第5章電子式電測儀表

了解示波器的結構和顯示波形的基本原理，初步掌握其使用方法學習示波器、低頻信號發(fā)生器的使用方法學習使用示波器測量觀察信號的電壓、頻率、位相差的一些方法1按用途與特點分類：

通用示波器

取樣示波器數字存儲示波器專用示波器

矢量示波器、環(huán)掃描示波器、邏輯示波器等對于一個電信號，可以用它的瞬時幅值隨時間的變化情況來表示，例如，用各種電子示波器對電信號的波形及表征它的各種參數進行測試的方法，稱為時域分析方法。電子示波器是時域測量技術中最為靈活而應用廣泛的電子測量一儀器。電子示波器又稱陰極射線示波器或電子射線示波器，是可觀測時域電壓信號波形或兩時域電壓信號間函數關系的快速顯示儀器。25.1電子示波器原理1.示波器的基本結構通用示波器原理框圖

電子示波器是利用被測電壓控制示波管中的電子束，通過電子束的偏轉反映被測信號的變化。由電子束轟擊在熒光屏上而激發(fā)出亮光，亮光連成的軌跡就代表了被測信號的波形。3被測信號經垂直偏轉板顯示

5偏轉原理

6(2)掃描方式采用連續(xù)掃描時，如果TnnTs，屏幕上的波形會有“移動”現象

連續(xù)掃描7(3)雙蹤顯示雙蹤顯示實現的方法一般是用雙束示波管或用單束示波管外加電子開關。

采用雙束示波管的示波器結構復雜、價格較貴?？衫脝问静ü軐崿F雙蹤顯示。

9控制S1、S2的方法有兩種：交替法和斷續(xù)法

(a)交替法顯示波形(b)斷續(xù)法顯示波形10(4)其它

放大器作用靈敏度選擇開關(“V/DIV”或“VOLTS/DIV”)

掃描速度控制(“T/DIV”或“SEC/DIV”)

示波器電源（高壓部分和低壓兩部分）

11標準矩形方波的示波器顯示圖形

135.2電子示波器的應用1.電壓的測量交流電壓的測量

將通道靈敏度選擇開關(VOLT/DIV)的微調位置以順時針方向旋至滿度的校準位置。

14直流電壓的測量

“VOLTS/DIV”的指示值為0.5，則Vp-p=0.53.7=1.85V。先將Y軸耦合方式開關置“GND”位置，調節(jié)Y軸移位使掃描基線在一個合適的位置，再將耦合開關置“DC”位置。15上升時間的測量

173.兩個同頻率信號相位差的測量直接測量法18李薩育圖形法195.3取樣示波器1.取樣原理取樣保持器的基本原理

通用示波器采用實時測量的方法，受限于Y軸放大器帶寬、時基掃描速度，上限工作頻率1500Mhz。將高頻信號經過采樣變換，變換成與原波形相似的低頻信號，使得普通示波器可以顯示高頻被測信號。21取樣示波器的工作波形

22取樣脈沖周期取樣次數所需取樣時間步進間隔△t與信號最高頻率的周期之間應滿足采樣定理235.4數字存儲示波器1.數字存儲示波器的基本組成典型數字示波器原理框圖

252.數字存儲示波器的信號采集技術(1)采樣方式(a)實時采樣所有采樣點是示波器一次觸發(fā)而獲得。26(b)等效時間采樣①隨機采樣隨機采樣

多點隨機采樣

27(2)采樣速率即數字化速率，通?？捎?種方式描述：采樣次數，表示成單位時間內采樣的次數；采樣頻率信息率，表示為單位時間存儲多少位(bit)的數據。采樣速率受存儲容量(記錄長度)的限制，為防止采樣存儲器的溢出，在不同的掃描速率時，要求采樣速率具有對應關系29(3)采樣器件兩路組合采樣原理

并聯比較式A/D轉換器

多個A/D交叉復用，以成倍提高采樣速率30CCD＋A/D技術

CCD＋A/D組合采集原理

先高速模擬存儲，再進行慢速A/D數字化處理

31(4)采樣存儲器采樣存儲器的環(huán)形結構各存儲單元按串行方式依次尋址，且首尾相接，每次采樣的數據按順序依次存儲。32(5)觸發(fā)方式數字示波器的觸發(fā)可看作是從存儲器中選取信號的一個標志。延遲觸發(fā)33毛刺觸發(fā)捕捉尖峰干擾的波形

毛刺觸發(fā)343.數字存儲示波器的波形顯示技術(1)點顯示技術視覺混淆示意圖

35(2)數據點插入技術用數據點插入技術可以解決視覺錯誤問題，主要有兩種插入方法，即線性插入和曲線插入。

364.數字存儲示波器的控制系統(tǒng)數字存儲示波器的控制系統(tǒng)需要完成數據采集、數據處理、顯示、人機控制等功能，用一個微處理器很難及時完成這些任務，因此現代數字存儲示波器出現多CPU系統(tǒng)。通常一個CPU為主CPU，具有相應的存儲器(ROM、RAM)、輸入輸出接口(I/O)和外設(鍵盤、顯示器等)，執(zhí)行管理整個儀器的軟件；其余CPU為從CPU，在主CPU管理下完成一部分工作，如數據采集CPU、數據處理CPU、通信管理CPU等。375.主要性能指標(1)最高采樣速率(2)存儲帶寬BW(a)重復帶寬(等效帶寬)(b)單次帶寬(有效存儲帶寬)N—每格的采樣點數；t/DIV—掃描速率fsmax—最高采樣速率；k—每周期采樣點數即單位時間內采樣次數，也稱數字化速率，用每秒完成的A/D轉換的最高次數來衡量。實時采樣速率38(3)分辨率分辨率指示波器能分辨的最小電壓增量，即量化的最小單元。

垂直分辨率：電壓分辨率，與A/D轉換器的分辨率相對應，以每格的分級數或百分數表示；水平分辨率：時間分辨率，由采樣速率和存儲器容量決定，以屏幕每格含多少點或用百分數表示。39(4)存儲容量存儲容量即記錄長度，由采樣存儲器的最大容量表示，數字存儲示波器常用2