电子测量技术与应用项目22第43-44学时-3.3取样示波器.ppt

1 1.取样技术取样技术 2.取样示波器的组成取样示波器的组成 3.Y通道的组成和作用通道的组成和作用 4.X通道的组成和作用通道的组成和作用 5.取样示波器的参数取样示波器的参数第五节第五节 取样示波器取样示波器 2一、取样示波器的工作原理一、取样示波器的工作原理 取样示波器与普通示波器的主要区别在于取样示波器与普通示波器的主要区别在于 取样示波器运用了取样技术。取样示波器运用了取样技术。取样技术实质上是一种频率变换技术。取样技术实质上是一种频率变换技术。取样方式取样方式 实时取样实时取样 非实时取样非实时取样 3（一）实时取样与非实时取样4实时取样原理:若若:输入信号的周期为输入信号的周期为T，取样脉冲的周期为取样脉冲的周期为T0，且且:T0 T 并且取样持续的时间等于输入信号的并且取样持续的时间等于输入信号的 一个周期或输入信号实际经历的时间。一个周期或输入信号实际经历的时间。5实时取样 8 0 t Ui 7 6 5 4 3 2 1 T0 t P(t)0 8 7 6 5 4 3 2 1 0 8 7 6 5 4 3 2 1 t Us 7 6 5 4 3 2 1 Ta 图图 输入信号输入信号b 图图 取样脉冲信号取样脉冲信号C 图图 取样信号取样信号6非实时取样原理：取样点来自输入信号若干周期的方式称非实时取样。取样点来自输入信号若干周期的方式称非实时取样。7分析：分析：如果输入信号如果输入信号ui(t)的周期为的周期为 T 取样脉冲的周期为取样脉冲的周期为 T非实时取样的工作过程如下：非实时取样的工作过程如下：t1时刻，进行第一次取样，对应于信号波形上的点时刻，进行第一次取样，对应于信号波形上的点1；t2时刻，经过时刻，经过T+t后，进行第二次取样，取样点为后，进行第二次取样，取样点为 波形上的点波形上的点2，但取样脉冲相对于信号周期延迟，但取样脉冲相对于信号周期延迟t；第三次则延迟第三次则延迟 2t，以此类推，以此类推，8分析：每间隔每间隔 mT+t 在信号波形上取一个样点，且在信号波形上取一个样点，且取样信号的幅度等于输入信号的瞬时值，宽度等取样信号的幅度等于输入信号的瞬时值，宽度等于于，取样后的信号波形虽然是一串脉冲序列，取样后的信号波形虽然是一串脉冲序列，但取样信号的包络线同样重现了原信号的波形。但取样信号的包络线同样重现了原信号的波形。将取样信号送延长电路展宽，最后送示波器显示的将取样信号送延长电路展宽，最后送示波器显示的波形为一阶梯波波形为一阶梯波 uY(t)。当取当取m1时，就可以利用非实时取样将很高频时，就可以利用非实时取样将很高频率的输入信号变成低频信号后，用通用示波器来进率的输入信号变成低频信号后，用通用示波器来进行显示。行显示。9（二）取样示波器的波形合成 t ux(t)t uy(t)6 6 5 5 5 4 4 4 3 3 3 2 2 2 1 1 1 0 0 0 10把放大展宽后的阶梯波把放大展宽后的阶梯波uY(t)加到示波管加到示波管Y偏转板偏转板上，上，把每取样一次阶梯上升一级且每一级持续时间为把每取样一次阶梯上升一级且每一级持续时间为mT+t的阶梯扫描电压的阶梯扫描电压ux(t)信号加到示波管信号加到示波管X偏转板偏转板上，上，荧光屏上亮点的位置即由荧光屏上亮点的位置即由 uY(t)和和 ux(t)决定。决定。图中各点的高度反映了取样信号的幅度。由于展宽后的图中各点的高度反映了取样信号的幅度。由于展宽后的信号呈阶梯状，故亮点从一个位置跳到另一个位置，由这信号呈阶梯状，故亮点从一个位置跳到另一个位置，由这样断续的亮点就合成了被测信号的波形。样断续的亮点就合成了被测信号的波形。11二、取样示波器的组成二、取样示波器的组成 主机、垂直系统、水平系统主机部分与通用示波器相同主机部分与通用示波器相同12p取样示波器组成方框图如图所示，主要由取样示波器组成方框图如图所示，主要由主机、垂直系统和水平系统三大部分组成。主机、垂直系统和水平系统三大部分组成。p与通用示波器相比，主机部分与通用示波与通用示波器相比，主机部分与通用示波器的相同，区别是增加了取样电路和步进脉器的相同，区别是增加了取样电路和步进脉冲发生器。另外，为了观测信号前沿，必须冲发生器。另外，为了观测信号前沿，必须把延迟线电路放在取样示波器的输入端。把延迟线电路放在取样示波器的输入端。13Y Y 通道组成通道组成 取样电路取样电路 取样门取样门 取样脉冲信号源取样脉冲信号源 放大电路放大电路 延长电路延长电路 延长门延长门 延长脉冲信号源延长脉冲信号源 14Y Y 通道的作用通道的作用 在取样脉冲的作用下，把高频、快速在取样脉冲的作用下，把高频、快速的信号变换成低频信号，取样门在取样脉的信号变换成低频信号，取样门在取样脉冲的控制下或开或闭以获得取样信号，取冲的控制下或开或闭以获得取样信号，取样信号通过放大器将幅度放大后，送入延样信号通过放大器将幅度放大后，送入延长电路进行脉冲展宽，并将其保持在相应长电路进行脉冲展宽，并将其保持在相应的电平上，直到下一个取样脉冲到来时再的电平上，直到下一个取样脉冲到来时再增减数值。增减数值。15X X 通道的组成：通道的组成：触发放大器触发放大器高频同步电路高频同步电路锁相分频电路锁相分频电路快斜波发生器快斜波发生器 比较器比较器 阶梯波发生器阶梯波发生器16X X 通道的主要作用是：通道的主要作用是：产生时基扫描信号，同时产生步进延迟产生时基扫描信号，同时产生步进延迟脉冲送脉冲送Y通道，控制取样脉冲发生器和延通道，控制取样脉冲发生器和延长门脉冲发生器的工作，即配合整个示波长门脉冲发生器的工作，即配合整个示波器的工作。利用同步分频的方法可以改变器的工作。利用同步分频的方法可以改变的大小，从而扩展测量的频率上限。的大小，从而扩展测量的频率上限。17取样示波器与通用示波器的区别主要有：1）取样示波器延迟级放在取样门前）取样示波器延迟级放在取样门前，2）X通道利用步进延迟脉冲去触发阶梯通道利用步进延迟脉冲去触发阶梯 波形成电路产生时基扫描信号波形成电路产生时基扫描信号。3）取样示波器中，每触发一次，只能获）取样示波器中，每触发一次，只能获 得一个样点得一个样点。4）取样示波器显示的波形由许多点组成。）取样示波器显示的波形由许多点组成。18三、取样示波器的参数（1 1）取样密度）取样密度:表示屏幕在水平方向上单位长度内的亮点表示屏幕在水平方向上单位长度内的亮点个数，取样密度太低，显示波形会有闪烁个数，取样密度太低，显示波形会有闪烁现象。现象。（2 2）取样频率）取样频率:即取样脉冲的重复频率，取样频率越高即取样脉冲的重复频率，取样频率越高,越越能反映被测信号特性。能反映被测信号特性。19（3）等效扫描速度：假设信号波形由假设信号波形由n个取样点组成，则信号实个取样点组成，则信号实际经历的时间为际经历的时间为 nt 。等效扫描速度表示等效扫描速度表示为：为：L表示扫描线长度，由于电子束扫完整个屏表示扫描线长度，由于电子束扫完整个屏幕的时间与显示波形代表的时间不同，所以幕的时间与显示波形代表的时间不同，所以用用“等效等效”来表示区别。来表示区别。20作业作业1.画图简述非实时取样原理。画图简述非实时取样原理。