1、,第1頁,第3章 電子測量顯示技術(shù),本章內(nèi)容： 3.1 示波器的功能、分類和發(fā)展 3.2 信號(hào)的波形顯示 3.3 信號(hào)分析和頻域測量顯示技術(shù),顯示技術(shù)分為: 時(shí)域顯示：示波器 頻域顯示：頻譜分析儀,教學(xué)要求： 掌握示波器和頻譜分析儀的工作原理； 掌握常見示波器和頻譜分析儀的使用方法,第2頁,3.1 示波器的功能、分類和發(fā)展,1. 示波器的分類 根據(jù)示波器對信號(hào)的處理方式的不同可分為模擬、數(shù)字兩大類： 模擬示波器：采用模擬方式對時(shí)間信號(hào)進(jìn)行處理和顯示。 可分為通用示波器、多束示波器、取樣示波器、記憶示波器和專用示波器等 通用示波器采用單束示波管，分為單蹤、雙蹤、多蹤示波器。 多束示波器采用多束示

2、波管，熒光屏上顯示的每個(gè)波形都由單獨(dú)的電子束掃描產(chǎn)生。 取樣示波器可以用較低頻率的示波器測量高頻信號(hào)。 記憶示波器采用有記憶功能的示波管，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的存儲(chǔ)、記憶和反復(fù)顯示。 專用示波器是能夠滿足特殊用途的示波器，又稱特種示波器。如：心電示波器、矢量示波器 數(shù)字示波器（數(shù)字存儲(chǔ)示波器） 對信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后再顯示。分為實(shí)時(shí)、隨機(jī)、順序三種取樣方式。具有存儲(chǔ)、單次顯示、非周期顯示，高檔的具有FFT功能、通信等； 100MHz以上的示波器一般為數(shù)字示波器。,第3頁,2. 示波器的主要技術(shù)指標(biāo),1）頻帶寬度BW和上升時(shí)間tr BW：Y通道輸入信號(hào)的的頻帶寬度。BW=fH-fL ,一般fL0 上升時(shí)

3、間tr：輸入理想階躍信號(hào)時(shí)，示波上升沿從10%到90所需時(shí)間，反映了示波器Y通道跟隨輸入信號(hào)快速變化的能力。 頻帶寬度BW與上升時(shí)間tr的關(guān)系可近似表示為： 2）掃描速度： 是指熒光屏上單位時(shí)間內(nèi)光點(diǎn)水平移動(dòng)的距離，單位為“cm/s” 熒光屏上通常用間隔1cm的坐標(biāo)線作為刻度線，因此掃描速度的單位也可表示為“div/s”。 掃描速度的倒數(shù)稱為“時(shí)基因數(shù)”，它表示單位距離代表的時(shí)間，單位為“t/cm”或“t/div”，時(shí)間t可為s、ms或s，在示波器的面板上，通常按“1、2、5”的順序分成很多檔。,第4頁,3）偏轉(zhuǎn)因數(shù)： 光點(diǎn)在熒光屏上的垂直（Y）方向移動(dòng)1cm（即1格）所需的電壓值，單位為“V

4、/cm”、“mV/cm”（或“V/div”、“mV/div”）。 偏轉(zhuǎn)因數(shù)表示了示波器Y通道的放大/衰減能力。 偏轉(zhuǎn)因數(shù)的倒數(shù)稱為“（偏轉(zhuǎn)）靈敏度”。 4）輸入阻抗 當(dāng)被測信號(hào)接入示波器時(shí)，輸入阻抗Zi形成被測信號(hào)的等效負(fù)載。直流時(shí)為輸入電阻，交流時(shí)為電阻（兆歐）與電容（幾十皮法）并聯(lián)。 5）輸入方式 即輸入耦合方式，一般有直流（DC）、交流（AC）和接地（GND）三種。 6）觸發(fā)源選擇方式 觸發(fā)源是指用于提供產(chǎn)生掃描電壓的同步信號(hào)來源，一般有內(nèi)觸發(fā)（INT）、外觸發(fā)（EXT）、電源觸發(fā)（LINE）三種。,3. 示波器的發(fā)展,(1)20世紀(jì)3050年代是模擬示波器的誕生和實(shí)用化階段。 1958

5、年時(shí)模擬示波器的最高帶寬達(dá)到100MHz。 電子管的時(shí)代，個(gè)頭大,（2）20世紀(jì)60年代是示波器技術(shù)水平不斷提高的階段。 如模擬示波器帶寬從100MHz、150MHz到300MHz，取樣示波器的帶寬則達(dá)到了18GHz。,（3）20世紀(jì)70年代開始模擬示波器的技術(shù)指標(biāo)大幅度提高以及數(shù)字示波器誕生和發(fā)展階段。 模擬示波器的帶寬由1971年的500MHz到1979年的1GHz，創(chuàng)造了模擬示波器的帶寬高峰。 晶體管及集成電路時(shí)代,（4）目前數(shù)字存儲(chǔ)示波器是示波器發(fā)展的主要方向 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的技術(shù)指標(biāo)都優(yōu)于模擬示波器，尤其在帶寬上，數(shù)字存儲(chǔ)示波器正在逐步取代模擬示波器。,第6頁,3.1.1 CRT顯示

6、技術(shù),1. 示波管的基本結(jié)構(gòu) CRT主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成。,2. 波形顯示的基本原理,1）顯示隨時(shí)間變化的圖形 （1）Ux、Uy（X、Y軸偏轉(zhuǎn)電壓）為固定電壓時(shí)，有下面四種情況：,Ux=Uy=0,Ux=0,Uy=0,Ux、Uy不為0,第9頁,（2）Y偏轉(zhuǎn)板加 正弦波信號(hào)電壓，X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波 電壓，熒光屏上 將顯示出被測信號(hào)隨時(shí)間變化的 一個(gè)周期的波形曲線。,1）顯示隨時(shí)間變化的圖形（續(xù)）,第10頁,2）掃描的概念 如果在X偏轉(zhuǎn)板上加一個(gè)隨時(shí)間線形變化的電壓，垂直偏轉(zhuǎn)板不加電壓，那么光點(diǎn)在水平方向的偏移距離為 ，比例系數(shù)Sx稱為示波管的X軸偏轉(zhuǎn)靈敏度(cm/V)，hx為光點(diǎn)

7、移動(dòng)速度(cm/s)，水平亮線“時(shí)間基線” 光點(diǎn)在鋸齒波作用下掃動(dòng)的過程稱為“掃描”，能實(shí)現(xiàn)掃描的鋸齒波電壓稱為掃描電壓，光點(diǎn)自左向右的連續(xù)掃動(dòng)稱為“掃描正程”，自熒光屏的右端迅速返回左端起掃點(diǎn)的過程稱為“掃描逆程”。,3）同步的概念 如果掃描電壓周期Tx與被測電壓周期Ty保持Tx=nTy的關(guān)系，則稱掃描電壓與被測電壓“同步”。此時(shí)，熒光屏上將穩(wěn)定顯示n個(gè)周期的被測信號(hào)波形。 TxnTy(n為正 整數(shù))，即不滿足同 步關(guān)系時(shí)，顯示的 波形不穩(wěn)定。,2. 波形顯示的基本原理,第11頁,4）連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描,Ty,Ty,Ty,Tx,被測信號(hào)為脈沖，占空比低 左上圖，掃描周期等于Ty，脈沖窄，不易

8、觀察 右上圖，掃描周期為脈沖寬度 ，脈沖被展寬，但有很多次“掃空”，脈沖部分不亮 左圖，有脈沖時(shí)掃描，無脈沖時(shí)停掃，脈沖被展寬同時(shí)有亮。,2. 波形顯示的基本原理,第12頁,5）掃描過程的增輝 為了使回掃產(chǎn)生的 波形不在熒光屏上顯示， 可以設(shè)法在掃描正程 期間，給示波器增輝，使正程和逆程的亮度不一樣，突出正程、消隱逆程。若不增輝將產(chǎn)生如圖的回掃線。,2. 波形顯示的基本原理,3.1.2 LCD顯示技術(shù),液晶顯示器，簡稱LCD(Liquid Crystal Display) 液晶：特殊的物質(zhì)，它完全介于固態(tài)、液態(tài)與氣態(tài)之外 同時(shí)具備了晶體與液態(tài)的兩種性,給液晶充電會(huì)改變它的分子排列，繼而造成光線

9、的扭曲或折射,液晶顯示：被動(dòng)顯示,在電子顯微鏡下液晶分子的形態(tài),20世紀(jì)70年代初，TN(Twisted Nematic)-LCD(扭曲向列)顯示器。 單色顯示，電子表、計(jì)算器等領(lǐng)域,20世紀(jì)80年代： STN(Super Twisted Nematic)-LCD(超扭曲向列)； TFT-LCD(薄膜晶體管)技術(shù) 20世紀(jì)80年代末90年代初，LCD工業(yè)開始高速發(fā)展。,3.1.2 LCD顯示技術(shù),3.1.3 顯示技術(shù)的展望,1. CRT 自身更新，仍居霸主,長遠(yuǎn)：CRT將被平板型顯示器，特別是液晶顯示器所代替 目前：技術(shù)成熟、模擬驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢、不斷改新，仍有市場,2. 平板顯示,（1）液晶顯示器

10、件異軍突起,（2）電致發(fā)光顯示東山再起,（3）發(fā)光二極管顯示長壽命、可靠性高,（4）等離子顯示不可低估,（5）熒光顯示器件顯示優(yōu)美、豪華,3. 大屏幕顯示穩(wěn)步發(fā)展,投影大屏幕、巨型平板顯示 、電視墻,3.2 信號(hào)的波形顯示,模擬示波器：采用模擬方式對時(shí)間信號(hào)進(jìn)行處理和顯示。 可分為通用示波器、多束示波器、取樣示波器、記憶示波器和專用示波器等 通用示波器采用單束示波管，分為單蹤、雙蹤、多蹤示波器。 多束示波器采用多束示波管，熒光屏上顯示的每個(gè)波形都由單獨(dú)的電子束掃描產(chǎn)生。 取樣示波器可以用較低頻率的示波器測量高頻信號(hào)。 記憶示波器采用有記憶功能的示波管，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的存儲(chǔ)、記憶和反復(fù)顯示。 專用

11、示波器是能夠滿足特殊用途的示波器，又稱特種示波器。如：心電示波器、矢量示波器,3.2.1 模擬示波器的組成 及原理,1. 通用示波器的組成,6部分： 垂直系統(tǒng)、水平系統(tǒng)、Z軸系統(tǒng)（正程增輝、逆程消隱）、 示波管及電源、校準(zhǔn)信號(hào) 或者：電路部分 示波管,第18頁,最佳補(bǔ)償,最佳補(bǔ)償：,過補(bǔ)償 ：,欠補(bǔ)償：,1）垂直系統(tǒng),1. 通用示波器的組成,（1）輸入電路,衰減：適應(yīng)不同量程,輸入耦合方式： 有AC、GND、DC三檔選擇開關(guān)。觀察交流信號(hào)時(shí)，“AC”檔，確定零電壓時(shí)，“GND”檔。觀測頻率很低的信號(hào)或帶有直流分量的交流信號(hào) 時(shí)，置“DC”檔。,（2）前置放大器： 將信號(hào)適當(dāng)放大，從中取出內(nèi)觸發(fā)

12、信號(hào)，并具有靈敏度微調(diào)、校正、Y軸移位、極性反轉(zhuǎn)等控制作用。“Y軸位移”通過調(diào)節(jié)直流電位來完成。,1）垂直系統(tǒng),（1）輸入電路,1. 通用示波器的組成 1）垂直系統(tǒng),（3）延遲線 觸發(fā)掃描時(shí)，掃描的開始時(shí)間總是滯后于被觀測脈沖一段時(shí)間，這樣，脈沖的上升過程就無法被完整地顯示出來。 延遲線的作用就是把加到垂直偏轉(zhuǎn)板上的脈沖信號(hào)延遲 一段時(shí)間，以保證在屏幕上掃 描出包括上升時(shí)間在內(nèi)的脈沖 全過程。 延遲線要求不丟失頻率成分，窄帶示波器用多節(jié)LC網(wǎng)絡(luò)，寬帶用雙芯平衡螺旋導(dǎo)線（75ns/m)，200300MHz示波器采用射頻同軸電纜（5ns/m)。,左圖沒有延遲線時(shí)屏幕上顯示的脈沖， 右圖帶延遲線時(shí)屏

13、幕上顯示的脈沖。,（4）Y輸出放大器： 將延遲線傳來的被測信號(hào)放大到足夠的幅度，用以驅(qū)動(dòng)示波管的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使電子束獲得Y方向的滿偏轉(zhuǎn)。 很多示波器具有“5”或“10”的倍率開關(guān),第21頁,2）水平系統(tǒng),水平通道包括觸發(fā)電路、掃描電路和水平放大器等部分。 其主要任務(wù)是產(chǎn)生隨時(shí)間線性變化的掃描電壓，再放大到足夠的幅度，然后輸出到水平偏轉(zhuǎn)板，使光點(diǎn)在熒光屏的水平方向達(dá)到滿偏轉(zhuǎn)。,3.2.1 模擬示波器的組成及原理,1. 通用示波器的組成,（1）觸發(fā)電路 觸發(fā)電路的作用是為掃描信號(hào)發(fā)生器提供符合要求的觸發(fā)脈沖。包括觸發(fā)源選擇、觸發(fā)耦合方式選擇、觸發(fā)方式選擇、觸發(fā)極性選擇、觸發(fā)電平選擇和觸發(fā)放大整形

14、等電路。,至掃描,發(fā)生器環(huán),電源,觸發(fā)方式選擇,觸發(fā)脈沖輸出,觸發(fā)源選擇：內(nèi)觸發(fā)、 外觸發(fā)、電源觸發(fā) 觸發(fā)耦合方式：DC耦合（直流耦合）、AC耦合（交流耦合）、AC低頻抑制（抑制2K以下的信號(hào)，如50Hz）、AC高,頻抑制耦合（觀測5MHz以上信號(hào)） 掃描觸發(fā)方式選擇： 常態(tài)方式（有觸發(fā)信號(hào)源才能觸發(fā)）、 自動(dòng)（常用，沒有觸發(fā)信號(hào)也產(chǎn)生鋸齒波信號(hào)）、 電視觸發(fā)方式（用于電視觸發(fā)功能，插入同步分離,2）水平系統(tǒng),觸發(fā)極性選擇和觸發(fā)電平： 觸發(fā)極性選擇，觸發(fā)點(diǎn)位于觸發(fā)源上升沿或下降沿；觸發(fā)電平，觸發(fā)的臨界值。 放大整形電路： 對觸發(fā)信號(hào)放大、整形，成矩形波，經(jīng)微分整形，成觸發(fā)脈沖。,觸發(fā)電平為正，

15、上升沿觸發(fā) 觸發(fā)電平為正，下降沿觸發(fā),觸發(fā)電平為負(fù)，下降沿觸發(fā) 觸發(fā)電平為負(fù)，上升沿觸發(fā),2）水平系統(tǒng),（2）掃描發(fā)生器環(huán) 又叫時(shí)基電路，常由積分器、掃描閘門及比較釋抑電路組成 。,工作原理： 閘門電路產(chǎn)生快速上升或下降的閘門信號(hào)，閘門信號(hào)啟動(dòng)掃描發(fā)生器工作，產(chǎn)生鋸齒波電壓，同時(shí)把閘門信號(hào)送到增輝電路，以便在掃描正程加亮掃描的光跡。,閘門電路：產(chǎn)生門控信號(hào) 連續(xù)掃描：沒有觸發(fā)脈沖信號(hào)，閘門電路仍有門控信號(hào)輸出。 觸發(fā)掃描：只有在觸發(fā)脈沖作用下才產(chǎn)生門控信號(hào)。,（2）掃描發(fā)生器環(huán),2）水平系統(tǒng),釋抑電路： 起到了穩(wěn)定掃描鋸齒波的形成、防止干擾和誤觸發(fā)的作用，確保每次掃描都在觸發(fā)源信號(hào)的同樣的起始

16、電平上開始以獲得穩(wěn)定的圖象。,2）水平系統(tǒng),（2）掃描發(fā)生器環(huán),第27頁,（3）水平放大器 其基本作用是選擇X軸信號(hào)，并將其放大到足以使光點(diǎn)在水平方向達(dá)到滿偏的程度。 X放大器的輸入端置于“內(nèi)”時(shí)，X放大器放大掃描信號(hào)；置于“外”時(shí)，水平放大器放大由面板上X輸入端直接輸入的信號(hào)。 3）通用示波器的其他電路 高、低壓電源 分別用于示波器的高、中壓和直流供電。 Z軸的增輝與調(diào)輝 增輝：將閘門信號(hào)放大，使顯示的波形正程加亮。 調(diào)輝：加外調(diào)制信號(hào)或時(shí)標(biāo)信號(hào)，使屏幕顯示的波形發(fā)生相應(yīng)地變化。 校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器 可產(chǎn)生幅度和頻率準(zhǔn)確的基準(zhǔn)方波信號(hào)，為儀器本身提供校準(zhǔn)信號(hào)源。,2）水平系統(tǒng),第28頁,2. 示

17、波器的多波形顯示,1）多線示波：利用多槍電子管來實(shí)現(xiàn)的。 測試時(shí)各通道、各波形之間產(chǎn)生的交叉干擾可以減少或消除，可獲得較高的測量準(zhǔn)確度。 2）多蹤示波：在單線示波的基礎(chǔ)上增加了電子開關(guān)，分時(shí)復(fù)用 有5種顯示方式: (1)“Y1”通道（CH1）、 (2)“Y2”通道（CH2） (3)疊加方式（CH1+CH2);,3.2.1 模擬示波器的組成及原理,第29頁,2）多蹤示波（續(xù)) (4)交替方式（ALT）：適合于觀察高頻信號(hào)。,(5)斷續(xù)方式（CHOP）：適用于被測信號(hào)頻率較低的情況。,第一個(gè)掃描周期顯示Y1通道，第二個(gè)掃描周期顯示Y2通道， 因?yàn)橛噍x效應(yīng)，顯出兩個(gè)完整的波形。 通過電平調(diào)整，可將兩

18、個(gè)波形拉開觀察。,在一個(gè)掃描周期內(nèi)對兩個(gè)信號(hào)通斷，顯示出的各個(gè)波形是斷續(xù)的。,2. 示波器的多波形顯示,第30頁,1. 概述 1)取樣的基本概念 取樣就是從被測波形上取得樣點(diǎn)的過程。 分為實(shí)時(shí)取樣和非實(shí)時(shí)取樣兩種。 實(shí)時(shí)取樣：從一個(gè)信號(hào)波形中取得所有取樣點(diǎn)，來表示一個(gè)信號(hào)波形的方法。 非實(shí)時(shí)取樣：從被測信號(hào)的許多相鄰波形上取得樣點(diǎn)的方法，或稱為等效取樣。,3.2.2 波形取樣技術(shù)及取樣示波器,第31頁,2)取樣原理 采樣保持器： 兩個(gè)取樣脈沖的時(shí)間間隔為： 由于波形包絡(luò)所經(jīng)歷的時(shí)間變長了，可用低頻示波器顯示較高頻率的信號(hào)。 步進(jìn)間隔t與信號(hào)最高頻率fh應(yīng)滿足取樣定理： 非實(shí)時(shí)采樣只適用于周期性

19、信號(hào)。,3)顯示原理 順序進(jìn)行的取樣稱為順序取樣；否則稱為隨機(jī)取樣。 順序取樣示波器中的水平掃描信號(hào)為階梯波電壓，階梯持續(xù)時(shí)間，階梯數(shù)對應(yīng)屏幕上顯示的不連續(xù)的光點(diǎn)數(shù)。,第32頁,2. 取樣示波器的組成及工作原理(了解),1)取樣示波器的基本框圖,組成：示波管、X通道、Y通道 與普通示波器相比，增加了取樣電路和步進(jìn)脈沖發(fā)生器，延遲線放在輸入端。,3.2.2 波形取樣技術(shù)及取樣示波器,2. 取樣示波器的組成及工作原理(了解),2)取樣示波器的垂直通道 垂直通道由延遲線、取樣電路、延長門和Y放大器等電路組成，最關(guān)鍵的電路是取樣電路，它產(chǎn)生正比于取樣值的階梯電壓。下圖為常用的閉環(huán)取樣電路組成,第一個(gè)取

20、樣脈沖到來時(shí)，取樣門閉合，輸入的被測信號(hào)對取樣電容Cs充電；然后該電壓被送到交流放大器A放大，在延長門閉合期間對保持電容Cm充電； 最后保持電壓經(jīng)過反饋電路送回取樣電容Cs，故取樣電容Cs上最終得到的電壓為取樣值。 當(dāng)取樣門、延長門打開，電容上的電壓仍保持剛才取樣的值 第二個(gè)取樣脈沖到來時(shí)，仍經(jīng)歷取樣過程，輸出為此時(shí)取樣值，當(dāng)脈沖過后，取樣門、延長門打開，電容上的電壓仍保持第二次取樣的值,3)取樣示波器的水平通道 X通道主要包括觸發(fā)、放大、分頻單元、快斜波發(fā)生器、比較器、階梯波發(fā)生器和X放大器。下圖為階梯波發(fā)生器框圖：,圖示波形說明了步進(jìn)脈沖發(fā)生器的工作過程,2. 取樣示波器的組成及工作原理(

21、了解),第35頁,4)取樣示波器的主要參數(shù) （1）取樣示波器的帶寬： 要提高取樣示波器的帶寬，取樣門用元件的高頻特性要足夠好；其次取樣脈沖本身要足夠窄。 取樣脈沖通常有兩種形式：規(guī)則脈沖和尖三角脈沖。 取樣門的最高工作頻率為（為取樣脈沖底寬），即與取樣脈沖底邊的寬度成反比。 （2）取樣密度 指電路掃描時(shí)，在示波器屏幕X軸上顯示的被測信號(hào)每格所對應(yīng)的取樣點(diǎn)數(shù)，常用每厘米的光點(diǎn)數(shù)來表示。 屏幕上的光點(diǎn)總數(shù)為 Us為X方向最大偏轉(zhuǎn)電壓；us為階梯波每級上升的電壓）。 使Us變小，可使總點(diǎn)數(shù)增加，即取樣密度變大；但取樣點(diǎn)過多可能導(dǎo)致波形閃爍。 （3）等效掃速：被測信號(hào)經(jīng)歷時(shí)間與水平方向展寬的距離比。

22、在取樣示波器中，雖然在屏幕上顯示n個(gè)亮點(diǎn)需要n（mT+t）的時(shí)間，但它等效于被測信號(hào)經(jīng)過了nt的時(shí)間。 Us為X方向最大偏轉(zhuǎn)電壓；N為X軸偏轉(zhuǎn)格數(shù)；為快斜波的斜率。,2. 取樣示波器的組成及工作原理(了解),1. 記憶示波器 模擬記憶示波器是利用記憶示波管的波形記憶（存儲(chǔ)）特性實(shí)現(xiàn)波形較長時(shí)間的存儲(chǔ) ，其核心是記憶示波管：,示波管內(nèi)有兩種電子槍，一種稱為寫入槍，另一種稱為讀出槍。 在記錄波形之前，首先對存儲(chǔ)柵網(wǎng)進(jìn)行清除，清除網(wǎng)上的電子。 寫入槍發(fā)射電子束，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)功能 讀出時(shí)，在那些被記錄槍電子束掃描過的區(qū)域，讀出槍發(fā)出的泛射電子可以通過柵網(wǎng)而到達(dá)熒光屏，從而顯示波形。,3.2.3 波形存儲(chǔ)

23、及顯示技術(shù),2. 數(shù)字存儲(chǔ)示波器,1)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的組成原理,外觸發(fā),當(dāng)處于存儲(chǔ)工作模式時(shí)，其工作過程一般分為存儲(chǔ)和顯示兩個(gè)階段。 在存儲(chǔ)工作階段，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號(hào)，在邏輯控制電路的控制下依次寫入到RAM中。 在顯示工作階段，將數(shù)字信號(hào)從存儲(chǔ)器中讀出轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)垂直放大器放大加到CRT的Y偏轉(zhuǎn)板。同時(shí)，CPU的讀地址計(jì)數(shù)脈沖加至D/A轉(zhuǎn)換器，得到一個(gè)階梯波掃描電壓，驅(qū)動(dòng)CRT的X偏轉(zhuǎn)板。,分為兩種工作方式 實(shí)時(shí)：同模擬示波器 存儲(chǔ)：存儲(chǔ)、顯示,2. 數(shù)字存儲(chǔ)示波器,2)數(shù)字存儲(chǔ)式波器的工作方式(了解內(nèi)容，通過實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化) （1）數(shù)字存儲(chǔ)器的功能 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM包括信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

24、器、參考波形存儲(chǔ)器、測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和顯示緩沖存儲(chǔ)器四種。 （2）觸發(fā)工作方式 1）常態(tài)觸發(fā) 同模擬示波器基本一樣。 2）預(yù)置觸發(fā) 可觀測觸發(fā)點(diǎn)前后不同段落上的波形。 （3）測量與計(jì)算工作方式 數(shù)字存儲(chǔ)示波器對波形參數(shù)的測量分為自動(dòng)測量和手動(dòng)測量兩種。一般參數(shù)的測量為自動(dòng)測量，特殊值的測量使用手動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行測量。 （4）面板按鍵操作方式 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的面板按鍵分為立即執(zhí)行鍵和菜單鍵兩種。,2. 數(shù)字存儲(chǔ)示波器(了解內(nèi)容，通過實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化),3)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的顯示方式 （1）存儲(chǔ)顯示 ： 適于一般信號(hào)的觀測。 （2）抹跡顯示： 適于觀測一長串波形中在一定條件下才會(huì)發(fā)生的瞬態(tài)信號(hào)。 （3）卷動(dòng)顯示：

25、適于觀測緩變信號(hào)中隨機(jī)出現(xiàn)的突發(fā)信號(hào)。 （4）放大顯示： 適于觀測信號(hào)波形細(xì)節(jié)。 （5）XY顯示 （如李撒育圖形） （6）顯示的內(nèi)插：在相鄰點(diǎn)之間插入新點(diǎn) 插入技術(shù)可以解決點(diǎn)顯示中視覺錯(cuò)誤的問題。 主要有線性插入和曲線插入兩種方式。,第40頁,2. 數(shù)字存儲(chǔ)示波器(了解內(nèi)容，通過實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化),4)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的特點(diǎn) （1）波形的采樣/存儲(chǔ)與波形的顯示是獨(dú)立的 因而可以無閃爍地觀測極慢變化信號(hào) ；對于觀測極快信號(hào)來說，數(shù)字存儲(chǔ)示波器可采用低速顯示。 （2）能長時(shí)間地保存信號(hào) 便于觀察單次出現(xiàn)的瞬變信號(hào)。 （3）先進(jìn)的觸發(fā)功能 不僅能顯示觸發(fā)后的信號(hào)，而且能顯示觸發(fā)前的信號(hào)。 （4）測量準(zhǔn)確度高

26、采用了晶振和高分辨率A/D轉(zhuǎn)換器 （5）很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力 內(nèi)含微處理器，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種波形參數(shù)的測量與顯示；還具有自檢與自校等多種自動(dòng)操作功能。 （6）外部數(shù)據(jù)通信接口 可以很方便地將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)或其他的外部設(shè)備，進(jìn)行更復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析處理。,2. 數(shù)字存儲(chǔ)示波器,5)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要技術(shù)指標(biāo) （1）最高取樣速率 指單位時(shí)間內(nèi)取樣的次數(shù)，用每秒鐘完成的A/D轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)來衡量。 實(shí)時(shí)取樣速率 （N為每格的取樣數(shù)； t/div為掃描一格所用的時(shí)間即掃描時(shí)間因數(shù)）。 （2）存儲(chǔ)帶寬(B) 與取樣速率密切相關(guān)。Bfs/N，理論上N2即可，一般N410 （3）分辨率 包括垂直分辨率

27、（電壓分辨率）和水平分辨率（時(shí)間分辨率）。 垂直分辨率與A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率相對應(yīng)，常以屏幕每格的分級數(shù)(級div)或百分?jǐn)?shù)來表示。如：8位AD，垂直顯示8格，則為32級div或0.39% 水平分辨率由存儲(chǔ)器的容量決定，常以屏幕每格含多少個(gè)取樣點(diǎn)或用百分?jǐn)?shù)來表示。如RAM為1K，水平方向10格，則為：100點(diǎn)div或0.1% （4）存儲(chǔ)容量由采集存儲(chǔ)器（主存儲(chǔ)器）的最大存儲(chǔ)容量來表示。 (5）讀出速度讀出速度是指將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中讀出的速度，常用(時(shí)間)/div來表示。,2. 數(shù)字存儲(chǔ)示波器(了解內(nèi)容),6)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要部件及要求 （1）高速A/D轉(zhuǎn)換器 并行比較式ADC 采用直接比較原

28、理，速度快，有閃爍式A/D （Flash A/D）之稱。但電路復(fù)雜，如8位AD轉(zhuǎn)換需要255個(gè)比較器（解釋編碼器原理） 并串式ADC,+V,MSB,LSB,b,7,b,6,b,5,b,4,b,3,b,2,b,1,b,0,(MSB),(LSB),高4位AD，其結(jié)果經(jīng)DA后與輸入相減，且放大16倍，再與進(jìn)行一次4位AD，轉(zhuǎn)換結(jié)果的結(jié)果權(quán)值低16倍，作為低4位結(jié)果。 共需30個(gè)比較器,2. 數(shù)字存儲(chǔ)示波器(了解內(nèi)容),6)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要部件及要求（續(xù)） （2）存儲(chǔ)器 可將高速采集的數(shù)據(jù)分路變?yōu)榈退贁?shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以降低對存儲(chǔ)速度的要求。 （3）控制系統(tǒng) 單處理器系統(tǒng)：僅有一個(gè)CPU，加上在CPLD

29、或FPGA等數(shù)字邏輯的管理下進(jìn)行工作的高速時(shí)鐘電路。 多處理器系統(tǒng)：由多個(gè)CPU完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示、人機(jī)控制等功能,第44頁,3.2.3 示波器的正確使用,1. 示波器的選用 （1）根據(jù)要顯示的信號(hào)數(shù)量，選擇單蹤或雙蹤示波器。 （2）根據(jù)被測信號(hào)的頻率特點(diǎn)選擇。 （3）根據(jù)被測信號(hào)的重現(xiàn)方式選擇。 （4）根據(jù)被測信號(hào)是否含有交直流成分選擇。 （5）根據(jù)被測信號(hào)的測試重點(diǎn)選擇。 2. 示波器使用注意事項(xiàng) （1）檢查電源電壓 （2）通電預(yù)熱后再調(diào)整各旋鈕，同時(shí)注意各旋鈕應(yīng)先大致旋在中間位置。 （3）亮度不宜開得過高，且亮點(diǎn)不宜長期停留在固定位置，不觀測波形時(shí)，應(yīng)該將輝度調(diào)暗。 （4）輸入

30、信號(hào)電壓的幅度應(yīng)控制在示波器的最大允許輸入電壓范圍內(nèi)。,第45頁,3. 通用示波器的主要技術(shù)性能 （1）Y軸通道：包括偏轉(zhuǎn)靈敏度、頻帶寬度、輸入阻抗、最大輸入電壓、工作方 式及Y通道延遲時(shí)間等。 （2）X軸通道：包括時(shí)基因數(shù)、工作方式、觸發(fā)方式、耦合方式及外觸發(fā)最大輸入電壓等。 （3）主機(jī)：包括顯示尺寸、后加速陽極電壓、校準(zhǔn)信號(hào)等。,3.2.3 示波器的正確使用,第46頁,4通用示波器的面板示意圖 （1）CH1（X）通道1：垂直輸入端。 （2）CH2（Y）通道2：垂直輸入端。 （3）VOLTS/DIV輸入衰減器。 （4）VERT MODE：垂直方式選擇開關(guān)。 （5）SOURCE觸發(fā)源選擇開關(guān)。

31、 （6）COUPLING觸發(fā)信號(hào)耦合方式開關(guān)。 （7）TIME/DIV掃描時(shí)間選擇開關(guān)。 （8）SWEEP MODE掃描方式選擇開關(guān)。 （9）EXT TRIG和EXT HOR外觸發(fā)和外水平共用輸入端。 （10）LEVEL HOLD OFF觸發(fā)電平和釋抑時(shí)間雙重控制旋鈕。 （11）X-Y方式。,3.2.3 示波器的正確使用,5探頭的正確使用 常見探頭為低電容高電阻探頭： 探頭和示波器是配套使用的，不能互換，否則將會(huì)導(dǎo)致分壓比誤差增加或高頻補(bǔ)償不當(dāng)。 低電容高電阻探頭的校正方法是以良好的方波電壓通過探頭加到示波器，微調(diào)電容C以達(dá)到出現(xiàn)良好的方波。,3.2.3 示波器的正確使用,第48頁,3.2.4 示波器測量,1直流電壓的測量 （1）測量原理 利用被測電壓在屏幕上呈現(xiàn)的直線偏離時(shí)間基線（零電平線）的高度與被測電壓的大小成正比的關(guān)系進(jìn)行的。 VDC為被測直流電壓值，h為被測直流信號(hào)線的電壓偏離零電平線的高度；Dy為示波器的垂直靈敏度， k為探頭衰減系數(shù)。 （2）測量方法 1）將示波器的垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置（CAL）。 2）將待測信號(hào)送至示波器的垂直輸入端。 3）確定零電平線。 4）