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第第7 7章章 信号波形测量信号波形测量 7.1 7.1 概述概述 7.2 CRT7.2 CRT显示原理显示原理 7.3 7.3 模拟示波技术及通用示波器模拟示波技术及通用示波器 7.4 7.4 波形取样技术及取样示波器波形取样技术及取样示波器 7.5 7.5 波形存储技术及数字存储示波器波形存储技术及数字存储示波器 7.6 7.6 示波器的基本测量技术示波器的基本测量技术 7.7 7.7 时域测量技术时域测量技术7.1 7.1 概述概述u示波器是一种能够反映任何两个参数相互关联的示波器是一种能够反映任何两个参数相互关联的示波器是一种能够反映任何两个参数相互关联的示波器是一种能够反映任何两个参数相互关联的XYXYXYXY坐标图形的显示仪器。坐标图形的显示仪器。坐标图形的显示仪器。坐标图形的显示仪器。7.1.1 7.1.1 示波器的分类示波器的分类 依据示波器对信号的处理方式的不同可分为依据示波器对信号的处理方式的不同可分为模拟、数字两大类：模拟、数字两大类：1 1 模拟示波器模拟示波器接受模拟方式对时间信号进行处理和显示。接受模拟方式对时间信号进行处理和显示。2 2 数字示波器数字示波器对信号进行数字化处理后再显示。对信号进行数字化处理后再显示。数字存储示波器数字存储示波器 （DSODSO：Digital Storage OscilloscopeDigital Storage Oscilloscope）7.1.2 7.1.2 主要技术指标主要技术指标 1 1 1 1频带宽度频带宽度频带宽度频带宽度BWBWBWBW和上升时间和上升时间和上升时间和上升时间 示波器的频带宽度示波器的频带宽度示波器的频带宽度示波器的频带宽度BWBWBWBW一般指一般指一般指一般指Y Y Y Y通道的频带宽度。通道的频带宽度。通道的频带宽度。通道的频带宽度。上升时间是一个与频带宽度上升时间是一个与频带宽度上升时间是一个与频带宽度上升时间是一个与频带宽度BWBWBWBW相关的参数，表示相关的参数，表示相关的参数，表示相关的参数，表示由于示波器由于示波器由于示波器由于示波器Y Y Y Y通道的频带宽度的限制，反映了示波器通道的频带宽度的限制，反映了示波器通道的频带宽度的限制，反映了示波器通道的频带宽度的限制，反映了示波器Y Y Y Y通道跟随输入信号快速变更的实力。通道跟随输入信号快速变更的实力。通道跟随输入信号快速变更的实力。通道跟随输入信号快速变更的实力。频带宽度频带宽度频带宽度频带宽度BWBWBWBW与上升时间的关系可近似表示为与上升时间的关系可近似表示为与上升时间的关系可近似表示为与上升时间的关系可近似表示为 (7-1)7.1.2 7.1.2 主要技术指标主要技术指标u2 2 2 2扫描速度扫描速度扫描速度扫描速度扫描速度是指荧光屏上单位时间内光点水平移扫描速度是指荧光屏上单位时间内光点水平移扫描速度是指荧光屏上单位时间内光点水平移扫描速度是指荧光屏上单位时间内光点水平移动的距离，单位为动的距离，单位为动的距离，单位为动的距离，单位为“cm/s”“cm/s”“cm/s”“cm/s”。扫描速度的倒数称为扫描速度的倒数称为扫描速度的倒数称为扫描速度的倒数称为“时基因素时基因素时基因素时基因素”，它表示单，它表示单，它表示单，它表示单位距离代表的时间，单位为位距离代表的时间，单位为位距离代表的时间，单位为位距离代表的时间，单位为“t/cm”“t/cm”“t/cm”“t/cm”或或或或“t/div”“t/div”“t/div”“t/div”7.1.2 7.1.2 主要技术指标主要技术指标u3 3 3 3偏转因素偏转因素偏转因素偏转因素u偏转因素指在输入信号作用下，光点在荧光屏上的偏转因素指在输入信号作用下，光点在荧光屏上的偏转因素指在输入信号作用下，光点在荧光屏上的偏转因素指在输入信号作用下，光点在荧光屏上的垂直（垂直（垂直（垂直（Y Y Y Y）方向移动）方向移动）方向移动）方向移动1cm1cm1cm1cm（即（即（即（即1 1 1 1格）所需的电压值，单格）所需的电压值，单格）所需的电压值，单格）所需的电压值，单位为位为位为位为“V/cm”“V/cm”“V/cm”“V/cm”、“mV/cm”“mV/cm”“mV/cm”“mV/cm”（或（或（或（或“V/div”“V/div”“V/div”“V/div”、“mV/div”“mV/div”“mV/div”“mV/div”）。）。）。）。u偏转因素表示了示波器偏转因素表示了示波器偏转因素表示了示波器偏转因素表示了示波器Y Y Y Y通道的放大通道的放大通道的放大通道的放大/衰减实力。衰减实力。衰减实力。衰减实力。u偏转因素的倒数称为偏转因素的倒数称为偏转因素的倒数称为偏转因素的倒数称为“（偏转）灵敏度（偏转）灵敏度（偏转）灵敏度（偏转）灵敏度”。7.1.2 7.1.2 主要技术指标主要技术指标u4 4 4 4输入阻抗输入阻抗输入阻抗输入阻抗u 当被测信号接入示波器时，输入阻抗当被测信号接入示波器时，输入阻抗当被测信号接入示波器时，输入阻抗当被测信号接入示波器时，输入阻抗ZiZiZiZi形成被形成被形成被形成被测信号的等效负载。测信号的等效负载。测信号的等效负载。测信号的等效负载。u5 5 5 5输入方式输入方式输入方式输入方式 u 即输入耦合方式，一般有直流（即输入耦合方式，一般有直流（即输入耦合方式，一般有直流（即输入耦合方式，一般有直流（DCDCDCDC）、沟通）、沟通）、沟通）、沟通（ACACACAC）和接地（）和接地（）和接地（）和接地（GNDGNDGNDGND）三种，可通过示波器面板选择。）三种，可通过示波器面板选择。）三种，可通过示波器面板选择。）三种，可通过示波器面板选择。u6 6 6 6触发源选择方式触发源选择方式触发源选择方式触发源选择方式 u 触发源是指用于供应产生扫描电压的同步信号触发源是指用于供应产生扫描电压的同步信号触发源是指用于供应产生扫描电压的同步信号触发源是指用于供应产生扫描电压的同步信号来源，一般有内触发（来源，一般有内触发（来源，一般有内触发（来源，一般有内触发（INTINTINTINT）、外触发（）、外触发（）、外触发（）、外触发（EXTEXTEXTEXT）、电源）、电源）、电源）、电源触发（触发（触发（触发（LINELINELINELINE）三种。）三种。）三种。）三种。英国物理学家、化学家。英国物理学家、化学家。1832年年 6月月17日日生于伦敦。生于伦敦。1848年进伦敦皇家化学学院年进伦敦皇家化学学院攻读化学，攻读化学，1855年任切斯特师范学院化年任切斯特师范学院化学讲师。他继承了大笔父产后，便在自学讲师。他继承了大笔父产后，便在自己的私人试验室中悉心从事科学探讨。己的私人试验室中悉心从事科学探讨。由于探讨成果广泛而卓越，由于探讨成果广泛而卓越，1863年被选年被选为英国皇家学会会员，为英国皇家学会会员，19131915年任该年任该会会长。会会长。1919年年4月月4日于伦敦逝世日于伦敦逝世 7.1.3 示波器的发展示波器的发展7.2 CRT7.2 CRT显示原理显示原理 CRT:Cathode Ray Tube阴极射线管内部结构图阴极射线管内部结构图7.3 7.3 模拟示波技术及通用示波器模拟示波技术及通用示波器 7.3.1 7.3.1 7.3.1 7.3.1 通用示波器的组成通用示波器的组成通用示波器的组成通用示波器的组成 7.3.2 7.3.2 7.3.2 7.3.2 通用示波器的垂直通道通用示波器的垂直通道通用示波器的垂直通道通用示波器的垂直通道1 1 1 1输入电路：包括衰减器和输入选择开关。输入电路：包括衰减器和输入选择开关。输入电路：包括衰减器和输入选择开关。输入电路：包括衰减器和输入选择开关。（1 1 1 1）衰减器）衰减器）衰减器）衰减器 最佳补偿条件最佳补偿条件最佳补偿条件最佳补偿条件 ：过补偿过补偿过补偿过补偿：欠补偿欠补偿欠补偿欠补偿：变更分压比的开关为示波器的垂直灵敏度粗调开关，在面变更分压比的开关为示波器的垂直灵敏度粗调开关，在面变更分压比的开关为示波器的垂直灵敏度粗调开关，在面变更分压比的开关为示波器的垂直灵敏度粗调开关，在面板上用板上用板上用板上用“V/cm”“V/cm”“V/cm”“V/cm”标记标记标记标记 （2 2 2 2）输入耦合方式）输入耦合方式）输入耦合方式）输入耦合方式 输入耦合方式设有输入耦合方式设有输入耦合方式设有输入耦合方式设有ACACACAC、GNDGNDGNDGND、DCDCDCDC三档选择开关。三档选择开关。三档选择开关。三档选择开关。视察沟通信号时，置视察沟通信号时，置视察沟通信号时，置视察沟通信号时，置“AC”“AC”“AC”“AC”档。档。档。档。确定零电压时，置确定零电压时，置确定零电压时，置确定零电压时，置“GND”“GND”“GND”“GND”档。档。档。档。观测频率很低的信号或带有直流重量的沟通信号观测频率很低的信号或带有直流重量的沟通信号观测频率很低的信号或带有直流重量的沟通信号观测频率很低的信号或带有直流重量的沟通信号 时，时，时，时，置置置置“DC”“DC”“DC”“DC”档。档。档。档。2 2 2 2前置放大器前置放大器前置放大器前置放大器 前置放大器将信号适当放大，从中取出内触发信号，前置放大器将信号适当放大，从中取出内触发信号，前置放大器将信号适当放大，从中取出内触发信号，前置放大器将信号适当放大，从中取出内触发信号，并具有灵敏度微调、校正、并具有灵敏度微调、校正、并具有灵敏度微调、校正、并具有灵敏度微调、校正、Y Y Y Y轴移位、极性反转等限轴移位、极性反转等限轴移位、极性反转等限轴移位、极性反转等限制作用。制作用。制作用。制作用。Y Y Y Y前置放大器大都接受差分放大电路，输出一对平衡前置放大器大都接受差分放大电路，输出一对平衡前置放大器大都接受差分放大电路，输出一对平衡前置放大器大都接受差分放大电路，输出一对平衡的沟通电压。若在差分电路的输入端输入不同的直流的沟通电压。若在差分电路的输入端输入不同的直流的沟通电压。若在差分电路的输入端输入不同的直流的沟通电压。若在差分电路的输入端输入不同的直流电位，相应的电位，相应的电位，相应的电位，相应的Y Y Y Y偏转板上的直流电位和波形在偏转板上的直流电位和波形在偏转板上的直流电位和波形在偏转板上的直流电位和波形在Y Y Y Y方向的方向的方向的方向的位置也会变更。位置也会变更。位置也会变更。位置也会变更。可通过调整可通过调整可通过调整可通过调整“Y“Y“Y“Y轴位移轴位移轴位移轴位移”旋钮，调整直流电位以变更旋钮，调整直流电位以变更旋钮，调整直流电位以变更旋钮，调整直流电位以变更被测波形在屏幕上的位置。被测波形在屏幕上的位置。被测波形在屏幕上的位置。被测波形在屏幕上的位置。3 3 3 3延迟线延迟线延迟线延迟线 触发扫描时，扫描的起先时间总是滞后于被观测脉触发扫描时，扫描的起先时间总是滞后于被观测脉触发扫描时，扫描的起先时间总是滞后于被观测脉触发扫描时，扫描的起先时间总是滞后于被观测脉冲一段时间，这样，脉冲的上升过程就无法被完整地显冲一段时间，这样，脉冲的上升过程就无法被完整地显冲一段时间，这样，脉冲的上升过程就无法被完整地显冲一段时间，这样，脉冲的上升过程就无法被完整地显示出来。示出来。示出来。示出来。(a)没有延迟线时的状况没有延迟线时的状况(b)没有延迟线时的状况没有延迟线时的状况图图 7-14 延迟线的作用延迟线的作用4 4 4 4Y Y Y Y输出放大器输出放大器输出放大器输出放大器 Y Y Y Y输出放大器是将延迟线传来的被测信号放大到足够输出放大器是将延迟线传来的被测信号放大到足够输出放大器是将延迟线传来的被测信号放大到足够输出放大器是将延迟线传来的被测信号放大到足够的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束获得获得获得获得Y Y Y Y方向的满偏转。方向的满偏转。方向的满偏转。方向的满偏转。Y Y Y Y输出放大器应具有稳定的增益、较高的输入阻抗、输出放大器应具有稳定的增益、较高的输入阻抗、输出放大器应具有稳定的增益、较高的输入阻抗、输出放大器应具有稳定的增益、较高的输入阻抗、足够宽的频带、较小的谐波失真足够宽的频带、较小的谐波失真足够宽的频带、较小的谐波失真足够宽的频带、较小的谐波失真 。Y Y Y Y输出放大器大都接受推挽式放大器，有利于提高共输出放大器大都接受推挽式放大器，有利于提高共输出放大器大都接受推挽式放大器，有利于提高共输出放大器大都接受推挽式放大器，有利于提高共模抑制比。可接受变更负反馈的方法变更放大器的增模抑制比。可接受变更负反馈的方法变更放大器的增模抑制比。可接受变更负反馈的方法变更放大器的增模抑制比。可接受变更负反馈的方法变更放大器的增益益益益 （面板上的（面板上的（面板上的（面板上的“5”“5”“5”“5”或或或或“10”“10”“10”“10”开关开关开关开关 ）。）。）。）。7.3.3 7.3.3 通用示波器的水平通道通用示波器的水平通道 水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等部分，其主要任务是产生随时间线性变更的扫描器等部分，其主要任务是产生随时间线性变更的扫描器等部分，其主要任务是产生随时间线性变更的扫描器等部分，其主要任务是产生随时间线性变更的扫描电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏转板，电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏转板，电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏转板，电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏转板，使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。图图7-15 水平通道的组成框图水平通道的组成框图1 1 1 1触发电路触发电路触发电路触发电路 图图 7-16 触发电路的组成触发电路的组成（1 1 1 1）触发源选择）触发源选择）触发源选择）触发源选择 内触发（内触发（内触发（内触发（INTINTINTINT）：将）：将）：将）：将Y Y Y Y前置放大器输出（延迟线前的被前置放大器输出（延迟线前的被前置放大器输出（延迟线前的被前置放大器输出（延迟线前的被测信号）作为触发信号，适用于观测被测信号。测信号）作为触发信号，适用于观测被测信号。测信号）作为触发信号，适用于观测被测信号。测信号）作为触发信号，适用于观测被测信号。外触发（外触发（外触发（外触发（EXTEXTEXTEXT）：用外接的、与被测信号有严格同步）：用外接的、与被测信号有严格同步）：用外接的、与被测信号有严格同步）：用外接的、与被测信号有严格同步关系的信号作为触发源，用于比较两个信号的同关系的信号作为触发源，用于比较两个信号的同关系的信号作为触发源，用于比较两个信号的同关系的信号作为触发源，用于比较两个信号的同步关系。步关系。步关系。步关系。电源触发（电源触发（电源触发（电源触发（LINELINELINELINE）：用）：用）：用）：用50Hz50Hz50Hz50Hz的工频正弦信号作为触发的工频正弦信号作为触发的工频正弦信号作为触发的工频正弦信号作为触发源，适用于观测与源，适用于观测与源，适用于观测与源，适用于观测与50Hz50Hz50Hz50Hz沟通有同步关系的信号。沟通有同步关系的信号。沟通有同步关系的信号。沟通有同步关系的信号。（2 2 2 2）触发耦合方式）触发耦合方式）触发耦合方式）触发耦合方式“DC”“DC”“DC”“DC”直流耦合：用于接入直流或缓慢变更的触发直流耦合：用于接入直流或缓慢变更的触发直流耦合：用于接入直流或缓慢变更的触发直流耦合：用于接入直流或缓慢变更的触发信号。信号。信号。信号。“AC”“AC”“AC”“AC”沟通耦合：用于视察从低频到较高频率的信沟通耦合：用于视察从低频到较高频率的信沟通耦合：用于视察从低频到较高频率的信沟通耦合：用于视察从低频到较高频率的信号。号。号。号。“AC“AC“AC“AC低频抑制低频抑制低频抑制低频抑制”耦合：用于视察含有低频干扰的信耦合：用于视察含有低频干扰的信耦合：用于视察含有低频干扰的信耦合：用于视察含有低频干扰的信号。号。号。号。“HF REJ”“HF REJ”“HF REJ”“HF REJ”高频抑制耦合：用于抑制高频成分的耦高频抑制耦合：用于抑制高频成分的耦高频抑制耦合：用于抑制高频成分的耦高频抑制耦合：用于抑制高频成分的耦合。合。合。合。（3 3 3 3）扫描触发方式选择（）扫描触发方式选择（）扫描触发方式选择（）扫描触发方式选择（TRIG MODETRIG MODETRIG MODETRIG MODE）常态（常态（常态（常态（NORMNORMNORMNORM）触发方式：指有触发源信号并产生了）触发方式：指有触发源信号并产生了）触发方式：指有触发源信号并产生了）触发方式：指有触发源信号并产生了有效的触发脉冲时，荧光屏上才有扫描线。有效的触发脉冲时，荧光屏上才有扫描线。有效的触发脉冲时，荧光屏上才有扫描线。有效的触发脉冲时，荧光屏上才有扫描线。自动（自动（自动（自动（AUTOAUTOAUTOAUTO）触发方式：有连续扫描锯齿波电压输）触发方式：有连续扫描锯齿波电压输）触发方式：有连续扫描锯齿波电压输）触发方式：有连续扫描锯齿波电压输出，荧光屏上总能显示扫描线。出，荧光屏上总能显示扫描线。出，荧光屏上总能显示扫描线。出，荧光屏上总能显示扫描线。电视（电视（电视（电视（TVTVTVTV）触发方式：是在原有放大、整形电路基）触发方式：是在原有放大、整形电路基）触发方式：是在原有放大、整形电路基）触发方式：是在原有放大、整形电路基础上插入电视同步分别电路实现的，以便对电视信号础上插入电视同步分别电路实现的，以便对电视信号础上插入电视同步分别电路实现的，以便对电视信号础上插入电视同步分别电路实现的，以便对电视信号（如行、场同步信号）进行监测与电视设备修理。（如行、场同步信号）进行监测与电视设备修理。（如行、场同步信号）进行监测与电视设备修理。（如行、场同步信号）进行监测与电视设备修理。（4 4 4 4）触发极性选择和触发电平调整）触发极性选择和触发电平调整）触发极性选择和触发电平调整）触发极性选择和触发电平调整图图7-17 不同触发极性和触发电平常显示的波形不同触发极性和触发电平常显示的波形（5 5 5 5）放大整形电路）放大整形电路）放大整形电路）放大整形电路 放大整形电路的作用是对触发信号进行放大、整形，放大整形电路的作用是对触发信号进行放大、整形，放大整形电路的作用是对触发信号进行放大、整形，放大整形电路的作用是对触发信号进行放大、整形，以满足触发信号的要求。以满足触发信号的要求。以满足触发信号的要求。以满足触发信号的要求。整形电路的基本形式是电压比较器，当输入的触发整形电路的基本形式是电压比较器，当输入的触发整形电路的基本形式是电压比较器，当输入的触发整形电路的基本形式是电压比较器，当输入的触发源信号与通过源信号与通过源信号与通过源信号与通过“触发极性触发极性触发极性触发极性”和和和和“触发电平触发电平触发电平触发电平”选择的信选择的信选择的信选择的信号之差达到某一设定值时，比较电路翻转，输出矩形号之差达到某一设定值时，比较电路翻转，输出矩形号之差达到某一设定值时，比较电路翻转，输出矩形号之差达到某一设定值时，比较电路翻转，输出矩形波，然后经过微分整形，变成触发脉冲。波，然后经过微分整形，变成触发脉冲。波，然后经过微分整形，变成触发脉冲。波，然后经过微分整形，变成触发脉冲。2 2扫描发生器环扫描发生器环 图图7-18 扫描发生器环的组成扫描发生器环的组成3 3水平放大器水平放大器 其基本作用是选择其基本作用是选择X X轴信号，并将其放大到足轴信号，并将其放大到足以使光点在水平方向达到满偏的程度。以使光点在水平方向达到满偏的程度。X X放大器的输入端置于放大器的输入端置于“内内”时，时，X X放大器放放大器放大扫描信号；置于大扫描信号；置于“外外”时，水平放大器放大时，水平放大器放大由面板上由面板上X X输入端干脆输入的信号。输入端干脆输入的信号。7.3.4 7.3.4 通用示波器的其他电路通用示波器的其他电路 1 1 1 1高、低压电源高、低压电源高、低压电源高、低压电源 分别用于示波器的高、中压和直流供电。分别用于示波器的高、中压和直流供电。分别用于示波器的高、中压和直流供电。分别用于示波器的高、中压和直流供电。2 2 2 2Z Z Z Z轴的增辉与调辉轴的增辉与调辉轴的增辉与调辉轴的增辉与调辉 增辉：将闸门信号放大，使显示的波形正程加亮。增辉：将闸门信号放大，使显示的波形正程加亮。增辉：将闸门信号放大，使显示的波形正程加亮。增辉：将闸门信号放大，使显示的波形正程加亮。调辉：加外调制信号或时标信号，使屏幕显示的波调辉：加外调制信号或时标信号，使屏幕显示的波调辉：加外调制信号或时标信号，使屏幕显示的波调辉：加外调制信号或时标信号，使屏幕显示的波形发生相应地变更。形发生相应地变更。形发生相应地变更。形发生相应地变更。3 3 3 3校准信号发生器校准信号发生器校准信号发生器校准信号发生器 可产生幅度和频率精确的基准方波信号，为仪器本可产生幅度和频率精确的基准方波信号，为仪器本可产生幅度和频率精确的基准方波信号，为仪器本可产生幅度和频率精确的基准方波信号，为仪器本身供应校准信号源。身供应校准信号源。身供应校准信号源。身供应校准信号源。7.3.5 7.3.5 示波器的多波形显示示波器的多波形显示 1 1 1 1多线示波多线示波多线示波多线示波 利用多枪电子管来实现的。利用多枪电子管来实现的。利用多枪电子管来实现的。利用多枪电子管来实现的。测试时各通道、各波形之间产生的交叉干扰可以削测试时各通道、各波形之间产生的交叉干扰可以削测试时各通道、各波形之间产生的交叉干扰可以削测试时各通道、各波形之间产生的交叉干扰可以削减或消退，可获得较高的测量精确度。减或消退，可获得较高的测量精确度。减或消退，可获得较高的测量精确度。减或消退，可获得较高的测量精确度。2 2 2 2多踪示波多踪示波多踪示波多踪示波 在单线示波的基础上增加了电子开关，利用分时在单线示波的基础上增加了电子开关，利用分时在单线示波的基础上增加了电子开关，利用分时在单线示波的基础上增加了电子开关，利用分时复用的原理，分别把多个垂直通道的信号轮番接到复用的原理，分别把多个垂直通道的信号轮番接到复用的原理，分别把多个垂直通道的信号轮番接到复用的原理，分别把多个垂直通道的信号轮番接到Y Y Y Y偏转板上，最终实现多个波形的同时显示。偏转板上，最终实现多个波形的同时显示。偏转板上，最终实现多个波形的同时显示。偏转板上，最终实现多个波形的同时显示。2 2 2 2多踪示波多踪示波多踪示波多踪示波图图7-22 双踪示波器的双踪示波器的Y通道原理框图通道原理框图7.3.6 7.3.6 双时基扫描显示双时基扫描显示 双时基示波器有两个独立的触发和扫描电路，特双时基示波器有两个独立的触发和扫描电路，特双时基示波器有两个独立的触发和扫描电路，特双时基示波器有两个独立的触发和扫描电路，特殊适用于在视察一个脉冲序列的同时，细致视察其中殊适用于在视察一个脉冲序列的同时，细致视察其中殊适用于在视察一个脉冲序列的同时，细致视察其中殊适用于在视察一个脉冲序列的同时，细致视察其中一个或部分脉冲的微小环节。一个或部分脉冲的微小环节。一个或部分脉冲的微小环节。一个或部分脉冲的微小环节。7.4 7.4 波形取样技术及取样示波器波形取样技术及取样示波器 7.4.1 7.4.1 7.4.1 7.4.1 概述概述概述概述 1 1 1 1取样的基本概念取样的基本概念取样的基本概念取样的基本概念取样就是从被测波形上取得样点的过程。取样就是从被测波形上取得样点的过程。取样就是从被测波形上取得样点的过程。取样就是从被测波形上取得样点的过程。取样分为实时取样和非实时取样两种。取样分为实时取样和非实时取样两种。取样分为实时取样和非实时取样两种。取样分为实时取样和非实时取样两种。从一个信号波形中取得全部取样点，来表示一个信号从一个信号波形中取得全部取样点，来表示一个信号从一个信号波形中取得全部取样点，来表示一个信号从一个信号波形中取得全部取样点，来表示一个信号波形的方法称为实时取样。波形的方法称为实时取样。波形的方法称为实时取样。波形的方法称为实时取样。从被测信号的很多相邻波形上取得样点的方法称为非从被测信号的很多相邻波形上取得样点的方法称为非从被测信号的很多相邻波形上取得样点的方法称为非从被测信号的很多相邻波形上取得样点的方法称为非实时取样，或称为等效取样。实时取样，或称为等效取样。实时取样，或称为等效取样。实时取样，或称为等效取样。7.4.1 7.4.1 概述概述1 1 1 1取样的基本概念取样的基本概念取样的基本概念取样的基本概念 实时取样示意图实时取样示意图实时取样示意图实时取样示意图 图图图图7-28 7-28 7-28 7-28 非实时取样示意图非实时取样示意图非实时取样示意图非实时取样示意图2 2 2 2取样原理取样原理取样原理取样原理 核心电路取样保持器示意图核心电路取样保持器示意图核心电路取样保持器示意图核心电路取样保持器示意图图图7-29 取样保持器的基本模型取样保持器的基本模型2 2 2 2取样原理（续）取样原理（续）取样原理（续）取样原理（续）步进间隔步进间隔步进间隔步进间隔tttt与信号最高频率与信号最高频率与信号最高频率与信号最高频率fhfhfhfh应满足取样定理应满足取样定理应满足取样定理应满足取样定理非实时采样只适用于周期性信号。非实时采样只适用于周期性信号。非实时采样只适用于周期性信号。非实时采样只适用于周期性信号。依次进行的取样称为依次取样；否则称为随机取样。依次进行的取样称为依次取样；否则称为随机取样。依次进行的取样称为依次取样；否则称为随机取样。依次进行的取样称为依次取样；否则称为随机取样。3 3 显示原理显示原理 依次取样示波器中的水平扫描信号为阶梯波电依次取样示波器中的水平扫描信号为阶梯波电压，阶梯持续时间，阶梯数对应屏幕上显压，阶梯持续时间，阶梯数对应屏幕上显示的不连续的光点数。示的不连续的光点数。图图 7-30 依次取样示波器的显示过程依次取样示波器的显示过程7.4.2 7.4.2 取样示波器的组成及工作原理取样示波器的组成及工作原理 图图7-31 取样示波器的组成框图取样示波器的组成框图4.4.取样示波器的主要参数取样示波器的主要参数 （1 1 1 1）取样示波器的带宽）取样示波器的带宽）取样示波器的带宽）取样示波器的带宽（2 2 2 2）取样密度）取样密度）取样密度）取样密度 （3 3 3 3）等效扫速）等效扫速）等效扫速）等效扫速 7.5 7.5 波形存储技术及数字存储示波器波形存储技术及数字存储示波器 7.5.1 7.5.1 7.5.1 7.5.1 波形模拟存储技术和记忆示波器波形模拟存储技术和记忆示波器波形模拟存储技术和记忆示波器波形模拟存储技术和记忆示波器 模拟记忆示波器是利用记忆示波管的波形记忆模拟记忆示波器是利用记忆示波管的波形记忆模拟记忆示波器是利用记忆示波管的波形记忆模拟记忆示波器是利用记忆示波管的波形记忆（存储）特性实现波形较长时间的存储（存储）特性实现波形较长时间的存储（存储）特性实现波形较长时间的存储（存储）特性实现波形较长时间的存储 ，其核心是，其核心是，其核心是，其核心是记忆示波管：记忆示波管：记忆示波管：记忆示波管：图图7-35 记忆示波器的结构示意图记忆示波器的结构示意图7.5.2 7.5.2 数字存储示波器数字存储示波器 图图7-36 典型数字存储示波器原理框图典型数字存储示波器原理框图2 2数字存储示波器的工作方式数字存储示波器的工作方式 （1 1）数字存储器的功能）数字存储器的功能 信号数据存储器信号数据存储器信号数据存储器信号数据存储器 参考波形存储器参考波形存储器参考波形存储器参考波形存储器 测量数据存储器测量数据存储器测量数据存储器测量数据存储器 显示缓冲存储器显示缓冲存储器显示缓冲存储器显示缓冲存储器 （2 2）触发工作方式）触发工作方式 常态触发常态触发常态触发常态触发 同模拟示波器基本一样同模拟示波器基本一样同模拟示波器基本一样同模拟示波器基本一样 预置触发预置触发预置触发预置触发 可观测触发点前后不同段落上的波形可观测触发点前后不同段落上的波形可观测触发点前后不同段落上的波形可观测触发点前后不同段落上的波形 （3 3）测量与计算工作方式）测量与计算工作方式 （4 4）面板按键操作方式）面板按键操作方式 3 3数字存储示波器的显示方式数字存储示波器的显示方式 （1 1 1 1）存储显示）存储显示）存储显示）存储显示 （2 2 2 2）抹迹显示）抹迹显示）抹迹显示）抹迹显示 （3 3 3 3）卷动显示）卷动显示）卷动显示）卷动显示 （4 4 4 4）放大显示）放大显示）放大显示）放大显示 （5 5 5 5）XYXYXYXY显示显示显示显示（6 6 6 6）显示的内插）显示的内插）显示的内插）显示的内插 4 4 4 4数字存储示波器的特点数字存储示波器的特点数字存储示波器的特点数字存储示波器的特点 （1 1 1 1）波形的采样）波形的采样）波形的采样）波形的采样/存储与波形的显示是独立的存储与波形的显示是独立的存储与波形的显示是独立的存储与波形的显示是独立的 因而可以无闪因而可以无闪因而可以无闪因而可以无闪烁地观测极慢变更信号烁地观测极慢变更信号烁地观测极慢变更信号烁地观测极慢变更信号 ；对于观测极快信号来说，数字；对于观测极快信号来说，数字；对于观测极快信号来说，数字；对于观测极快信号来说，数字存储示波器可接受低速显示。存储示波器可接受低速显示。存储示波器可接受低速显示。存储示波器可接受低速显示。（2 2 2 2）能长时间地保存信号）能长时间地保存信号）能长时间地保存信号）能长时间地保存信号 便于视察单次出现的瞬变信号。便于视察单次出现的瞬变信号。便于视察单次出现的瞬变信号。便于视察单次出现的瞬变信号。（3 3 3 3）先进的触发功能）先进的触发功能）先进的触发功能）先进的触发功能 不仅能显示触发后的信号，而且能显不仅能显示触发后的信号，而且能显不仅能显示触发后的信号，而且能显不仅能显示触发后的信号，而且能显示触发前的信号。示触发前的信号。示触发前的信号。示触发前的信号。4 4 4 4数字存储示波器的特点（续）数字存储示波器的特点（续）数字存储示波器的特点（续）数字存储示波器的特点（续）（4 4 4 4）测量精确度高）测量精确度高）测量精确度高）测量精确度高 接受了晶振和高辨别率接受了晶振和高辨别率接受了晶振和高辨别率接受了晶振和高辨别率A/DA/DA/DA/D转换转换转换转换器。器。器。器。（5 5 5 5）很强的数据处理实力）很强的数据处理实力）很强的数据处理实力）很强的数据处理实力 内含微处理器，能自动实内含微处理器，能自动实内含微处理器，能自动实内含微处理器，能自动实现多种波形参数的测量与显示；还具有自检与自现多种波形参数的测量与显示；还具有自检与自现多种波形参数的测量与显示；还具有自检与自现多种波形参数的测量与显示；还具有自检与自校等多种自动操作功能。校等多种自动操作功能。校等多种自动操作功能。校等多种自动操作功能。（6 6 6 6）外部数据通信接口）外部数据通信接口）外部数据通信接口）外部数据通信接口 可以很便利地将存储的数据可以很便利地将存储的数据可以很便利地将存储的数据可以很便利地将存储的数据送到计算机或其他的外部设备，进行更困难的数送到计算机或其他的外部设备，进行更困难的数送到计算机或其他的外部设备，进行更困难的数送到计算机或其他的外部设备，进行更困难的数据运算和分析处理。据运算和分析处理。据运算和分析处理。据运算和分析处理。5 5 5 5数字存储示波器的主要技术指标数字存储示波器的主要技术指标数字存储示波器的主要技术指标数字存储示波器的主要技术指标（1 1 1 1）最高取样速率）最高取样速率）最高取样速率）最高取样速率 （2 2 2 2）存储带宽）存储带宽）存储带宽）存储带宽(B)(B)(B)(B)（3 3 3 3）辨别率）辨别率）辨别率）辨别率（4 4 4 4）存储容量）存储容量）存储容量）存储容量（5 5 5 5）读出速度）读出速度）读出速度）读出速度 6 6 6 6数字存储示波器的主要部件及要求数字存储示波器的主要部件及要求数字存储示波器的主要部件及要求数字存储示波器的主要部件及要求（1 1 1 1）高速）高速）高速）高速A/DA/DA/DA/D转换器转换器转换器转换器 （2 2 2 2）存储器）存储器）存储器）存储器 （3 3 3 3）限制系统）限制系统）限制系统）限制系统高速信号采集技术高速信号采集技术（1 1 1 1）CCDCCDCCDCCD器件和器件和器件和器件和A/DA/DA/DA/D相结合相结合相结合相结合对被测信号进行非实时取样后借助对被测信号进行非实时取样后借助对被测信号进行非实时取样后借助对被测信号进行非实时取样后借助CCDCCDCCDCCD进行信进行信进行信进行信号的模拟存储。然后将号的模拟存储。然后将号的模拟存储。然后将号的模拟存储。然后将CCDCCDCCDCCD中存储的信号读出并进行中存储的信号读出并进行中存储的信号读出并进行中存储的信号读出并进行A/DA/DA/DA/D转换，其结果存入转换，其结果存入转换，其结果存入转换，其结果存入RAMRAMRAMRAM。图图7-42 借助借助CCD器件采集高速信号器件采集高速信号高速信号采集技术（续）高速信号采集技术（续）高速信号采集技术（续）高速信号采集技术（续）（2 2 2 2）扫描交换管和）扫描交换管和）扫描交换管和）扫描交换管和A/DA/DA/DA/D相结合相结合相结合相结合 将高速信号存储在扫描变换管的靶面上，然后将高速信号存储在扫描变换管的靶面上，然后将高速信号存储在扫描变换管的靶面上，然后将高速信号存储在扫描变换管的靶面上，然后通过电子扫描靶面以图像信号输出的形式取出存储信通过电子扫描靶面以图像信号输出的形式取出存储信通过电子扫描靶面以图像信号输出的形式取出存储信通过电子扫描靶面以图像信号输出的形式取出存储信号，并经号，并经号，并经号，并经A/DA/DA/DA/D转换将数字化结果存入存储器。转换将数字化结果存入存储器。转换将数字化结果存入存储器。转换将数字化结果存入存储器。（3 3 3 3）等效取样和）等效取样和）等效取样和）等效取样和A/DA/DA/DA/D相结合相结合相结合相结合 接受等效取样的方法将高速信号变为低速信号，接受等效取样的方法将高速信号变为低速信号，接受等效取样的方法将高速信号变为低速信号，接受等效取样的方法将高速信号变为低速信号，对此低速信号进行采集、存储就可能完成测量任务。对此低速信号进行采集、存储就可能完成测量任务。对此低速信号进行采集、存储就可能完成测量任务。对此低速信号进行采集、存储就可能完成测量任务。高速信号采集技术（续）高速信号采集技术（续）高速信号采集技术（续）高速信号采集技术（续）（4 4 4 4）多通道组合）多通道组合）多通道组合）多通道组合 将多个通道的采集实力均用于一个通道对被测信将多个通道的采集实力均用于一个通道对被测信将多个通道的采集实力均用于一个通道对被测信将多个通道的采集实力均用于一个通道对被测信号进行采集。号进行采集。号进行采集。号进行采集。图图7-43 2通道组合采集原理通道组合采集原理7.6 7.6 示波器的基本测量技术示波器的基本测量技术 7.6.1 7.6.1 7.6.1 7.6.1 示波器的选用示波器的