀測瞬態(tài)的單次脈沖，并且還具有存儲功能。以觀測瞬態(tài)的單次脈沖，并且還具有存儲功能。 因此，現(xiàn)在市場上已因此，現(xiàn)在市場上已很少見單純的取樣示波器了很少見單純的取樣示波器了，但取樣示波，但取樣示波器技術(shù)為現(xiàn)代數(shù)字示波器奠定了良好的基礎(chǔ)。器技術(shù)為現(xiàn)代數(shù)字示波器奠定了良好的基礎(chǔ)。 6.66.6 數(shù)字示波

33、器數(shù)字示波器數(shù)字示波器通常稱為數(shù)字存儲示波器數(shù)字示波器通常稱為數(shù)字存儲示波器(Digital Storage (Digital Storage OscilloscopeOscilloscope，縮寫，縮寫 DSO)DSO)。 這類這類 4441 4441 型示波器，其實時帶寬為型示波器，其實時帶寬為2020或或40MHz40MHz，最大采樣，最大采樣率為率為10MS/s10MS/s或或25MS/s25MS/s。 6.6.1 6.6.1 數(shù)字示波器的組成原理數(shù)字示波器的組成原理 1.1.模擬模擬+ +數(shù)字存儲示波器數(shù)字存儲示波器 輸入輸入放大器放大器同步同步放大放大邏輯控邏輯控制電路制電路Y Y

34、輸出輸出放大器放大器X X輸出輸出放大器放大器掃描掃描發(fā)生器發(fā)生器模擬模擬濾濾波波D /D /A AA/DA/DRAMRAM數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字輸入輸入Y Y圖圖6.50 6.50 模擬數(shù)字存儲示波器框圖模擬數(shù)字存儲示波器框圖模擬模擬顯示器顯示器2.2.單處理器數(shù)字示波器單處理器數(shù)字示波器 RAMRAMCPUCPUROMROMGPIBGPIBI/OI/OI/OI/OI/OI/OD/AD/AD/AD/AA/DA/DX XY Y放大放大放大放大觸發(fā)信號觸發(fā)信號X X通道通道Y Y通道通道CRTCRT取樣門取樣門取樣通道取樣通道與保持與保持U Ux xU Uy y圖圖6.51 6.51 數(shù)字儲示波器框圖

35、數(shù)字儲示波器框圖被測信號被測信號u ui i其他其他命令命令或用軟件完成或用軟件完成t tU Ui iu us st tU U1 1s st tt tU Ux xt t鎖存及鎖存及D/AD/A變換變換讀出數(shù)字量讀出數(shù)字量A/DA/D變換及存儲變換及存儲存儲數(shù)字量存儲數(shù)字量圖圖6.53 6.53 數(shù)字存儲示波器的讀出顯示過程數(shù)字存儲示波器的讀出顯示過程圖圖6.52 6.52 數(shù)字存儲示波器的采樣存儲過程數(shù)字存儲示波器的采樣存儲過程RAMRAMA A0 0A A1 1A A2 2A A3 3A A4 4A A5 5A A6 6A A7 7A A8 8A A9 9A A1010A A1111A A1

36、212地址地址DD0 0DD1 1D D2 2D D3 3DD1212D D4 4D D5 5D D6 6D D7 7D D8 8DD9 9DD1010DD1111數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)A A0 0A A1 1A A2 2A A3 3A A4 4A A5 5A A6 6A A7 7A A8 8A A9 9A A1010A A1111A A1212地址地址DD0 0DD1 1DD2 2DD3 3DD1212DD4 4DD5 5DD6 6DD7 7DD8 8DD9 9DD1010DD1111數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RAMRAM3.3.多處理器數(shù)字示波器（用多處理器數(shù)字示波器（用HP54600HP54600系列示波器來說明）系列

37、示波器來說明）通道通道通道通道衰減器衰減器衰減器衰減器前置放大前置放大前置放大前置放大跟蹤保持跟蹤保持跟蹤保持跟蹤保持處理器處理器后置放大后置放大后置放大后置放大波波形形總總線線A/DA/DA/DA/D采集采集觸發(fā)比較器觸發(fā)比較器信號調(diào)整信號調(diào)整觸觸發(fā)發(fā)選選擇擇電源信號電源信號觸發(fā)電平觸發(fā)電平外觸發(fā)外觸發(fā)按鍵按鍵接口接口接口接口選擇選擇模擬模擬控制控制CPUCPUROMROMRAMRAMRAMRAM視頻視頻光柵掃描光柵掃描顯示器顯示器前置放大前置放大波形波形翻譯器翻譯器存儲器存儲器波形波形收發(fā)器收發(fā)器微處理器總線微處理器總線1 12 2圖圖6.54 HP546006.54 HP54600數(shù)字示

38、波器簡化框圖數(shù)字示波器簡化框圖圖中包含了圖中包含了三個處理器三個處理器（主處理器、采集處理器和波形翻譯器）（主處理器、采集處理器和波形翻譯器），現(xiàn)分四部分進(jìn)行介紹。，現(xiàn)分四部分進(jìn)行介紹。 1)1)模擬部分模擬部分這里的跟蹤保持電路的功能是在獲取采樣時凍結(jié)此刻的瞬息電這里的跟蹤保持電路的功能是在獲取采樣時凍結(jié)此刻的瞬息電壓，并保持足夠長的時間，以便使壓，并保持足夠長的時間，以便使A/DA/D能完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。能完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。 2)2)采集處理器采集處理器使用使用隨機(jī)隨機(jī)- -重復(fù)采樣重復(fù)采樣，送入波形存儲器的數(shù)據(jù)放置點是經(jīng)過復(fù)雜，送入波形存儲器的數(shù)據(jù)放置點是經(jīng)過復(fù)雜計算的，采集處理器必須根據(jù)采樣與

39、觸發(fā)信號的相對關(guān)系來確計算的，采集處理器必須根據(jù)采樣與觸發(fā)信號的相對關(guān)系來確定它們的正確放置位置，以便定它們的正確放置位置，以便重構(gòu)波形重構(gòu)波形。該采集處理器使用了。該采集處理器使用了HPCMOSHPCMOS技術(shù)實現(xiàn)了以極高的速率處理采樣點的專用邏輯關(guān)系。技術(shù)實現(xiàn)了以極高的速率處理采樣點的專用邏輯關(guān)系。 3)3)波形翻譯器波形翻譯器 波形翻譯器也是一個專用的處理器集成電路，將波形對應(yīng)的數(shù)波形翻譯器也是一個專用的處理器集成電路，將波形對應(yīng)的數(shù)據(jù)點相關(guān)的據(jù)點相關(guān)的電壓和時間值翻譯成電壓和時間值翻譯成顯示器上的垂直和水平像素位顯示器上的垂直和水平像素位置，再將這些置，再將這些波形的像素位置波形的像素

40、位置對應(yīng)地送至像素存儲器。對應(yīng)地送至像素存儲器。 4)4)主微處理器主微處理器使用使用68000CPU68000CPU、ROMROM、RAMRAM的常規(guī)微處理器系統(tǒng)作為控制的常規(guī)微處理器系統(tǒng)作為控制示波器的硬件。示波器的硬件。由于采用了多處理器各負(fù)其責(zé)協(xié)同工作，使示波器性能大為改由于采用了多處理器各負(fù)其責(zé)協(xié)同工作，使示波器性能大為改善，其采樣率大大提高，尤其是顯示更新率可做到善，其采樣率大大提高，尤其是顯示更新率可做到1500000 1500000 點點/ /秒以上。秒以上。 力科力科（ LeCroy LeCroy ）的產(chǎn)品，更）的產(chǎn)品，更突出突出了了數(shù)字處理和軟件數(shù)字處理和軟件的功能。的功能

41、。 顯示顯示顯示處理器顯示處理器RAMRAM放大器放大器觸發(fā)器觸發(fā)器存儲器存儲器采集采集A AB BC C數(shù)字處理器數(shù)字處理器連接到連接到計算機(jī)打印機(jī)計算機(jī)打印機(jī)的數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)總線協(xié)處理器協(xié)處理器操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件可存儲到可存儲到ICIC存儲卡存儲卡軟盤軟盤硬盤硬盤輸入信號輸入信號4 4 存檔存檔1 1 采集采集3 3 測量與分析測量與分析2 2 顯示顯示圖圖6.55 LeCroy6.55 LeCroy數(shù)字示波器工作原理簡圖數(shù)字示波器工作原理簡圖6.6.2 6.6.2 信號的采集處理技術(shù)信號的采集處理技術(shù)1.1.早期數(shù)字示波器的缺點早期數(shù)字示波器的缺點1)1)屏幕更新率低屏幕更

42、新率低 更新率更新率是指每秒鐘在屏幕上描畫掃跡的次數(shù)，也稱是指每秒鐘在屏幕上描畫掃跡的次數(shù)，也稱波形捕獲率波形捕獲率，即即每秒可以捕獲的波形數(shù)目每秒可以捕獲的波形數(shù)目。 早期數(shù)字示波器不能像模擬示波器那樣進(jìn)行實時測量，即不能早期數(shù)字示波器不能像模擬示波器那樣進(jìn)行實時測量，即不能及時地反映被測信號的變化。這是由于它只有一個微處理器，及時地反映被測信號的變化。這是由于它只有一個微處理器，無法滿足實時處理的要求。無法滿足實時處理的要求。 圖圖6.56 6.56 更新率低造成的信號丟失和改進(jìn)情況更新率低造成的信號丟失和改進(jìn)情況（a a）（b b）死 區(qū) 時死 區(qū) 時間間同時，更新率低造成顯示響應(yīng)慢，屏

43、幕上看到的不是正在發(fā)同時，更新率低造成顯示響應(yīng)慢，屏幕上看到的不是正在發(fā)生的波形，而是從存儲器里調(diào)出來的前幾個周期的波形，這生的波形，而是從存儲器里調(diào)出來的前幾個周期的波形，這對用示波器作監(jiān)視進(jìn)行電路調(diào)試帶來很多的不便。對用示波器作監(jiān)視進(jìn)行電路調(diào)試帶來很多的不便。 例：右圖調(diào)延遲時間例：右圖調(diào)延遲時間T T，要多次反復(fù)調(diào)整才行。要多次反復(fù)調(diào)整才行。 t tU U0 0t t1 1t t2 2t t3 3t t4 4T T試驗示波器更新率試驗示波器更新率是否滿足要求，一個簡是否滿足要求，一個簡便的方法是用函數(shù)發(fā)生器信號加到示波器便的方法是用函數(shù)發(fā)生器信號加到示波器上，快速更換波形（如上，快速更換

44、波形（如正弦波正弦波方波方波三三角波角波），看屏幕上是否能快速跟上變化。），看屏幕上是否能快速跟上變化。 為此，現(xiàn)代數(shù)字示波器在提高更新率上作了很大的改進(jìn)，如泰為此，現(xiàn)代數(shù)字示波器在提高更新率上作了很大的改進(jìn)，如泰克（克（TektronixTektronix）公司采用）公司采用InstaVuInstaVu技術(shù)已達(dá)到了技術(shù)已達(dá)到了400000W/S400000W/S（波形（波形/ / 秒）以上，可以做到秒）以上，可以做到“模擬示波器的感覺，數(shù)字示波器模擬示波器的感覺，數(shù)字示波器的性能的性能 的效果。的效果。 2)2)有混迭失真有混迭失真 混迭失真也稱頻混、假像，是數(shù)字示波器使用中要防止的現(xiàn)象?；?/p>

45、迭失真也稱頻混、假像，是數(shù)字示波器使用中要防止的現(xiàn)象。造成混迭失真的造成混迭失真的原因是欠采樣原因是欠采樣，采樣頻率太低，違背了奈奎斯，采樣頻率太低，違背了奈奎斯特取樣定理（取樣頻率必須高于信號最高頻率分量至少特取樣定理（取樣頻率必須高于信號最高頻率分量至少2 2倍以倍以上），即未采到足夠多的樣點來重構(gòu)波形，而造成的假象。上），即未采到足夠多的樣點來重構(gòu)波形，而造成的假象。 避免混迭失真的措施：避免混迭失真的措施： ( (a a) )( (b b) )A) A) 過采祥過采祥，即提高采樣速率，即提高采樣速率，在各種情況下都滿足奈奎斯在各種情況下都滿足奈奎斯特定理的要求；特定理的要求； B) B

46、) 峰值檢測峰值檢測（包絡(luò)檢測），（包絡(luò)檢測），以峰值作為基本的采樣點，以峰值作為基本的采樣點，再補(bǔ)上其它的采樣點，則不再補(bǔ)上其它的采樣點，則不會混迭失真。會混迭失真。 上述兩個缺點是現(xiàn)代上述兩個缺點是現(xiàn)代DSODSO設(shè)計和使用中要防止的問題。設(shè)計和使用中要防止的問題。 2.2.采樣方式采樣方式數(shù)字示波器的采樣方式有實時采樣和等效采樣數(shù)字示波器的采樣方式有實時采樣和等效采樣 ( (非實時采樣非實時采樣) ) ，等效采樣又可分為隨機(jī)采樣和順序采樣，如圖等效采樣又可分為隨機(jī)采樣和順序采樣，如圖6.586.58所示。所示。 1)1)實時采樣實時采樣 實時采樣是對每個采集周期的采樣點按時間順序進(jìn)行簡單

47、的實時采樣是對每個采集周期的采樣點按時間順序進(jìn)行簡單的排列就能表達(dá)一個波形，排列就能表達(dá)一個波形， 一個一個周期周期（a a）實時采樣）實時采樣2)2)隨機(jī)采樣隨機(jī)采樣 由于實時采樣由于實時采樣DSODSO要求采樣速率高，例如帶寬為要求采樣速率高，例如帶寬為100MHz100MHz就就要求要求A/DA/D器件的轉(zhuǎn)換速度不能低于器件的轉(zhuǎn)換速度不能低于400MS/s400MS/s，這樣高速的，這樣高速的A/DA/D和采集數(shù)據(jù)存儲器價格都比較高。因而目前高帶寬并且和采集數(shù)據(jù)存儲器價格都比較高。因而目前高帶寬并且記錄長度長的實時采樣記錄長度長的實時采樣DSODSO價格相當(dāng)昂貴。而實際上大多數(shù)價格相當(dāng)昂

48、貴。而實際上大多數(shù)測量的都是重復(fù)信號，測量的都是重復(fù)信號， 1 11 12 23 33 34 44 4（b b）隨機(jī)采樣）隨機(jī)采樣采樣周期采樣周期采樣周期采樣周期采樣周期采樣周期采樣周期采樣周期第一第一第二第二第三第三第四第四1 11 12 22 23 33 34 44 43)3)順序采樣順序采樣 順序采樣方式主要用于數(shù)字取樣示波器中，能以極低的采樣順序采樣方式主要用于數(shù)字取樣示波器中，能以極低的采樣速率（速率（100 kHz100 kHz200kHz200kHz）獲得極高的帶寬（高達(dá)）獲得極高的帶寬（高達(dá)50GHz50GHz），并且垂直分辨率一般在，并且垂直分辨率一般在10bit10bit以

49、上。由于這種示波器以上。由于這種示波器每個采每個采樣周期在波形上只取一個樣點樣周期在波形上只取一個樣點，如圖所示，每次延遲，如圖所示，每次延遲一個已知的一個已知的mt+nmt+n t t 時間，要想采集足夠多的樣點，則需要更長的時間，要想采集足夠多的樣點，則需要更長的時間才行。不能進(jìn)行單次捕捉和預(yù)觸發(fā)觀察也是它的缺點。時間才行。不能進(jìn)行單次捕捉和預(yù)觸發(fā)觀察也是它的缺點。 第一周期第一周期第二周期第二周期第三周期第三周期第第n周期周期 順序采樣順序采樣123n.mT+nmT+ntt3.3.采樣速率采樣速率采樣速率又稱作數(shù)字化速率，描述方式通常有：采樣速率又稱作數(shù)字化速率，描述方式通常有： 用采樣

50、次數(shù)來描述，表示用采樣次數(shù)來描述，表示單位時間內(nèi)采樣的次數(shù)單位時間內(nèi)采樣的次數(shù)。如。如20MS/s20MS/s（202010106 6次次/ /秒）。秒）。 用采樣頻率來描述，如用采樣頻率來描述，如20MHz20MHz。 用信息率來描述，表示每秒鐘儲存多少位（用信息率來描述，表示每秒鐘儲存多少位（bitbit）的數(shù)據(jù)。）的數(shù)據(jù)。如每秒鐘儲存如每秒鐘儲存160160兆位（兆位（160Mb/s160Mb/s）的數(shù)據(jù)，對于一個）的數(shù)據(jù)，對于一個8 8位位（8bit8bit）的）的A/DA/D轉(zhuǎn)換器來說，就相當(dāng)于轉(zhuǎn)換器來說，就相當(dāng)于20MS/s20MS/s的采樣率。的采樣率。 采樣速率高可以增大采樣速

51、率高可以增大DSODSO的帶寬的帶寬，但事實上，但事實上，DSODSO的采樣速的采樣速率還受到采集存儲器容量的限制，一般在不同掃速時，要求采率還受到采集存儲器容量的限制，一般在不同掃速時，要求采樣速率是不一樣的，防止采樣點過多而溢出采集存儲器樣速率是不一樣的，防止采樣點過多而溢出采集存儲器，其具，其具體定量關(guān)系見下述。體定量關(guān)系見下述。4.4.采集器件采集器件世界各大儀器公司都推出自已的高速世界各大儀器公司都推出自已的高速A/DA/D技術(shù)，有的轉(zhuǎn)換速技術(shù)，有的轉(zhuǎn)換速度已超過度已超過10GS/s10GS/s以上。當(dāng)前在以上。當(dāng)前在DSODSO中主要采用下面兩種類中主要采用下面兩種類型型A/DA/

52、D轉(zhuǎn)換技術(shù)。轉(zhuǎn)換技術(shù)。 1)1)并聯(lián)比較式并聯(lián)比較式 A/DA/D轉(zhuǎn)換器（也稱轉(zhuǎn)換器（也稱flashflash閃爍或瞬間式）閃爍或瞬間式） 并聯(lián)比較式并聯(lián)比較式 A/DA/D轉(zhuǎn)換器（及分級型和流水線式轉(zhuǎn)換器（及分級型和流水線式A/DA/D轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器）教材教材P198P198 2)CCD+A/D2)CCD+A/D技術(shù)技術(shù) 采用電荷耦合器件采用電荷耦合器件CCDCCD（Charge Couple DeviceCharge Couple Device）作高速模）作高速模擬存儲，然后再慢速進(jìn)行擬存儲，然后再慢速進(jìn)行A/DA/D數(shù)字化處理。這種數(shù)字化處理。這種CCD+A/DCCD+A/D組組合采集的

53、原理如圖合采集的原理如圖6.606.60所示。當(dāng)前這種所示。當(dāng)前這種單片模擬存儲單片模擬存儲ICIC的采樣的采樣速率可達(dá)速率可達(dá)2.5GS/s2.5GS/s，并且價格相對便宜。四片這樣的，并且價格相對便宜。四片這樣的ICIC交叉復(fù)交叉復(fù)用，可達(dá)到用，可達(dá)到10GS/s10GS/s。但是由于制造技術(shù)上的原因，這種。但是由于制造技術(shù)上的原因，這種DSODSO的記錄長度有限。的記錄長度有限。 兩路組合采集的原理兩路組合采集的原理 A/DA/D1 1A/DA/D2 2RAMRAM1 1RAMRAM2 2S Su ui i組合輸組合輸出數(shù)據(jù)出數(shù)據(jù)(a)(a)1.11.11.21.21.31.31.41.

54、41.51.52.12.12.22.22.32.32.42.4(b)(b)圖圖6.59 6.59 組合采集原理框圖組合采集原理框圖圖圖6.60 CCD+A/D6.60 CCD+A/D組合采集原理圖組合采集原理圖Y YA A順序取樣順序取樣Y YB B順序取樣順序取樣通道轉(zhuǎn)換器通道轉(zhuǎn)換器通道轉(zhuǎn)換器通道轉(zhuǎn)換器A AB BCCDCCDA/DA/DRAMRAMu uiAiAu uiBiB5.5.采樣存儲器采樣存儲器 第第(n-2)(n-2)次采樣次采樣圖圖6.61 6.61 采樣存儲器的結(jié)構(gòu)形式采樣存儲器的結(jié)構(gòu)形式最末采樣最末采樣次末采樣次末采樣第第n n次采樣次采樣第第(n-1)(n-1)次采樣次采

55、樣 要高速存儲器要高速存儲器：在：在DSODSO中每個新獲取的采樣數(shù)據(jù)都必須立中每個新獲取的采樣數(shù)據(jù)都必須立即存入采樣存儲器，因此它必須具有與采樣速率同步的連續(xù)即存入采樣存儲器，因此它必須具有與采樣速率同步的連續(xù)接收數(shù)據(jù)的能力。接收數(shù)據(jù)的能力。 采用循環(huán)存儲結(jié)構(gòu)采用循環(huán)存儲結(jié)構(gòu)：采樣存：采樣存儲器具有循環(huán)存儲功能。先進(jìn)儲器具有循環(huán)存儲功能。先進(jìn)先出，總是存放有最新的先出，總是存放有最新的n nmm個個采樣數(shù)據(jù)。采樣數(shù)據(jù)。 預(yù)采樣預(yù)采樣：采用循環(huán)存儲結(jié)構(gòu)，：采用循環(huán)存儲結(jié)構(gòu)，主要是為了能觀測觸發(fā)之前的主要是為了能觀測觸發(fā)之前的波形情況，采樣過程必須預(yù)先波形情況，采樣過程必須預(yù)先進(jìn)行，一開機(jī)就不斷

56、地采樣。進(jìn)行，一開機(jī)就不斷地采樣。 6.6.觸發(fā)功能觸發(fā)功能“觸發(fā)觸發(fā)”的概念來自模擬示波器，只能觀測觸發(fā)點以后的波形。的概念來自模擬示波器，只能觀測觸發(fā)點以后的波形。 在在DSODSO中也沿用中也沿用“觸發(fā)觸發(fā)”叫法，設(shè)置了觸發(fā)功能。但這里叫法，設(shè)置了觸發(fā)功能。但這里觸發(fā)觸發(fā) 信號只是在采樣存儲器選取信號的一種標(biāo)志，以便可以靈活地信號只是在采樣存儲器選取信號的一種標(biāo)志，以便可以靈活地 選取選取采樣存儲器中某部分的采樣存儲器中某部分的波形波形送至送至顯示窗口顯示窗口。 圖圖6.626.62中是觀測振蕩中是觀測振蕩器起振的過程，選擇器起振的過程，選擇觸發(fā)電平介于零和穩(wěn)觸發(fā)電平介于零和穩(wěn)定振幅之間

57、的某一數(shù)定振幅之間的某一數(shù)值 ， 觸 發(fā) 極 性 選 正值 ， 觸 發(fā) 極 性 選 正（上升沿），（上升沿），負(fù)延遲負(fù)延遲5 5格格，則可在屏幕上，則可在屏幕上同時看到觸發(fā)前后的同時看到觸發(fā)前后的情況，即顯示了從起情況，即顯示了從起振到穩(wěn)定的全過程。振到穩(wěn)定的全過程。顯示窗口顯示窗口正延遲正延遲負(fù)延遲負(fù)延遲圖圖6.62 6.62 觸發(fā)功能示意圖觸發(fā)功能示意圖觸發(fā)點觸發(fā)點正延時正延時 是指可以觀測觸發(fā)點以后的被測信號；是指可以觀測觸發(fā)點以后的被測信號；負(fù)延時負(fù)延時 可以觀測觸發(fā)點之前的信號。距離觸發(fā)點的延遲時間可以觀測觸發(fā)點之前的信號。距離觸發(fā)點的延遲時間可由程序設(shè)定，給波形分析帶來很大方便?？?/p>

58、由程序設(shè)定，給波形分析帶來很大方便。 尖峰干擾尖峰干擾圖圖6.63 6.63 毛剌觸發(fā)捕捉尖峰干擾的波毛剌觸發(fā)捕捉尖峰干擾的波形形觸發(fā)源選擇：內(nèi)觸發(fā)觸發(fā)源選擇：內(nèi)觸發(fā)( (可分別由通道可分別由通道1 1或通道或通道2 2觸發(fā)觸發(fā)) )、外觸發(fā)、外觸發(fā)、交流電源觸發(fā)等。交流電源觸發(fā)等。 觸發(fā)模式選擇：自動、正態(tài)、單次等。觸發(fā)模式選擇：自動、正態(tài)、單次等。觸發(fā)類型：邊緣觸發(fā)、視頻觸發(fā)、脈沖觸發(fā)、觸發(fā)類型：邊緣觸發(fā)、視頻觸發(fā)、脈沖觸發(fā)、延遲觸發(fā)延遲觸發(fā)及及毛刺毛刺觸發(fā)觸發(fā)等。等。延遲觸發(fā)功能也是延遲觸發(fā)功能也是DSODSO檢測故障的一種手段，可以設(shè)法利用故檢測故障的一種手段，可以設(shè)法利用故障形成觸發(fā)

59、信號，利用負(fù)延遲恰好能看到故障發(fā)生前后的情況。障形成觸發(fā)信號，利用負(fù)延遲恰好能看到故障發(fā)生前后的情況。 圖圖6.636.63給出了毛刺觸發(fā)捕捉尖峰干擾的波形。有的給出了毛刺觸發(fā)捕捉尖峰干擾的波形。有的DSODSO可捕捉可捕捉0.6ns0.6ns的毛刺。的毛刺。 觸發(fā)類型觸發(fā)類型原原 理理用用 途途邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)在輸入信號邊沿的觸發(fā)某閾值上觸在輸入信號邊沿的觸發(fā)某閾值上觸發(fā)發(fā)保證周期性信號具有穩(wěn)定重復(fù)的起保證周期性信號具有穩(wěn)定重復(fù)的起點點延遲觸發(fā)延遲觸發(fā)在邊沿觸發(fā)點處增加正在邊沿觸發(fā)點處增加正/負(fù)延遲調(diào)節(jié)負(fù)延遲調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)觸發(fā)點在屏幕上出現(xiàn)的位置調(diào)節(jié)觸發(fā)點在屏幕上出現(xiàn)的位置脈寬觸發(fā)脈寬觸發(fā)根據(jù)脈沖

60、的寬度來確定觸發(fā)時刻根據(jù)脈沖的寬度來確定觸發(fā)時刻捕捉異常脈寬信號捕捉異常脈寬信號斜率觸發(fā)斜率觸發(fā)依據(jù)信號的上升依據(jù)信號的上升/下降時間來判斷下降時間來判斷捕獲上升邊沿異常斜率信號捕獲上升邊沿異常斜率信號視頻觸發(fā)視頻觸發(fā)對標(biāo)準(zhǔn)視頻信號進(jìn)行任意行或場觸對標(biāo)準(zhǔn)視頻信號進(jìn)行任意行或場觸發(fā)發(fā)檢測電視信號質(zhì)量檢測電視信號質(zhì)量交替觸發(fā)交替觸發(fā)對兩路信號采用不同的時基，不同對兩路信號采用不同的時基，不同的觸發(fā)方式，以穩(wěn)定顯示兩路信號。的觸發(fā)方式，以穩(wěn)定顯示兩路信號。當(dāng)兩路信號中有一路信號不穩(wěn)定時當(dāng)兩路信號中有一路信號不穩(wěn)定時采用采用碼型觸發(fā)碼型觸發(fā)對數(shù)字信號的特殊碼型作為觸發(fā)判對數(shù)字信號的特殊碼型作為觸發(fā)判決