示波技術(shù)和測(cè)量技術(shù)第三章第1頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)

示波測(cè)試的基本原理

一、陰極射線示波管

示波管（CRT）：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏

陰極射線示波管電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)熒光屏第2頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（一）電子槍：

電子槍由燈絲F，陰極K，柵極G1和G2，陽(yáng)極A1和A2組成。

F、K：當(dāng)燈絲加熱陰極后，涂有氧化物的陰極發(fā)射大量的電子。G1：G1對(duì)K的負(fù)電位的改變，起到調(diào)節(jié)電子密度進(jìn)而調(diào)節(jié)光點(diǎn)亮度的作用，G1電位越負(fù)，圖形越暗，調(diào)節(jié)G1電度的電位器稱為“輝度”。

第3頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日G2、A1、A2：G2、A1、A2的電位均遠(yuǎn)高于K，組成聚焦系統(tǒng)，對(duì)電子束進(jìn)行聚焦和加速，G2、

A2一般相連，這個(gè)高電位一般接近于地電位。A1的電位通常低于

A2，。

陰極射線示波管電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)熒光屏第4頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日電子穿越加速場(chǎng)的過(guò)程：

電子穿越加速場(chǎng),由于電子在垂直方向沒(méi)有受力,那么第5頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日即電子的運(yùn)動(dòng)方向偏向軸向。

第6頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日電子穿越減速場(chǎng)的過(guò)程：

即：電子的運(yùn)動(dòng)方向偏離了軸向。

第7頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日電子槍中聚焦系統(tǒng)的作用:

由于A1的電位比G2和A2低，即，且G2的電位遠(yuǎn)高于G1，所以G1至G2和A1至A2電子束的主要趨勢(shì)是聚擾和加速，G2到A1電子來(lái)的主要趨勢(shì)是發(fā)散。調(diào)節(jié)A1電位的電位器稱為“聚焦”旋鈕，調(diào)節(jié)A2電度的旋鈕稱為“輔助聚焦”，以免A2至偏轉(zhuǎn)板間可能發(fā)生散焦。

第8頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日+-輝度聚焦輔助聚焦第9頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：

示波管中至少有X偏轉(zhuǎn)板和Y偏轉(zhuǎn)板各一對(duì)。以Y偏轉(zhuǎn)板為例說(shuō)明光點(diǎn)在熒光屏上的位移與什么因素有關(guān)。

+-電子束屏幕第10頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日為示波管的偏轉(zhuǎn)靈敏度，單位為V/cm在偏轉(zhuǎn)電壓Vy的作用下，Y方向在熒光屏偏轉(zhuǎn)的距離為

第11頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(三)熒光屏

熒光屏在示波管一端，通常是圓形或矩形的。在示波管內(nèi)壁涂上一層熒光物質(zhì)，面向電子槍的一側(cè)還常覆蓋一層極薄的透明鋁膜。高速電子可以穿透這層鋁膜轟擊屏上的熒光物質(zhì)，后者將電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，產(chǎn)生亮點(diǎn)。此外，這層鋁膜還能吸收熒光物質(zhì)發(fā)出的二次電子和光束中的負(fù)離子，還對(duì)熒光有反射作用，使顯示的圖形更加清晰。當(dāng)電子束從熒光屏上移去后，光點(diǎn)仍能在屏上保持一定的時(shí)間才消失。從電子束移去到光點(diǎn)亮度下降為原始值的10％，所延續(xù)的時(shí)間稱為余輝時(shí)間。為了測(cè)量所顯示波形的高度和寬度，在熒光屏上還常有一定的刻度線。第12頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、圖像顯示的基本原理

圖像顯示基本類(lèi)型（1）顯示隨時(shí)間變化的信號(hào)。（2）顯示任意兩個(gè)變量x與y的關(guān)系。

（一）顯示隨時(shí)間變化的信號(hào)：

1、掃描的概念

假設(shè)，即為加到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板上的電壓，則電子束就會(huì)在Y方向按正弦規(guī)律變化，任一瞬間的偏轉(zhuǎn)距離正比于該瞬間Y偏轉(zhuǎn)板上的電壓。

第13頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1203第14頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日00假設(shè)在X偏轉(zhuǎn)板上加一隨時(shí)間而線性變化的電壓，即鋸齒波電壓，那么光點(diǎn)在X方向偏轉(zhuǎn)的距離變化反映了時(shí)間的變化，光點(diǎn)在熒光屏上構(gòu)成反映時(shí)間變化的直線

。第15頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1234信號(hào)波形在時(shí)間軸上展開(kāi)第16頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日掃描：光點(diǎn)在鋸齒波作用下掃動(dòng)的過(guò)程。掃描電壓：能實(shí)現(xiàn)掃描的鋸齒波電壓。掃描正程：光點(diǎn)自左向右的連續(xù)掃動(dòng)。

掃描回程：光點(diǎn)自右端迅速返回起點(diǎn)。時(shí)間基線：若在Y方向不加電壓，光點(diǎn)只在X方向上構(gòu)成反映時(shí)間變化的一條直線。

第17頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、信號(hào)與掃描電壓的同步：

同步：掃描電壓的周期是被觀察信號(hào)周期的整數(shù)倍。

即第18頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日被測(cè)信號(hào)與掃描電壓的同步第19頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日被測(cè)信號(hào)與掃描電壓的不同步第20頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日同步的實(shí)現(xiàn)：

利用被測(cè)信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)同步觸發(fā)信號(hào)去控制示波器時(shí)基電路中的掃描發(fā)生器，迫使它們同步。

用外加信號(hào)去產(chǎn)生同步觸發(fā)信號(hào)，但外加信號(hào)的周期應(yīng)與被測(cè)信號(hào)有一定關(guān)系。3、連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描：

連續(xù)掃描:掃描電壓是連續(xù)。觸發(fā)掃描:只有在被測(cè)脈沖到來(lái)時(shí)才掃描一次。第21頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）顯示任意兩個(gè)變量之間的關(guān)系在示波管中，電子束同時(shí)受到X和Y兩個(gè)偏轉(zhuǎn)的作用，示波器可變?yōu)橐粋€(gè)X-Y圖示儀。李沙育圖形：示波器兩個(gè)偏轉(zhuǎn)板都加正弦電壓時(shí)顯示的圖形。

第22頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日兩個(gè)同頻率信號(hào)構(gòu)成的李沙育圖形第23頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

第二節(jié)

通用示波器

一、示波器的分類(lèi)和通用示波器的組成分類(lèi)：（1）通用示波器（2）多束示波器（3）取樣示波器（4）記憶、存貯示波器

（5）

專用或特殊示波器

組成：

示波管

垂直通道

水平通道

電源電路校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器第24頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日X輸入衰減Y前置放大器延遲線Y輸出放大器觸發(fā)電路X放大器掃描發(fā)生器環(huán)Y輸入外觸發(fā)輸入內(nèi)外內(nèi)外X通道Y通道校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器

校準(zhǔn)輸出電源第25頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、

示波器的垂直通道

垂直通道包括：輸入衰減器Y前置放大器延遲線Y輸出放大器

第26頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(—)輸入衰減器

＋__＋若滿足——最佳補(bǔ)償

則

與信號(hào)頻率無(wú)關(guān)

改變分壓比就可改變示波器的偏轉(zhuǎn)靈敏度。

（分壓公式）第27頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）延遲線：作用：把加到垂直偏轉(zhuǎn)板的脈沖信號(hào)延遲一段時(shí)間，使信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間滯后于掃描開(kāi)始時(shí)間。被觀測(cè)脈沖掃描電壓屏幕顯示（三）Y放大器：Y放大器使示波器具有觀測(cè)微弱信號(hào)的能力。

Y放大器前置放大器輸出放大器第28頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日三、示波器的水平通道

組成:掃描發(fā)生器環(huán)觸發(fā)電路X放大器

（一）掃描發(fā)生器環(huán)

掃描發(fā)生器環(huán)是產(chǎn)生掃描信號(hào)(鋸齒波）的，它又稱時(shí)基電路。第29頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日掃描：光點(diǎn)在鋸齒波作用下掃動(dòng)的過(guò)程。掃描電壓：能實(shí)現(xiàn)掃描的鋸齒波電壓。掃描正程：光點(diǎn)自左向右的連續(xù)掃動(dòng)。

掃描回程：光點(diǎn)自右端迅速返回起點(diǎn)。時(shí)間基線：若在Y方向不加電壓，光點(diǎn)只在X方向上構(gòu)成反映時(shí)間變化的一條直線。

補(bǔ)充第30頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日掃描門(mén)積分器

比較和釋抑電路

至X放大器增輝-E掃描發(fā)生器環(huán)的組成D第31頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1、積分器：產(chǎn)生鋸齒波

S+ERCA+_+ERCA+_T第32頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日S斷開(kāi)：

和t成線性關(guān)系。

S閉合：C迅速放電，迅速上升，形成鋸齒波掃描電壓。

為高電平，T截止，相當(dāng)S斷開(kāi)。為低電平，T導(dǎo)通，相當(dāng)S接通。

+ERCA+_T第33頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日把積分器產(chǎn)生的鋸齒波電壓送入X放大器加以放大，再加至水平偏轉(zhuǎn)板，由于偏轉(zhuǎn)的水平距離與偏轉(zhuǎn)電壓成正比，而這個(gè)電壓與時(shí)間成正比，所以可以用熒光屏上的水平距離代表時(shí)間。

掃描速度

x：光點(diǎn)在水平方向偏轉(zhuǎn)的距離

t：偏轉(zhuǎn)x距離所對(duì)應(yīng)的時(shí)間

掃描速度的粗調(diào)：改變R或C掃描速度的微調(diào)：改變E第34頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、掃描門(mén)

也稱時(shí)基闡門(mén)：用來(lái)產(chǎn)生門(mén)控信號(hào)，用射極耦合雙穩(wěn)觸發(fā)電路即施密特電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

+E-E來(lái)自觸發(fā)電路

來(lái)自比較釋抑電路

-E去積分器T1T2穩(wěn)定度＋－第35頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日時(shí),截止，導(dǎo)通，處于第一穩(wěn)定狀態(tài)為低電平，積分器不積分，沒(méi)有鋸齒波產(chǎn)生。時(shí),導(dǎo)通，截止，進(jìn)入第二穩(wěn)定狀態(tài)為高電平，積分器開(kāi)始積分，有鋸齒波產(chǎn)生。**去積分器-E來(lái)自觸發(fā)電路來(lái)自比較釋抑電路-ET1T2穩(wěn)定度tt00t1t2＋－+E第36頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日tt00t1t2時(shí),，還導(dǎo)通，還截止，保持第二穩(wěn)定狀態(tài)，積分器繼續(xù)積分，有鋸齒波產(chǎn)生。時(shí),，截止，導(dǎo)通，回到第一穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，積分器停止積分，鋸齒波消失。**+E去積分器-E來(lái)自觸發(fā)電路

來(lái)自比較釋抑電路

-ET1T2穩(wěn)定度＋－第37頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(1)受三方面信號(hào)的共同作用：

①“穩(wěn)定度”旋鈕的電位器供給它一個(gè)直流電位；②接受從觸發(fā)電路來(lái)的觸發(fā)脈沖；③接受從釋抑電路來(lái)的釋抑信號(hào)。

+E-E來(lái)自觸發(fā)電路

來(lái)自比較釋抑電路-E去積分器T1T2穩(wěn)定度第38頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日②直流電位使高于，在沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)，也能使導(dǎo)通，截止,即產(chǎn)生掃描電壓；

(2)“穩(wěn)定度”旋鈕來(lái)的直流電位的作用:

①直流電位使處于與之間，只有在觸發(fā)脈沖作用下才會(huì)翻轉(zhuǎn)到導(dǎo)通，截止的狀態(tài),即產(chǎn)生掃描電壓；

③直流電位過(guò)負(fù)，有觸發(fā)信號(hào)時(shí)也達(dá)不到，則不會(huì)產(chǎn)生掃描信號(hào)，這時(shí)示波器X通道直接輸入外加信號(hào)。

+E-E來(lái)自觸發(fā)電路

來(lái)自比較釋抑電路-E去積分器T1T2穩(wěn)定度第39頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、比較和釋抑電路

掃描門(mén)積分器至X放大器-ED比較和釋抑+E+ERhChTBP穩(wěn)定度-+放電回路充電回路第40頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb釋抑電路充電

釋抑電路放電

掃描電壓第二次掃描Vr12345（1）觸發(fā)信號(hào)使導(dǎo)通，截止，積分器開(kāi)始積分，輸出掃描電壓（隨時(shí)間線性）

*觸發(fā)掃描

第41頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（2）如果有第二個(gè)觸發(fā)信號(hào)使或沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)，導(dǎo)通，截止保持不變（）。tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb釋抑電路充電

釋抑電路放電

掃描電壓第二次掃描Vr12345掃描門(mén)積分器至X放大器-ED比較和釋抑+E+ERhChTBP穩(wěn)定度-+放電回路充電回路第42頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（2）如果有第二個(gè)觸發(fā)信號(hào)使或沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)，導(dǎo)通，截止保持不變（）。tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb釋抑電路充電

釋抑電路放電

掃描電壓第二次掃描Vr12345掃描門(mén)積分器至X放大器-ED比較和釋抑+E+ERhChTBP穩(wěn)定度-+放電回路充電回路第43頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日掃描電壓達(dá)到負(fù)值→T導(dǎo)通→充電

→隨兩端的電壓開(kāi)始。

tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb釋抑電路充電

釋抑電路放電

掃描電壓第二次掃描Vr12345掃描門(mén)積分器至X放大器-ED比較和釋抑+E+ERhChTBP穩(wěn)定度-+放電回路充電回路第44頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日繼續(xù)↓→二極管D截止→電位只由兩端的電壓決定（與“穩(wěn)定度”旋鈕的直流電位無(wú)關(guān)）。tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb釋抑電路充電

釋抑電路放電

掃描電壓第二次掃描Vr12345掃描門(mén)積分器至X放大器-ED比較和釋抑+E+ERhChTBP穩(wěn)定度-+放電回路充電回路第45頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（5），截止，導(dǎo)通,掃描停止→積分器C放電(RC為時(shí)間常數(shù))→積分器停止積分→↑→T截止→放電→隨兩端的電壓↑。

tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb釋抑電路充電

釋抑電路放電

掃描電壓第二次掃描Vr12345掃描門(mén)積分器至X放大器-ED比較和釋抑+E+ERhChTBP穩(wěn)定度-+放電回路充電回路第46頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（6）繼續(xù)放電，由于，所以C先放電完。

掃描門(mén)積分器至X放大器-ED比較和釋抑+E+ERhChTBP穩(wěn)定度-+放電回路充電回路tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb釋抑電路充電

釋抑電路放電

掃描電壓第二次掃描Vr12345第47頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日C放電完，掃描回程進(jìn)行完畢，但還在繼續(xù)放電。

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釋抑電路放電

掃描電壓第二次掃描Vr12345掃描門(mén)積分器至X放大器-ED比較和釋抑+E+ERhChTBP穩(wěn)定度-+放電回路充電回路第48頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（8）是的放電時(shí)間，觸發(fā)脈沖不起作用，處于“抑”狀態(tài)。

掃描門(mén)積分器至X放大器-ED比較和釋抑+E+ERhChTBP穩(wěn)定度-+放電回路充電回路tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb釋抑電路充電

釋抑電路放電

掃描電壓第二次掃描Vr12345第49頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日之后，這時(shí)處于“釋”狀態(tài)，如果有觸發(fā)信號(hào)，產(chǎn)生掃描電壓。

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釋抑電路放電

掃描電壓第二次掃描Vr12345掃描門(mén)積分器至X放大器-ED比較和釋抑+E+ERhChTBP穩(wěn)定度-+放電回路充電回路第50頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日條件：，保證完成掃描回程前，即使有第4個(gè)脈沖觸發(fā)，也不能產(chǎn)生第二次掃描，保證每次回歸結(jié)束后才可能開(kāi)始下一次掃描。tE1E0E2t1t2t3t4t5tfthtb釋抑電路充電

釋抑電路放電

掃描電壓第二次掃描Vr12345第51頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日tE1E0E2t1t2t3t4tfthtb釋抑電路充電

釋抑電路放電

掃描電壓第二次掃描Vr*連續(xù)掃描

施密特電路從“穩(wěn)定度”旋紐得到直流電壓，是否有觸發(fā)脈沖都可以掃描。

第52頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）觸發(fā)電路

觸發(fā)電路用來(lái)產(chǎn)生周期與被測(cè)信號(hào)有關(guān)的觸發(fā)脈沖，這個(gè)脈沖被加至掃描門(mén)。

電源＋電源－內(nèi)＋內(nèi)－外＋外－外觸發(fā)6.3V(交流）自Y放大器C1C2C3ACAC低頻抑制HFDC極性方式12＋－＋－電平比較整形去掃描發(fā)生器環(huán)12第53頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1、比較整形電路

近于并略大于時(shí)電路翻轉(zhuǎn)，輸出觸發(fā)脈沖。電源＋電源－內(nèi)＋內(nèi)－外＋外－外觸發(fā)6.3V(交流）自Y放大器C1C2C3ACAC低頻抑制HFDC極性方式12＋－＋－電平比較整形去掃描發(fā)生器環(huán)12第54頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、“電平”旋鈕

比較整形電路的一端接一個(gè)可調(diào)時(shí)直流電壓，調(diào)整這個(gè)直流電壓的旋鈕稱為“電平”旋鈕。比較整形電路另一端接觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)的電平接近“電平”旋鈕選擇的直流電位時(shí)，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。因此“電平”旋鈕是決定信號(hào)在什么電平產(chǎn)生觸發(fā)的。

第55頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、“極性”開(kāi)關(guān)

三刀六位開(kāi)關(guān)，選擇觸發(fā)源和觸發(fā)信號(hào)的極性。電源＋電源－內(nèi)＋內(nèi)－外＋外－外觸發(fā)6.3V(交流）自Y放大器C1C2C3ACAC低頻抑制HFDC極性方式12＋－＋－電平比較整形去掃描發(fā)生器環(huán)12第56頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日正極性、正電平負(fù)極性、正電平正極性、負(fù)電平負(fù)極性、負(fù)電平實(shí)線表示觸發(fā)信號(hào)虛線表示直流電位極性選正，觸發(fā)信號(hào)至比較整形電路的輸入端1

極性選負(fù)，觸發(fā)信號(hào)至比較整形電路的輸入端2第57頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日電源＋電源－內(nèi)＋內(nèi)－外＋外－外觸發(fā)6.3V(交流）自Y放大器C1C2C3ACAC低頻抑制HFDC極性方式12＋－＋－電平比較整形去掃描發(fā)生器環(huán)12第58頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4、“方式”開(kāi)關(guān)：

直流（DC）方式交流（AC）方式

AC低頻抑制方式AF高頻耦合方式

（三）X放大器：改變X放大器的增益可以使光跡在水平方向得到若干倍的擴(kuò)展，校準(zhǔn)掃描速度，改變X放大器有關(guān)的直流電位，可使光跡產(chǎn)生水平位移。

第59頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO)簡(jiǎn)稱數(shù)字示波器。一、數(shù)字存儲(chǔ)示波器的組成和工作原理數(shù)字存儲(chǔ)示波器主要由采樣存儲(chǔ)、觸發(fā)與時(shí)基和顯示三大部分組成。第60頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（一）采樣存儲(chǔ)采樣存儲(chǔ)包括◆衰減及放大◆采樣保持及AD變換◆采集存儲(chǔ)器三部分衰減及放大電路的作用與模擬示波器類(lèi)似。它們的輸出信號(hào)經(jīng)采樣保持電路，由連續(xù)信號(hào)變?yōu)殡x散信號(hào)，各離散點(diǎn)的采樣值正比于采樣瞬間的幅值。經(jīng)過(guò)AD變換，離散的模擬量變?yōu)榱炕蟮臄?shù)字量，然后由采集存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。第61頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日數(shù)字存儲(chǔ)示波器的采樣方式分為實(shí)時(shí)采樣和非實(shí)時(shí)采樣。非實(shí)時(shí)采樣分為非實(shí)時(shí)順序采樣和隨機(jī)采樣兩種。1．采樣方式（1）實(shí)時(shí)采樣:在信號(hào)實(shí)際經(jīng)歷的時(shí)間內(nèi)完成了全部采樣。在實(shí)時(shí)采樣中，只要按時(shí)間順序在同一波形上等問(wèn)隔采集若干點(diǎn)即可。實(shí)時(shí)取樣不能解決示波器在觀測(cè)高頻信號(hào)時(shí)所遇到的頻帶限制的困難。第62頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（2）非實(shí)時(shí)順序采樣234561123456非實(shí)時(shí)順序采樣通常對(duì)周期為T(mén)的信號(hào)每經(jīng)大約m個(gè)周期采集一點(diǎn)（m為正整數(shù)），但每次采樣都比前次在波形的相對(duì)位置上滯后△t，也就是說(shuō)每經(jīng)（mT+△t）采集一點(diǎn)。第63頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（3）非實(shí)時(shí)隨機(jī)采樣非實(shí)時(shí)隨機(jī)采樣也要經(jīng)過(guò)多個(gè)信號(hào)波形的采集，才能”拼湊”出完整波形所需的采樣點(diǎn)，但是在一個(gè)采集窗口內(nèi)它可以取得若干個(gè)采樣點(diǎn)。第64頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日對(duì)隨機(jī)采樣方式，通常用內(nèi)插的方法精確計(jì)算觸發(fā)點(diǎn)至下一個(gè)采樣時(shí)鐘的相對(duì)時(shí)間間隔（圖中)，微處理器根據(jù)這些相對(duì)位置重建全部采樣點(diǎn)，”拼湊”成供顯示的波形。第65頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2．?dāng)?shù)字示波器的混淆失真為不失真地恢復(fù)被測(cè)波形，通常需要示波器的采樣率為被測(cè)信號(hào)所包含最高頻率的4～l0倍以上。如果采樣率過(guò)低．則恢復(fù)、顯示的波形可能發(fā)生嚴(yán)重失真，這稱為混淆失真。第66頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日數(shù)字存儲(chǔ)示波器要用存儲(chǔ)器把AD變換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)以便顯示。3．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器的存儲(chǔ)存儲(chǔ)容量每個(gè)信號(hào)通道能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù)稱為存儲(chǔ)容量，亦稱為存儲(chǔ)深度（長(zhǎng)度、寬度）或記錄長(zhǎng)度。第67頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）信息顯示1.CRT光柵增輝顯示光柵增輝顯示一半采用磁偏轉(zhuǎn)的CRT，即用X，Y兩個(gè)磁偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，來(lái)使電子束偏轉(zhuǎn)。磁偏轉(zhuǎn)管由于偏轉(zhuǎn)角度大、工作頻率高和失真及功耗均小等優(yōu)點(diǎn)，在各類(lèi)顯示器中得到廣泛應(yīng)用。(1)光柵增輝顯示的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)第68頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（2）暗光柵的產(chǎn)生如果把頻率較高的鋸齒波電流加至CRT的X偏轉(zhuǎn)線圈，把頻率比它低千、百倍的鋸齒波電流加至Y偏轉(zhuǎn)線圈。在他們形成的合成磁場(chǎng)作用下，光束快速在X方向掃動(dòng)（稱為行掃描）的同時(shí)，還會(huì)在Y方向緩慢掃動(dòng)（稱為場(chǎng)掃描或幀掃描）。第69頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日盡管行掃描時(shí)，光跡在Y方向也稍有異動(dòng)，但由于fx>>fy，有幾乎可以認(rèn)為熒屏上的光跡由一條條緊密靠攏的橫線所組成，這稱為光柵。如果光柵是亮的，則熒屏一片白亮，什么圖形、符號(hào)都看不到了。因此，在沒(méi)有顯示信息時(shí)，調(diào)負(fù)CRT柵陰之間的點(diǎn)位，使光柵變暗，稱為暗光柵。第70頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日將熒屏分為若干個(gè)能分辨的點(diǎn)陣，每格作用于柵陰之間的加亮脈沖與一個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。每幀圖像對(duì)應(yīng)一長(zhǎng)串加亮脈沖，它是把各顯示行的加亮脈沖列串聯(lián)而成，并在各行及各幀間加進(jìn)必要的同步脈沖。(3)暗光柵增輝顯示方式第71頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3.波形顯示的內(nèi)插方法（1）波形顯示采用內(nèi)插方法的原因數(shù)字示波器采集的是一系列離散點(diǎn)，當(dāng)采用不加內(nèi)插技術(shù)的“點(diǎn)顯示”法時(shí)，熒屏上也顯示離散的光點(diǎn)。在不少情況下顯示點(diǎn)數(shù)不夠多。例如，用采樣率為500MS/s的示波器觀測(cè)頻率為100MHz的正弦信號(hào)，則每個(gè)信號(hào)周期上只有5哥采樣點(diǎn)，若在熒屏上觀測(cè)兩周，則只有10個(gè)顯示點(diǎn)，觀測(cè)效果就較差了。在點(diǎn)顯示中，通常需要采樣頻率比信號(hào)最高頻率高25倍，才能保證較好的顯示效果。為解決上述問(wèn)題，數(shù)字示波器中常采用內(nèi)插技術(shù)，以插補(bǔ)采樣點(diǎn)間的部分。第72頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（2）內(nèi)插技術(shù)的種類(lèi)最常用的內(nèi)插技術(shù)有兩種，即正弦內(nèi)插和脈沖內(nèi)插，后者又稱為線性內(nèi)插。（3）正弦內(nèi)插根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理理論，一個(gè)有限帶寬的信號(hào)x（t）的最高頻率分量若為fM，則該信號(hào)在時(shí)域內(nèi)完全可以由一系列時(shí)間間隔T等于或小于1/(2fM)的樣點(diǎn)值x(nT)與其內(nèi)插函數(shù)乘積的代數(shù)和表達(dá)，即通常采樣頻率應(yīng)為信號(hào)最高頻率的4~5倍或更高。第73頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（4）脈沖內(nèi)插脈沖（線性）內(nèi)插是在采樣點(diǎn)間用直線進(jìn)行插補(bǔ)，這種方法更適合與對(duì)脈沖信號(hào)的內(nèi)插顯示。這時(shí)采樣頻率應(yīng)為信號(hào)最高頻率的10倍或更高。（三）時(shí)基與觸發(fā)(1)數(shù)字示波器的時(shí)基電路1.時(shí)基數(shù)字示波器的時(shí)基電路，除了包括高穩(wěn)定度、高準(zhǔn)確度的主時(shí)鐘外，還需要產(chǎn)生各種時(shí)序信號(hào)，例如采樣時(shí)鐘，A/D變換啟動(dòng)信號(hào)，顯示定時(shí)信號(hào)等。第74頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日模擬示波器的時(shí)基電路主要用來(lái)產(chǎn)生于時(shí)間成正比的鋸齒波，即掃描電壓。數(shù)字示波器并不需要單獨(dú)產(chǎn)生鋸齒波，而是根據(jù)各采樣點(diǎn)間實(shí)際對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔，算出各顯示點(diǎn)的X坐標(biāo)加以顯示。因此，對(duì)于數(shù)字示波器，從數(shù)據(jù)采集開(kāi)始，幾乎每個(gè)主要環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格的定時(shí)關(guān)系。2.觸發(fā)模擬示波器的觸發(fā)信號(hào)用來(lái)啟動(dòng)一次掃描，圖形顯示部分處于觸發(fā)點(diǎn)之后。數(shù)字示波器的觸發(fā)點(diǎn)通常只是開(kāi)啟存儲(chǔ)門(mén)的一個(gè)參考點(diǎn)。（1）自動(dòng)電平觸發(fā)示波器根據(jù)實(shí)際輸入信號(hào)自動(dòng)選擇一個(gè)觸發(fā)電平，可以使顯示穩(wěn)定。通常，自動(dòng)選擇的觸發(fā)電平處于顯示波形幅度50%的位置。如果沒(méi)有信號(hào)輸入到示波器，則顯示一條時(shí)基線。第75頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（2）邏輯模式（Logicpattern）觸發(fā)數(shù)字示波器通常有2或4路輸入，其觸發(fā)可以由一路信號(hào)的某種跳變沿與另一至紀(jì)錄信號(hào)的邏輯狀態(tài)或邏輯組合共同確定。例如，可用I/O請(qǐng)求信號(hào)為邏輯真時(shí)的寫(xiě)時(shí)鐘邊沿來(lái)觸發(fā)，這就可以觀測(cè)向I/O設(shè)備寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)有關(guān)信號(hào)的情況，而不是想內(nèi)存寫(xiě)數(shù)據(jù)的情況。幾路信號(hào)的邏輯組合，可以是“與”、“或”、“與非”、“或非”、“異或”、“異或非”等多種關(guān)系。這種邏輯模式觸發(fā)又稱為碼型觸發(fā)，在觀測(cè)包含多路信號(hào)的數(shù)字系統(tǒng)時(shí)非常有用。第76頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（3）毛刺觸發(fā)毛刺是數(shù)字系統(tǒng)發(fā)生故障的重要原因之一，檢測(cè)毛刺對(duì)數(shù)字系統(tǒng)硬件故障分析有顯著作用。很多現(xiàn)代數(shù)字示波器可以規(guī)定當(dāng)輸入信號(hào)中含有正、負(fù)或任意方向的毛刺時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)。（4）脈沖邊沿時(shí)間或脈沖寬度不恰當(dāng)觸發(fā)數(shù)字電路常因信號(hào)邊沿不夠陡，致使信號(hào)邏輯值不能確定的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。有時(shí)，脈沖持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，致使某段時(shí)間信號(hào)的邏輯關(guān)系不對(duì)或信號(hào)的建立時(shí)間、保持時(shí)間不足。以上這些容易造成故障的情況均可設(shè)置為數(shù)字示波器的觸發(fā)條件。這種觸發(fā)又稱為時(shí)間限定觸發(fā)。第77頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（5）數(shù)字電路電平不規(guī)范（Runt）觸發(fā)操作者可規(guī)定兩個(gè)門(mén)限電平，當(dāng)信號(hào)連續(xù)兩次穿越其中一個(gè)電平，而不穿越另一個(gè)電平，則說(shuō)明信號(hào)值不規(guī)范。例如對(duì)于正電平的TTL電路，可規(guī)定+0.8V和+2.0V兩個(gè)門(mén)限電平，若信號(hào)從低電壓端穿過(guò)+0.8V而為穿過(guò)+2.0V，然后又向下端再次穿過(guò)+0.8V，則說(shuō)明信號(hào)幅值處于兩個(gè)門(mén)限電平之間。這種情況往往難于判斷信號(hào)值是邏輯0還是邏輯1，容易造成故障。因此，可把電平不規(guī)范作為觸發(fā)條件，這種觸發(fā)亦稱為矮脈沖觸發(fā)。第78頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（6）專用信號(hào)的觸發(fā)這種觸發(fā)為觀測(cè)某些專用信號(hào)提供了方便。例如，在電視信號(hào)觀測(cè)中，常需顯示與行信號(hào)、場(chǎng)信號(hào)有關(guān)的波形。因此，很多數(shù)字示波器設(shè)置了TV觸發(fā)，并提供多種與TV相關(guān)的觸發(fā)項(xiàng)選擇。又如I2C總線（InterICbus）是一種集成電路間互聯(lián)用串行總線，在消費(fèi)電子等很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。這種總線有規(guī)定的傳輸方式，I2C觸發(fā)就是便于觀測(cè)該總線相關(guān)信號(hào)的一種觸發(fā)方式。第79頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（7）觸發(fā)釋抑時(shí)間釋抑時(shí)間用來(lái)控制從一次觸發(fā)到允許下一次觸發(fā)之間的時(shí)間。在模擬世博中實(shí)際上也有釋抑時(shí)間，只不過(guò)它是用來(lái)保證掃描回程結(jié)束后采允許新的觸發(fā)，即保證每次掃描都從X軸的同一起點(diǎn)開(kāi)始。模擬示波器每種掃描時(shí)間因數(shù)（時(shí)基）對(duì)應(yīng)的釋抑時(shí)間由廠商在設(shè)計(jì)電路時(shí)確定，儀器操作者通常無(wú)法改變。數(shù)字示波器通?？捎捎脩糇约嚎刂漆屢謺r(shí)間。它的作用是在觀測(cè)復(fù)雜波形時(shí)獲得同步的觸發(fā)信號(hào)，以得到穩(wěn)定清晰的顯示。第80頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（8）序列觸發(fā)操作者可規(guī)定一個(gè)觸發(fā)時(shí)間序列，當(dāng)該序列的若干條件依次均得到滿足時(shí)采產(chǎn)生觸發(fā)。這些觸發(fā)事件可以是脈沖沿、模式、脈沖寬度等時(shí)間，也可以是對(duì)某時(shí)間的計(jì)數(shù)或延時(shí)等。在有些數(shù)字示波器中加進(jìn)了而邏輯分析儀功能，這時(shí)更常用到序列觸發(fā)功能。單純的數(shù)字示波器用到序列處罰時(shí)，通常是較短的簡(jiǎn)單序列。第81頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、數(shù)字示波器的特性（一）數(shù)字示波器的常見(jiàn)功能數(shù)字示波器大多具有模擬示波器的基本功能。例如基本顯示波形的功能、X-Y工作模式、基本出發(fā)方式等，還常包括一些功能方面的描述，例如說(shuō)明是否有延遲掃描功能和基本輸入、輸出信號(hào)的情況，包括輸入信號(hào)耦合方式、有無(wú)調(diào)輝用的Z輸入端，有無(wú)校準(zhǔn)幅度及時(shí)間用的校準(zhǔn)信號(hào)源輸出等。第82頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日數(shù)字示波器比模擬示波器增加了多種有用的功能，最常見(jiàn)的有自動(dòng)標(biāo)定（Autoscale）、自動(dòng)參數(shù)測(cè)量、波形和設(shè)置狀態(tài)的存儲(chǔ)、接口總線及輸出打印、顯示平均及曲線擬合（內(nèi)插方法）、帶寬濾波器接入、觸發(fā)工作模式及觸發(fā)條件選擇、光標(biāo)測(cè)量、毛刺檢測(cè)及峰值（包絡(luò)）檢測(cè)、數(shù)字信號(hào)處理、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)脈沖模板功能等?！糇詣?dòng)標(biāo)定自動(dòng)標(biāo)定又稱為自動(dòng)量程選擇，它是示波器根據(jù)輸入信號(hào)的具體情況，自動(dòng)選擇垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)和掃描時(shí)間因數(shù)，并指定觸發(fā)條件，使用戶不需要調(diào)整示波器的開(kāi)關(guān)、旋鈕、按鍵，即可得到恰當(dāng)?shù)娘@示波形。第83頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日◆自動(dòng)參數(shù)測(cè)量自動(dòng)參數(shù)測(cè)量功能可直接測(cè)量并顯示信號(hào)的幅度、周期、脈寬、前后沿等數(shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)信號(hào)參數(shù)。（二）數(shù)字示波器的主要工作特性1.帶寬帶寬是頻帶寬度的簡(jiǎn)稱，是指當(dāng)示波器輸入不同頻率的等幅正弦信號(hào)時(shí)，屏幕上對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)頻率的顯示幅度雖頻率變化而下跌3dB時(shí)，其下限到上限頻率的范圍。這里基準(zhǔn)頻率是指示波器頻率特性平坦部分的某一指定頻率。針對(duì)不同帶寬的示波器，基準(zhǔn)頻率亦不同。對(duì)于采用隨機(jī)采樣的數(shù)字示波器，應(yīng)分別給出對(duì)重復(fù)信號(hào)和對(duì)單次（實(shí)時(shí)）信號(hào)的帶寬。第84頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2.上升時(shí)間一個(gè)理想矩形脈沖電壓或電流在示波器上觀測(cè)時(shí)，由于示波器的影響，脈沖波形會(huì)有一定前沿。規(guī)定從穩(wěn)態(tài)幅度的10%~90%所經(jīng)過(guò)的時(shí)間間隔為上升時(shí)間，常用tr表示。3.采樣率采樣率又稱為取樣速率或數(shù)字化速率。它是指單位時(shí)間內(nèi)對(duì)模擬信號(hào)的采樣、存儲(chǔ)次數(shù)，常用每秒的采樣點(diǎn)數(shù)（S/s或Sa/s）表示。值得注意的是，廠商所給采樣率往往是該儀器最高實(shí)時(shí)（單次）采樣率，對(duì)非實(shí)時(shí)采樣，等效采樣率可以升高很多倍。第85頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4.存儲(chǔ)深度存儲(chǔ)深度又稱為存儲(chǔ)容量。它用來(lái)表示數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)信號(hào)的能力，通常是指采集存儲(chǔ)器的容量。當(dāng)有兩路輸入信號(hào)時(shí)，如果只使用其中一路，存儲(chǔ)深度往往可以加倍。5.垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)又稱垂直靈敏度。它是示波器垂直輸入電壓與垂直偏轉(zhuǎn)的長(zhǎng)度之比，單位為V/cm或V/div，div為熒屏上的一格，長(zhǎng)度一般也是1cm。廠商通常給出一個(gè)偏轉(zhuǎn)因數(shù)范圍，其最小值越小，示波器靈敏度越高，觀測(cè)微弱信號(hào)的能力越強(qiáng)。很多示波器有垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)微調(diào)裝置。第86頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日6.掃描時(shí)間因數(shù)掃描時(shí)間因數(shù)又稱為時(shí)基或掃描速度。它是指示波器光點(diǎn)在X軸方向移動(dòng)單位長(zhǎng)度所需的時(shí)間，以s/cm或s/div表示。廠商通常給出一個(gè)掃描時(shí)間因數(shù)范圍，其最小數(shù)值越小，示波器拉寬高頻信號(hào)的能力越強(qiáng)。7.垂直分辨率垂直分辨率是指數(shù)字示波器能分辨最小模擬量的能力。一般用儀器中所采用A/D轉(zhuǎn)換器量化的位數(shù)表示。由于噪聲等因素的影響，可能使分辨率下降。目前廠家所給一般均為理想情況，而不考慮下降情況。第87頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日8.水平分辨率水平分辨率用來(lái)描述數(shù)字示波器在水平方向所能分辨最小時(shí)間的能力。通常用顯示存儲(chǔ)器的二進(jìn)制數(shù)或每格（div）所能顯示的點(diǎn)數(shù)表示。例如10位對(duì)應(yīng)10格1k（1024）點(diǎn)。以上表示方法是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的表示法，也有的廠商采用采樣率的倒數(shù)即時(shí)間絕對(duì)值表示，這種表示法與國(guó)標(biāo)的規(guī)定不完全對(duì)應(yīng)，它沒(méi)有考慮采集存儲(chǔ)器與顯示存儲(chǔ)器容量往往不同，此外用時(shí)間絕對(duì)值只能表示“分辨力”而不能表示“分辨率”。第88頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（三）采樣率受存儲(chǔ)深度及掃描時(shí)間因數(shù)的影響數(shù)字示波器的采樣率高，則在相同的時(shí)間內(nèi)得到的采樣點(diǎn)數(shù)多，容易更真實(shí)地反映被測(cè)信號(hào)的細(xì)節(jié)。但廠商所給的采樣率往往只是對(duì)單次（實(shí)時(shí)）信號(hào)的最高采樣率。用戶不但要注意示波器是否能工作于非實(shí)時(shí)隨機(jī)采樣狀態(tài)，對(duì)重復(fù)信號(hào)得到高很多倍的等效采樣率，而且要注意存儲(chǔ)深度和掃描時(shí)間因素對(duì)采樣率的影響。第89頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日以下一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明有A，B兩種數(shù)字示波器，帶寬均為100MHz，其相關(guān)指標(biāo)為A型：實(shí)時(shí)最高采樣率100MS/s，對(duì)重復(fù)信號(hào)隨機(jī)采樣的最高等效采樣率10GS/s，存儲(chǔ)深度為每通道10MS；B型：實(shí)時(shí)及重復(fù)信號(hào)最高采樣率均為1GS/s，存儲(chǔ)深度為每通道1kS。第90頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日以B示波器為例，當(dāng)掃描很快即掃描時(shí)間因數(shù)足夠小時(shí)，采樣率為1GS/s。到掃描時(shí)間增至100ns/div，一幀波形或稱一個(gè)記錄（占10div）的采樣時(shí)間為1s，所采樣點(diǎn)數(shù)恰為1s×1GS/s=1kS已經(jīng)把存儲(chǔ)器存滿。若再增加掃描時(shí)間因數(shù)，按1GS/s的速度采樣，存儲(chǔ)器就存不下了，只能降低實(shí)際采樣率。例如掃描時(shí)間因數(shù)增加10倍，采樣率就下降10倍。第91頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（1）對(duì)于高頻重復(fù)信號(hào)，A明顯優(yōu)于B。以觀測(cè)100MHz正弦信號(hào)為例，其周期為10ns，A在一周期內(nèi)采集100點(diǎn)（10GS/s×ns），B在一周內(nèi)只采集10點(diǎn)。第92頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（2）對(duì)于高頻單次信號(hào)，B明顯優(yōu)于A。（3）當(dāng)掃描時(shí)間因數(shù)（時(shí)基）逐漸加大時(shí)，對(duì)于重復(fù)信號(hào)，A因采樣率高，就永遠(yuǎn)優(yōu)于B，這是不言而喻的。關(guān)鍵是對(duì)于單次信號(hào)，一旦越過(guò)了交叉點(diǎn)O，A示波器的實(shí)際采樣率就明顯大于B。即最高采樣率高的示波器，實(shí)際采樣率反而可能明顯低于最高采樣率低的示波器。第93頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第94頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第四節(jié)

示波器的多波形顯示

一、多線顯示和多蹤顯示（一）多線顯示常見(jiàn)雙線示波器：兩個(gè)電子束，并有兩套X、Y偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。（二）多蹤顯示多了一個(gè)電子開(kāi)關(guān)，并具有多個(gè)垂直通道。

常見(jiàn)雙蹤示波器顯示：一套X、Y偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，兩個(gè)Y通道。第95頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日A門(mén)yAA通道輸入+-B門(mén)yBB通道輸入電子開(kāi)關(guān)+-垂直位移垂直位移至垂直偏轉(zhuǎn)板開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換速率不同，有兩種時(shí)間分割方式1、“交替”方式開(kāi)關(guān)信號(hào)與掃描信號(hào)同步。2、“斷續(xù)”方式：開(kāi)關(guān)信號(hào)頻率遠(yuǎn)大于被測(cè)信號(hào)頻率。

第96頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、雙掃描示波顯示前置放大延遲線電壓比較A觸發(fā)B觸發(fā)A掃描B掃描電子開(kāi)關(guān)Y線分離A門(mén)B門(mén)Y放大X放大+-RPY輸入123同時(shí)產(chǎn)生增輝脈沖A同時(shí)產(chǎn)生增輝脈沖B第97頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日脈沖（1）達(dá)到觸發(fā)電平，產(chǎn)生A觸發(fā)，在它作用下產(chǎn)生A掃描，這個(gè)掃描電壓將脈沖（1）——（4）顯示在熒光屏上端。A掃描電壓與電位器RP提供的直流電位在比較器中進(jìn)行比較，當(dāng)電平一致時(shí)產(chǎn)生B觸發(fā)，開(kāi)始B掃描。被測(cè)信號(hào)A觸發(fā)延遲觸發(fā)電平A掃描B觸發(fā)B掃描A增輝B增輝1234第98頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日B掃描比A掃描延遲的時(shí)間可以通過(guò)跳RP來(lái)調(diào)節(jié)，RP提供的直流電平稱為延遲觸發(fā)電平。B掃描的掃描速度是可以調(diào)節(jié)的，這里使它的掃描正程略大于脈沖（3）的周期，則在B掃描期間脈沖（3）顯示，它被“拉”得很寬，可以看清它的前后沿、上下沖等細(xì)節(jié)。被測(cè)信號(hào)A觸發(fā)延遲觸發(fā)電平A掃描B觸發(fā)B掃描A增輝B增輝1234第99頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日為了能同時(shí)觀測(cè)脈沖列得全貌及其中某一部分得細(xì)節(jié)，在X通道設(shè)電子開(kāi)關(guān)，把兩套掃描電路得輸出交替地接入X放大器。電子開(kāi)關(guān)還控制Y線分離電路，在兩種掃描時(shí)給Y放大器加不同得直流電位，使兩種掃描顯示的波形上下分開(kāi)。被測(cè)信號(hào)A觸發(fā)延遲觸發(fā)電平A掃描B觸發(fā)B掃描A增輝B增輝1234第100頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日掃描過(guò)程的增輝增輝：為使掃描回程產(chǎn)生的波形不在熒光屏上顯示，可在掃描回程期間使電子槍發(fā)射更多的電子，即給示波器增輝。增輝方法：掃描正程期間給示波管第一柵極G1加正脈沖或給陰極K加負(fù)脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以做到只有掃描正程即有增輝脈沖時(shí)才有顯示，其它時(shí)間熒光屏上沒(méi)有顯示。第101頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日被測(cè)信號(hào)A觸發(fā)延遲觸發(fā)電平A掃描B觸發(fā)B掃描A增輝B增輝1234在掃描正程期間掃描門(mén)可以提供增輝脈沖。把A、B掃描門(mén)產(chǎn)生的增輝脈沖疊加起來(lái)，形成合成增輝信號(hào)，用它來(lái)給A通道增輝。第102頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)取樣技術(shù)在示波測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)時(shí)（realtime）測(cè)量法:

示波器顯示波形的過(guò)程中，無(wú)論是連續(xù)掃描還是觸發(fā)掃描，它們都是在信號(hào)經(jīng)歷的實(shí)際時(shí)間內(nèi)顯示的信號(hào)波形，即測(cè)量時(shí)間（一個(gè)掃描正程）與被測(cè)信號(hào)的實(shí)際持續(xù)時(shí)間相等。

實(shí)時(shí)示波器:

能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)（realtime）測(cè)量法的示波器。

第103頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日實(shí)時(shí)示波器的上限工作頻率直接受限制的因素：

（1）受到示波管的上限工作頻率的限制。（2）受Y通道放大器帶寬的限制。（3）實(shí)時(shí)示波器的特點(diǎn)是掃描速度必須與被測(cè)快速過(guò)程相當(dāng)，這樣才能把被測(cè)波形展寬。但是，掃描速度過(guò)高將給掃描信號(hào)的產(chǎn)生和同步帶來(lái)困難。第104頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日一、取樣示波器的基本原理（一）實(shí)時(shí)取樣欲觀察一個(gè)波形，可以在這個(gè)波形上取很多的取樣點(diǎn)，把連續(xù)波形變換成離散波形狀，只要取樣點(diǎn)數(shù)足夠多，顯示這些離散點(diǎn)也能夠反映原波形的形狀。

1、連續(xù)時(shí)間信號(hào)vi（t）（輸入信號(hào)）第105頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、取樣門(mén)與取樣脈沖＋－＋－S1對(duì)一個(gè)連續(xù)時(shí)間信號(hào)vi（t）（輸入信號(hào)）在電路上，取樣通常用電子開(kāi)關(guān)——取樣門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。取樣門(mén)受重復(fù)周期為T(mén)0取樣脈沖（開(kāi)關(guān)信號(hào)）p（t）所控制。第106頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日當(dāng)取樣脈沖p（t）出現(xiàn)瞬間，取樣門(mén)S開(kāi)通,輸入信號(hào)vi（t）被取樣，形成離散輸出信號(hào)vs（t），vs（t）叫“取樣信號(hào)”。3、取樣信號(hào)vs（t）4、取樣信號(hào)vs（t）與輸入信號(hào)vi（t）關(guān)系第107頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日取樣方法是在信號(hào)經(jīng)歷的實(shí)際時(shí)間對(duì)一個(gè)信號(hào)波形進(jìn)行取樣，故叫“實(shí)時(shí)取樣”。實(shí)時(shí)取樣的特點(diǎn)是，取樣一個(gè)波形所得脈沖列的持續(xù)時(shí)間等于輸入信號(hào)實(shí)際經(jīng)歷的時(shí)間，所以取樣信號(hào)vs（t）的頻譜比原信號(hào)vi（t）還要寬。由此可知，實(shí)時(shí)取樣不能解決示波器在觀測(cè)高頻信號(hào)時(shí)所遇到的頻帶限制的困難。5、什么叫實(shí)時(shí)取樣？（二）非實(shí)時(shí)取樣1、什么是非實(shí)時(shí)取樣？非實(shí)時(shí)取樣不是在信號(hào)一個(gè)周期波形上完成全部取樣過(guò)程，而取樣點(diǎn)是分別取自信號(hào)若干個(gè)周期波形的不同位置。第108頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2345611234562、非實(shí)時(shí)取樣的過(guò)程第109頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日123456m為兩個(gè)取樣脈沖之間的被測(cè)信號(hào)周期個(gè)數(shù)

第110頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日采用非實(shí)時(shí)取樣所得到取樣信號(hào)脈沖列，其包絡(luò)波形同樣可以重現(xiàn)原信號(hào)波形，而且由于包絡(luò)波形的持續(xù)時(shí)間變長(zhǎng)了，這就有可能用一般低頻示波器來(lái)顯示。由于顯示一個(gè)取樣信號(hào)包絡(luò)波形所需時(shí)間（稱測(cè)量時(shí)間）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被測(cè)信號(hào)波形實(shí)際經(jīng)歷的時(shí)間，故這種示波方法稱非實(shí)時(shí)示波方法。利用非實(shí)時(shí)取樣方法組成的取樣示波器，在屏幕上顯示的信號(hào)波形是由一系列不連續(xù)光點(diǎn)構(gòu)成。

3、非實(shí)時(shí)示波方法第111頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（三）顯示信號(hào)的合成過(guò)程1、Y偏轉(zhuǎn)板上加什么樣的電壓?Y偏轉(zhuǎn)板上應(yīng)該加階梯波，每個(gè)階梯持續(xù)時(shí)間亦應(yīng)為，在Y偏轉(zhuǎn)板各階梯的電壓值對(duì)應(yīng)信號(hào)的取樣值。2、X偏轉(zhuǎn)板上加什么樣的電壓?X偏轉(zhuǎn)板上應(yīng)該加階梯波，每個(gè)階梯持續(xù)時(shí)間亦應(yīng)為，電壓是等距離跳變的階梯波。

第112頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、取樣示波器的基本組成（一）取樣示波器的Y通道取樣電路產(chǎn)生正比于取樣值的階梯電壓，這個(gè)電路又叫做閉環(huán)取樣電路。第113頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日閉環(huán)取樣電路由取樣門(mén)、取樣電容CS、交流放大器A1、延長(zhǎng)門(mén)、保持電容電容Cm、直流放大器A2和反饋電路B組成。其中直流放大器是增益為1的高輸入阻抗放大器，它的作用主要是使保持電容Cm上的電壓得以保持。1、閉環(huán)取樣電路的組成取樣電路的輸入信號(hào)除被觀測(cè)的信號(hào)，第一個(gè)為脈寬較窄的尖沖稱為取樣脈沖，第二個(gè)為脈寬較寬的延長(zhǎng)門(mén)脈沖。第114頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、閉環(huán)取樣電路的工作過(guò)程第一個(gè)取樣脈沖作用下取樣門(mén)閉合（假設(shè)這一瞬間被觀測(cè)的信號(hào)值為vi1），取樣門(mén)的傳輸系數(shù)為K，交流放大器的增益為A1。第115頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日取樣門(mén)斷開(kāi)后，經(jīng)過(guò)反饋電路B，在CS上的電壓為這個(gè)電壓持續(xù)時(shí)間應(yīng)為第116頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日持續(xù)時(shí)間后，第二個(gè)取樣脈沖作用下取樣門(mén)再次閉合（假設(shè)這一瞬間被觀測(cè)的信號(hào)值vi2）。vi2與CS上的電壓Vil之差經(jīng)過(guò)傳遞系數(shù)K和增益A1后，將在保持電容Cm上與前一次的輸出信號(hào)相疊加，得到這個(gè)電壓亦將保持不變

第117頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日只要每隔來(lái)一個(gè)取樣脈沖和延長(zhǎng)門(mén)脈沖，并滿足KA1B=1的條件就可以在輸出端得到需的階梯波。

（二）取樣示波器的X通道

第118頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第六節(jié)

示波器的使用

一、示波器的基本測(cè)量方法

（一）電壓的測(cè)量

1、直接測(cè)量法

1234hDy:偏轉(zhuǎn)靈敏度所謂直接測(cè)量法，就是直接從示波器屏幕上量出被測(cè)電壓波形的高度，然后換算成電壓值．第119頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日比較信號(hào)發(fā)生器輸入衰耗器

Y放大器延遲線SY輸入2、比較測(cè)量法

比較測(cè)量法就是用已知電壓值(一般為峰－峰值)的信號(hào)波形與被測(cè)信號(hào)電壓波形比較，并算出測(cè)量值。第120頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、位移法

調(diào)電位器P1,使直流電壓表Vm指零。加入被測(cè)信號(hào)，利用“垂直位移”旋鈕使波形最上峰移至0軸下。調(diào)節(jié)電位器P1，使波形最下峰移至0軸上，那么被測(cè)電壓峰－峰值等于電壓表Vm的讀數(shù)。第121頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）時(shí)間的測(cè)量

1、直接測(cè)量法

當(dāng)線性掃描時(shí)，示波管熒光屏的水平軸就是時(shí)間軸，若掃描電壓線性變化的速率和X放大器的電壓增益一定，那么掃描速度也為定值．第122頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、時(shí)標(biāo)法

第123頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(三)相位的測(cè)量

1、線性掃描法

第124頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、李沙育圖形法測(cè)相位

sin

第125頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、示波器功能擴(kuò)展實(shí)例

下面介紹用示波技術(shù)測(cè)量晶體管輸出特性的實(shí)例

1、晶體三極管的輸出特性

晶體三極管的輸出特性是一組以IB為參變數(shù)的曲線簇：

第126頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日每固定一個(gè)IB值，改變EC使VCE從零逐點(diǎn)到一定值，測(cè)出一組VCE、IC值，完成一條IB為某一固定值的IC~f（VCE）曲線。再改變一個(gè)IB值，重復(fù)上述過(guò)程，得另一條曲線的測(cè)量數(shù)據(jù)。最后，根據(jù)全部測(cè)量數(shù)據(jù)作圖。

2、靜態(tài)測(cè)試第127頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、動(dòng)態(tài)測(cè)試——用集電極掃描電壓代替可調(diào)直流電源EC，

集電極掃描電壓波形為50Hz交流全波整流波形這樣，VCE可自動(dòng)從零掃到最大值，然后又回掃到零。

第128頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日——提供基極電流IB的可調(diào)直流電源EB可用一個(gè)階梯波電壓發(fā)生器代替。

第129頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4、示波器作為X－Y圖示儀將集電極掃描電壓VCE同時(shí)加到示波器的X輸入端，則水平軸相當(dāng)于VCE軸；而把集電極電流IC的取樣電壓（V1＝ICR1）加到Y(jié)輸入端，則垂直軸相當(dāng)于IC軸。這樣，屏幕上將掃描出一簇IC＝f（VCE）曲線。第130頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日三、示波器的正確使用（一）根據(jù)被測(cè)波形選擇合適的示波器

1、示波器的帶寬應(yīng)為被測(cè)信號(hào)的最高頻率的三倍左右。當(dāng)普通示波器頻寬不能滿足要求時(shí)，可考慮采用取樣示波器。

2、信號(hào)所顯示的上升時(shí)間與通帶寬度或者說(shuō)高端頻有關(guān)，要求顯示的波形越陡，示波器的高端頻應(yīng)該越高。3、對(duì)于微弱信號(hào)要選擇Y通道靈敏的示波器4、當(dāng)觀測(cè)窄脈沖或高頻信號(hào)時(shí)，除了示波器的通帶要寬外，還要求有較高的掃描速度。第131頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日5、觀測(cè)緩慢變化的信號(hào)要求示波器能低速掃描和具有長(zhǎng)余輝，或者具有記憶存貯功能。6、觀測(cè)每個(gè)獨(dú)立信號(hào)可選雙線示波器，觀測(cè)多路相關(guān)信號(hào)可選多蹤示波器。7、當(dāng)需要在觀測(cè)信號(hào)列的同時(shí)還要仔細(xì)觀察它的部分內(nèi)容時(shí)，可選雙掃描示波器。8、當(dāng)需要把被觀測(cè)信號(hào)保留一定時(shí)間，應(yīng)選記憶存貯示波器。9、在能用普通示波器解決觀測(cè)任務(wù)時(shí)，就不一定選用高級(jí)或特殊示波器，這不但簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且觀測(cè)效果不一定差。第132頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（二）正確合作地使用探頭1、低電容探頭圖中Ri和Ci（包括連接電纜的等效電容）為示波器的輸入阻抗?？梢?jiàn)，探頭的R1C（C=C1+C2）電路與RiCi組成了一個(gè)具有高頻補(bǔ)償?shù)腞C型分壓器。若R1C=RiCi，則這個(gè)分壓器的分壓比等于Ri/（Ri+R1），而且與頻率無(wú)關(guān)。一般取分壓比10∶1，若Ri＝1MQ，則R1＝9MQ。第133頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日從探針看進(jìn)去的輸入電阻R＝R1+Ri=10MQ，而輸入電容C≈（C1+C2），因?yàn)椋–1+C2）<<Ci，故稱低電容探頭。由此可見(jiàn)，低電容探頭的應(yīng)用使輸入阻抗大大提高，特別是輸入電容大大減小。但是，由于探頭具有10倍的衰減，將使示波器的靈敏度也下降十倍。第134頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、陰極輸出器探頭陰極輸出器探頭同樣可減小對(duì)被測(cè)電路的影響。陰極輸出器具有高的輸入阻抗，而且由于電壓增益接近1，故既可起到低電容探頭的作用，同時(shí)不引入衰減。第135頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、電阻分壓器探頭探頭中的電阻R1與示波器的輸入電阻Ri組成一個(gè)分壓器，一般分壓比為100∶1，甚至更大。這種探頭一般都用來(lái)測(cè)量低頻高壓電路，其特點(diǎn)是具有非常高的輸入電阻。應(yīng)該注意，由于沒(méi)有考慮高頻補(bǔ)償，故這種探頭切不可用于測(cè)量高頻電路。第136頁(yè)，共149頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4、使用示波器探頭時(shí)應(yīng)注意下面幾點(diǎn)：（1）必須根據(jù)測(cè)試的具體要求來(lái)選用探頭類(lèi)型，否則將得到相反的效果。比如誤用電阻分壓器探頭去測(cè)量高頻或脈沖電路，那么由于這種探頭的高頻