第七章、信號(hào)波型測(cè)量

1、電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第1頁(yè)第第7 7章章 信號(hào)波形測(cè)量信號(hào)波形測(cè)量電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第2頁(yè)7.1 7.1 概述概述電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第3頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第4頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第5頁(yè)30.350.35,10rrtst nsBW MHzBW MHz或電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第6頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第7頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第8頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第9頁(yè)FKG1G2A1A2Y偏轉(zhuǎn)板X(qián)偏轉(zhuǎn)板輝度聚焦輔助聚焦+E-E熒光屏電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)熒光屏電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第10頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第11頁(yè)KG1G2A1A2電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第12頁(yè)

2、電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第13頁(yè)2yalSyVbV2yalSSbV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第14頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第15頁(yè)(a) Ux=0、Uy=0 (b) Ux=0、Uy=常量 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第16頁(yè)(c) Ux=常量、Uy=0 (d) Ux=常量、Uy=常量電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第17頁(yè)Uy0123401324Uy-Uyt電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第18頁(yè)Ux0123401324Ux-Uxt電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第19頁(yè)Uy0123401324Uy-Uyt0UxtUx-Ux電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第20頁(yè)t0123401234uytux01234。 電子測(cè)量原理電子測(cè)量

3、原理第21頁(yè)t0123401234uytux01234024。電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第22頁(yè)/xxxSkth t cms電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第23頁(yè)uyTyTxuxtt 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第24頁(yè)t015(6)234789012345678uytuxTy54xyTT101110911電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第25頁(yè)TsT=Tstt(a)被測(cè)脈沖(b)連續(xù)掃描，且T=Ts不能觀測(cè)到脈沖細(xì)節(jié)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第26頁(yè)Tstt(a)被測(cè)脈沖(c)連續(xù)掃描，且T=T=脈沖得到展寬，但波形顯示暗，而時(shí)基線太亮電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第27頁(yè)Tstt(a)被測(cè)脈沖(d)觸發(fā)掃描掃描等待能

4、較好地觀測(cè)脈沖電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第28頁(yè)t015234678012345678uytuxTyTx=2Ty電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第29頁(yè) Y輸入電路Y前置放大器觸發(fā)電路延遲線Y后置放大器水平放大器掃描發(fā)生器Y輸入外觸發(fā)內(nèi)外至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器低壓電源高壓電源電源至各電路正高壓負(fù)高壓X輸入校準(zhǔn)信號(hào)輸出電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第30頁(yè)vivoR1R2C1C2最佳補(bǔ)償過(guò)補(bǔ)償欠補(bǔ)償Z1Z22211CRCR ：1122RCR C1122RCR C 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第31頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第32頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第33頁(yè)觸 發(fā) 點(diǎn)輸 入 信 號(hào)掃 描 電 壓顯

5、示 波 形掃 描起 點(diǎn)tT電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第34頁(yè)觸發(fā)點(diǎn)輸入信號(hào)掃描電壓顯示波形輸入信號(hào)延遲后td掃描起點(diǎn)tT電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第35頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第36頁(yè)觸 發(fā) 源選 擇觸 發(fā) 耦 合方 式 選 擇放 大 整 形電 路掃 描閘 門(mén)掃 描 電 壓發(fā) 生 器水 平放 大 器比 較 和釋 抑 電 路觸 發(fā) 信 號(hào)觸 發(fā) 電 路掃 描發(fā) 生 器 環(huán)至 X偏 轉(zhuǎn) 板電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第37頁(yè)放大、整形電路內(nèi)外電源C1C2C3ACAC低頻抑制HF REJDC常態(tài) 自動(dòng)TV觸發(fā)電平調(diào)節(jié)至掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)耦合方式選擇觸發(fā)極

6、性選擇觸發(fā)方式選擇電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第38頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第39頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第40頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第41頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第42頁(yè)(a) 正電平、正極性(b) 正電平、負(fù)極性(c) 負(fù) 電 平 、 負(fù) 極 性(d) 負(fù) 電 平 、 正 極 性電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第43頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第44頁(yè)掃描閘門(mén)掃描鋸齒波發(fā)生器比較和釋抑電路+E至X放大器+E“穩(wěn)定度”調(diào)節(jié)比較電平觸發(fā)脈沖輸入“增輝”脈沖電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第45頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第46頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第47頁(yè)uiCRb1ReRc1Rc2Rb2V1V2uo+

7、E電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第48頁(yè)01,0 oEEVdtttCRR C來(lái)自掃描閘門(mén)-+RC+E掃描鋸齒波輸出Vo電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第49頁(yè)/st x電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第50頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第51頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第52頁(yè)E1E0E2Er來(lái) 自 比 較 電 路的 參 考 電 平（ 比 較 電 平 ）掃 描 發(fā) 生器 輸 出 Vo上 觸 發(fā) 電 平下 觸 發(fā) 電 平通 過(guò) “ 穩(wěn) 定 度” 調(diào) 節(jié) 的 靜 態(tài)工 作 電 平 E0觸 發(fā) 脈 沖12345抑 制 期回 掃 期開(kāi) 始 下 一次 掃 描跟 隨 Vo6釋 放閘 門(mén) 輸 出疊 加 后 的閘 門(mén) 輸 入電子測(cè)量原理

8、電子測(cè)量原理第53頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第54頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第55頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第56頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第57頁(yè)Y1輸入電路Y1前置放大器Y1門(mén)電路電子開(kāi)關(guān)延遲線Y后置放大器Y2輸入電路Y2前置放大器Y2門(mén)電路至Y偏轉(zhuǎn)板Y1輸入Y2輸入控制信號(hào)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第58頁(yè)uy1uy2ux電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第59頁(yè)uy1uy2ux電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第60頁(yè)前置放大延長(zhǎng)線Y后置放大A觸發(fā)A掃描電子開(kāi)關(guān)X放大電壓比較B觸發(fā)選擇門(mén)Y線光跡分離電路+-B掃描RPY輸入A增輝B增輝1234電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第61頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第62頁(yè)1

9、234輸 入 信 號(hào)A 觸 發(fā)A 掃 描延 遲 觸 發(fā) 電 平B 觸 發(fā)B 掃 描A 增 輝B 增 輝合 成 增 輝電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第63頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第64頁(yè)取樣脈沖p(t)輸入信號(hào)Vi(t)取樣信號(hào)Vo(t)tt電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第65頁(yè)tt輸入信號(hào)取樣脈沖取樣信號(hào)經(jīng)放大和延長(zhǎng)電路后的信號(hào)（顯示波形）mTt2 t3 t4 tsTmTt 12345電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第66頁(yè)輸入信號(hào)輸出信號(hào)Vi(t)Vo(t)取樣脈沖p(t)取樣門(mén)RCSsTmTt電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第67頁(yè)12htf 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第68頁(yè)輸入信號(hào)Y放大器輸出tmTt2 t 3

10、t4 tsTmTt12345tX放大器輸出（掃描階梯波電壓）電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第69頁(yè)延遲線取樣電路觸發(fā)電路Y延長(zhǎng)門(mén)垂直放大器水平放大器步進(jìn)脈沖發(fā)生器Y輸入外觸發(fā)內(nèi)外掃描信號(hào)發(fā)生器至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第70頁(yè)A反饋電路CsCmui(t)S1取樣門(mén)取樣脈沖延長(zhǎng)門(mén)脈沖S2延長(zhǎng)門(mén)+-至Y放大器uo(t)跟隨器交流放大器電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第71頁(yè)1csiuKA u電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第72頁(yè)21212oiiiiuKAuKA uuKAu電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第73頁(yè)快斜波發(fā)生器水平放大器電壓比較器觸發(fā)脈沖階梯波發(fā)生器取樣脈沖發(fā)生器泵發(fā)生器至取樣門(mén)至X偏轉(zhuǎn)板電子測(cè)

11、量原理電子測(cè)量原理第74頁(yè)觸發(fā)脈沖t2 t3 tsTmTt 步進(jìn)延遲脈沖快斜波、階梯波mT1234電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第75頁(yè)30.44 0.64dBf電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第76頁(yè)ssUnU電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第77頁(yè)1sFFUtTN U電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第78頁(yè)KGA1A2G11G12G21G22K1K2收集極存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)柵網(wǎng)熒光屏YX寫(xiě)入電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)讀出電子槍記憶與顯示記錄系統(tǒng)泛射系統(tǒng)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第79頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第80頁(yè)衰減器放大器觸發(fā)電路A/D轉(zhuǎn)換器延遲線存儲(chǔ)器（RAM）D/A轉(zhuǎn)換器地址計(jì)數(shù)器D/A轉(zhuǎn)換器垂直放大器水平放大器掃描發(fā)生器邏輯控

12、制電路（微處理器）輸入外觸發(fā)內(nèi)外實(shí)時(shí)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)存儲(chǔ)至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第81頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第82頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第83頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第84頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第85頁(yè)新波形到來(lái)移出，消逝輸入波形放大顯示波形(a) 卷動(dòng)顯示(b) 放大顯示電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第86頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第87頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第88頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第89頁(yè)/divNft電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第90頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第91頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第92頁(yè)+-+-+-編碼邏輯電路輸出寄存器ViRRR+Vr-V

13、r采樣時(shí)鐘比較器nn-11nn-11MSBLSB電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第93頁(yè)S/H4位并行A/D4位并行A/D4位D/A-+減法放大器b7b6b5b4b3b2b1b0(MSB)(LSB)ViV1電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第94頁(yè)A/D轉(zhuǎn)換器寄存器RAM1RAM2Vi/2fs電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第95頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第96頁(yè)YA順序取樣YB順序取樣通道轉(zhuǎn)換器AB通道轉(zhuǎn)換器A/DRAMViAViB電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第97頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第98頁(yè)ADC1ADC2RAM1RAM2Vifs數(shù)據(jù)輸出Vifs反相fs(a) 原理框圖(b) 采樣與存儲(chǔ)波形圖電子測(cè)量原理電子測(cè)量

14、原理第99頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第100頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第101頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第102頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第103頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第104頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第105頁(yè)vivoRRiCCiZ1Z2C0輸入探頭示波器最佳補(bǔ)償過(guò)補(bǔ)償欠補(bǔ)償顯示波形電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第106頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第107頁(yè)DCyVhDkDCVyD電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第108頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第109頁(yè)40.5 1020DCyVhDk(V)0.51251025010050255VmVV/div零電平線顯示波形（直流電壓）電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第11

15、0頁(yè)P(yáng)PyyVhDkP PVyDyk電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第111頁(yè)0.51251025010050255VmVV/div零電平線顯示波形（交流電壓）8 1 18VP PyVhDk 82.322 22 2PP PVVVV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第112頁(yè)/xxTxDkxDxk電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第113頁(yè)xD電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第114頁(yè)0.20.5121010010110050Smst/div55nsx7 10/710 xxTxDkmsms 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第115頁(yè)A BA BxTxDA BxxDxA-B電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第116頁(yè)xA-B電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第

16、117頁(yè)xA-B電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第118頁(yè)Txo360Txx電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第119頁(yè)x1x2xT電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第120頁(yè)HNVNyfxfyHxVfNfN電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第121頁(yè)26MHz26HyxVNffN16MHz23HyxVNffNMHz MHz NHNV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第122頁(yè)00arcsin,arcsinmmyxyx或電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第123頁(yè)2x02xm2y02ym電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第124頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第125頁(yè)TtfV(f)1/2/TtfV(f)1/2/時(shí)域中的重復(fù)脈沖時(shí)域中的重復(fù)脈沖頻域中的脈沖串頻譜頻域

17、中的脈沖串頻譜V(t)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第126頁(yè)210( )( ),0,1,1mjnkmnX kx n en km電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第127頁(yè)A Af f9 90 0% %1 10 0% %5 50 0% %b bc cT Tt tr rt tf f理理想想脈脈沖沖實(shí)實(shí)際際脈脈沖沖A Aw we e頂頂?shù)椎譫 d電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第128頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第129頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第130頁(yè)yASKH電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第131頁(yè)220rrxrttt電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第132頁(yè)u 普通模擬示波器不能測(cè)量單脈沖的參數(shù)，只能測(cè)普通模擬示波器不能測(cè)量單脈

18、沖的參數(shù)，只能測(cè)量周期脈沖信號(hào)的參數(shù)。量周期脈沖信號(hào)的參數(shù)。u 數(shù)字存儲(chǔ)示波器對(duì)單脈沖和周期脈沖信號(hào)參數(shù)都數(shù)字存儲(chǔ)示波器對(duì)單脈沖和周期脈沖信號(hào)參數(shù)都能測(cè)量。能測(cè)量。u 數(shù)字存儲(chǔ)示波器內(nèi)部有計(jì)算功能，有些參數(shù)可直數(shù)字存儲(chǔ)示波器內(nèi)部有計(jì)算功能，有些參數(shù)可直接得到測(cè)量數(shù)值，如幅度、上升時(shí)間、下降時(shí)間、接得到測(cè)量數(shù)值，如幅度、上升時(shí)間、下降時(shí)間、脈寬等。脈寬等。u 數(shù)字存儲(chǔ)示波器使用可調(diào)的水平游標(biāo)或垂直游標(biāo)，數(shù)字存儲(chǔ)示波器使用可調(diào)的水平游標(biāo)或垂直游標(biāo)，可直接得到兩游標(biāo)間的電壓差值或時(shí)間差值，比可直接得到兩游標(biāo)間的電壓差值或時(shí)間差值，比模擬示波器減少了讀數(shù)誤差。模擬示波器減少了讀數(shù)誤差。 電子測(cè)量原理電

19、子測(cè)量原理第133頁(yè)mcEmE調(diào)制信號(hào)振幅載波信號(hào)振幅tU(t)0EmEcEmba100%abmab電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第134頁(yè)u u(t)(t)+ + + +- - -X XY Ybaab電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第135頁(yè)( )x t( )y t激勵(lì)激勵(lì)響應(yīng)響應(yīng)系 統(tǒng)系 統(tǒng)（微分方程）（微分方程）（傳遞函數(shù)）（傳遞函數(shù)）（頻率響應(yīng)函數(shù)）（頻率響應(yīng)函數(shù)）（脈沖響應(yīng)函數(shù)）（脈沖響應(yīng)函數(shù)）電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第136頁(yè)t t0 0)(tt t0 0u(t)u(t)(a)單位脈沖信號(hào)單位脈沖信號(hào)(b)單位階躍信號(hào)(b)單位階躍信號(hào)1 10( )00ttt( )1t dt且10( )00tu

20、 tt( )( )( )( )tdu ttt dtu tdt電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第137頁(yè)卷積定理卷積定理( )( )( )() ( )( ) ()y tx th tx thdxh td脈沖響應(yīng)脈沖響應(yīng)輸入單位脈沖信號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸出。輸入單位脈沖信號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸出。階躍響應(yīng)階躍響應(yīng)輸入單位階躍信號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)的輸出輸入單位階躍信號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)的輸出 脈沖響應(yīng)的積分為階躍響應(yīng)脈沖響應(yīng)的積分為階躍響應(yīng)階躍響應(yīng)的微分就是脈沖響應(yīng)階躍響應(yīng)的微分就是脈沖響應(yīng) 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第138頁(yè)系統(tǒng)脈沖響應(yīng)的直接測(cè)量方法系統(tǒng)脈沖響應(yīng)的直接測(cè)量方法微分器微分器示波器示波器被測(cè)系統(tǒng)被測(cè)系統(tǒng)單位階躍單位

21、階躍信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器示波器示波器被測(cè)系統(tǒng)被測(cè)系統(tǒng)單位脈沖單位脈沖信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器被測(cè)系統(tǒng)被測(cè)系統(tǒng)示波器示波器微分器微分器單位階躍單位階躍信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器h(t)h(t)h(t)h(t)h(t)h(t)u(t)u(t)u(t)u(t)階躍階躍響應(yīng)響應(yīng))(t)(t電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第139頁(yè)( )( ) ()( ) ()( )( )( )( )mmy nx m h nmh m x nmx nh nh nx n( )( )(1/ ) ( )( )( )(1/ ) ( )h ty tx tx ty th t或( )( )(1/ ) ( )( )( )(1/ ) ( )h ny nx nx ny nh n或電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第140頁(yè)( )( )( )() ( )y tx th tx thd()()()Y jX jH j()()()()()()Y jY jH jX jX jH j或111() ( )