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示波器基本原理示波器基本原理第1页，共67页，编辑于2022年，星期二4/13/2023目录目录8什么是示波器什么是示波器8波和波形波和波形8示波器技术的发展示波器技术的发展8示波器的主要指标及其选择指南示波器的主要指标及其选择指南第2页，共67页，编辑于2022年，星期二什么是示波器什么是示波器8示波器是形象地显示信号随时间变化波形地仪器，是一种示波器是形象地显示信号随时间变化波形地仪器，是一种综合的信号特性测试仪，是电子测量仪器的基本种类。综合的信号特性测试仪，是电子测量仪器的基本种类。8示波器的用途：示波器的用途：0电压表，电流表，功率计电压表，电流表，功率计0频率计，相位计频率计，相位计0脉冲特性，阻尼振荡脉冲特性，阻尼振荡8示波器的应用：示波器的应用：0电子，电力，电工电子，电力，电工0压力，振动，声，光，热，磁压力，振动，声，光，热，磁8以示波器为基础的仪器：以示波器为基础的仪器：0逻辑分析仪，时域反射仪，晶体管特性测试仪，心电图。逻辑分析仪，时域反射仪，晶体管特性测试仪，心电图。第3页，共67页，编辑于2022年，星期二示波器概念示波器概念8示波器的主要功能是：精确地再现时间和电压幅度的函数示波器的主要功能是：精确地再现时间和电压幅度的函数波形。用它可以波形。用它可以即时即时地观察电压幅度相对时间的变化情况，地观察电压幅度相对时间的变化情况，从而获得波形的质量信息，如幅度和频率，波形，不同波从而获得波形的质量信息，如幅度和频率，波形，不同波形的时间和相位的关系形的时间和相位的关系8在概念上，模拟示波器和数字示波器的测量的目标是相同在概念上，模拟示波器和数字示波器的测量的目标是相同的，而在实际结构上它们的内部采用的技术不同，所以它的，而在实际结构上它们的内部采用的技术不同，所以它们的表现形式并不相同。们的表现形式并不相同。8数字示波器的蓬勃发展与模拟示波器的逐渐消亡将成为历数字示波器的蓬勃发展与模拟示波器的逐渐消亡将成为历史的必然趋势。史的必然趋势。数字技术的发展赋予示波器更多波形捕获能力，更多的数学运算功数字技术的发展赋予示波器更多波形捕获能力，更多的数学运算功能，它可以是一台具有波形显示的功率计，可以进行波形参数分析，它能，它可以是一台具有波形显示的功率计，可以进行波形参数分析，它还能存储各种波形以及相关的信息还能存储各种波形以及相关的信息第4页，共67页，编辑于2022年，星期二示波器的组成示波器的组成8水平系统水平系统8垂直系统垂直系统8扫描系统扫描系统8触发系统触发系统8显示系统显示系统第5页，共67页，编辑于2022年，星期二什么是波什么是波8随时间变化的模式称为波，声波、随时间变化的模式称为波，声波、脑电波、海浪、电压波形都是波脑电波、海浪、电压波形都是波8波形能够揭示信号的许多特性波形能够揭示信号的许多特性0当看到波形的高度变化，则表示当看到波形的高度变化，则表示电压值在变化电压值在变化0当看到的是平坦的水平线，则表当看到的是平坦的水平线，则表示在一段时间内，信号没有变化。示在一段时间内，信号没有变化。0平直斜线表示线性变化，电压以恒平直斜线表示线性变化，电压以恒定的斜率上升或下降。定的斜率上升或下降。0波形中的尖角指示的是突然的变波形中的尖角指示的是突然的变更更第6页，共67页，编辑于2022年，星期二波的类型波的类型8大多数波都属于如下类型：大多数波都属于如下类型：0正弦波正弦波0方波和矩形波方波和矩形波0三角波和锯齿波三角波和锯齿波0阶跃波和脉冲波阶跃波和脉冲波0噪声波噪声波 0复杂波复杂波8还有很多波是上述波形的组合还有很多波是上述波形的组合第7页，共67页，编辑于2022年，星期二波的参数波的参数8周期周期8频率频率8正脉冲宽度正脉冲宽度8负脉冲宽度负脉冲宽度8上升时间上升时间8下降时间下降时间8幅度幅度8占空比占空比8占空比占空比8延迟延迟8相位相位8突发宽度突发宽度8峰峰-峰值峰值8均值均值8周期均值周期均值8高高 低值低值8最小值最小值8最大值最大值8过冲过冲8过冲过冲8均方值均方值8周期均方值周期均方值第8页，共67页，编辑于2022年，星期二示波器的类型示波器的类型8模拟示波器模拟示波器8模拟数字混合示波器模拟数字混合示波器8数字示波器数字示波器8数字荧光示波器数字荧光示波器8取样示波器取样示波器第9页，共67页，编辑于2022年，星期二示波器示波器的典型的典型结构结构ARTDSODPO放大器放大器水平水平放大器放大器垂直垂直放大器放大器延迟线延迟线触发触发放大器放大器多路多路分解器分解器采集信号采集信号存储器存储器uP显示显示存储器存储器A/D放大器放大器数字数字荧光器荧光器A/D uP模拟实时显示串行处理并行处理第10页，共67页，编辑于2022年，星期二波形的捕获的比较波形的捕获的比较模拟示波器模拟示波器模拟示波器模拟示波器数字荧光数字荧光示波器示波器数字存储数字存储数字存储数字存储示波器示波器示波器示波器第11页，共67页，编辑于2022年，星期二示波器的波形捕获率示波器的波形捕获率8波形捕获率也就是波形刷新率，已经成为考核一台示波器波形捕获率也就是波形刷新率，已经成为考核一台示波器的重要参数之一；的重要参数之一；8对于示波器来说，波形捕获率高，就能够组织更大数据量对于示波器来说，波形捕获率高，就能够组织更大数据量的波形质量信息，尤其是在动态复杂信号和隐藏在正常信的波形质量信息，尤其是在动态复杂信号和隐藏在正常信号下的异常波形的捕获方面，有着特别的作用。号下的异常波形的捕获方面，有着特别的作用。第12页，共67页，编辑于2022年，星期二为什么数字示波器产品不能够为什么数字示波器产品不能够8普通数字示波器的缺点普通数字示波器的缺点 0波形捕获率低波形捕获率低0由于数据不够，造成混跌由于数据不够，造成混跌02维数据显示不能表明事件发生频度维数据显示不能表明事件发生频度第13页，共67页，编辑于2022年，星期二为什么模拟示波器产品不能够为什么模拟示波器产品不能够8模拟示波器的缺点模拟示波器的缺点0只有纯粹的视觉信息只有纯粹的视觉信息0闪烁，丢失闪烁，丢失0带宽不够带宽不够0只有边沿触发，无预触发只有边沿触发，无预触发 第14页，共67页，编辑于2022年，星期二数学荧光示波器特点数学荧光示波器特点8将将ART和和DSO的定性和定量性能合二为一，是一项可观的成就。的定性和定量性能合二为一，是一项可观的成就。8提供三维的信号信息，可用它解释信号的动态特性，包括信号瞬态变化情况提供三维的信号信息，可用它解释信号的动态特性，包括信号瞬态变化情况和事件频率，可精确地显示复杂信号，如视频信号或数字波形上的高速异常和事件频率，可精确地显示复杂信号，如视频信号或数字波形上的高速异常信号等。信号等。8DPO提供的信号数据远远多于提供的信号数据远远多于DSO，可确保看到所有信号细节，；可防止出现数字，可确保看到所有信号细节，；可防止出现数字混淆现象，并能够轻松地捕获偶发信号事件。混淆现象，并能够轻松地捕获偶发信号事件。第15页，共67页，编辑于2022年，星期二示波器的刻度示波器的刻度水平刻度水平刻度垂直刻度垂直刻度触发电平触发电平刻度格线刻度格线第16页，共67页，编辑于2022年，星期二示波器的主要指标示波器的主要指标8示波器的带宽示波器的带宽8数字示波器的采样率数字示波器的采样率8示波器的触发和信号存储示波器的触发和信号存储8先进的先进的DPO技术技术第17页，共67页，编辑于2022年，星期二选选 择择 示示 波波 器器 的的 带带 宽宽第18页，共67页，编辑于2022年，星期二带宽是选择示波器的第一参数带宽是选择示波器的第一参数8示波器的结构决定了带宽的重要性：示波器的结构决定了带宽的重要性：0放大器的模拟带宽决定了示波器的带宽；放大器的模拟带宽决定了示波器的带宽；放大器是信号进入示波器的大门，它的带宽决定了示波器的放大器是信号进入示波器的大门，它的带宽决定了示波器的带宽，示波器能请进什么样的信号由这个大门来决定。带宽，示波器能请进什么样的信号由这个大门来决定。8数字示波器的带宽也是模拟带宽。数字示波器的带宽也是模拟带宽。第19页，共67页，编辑于2022年，星期二带宽带宽8测量测量AC波形的仪表通常有某种最大频率，超过它，测量精波形的仪表通常有某种最大频率，超过它，测量精度就会下降，这一频率就是仪表的带宽，它由仪器的幅频度就会下降，这一频率就是仪表的带宽，它由仪器的幅频特性决定。特性决定。定义：在幅频特性中，仪表的灵敏度下降定义：在幅频特性中，仪表的灵敏度下降3dB，此时的频率为仪表的带宽。，此时的频率为仪表的带宽。注：只能测量注：只能测量ACAC电压的仪表，必须对高频和低频带宽都加考虑。电压的仪表，必须对高频和低频带宽都加考虑。100%（0dB）71%（-3dB）仪表的带宽（仪表的带宽（BW）只能测量只能测量低频交流的仪低频交流的仪表在处也下滑。表在处也下滑。幅频特性曲线幅频特性曲线第20页，共67页，编辑于2022年，星期二选择示波器的带宽依据选择示波器的带宽依据8以谐波情况为核心选择示波器；以谐波情况为核心选择示波器；8以上升沿情况选择示波器；以上升沿情况选择示波器；第21页，共67页，编辑于2022年，星期二谐波谐波除绝对的正弦波之外，周期波含的一切频率分量称谐波。谐除绝对的正弦波之外，周期波含的一切频率分量称谐波。谐波频率是基波频的整数倍。波频率是基波频的整数倍。周期波无论其波形如何都有谐波。周期波无论其波形如何都有谐波。周期波给定的频率为基波频率。周期波给定的频率为基波频率。方波方波基波为正弦波基波为正弦波第22页，共67页，编辑于2022年，星期二以方波为例以方波为例8方波是由基波与无数奇次谐波叠加所构成，包含的谐波越方波是由基波与无数奇次谐波叠加所构成，包含的谐波越多，波形越近似方波。多，波形越近似方波。0方波的质量根据包含的谐波次数，其近似程度有所不同。方波的质量根据包含的谐波次数，其近似程度有所不同。0每个谐波的幅度必须使波形成为方波所需要的恰当值。每个谐波的幅度必须使波形成为方波所需要的恰当值。0此外，谐波之间的相位关系也必须正确：此外，谐波之间的相位关系也必须正确：谐波以不等量延迟，即使谐波幅度正确，方波也会失真。谐波以不等量延迟，即使谐波幅度正确，方波也会失真。叠加叠加3次谐波次谐波 叠加叠加5次谐波次谐波基波基波叠加叠加7次谐波次谐波 叠加叠加9次谐波次谐波方波方波第23页，共67页，编辑于2022年，星期二由方波为例得知由方波为例得知8正弦波只有一个基波，仪表的带宽必须至少是波形的频率。正弦波只有一个基波，仪表的带宽必须至少是波形的频率。8但是，在大多数情况下，这仅仅是最基本的，如果只是这但是，在大多数情况下，这仅仅是最基本的，如果只是这样，是不够精确的，甚至是错误的。样，是不够精确的，甚至是错误的。8要对波形进行准确的测量，对于非正弦波的波形，必须考要对波形进行准确的测量，对于非正弦波的波形，必须考虑其谐波。假如组成波形的主要谐波分量超出仪表的带宽，虑其谐波。假如组成波形的主要谐波分量超出仪表的带宽，那么我们就不能精确地测得波形的参数。那么我们就不能精确地测得波形的参数。第24页，共67页，编辑于2022年，星期二测量测量20MHz的方波的方波在在20MHz带宽示波器测试所显带宽示波器测试所显示的结果示的结果在在200MHz带宽示波器测试所带宽示波器测试所显示的结果显示的结果示波器所显示的波形示波器所显示的波形仪器带宽对测量波形影响仪器带宽对测量波形影响第25页，共67页，编辑于2022年，星期二带宽对方波的影响带宽对方波的影响8带宽如何在时域影响波形。带宽如何在时域影响波形。0信号进入示波器首先是通过放大器，它是一个低通滤波器。信号进入示波器首先是通过放大器，它是一个低通滤波器。0放大器的带宽很宽（和基波比较），输出方波不表现失真。放大器的带宽很宽（和基波比较），输出方波不表现失真。0放大器的带宽变窄，波形中的某些谐波不能通过，输出的方波发放大器的带宽变窄，波形中的某些谐波不能通过，输出的方波发生畸变，产生误差。生畸变，产生误差。0放大器带宽很窄，输出的几乎完全不像方波，由于缺少主要的谐放大器带宽很窄，输出的几乎完全不像方波，由于缺少主要的谐波分量，波形呈圆弧状。波分量，波形呈圆弧状。低通滤波器低通滤波器高带宽时的输出高带宽时的输出中带宽时的输出中带宽时的输出低带宽时的输出低带宽时的输出输入输入输出输出第26页，共67页，编辑于2022年，星期二波形的谐波与测量精度的关系波形的谐波与测量精度的关系波波 形形 重要谐波数（基波重要谐波数（基波10）正弦波正弦波 无谐波分量无谐波分量 方方 波波 1:9 三角波三角波 1:3脉冲波（占空比脉冲波（占空比50）1:9脉冲波（占空比脉冲波（占空比25）1:14脉冲波（占空比脉冲波（占空比10）1:26注：列出的影响波形的谐波数是基波的倍数：注：列出的影响波形的谐波数是基波的倍数：第27页，共67页，编辑于2022年，星期二9010上升时间测量上升时间测量*上升时间上升时间理想的方波和脉冲波的电压是有突然变化的波形，陡变有一理想的方波和脉冲波的电压是有突然变化的波形，陡变有一定时间这取决于系统带宽及其他电路参数。定时间这取决于系统带宽及其他电路参数。波形从一种电压变至另一种电压的时间称为上升时间波形从一种电压变至另一种电压的时间称为上升时间上升时间通常在过渡的上升时间通常在过渡的10至至90处处第28页，共67页，编辑于2022年，星期二8测量仪表的带宽将影响脉冲和方波的上升时间，上升时间和带宽的关系由下式决定：测量仪表的带宽将影响脉冲和方波的上升时间，上升时间和带宽的关系由下式决定：T上升上升0.35/BWBW=带宽（带宽（3dB时的频率）（单位时的频率）（单位Hz）8波形从最小值过渡到最大值越快，所含谐波就越多，波形所含的频率量波形从最小值过渡到最大值越快，所含谐波就越多，波形所含的频率量也越高。也越高。8仪表的上升时间应小于被测量信号波形的上升时间。仪表的上升时间应小于被测量信号波形的上升时间。测量所得的上升时间测量所得的上升时间 信号上升时间信号上升时间2测量仪表上升时间测量仪表上升时间2上升延同带宽的关系上升延同带宽的关系第29页，共67页，编辑于2022年，星期二波形上升时间与测量精度的关系波形上升时间与测量精度的关系1:1 41%2:1 22%3:1 12%4:1 5%5:1 2%7:1 1%10:1 0.5%信号上升时间仪表上升时间之比信号上升时间仪表上升时间之比 上升时间测量精度上升时间测量精度第30页，共67页，编辑于2022年，星期二总结：选择示波器的带宽总结：选择示波器的带宽波形的重要谐波波形的重要谐波列出的影响波形的谐波数是基波的倍数：列出的影响波形的谐波数是基波的倍数：波波 形形 重要谐波数（基波重要谐波数（基波10）正弦波正弦波 1:1方方 波波 1:9三角波三角波 1:3脉冲波（占空比脉冲波（占空比50）1:9脉冲波（占空比脉冲波（占空比25）1:14脉冲波（占空比脉冲波（占空比10）1:26 （正弦波基波为：正弦波基波为：1）上升时间与测量精度上升时间与测量精度信号上升时间信号上升时间 上升时间上升时间 仪表上升时间仪表上升时间 测量精度测量精度 之比之比 1:1 41%2:1 22%3:1 12%4:1 5%5:1 2%7:1 1%10:1 0.5%第31页，共67页，编辑于2022年，星期二采样原理及应用采样原理及应用第32页，共67页，编辑于2022年，星期二数字示波器采样技术数字示波器采样技术8采样技术采样技术0数字等效采样数字等效采样0数字实时采样数字实时采样8取样技术不同，使数字示波器带宽定义复杂化取样技术不同，使数字示波器带宽定义复杂化0重复信号带宽即模拟带宽（放大器带宽）重复信号带宽即模拟带宽（放大器带宽）0单次信号带宽单次信号带宽第33页，共67页，编辑于2022年，星期二采样率与单次信号带宽的关系采样率与单次信号带宽的关系8奈奎斯特取样原理奈奎斯特取样原理0在正弦波上采样，需要在一个周期采集最少两个以上的点就可重现波形在正弦波上采样，需要在一个周期采集最少两个以上的点就可重现波形0f fs(s(取样率取样率)2BW(2BW(信号频率）信号频率）0例：例：100M100M正弦波信号，最少采样率？正弦波信号，最少采样率？2X100M2X100M200MS/s200MS/s8数字示波器的单次带宽定义数字示波器的单次带宽定义0为单次为单次(瞬态瞬态)信号测量中可获得的最大带宽信号测量中可获得的最大带宽0BWBWs sf fs(s(采样率采样率)k kR(R(与重现技术有关的内插系数与重现技术有关的内插系数)02.5 .4 .10 .2.5 .4 .10 .0例：内插系数为例：内插系数为4 4，采样率为，采样率为100MS/s,100MS/s,示波器单次带宽？示波器单次带宽？100MS/s100MS/s 4 425MHz25MHz第34页，共67页，编辑于2022年，星期二数字等效采样技术数字等效采样技术需要对信号进行多次触发需要对信号进行多次触发从重复性信号的不同的周期经过多次单采样，取得足够的采样点来重建这个从重复性信号的不同的周期经过多次单采样，取得足够的采样点来重建这个重复信号的波形。等效采样必须满足两个前提条件：重复信号的波形。等效采样必须满足两个前提条件：1 1、信号必须是重复的、信号必须是重复的 2 2、必须能稳定触发、必须能稳定触发第35页，共67页，编辑于2022年，星期二只需只需一次一次触发已采集信号所有资料触发已采集信号所有资料实时采样是最直观的采样方式，采样率超过模拟带宽实时采样是最直观的采样方式，采样率超过模拟带宽4 45 5倍或更高。倍或更高。每通道都有同样的表现，单一频带宽，重复带宽单次带宽每通道都有同样的表现，单一频带宽，重复带宽单次带宽不仅适用捕获重复信号，而且是捕捉单次信号以及隐藏在重复信号中的毛刺和异不仅适用捕获重复信号，而且是捕捉单次信号以及隐藏在重复信号中的毛刺和异常信号的有效方法常信号的有效方法。数字实时数字实时(Real-Time)(Real-Time)采样采样(DRT)(DRT)第36页，共67页，编辑于2022年，星期二数字等效采样与实时采样比较数字等效采样与实时采样比较采样间隔采样间隔第37页，共67页，编辑于2022年，星期二采样采样采样点采样点数字化需要的数字化需要的保持时间保持时间采样间隔采样间隔 采样是等间隔地进行；采样是等间隔地进行；采样率以采样率以“点点/秒秒”来表示。来表示。第38页，共67页，编辑于2022年，星期二采样时发生了什么？采样时发生了什么？采样过程采样过程信号信号采样采样数字化数字化存储存储采样保持采样保持转换成为数据转换成为数据顺序存储顺序存储屏幕显示选定屏幕显示选定部分的内存部分的内存屏屏幕幕1011100111110101采样过程采样过程8模拟信号转化为数字信号经变换后最终恢复成模拟波形显模拟信号转化为数字信号经变换后最终恢复成模拟波形显示在示波器上，通俗地说，采样实际上是在用点来描绘进示在示波器上，通俗地说，采样实际上是在用点来描绘进入示波器的模拟信号。入示波器的模拟信号。8“死区死区”指的是仪表不捕获信号的时间，如：数字化过程、指的是仪表不捕获信号的时间，如：数字化过程、数据处理过程，模拟示波器的回扫过程数据处理过程，模拟示波器的回扫过程8数据存储到存储器中，还可以进行预触发，后触发的观察数据存储到存储器中，还可以进行预触发，后触发的观察与分析。与分析。第40页，共67页，编辑于2022年，星期二泰克公司数字实时采样技术轻泰克公司数字实时采样技术轻易地捕捉到易地捕捉到5ns5ns的毛刺的毛刺最小水平时基为最小水平时基为100ns100ns，即未能，即未能对单次毛刺进行捕捉对单次毛刺进行捕捉采样率对单次信号的捕获的影响采样率对单次信号的捕获的影响第41页，共67页，编辑于2022年，星期二欠幅脉冲捕捉欠幅脉冲捕捉毛刺捕捉毛刺捕捉 实际工作中，比如：冲击电流、破坏性试验的捕捉和测量，对欠幅脉冲、单脉冲、实际工作中，比如：冲击电流、破坏性试验的捕捉和测量，对欠幅脉冲、单脉冲、毛刺、电源中断、电压击穿、开关特性等等瞬态信号和非重复信号进行捕捉和分析，毛刺、电源中断、电压击穿、开关特性等等瞬态信号和非重复信号进行捕捉和分析，这些都是每天都要面对的。这些都是每天都要面对的。（稳态和瞬态的分析）（稳态和瞬态的分析）单次信号的捕获应用广泛单次信号的捕获应用广泛第42页，共67页，编辑于2022年，星期二只需一次触发已采集信号所有资料只需一次触发已采集信号所有资料 实时采样是最直观的采样方式，采样率超过模拟带宽实时采样是最直观的采样方式，采样率超过模拟带宽4 45 5倍或更高。倍或更高。重复带宽单次带宽重复带宽单次带宽 不仅适用捕获重复信号，而且是捕捉单次信号以及隐藏在重复信号中的毛刺和异常信号不仅适用捕获重复信号，而且是捕捉单次信号以及隐藏在重复信号中的毛刺和异常信号的有效方法。的有效方法。数字实时采样技术数字实时采样技术第43页，共67页，编辑于2022年，星期二 单次采样带宽也就是我们常说的实时带宽，它是由模拟带宽、采样单次采样带宽也就是我们常说的实时带宽，它是由模拟带宽、采样率以及波形重建的方法共同决定，因此它决定了所构建的单次波形的率以及波形重建的方法共同决定，因此它决定了所构建的单次波形的完整性完整性 。波形重建的方法主要是指波形再现的插值算法。波形重建的方法主要是指波形再现的插值算法。幅度幅度时间时间 对于单次事件，示波器必须具有足够的采样速率用以恢复单次捕捉所对于单次事件，示波器必须具有足够的采样速率用以恢复单次捕捉所获得的波形。奈奎斯特抽样定律中指出采样率至少为信号最高频率带宽的获得的波形。奈奎斯特抽样定律中指出采样率至少为信号最高频率带宽的2 2倍从而保证信号在恢复时不发生混迭现象。倍从而保证信号在恢复时不发生混迭现象。单次采集带宽单次采集带宽第44页，共67页，编辑于2022年，星期二总结：采样率的选择总结：采样率的选择8我们在确定示波器的带宽后，还要选择足够的采样率来与我们在确定示波器的带宽后，还要选择足够的采样率来与之相配合，这样才能获得适合于实际测量中的实时带宽，之相配合，这样才能获得适合于实际测量中的实时带宽，从而获得满意的测量结果。从而获得满意的测量结果。8如果在实际的测量中，比较重视单次信号的精确信息，我如果在实际的测量中，比较重视单次信号的精确信息，我们建议采样率要在带宽的五倍以上，最好能在八到十倍。们建议采样率要在带宽的五倍以上，最好能在八到十倍。第45页，共67页，编辑于2022年，星期二示波器的触发和信号存储示波器的触发和信号存储第46页，共67页，编辑于2022年，星期二示波器的触发示波器的触发8触发电路的作用就是保证每次时基触发电路的作用就是保证每次时基在屏幕上扫描的时候，都从输入信在屏幕上扫描的时候，都从输入信号上与定义的触发点相同的点开始，号上与定义的触发点相同的点开始，这样每一次扫描的波形就同步的，这样每一次扫描的波形就同步的，从而显示稳定的波形，见图从而显示稳定的波形，见图b/c；没；没有触发电路在屏幕上看到的将会是有触发电路在屏幕上看到的将会是具有随机起点的很多波形杂乱重叠具有随机起点的很多波形杂乱重叠的图象，见图的图象，见图a。8触发是使用示波器最麻烦的一点，触发是使用示波器最麻烦的一点，示波器提供了许多触发方式，可根示波器提供了许多触发方式，可根据测量问题加以应用。据测量问题加以应用。8作为数字示波器来说，触发实际上作为数字示波器来说，触发实际上参与了确定波形的存储起点。参与了确定波形的存储起点。321不正常触发不正常触发正常触发正常触发abc第47页，共67页，编辑于2022年，星期二触发耦合触发耦合8触发耦合：触发信号与触发电路的耦合方式触发耦合：触发信号与触发电路的耦合方式0默认时为默认时为DC耦合，触发源直接连到触发电路耦合，触发源直接连到触发电路0交流耦合：触发源通过一个串联的电容连到触发电路交流耦合：触发源通过一个串联的电容连到触发电路0HF抑制：使触发源信号通过低通滤波器以抑制高频分量，这意味即抑制：使触发源信号通过低通滤波器以抑制高频分量，这意味即使一个低频信号中包含很多高频噪声，仍能使其按低频信号触发。使一个低频信号中包含很多高频噪声，仍能使其按低频信号触发。0LF抑制：使触发源信号通过一个高通滤波器以抑制其低频成分，这抑制：使触发源信号通过一个高通滤波器以抑制其低频成分，这对于显示包含很多电源交流声的信号时的情况是很有用的。对于显示包含很多电源交流声的信号时的情况是很有用的。0TV触发：在触发：在TV模式下触发电平控制不起作用。这时示波器使用视模式下触发电平控制不起作用。这时示波器使用视频信号中的同步脉冲作为触发信号。频信号中的同步脉冲作为触发信号。TV触发有两种模式，触发有两种模式，TVF 场和场和TVL行行0数字示波器的高级触发功：单次、毛刺、宽度、欠幅脉冲、斜率、数字示波器的高级触发功：单次、毛刺、宽度、欠幅脉冲、斜率、建立建立/保持逻辑（定时关系和状态分析）保持逻辑（定时关系和状态分析）TV（可选场（可选场/行和行计数）行和行计数）第48页，共67页，编辑于2022年，星期二触发隔离（触发隔离（Hold off）8有些信号具有多个可能的触发点，如有些信号具有多个可能的触发点，如右图数字信号。右图数字信号。该信号虽然在较长的时间周期内该信号虽然在较长的时间周期内是重复的，但是在短时间内情况则不是重复的，但是在短时间内情况则不然，这样一来，正常触发扫描出的波然，这样一来，正常触发扫描出的波形出现混迭。形出现混迭。8为解决这个问题，采用了触发隔离功为解决这个问题，采用了触发隔离功能，即在各次扫描之间加入延迟时基，能，即在各次扫描之间加入延迟时基，使得扫描的每次触发总是从相同的信使得扫描的每次触发总是从相同的信号沿开始。从而得到稳定的波形显示。号沿开始。从而得到稳定的波形显示。8另一方面，触发隔离的使用显然在波另一方面，触发隔离的使用显然在波形捕获方面遭到了损失。形捕获方面遭到了损失。隔离时间过短波形混迭隔离时间过短波形混迭正确隔离时间正确隔离时间第49页，共67页，编辑于2022年，星期二记录长度记录长度8定义：定义：一个波形记录是指可被示波器一次性采集的波形点数。一个波形记录是指可被示波器一次性采集的波形点数。8最大的记录长度由示波器的存储容量决定，要增加存储容最大的记录长度由示波器的存储容量决定，要增加存储容量才能增加记录长度。量才能增加记录长度。8记录长度和观看波形细节有关：记录长度和观看波形细节有关：第50页，共67页，编辑于2022年，星期二波形的存储波形的存储8示波器的存储由两个方面来完成：示波器的存储由两个方面来完成：0触发信号和延时的设定确定了示波器存储的起点；触发信号和延时的设定确定了示波器存储的起点；0示波器的存储深度决定了数据存储的终点。示波器的存储深度决定了数据存储的终点。8记录时间记录长度记录时间记录长度/采样率采样率触发点触发点延时时间延时时间记忆长度记忆长度起点起点终点终点第51页，共67页，编辑于2022年，星期二记录长度的计算记录长度的计算8记录时间记录长度记录时间记录长度/采样率采样率8举例：举例：TDS3012B，记录长度，记录长度10K约为约为10000点点8时基与采样率的关系时基与采样率的关系第52页，共67页，编辑于2022年，星期二 数字示波器的一个最显著特点在于它容许用户观看触发前的事件。这是因为数数字示波器的一个最显著特点在于它容许用户观看触发前的事件。这是因为数据被连续地存储到内存中，同时触发事件在数据量足够后停止采集。据被连续地存储到内存中，同时触发事件在数据量足够后停止采集。预触发预触发/后触发后触发 采样点数字化采样点数字化 时间等间隔时间等间隔 可选的预可选的预/后触发后触发第53页，共67页，编辑于2022年，星期二毛刺毛刺预触发预触发单次采样单次采样 其他方面应用如其他方面应用如：开关特性输入和输出瞬态特性，以输出信号触发来观看研究输入的：开关特性输入和输出瞬态特性，以输出信号触发来观看研究输入的小信号。小信号。捕捕捉捉毛毛刺刺预触发预触发第54页，共67页，编辑于2022年，星期二数字示波器的高级触发功能数字示波器的高级触发功能8高级触发功能的模式，主要针对数字信号：高级触发功能的模式，主要针对数字信号：0 首先，对偶尔出现问题的信号现象进行预测；首先，对偶尔出现问题的信号现象进行预测；0 确定脉冲的受限状态况，以及安排用一个脉冲，或者是与这确定脉冲的受限状态况，以及安排用一个脉冲，或者是与这些状况相匹配的脉冲来触发。些状况相匹配的脉冲来触发。8具体形式有：具体形式有：0脉冲宽度触发；脉冲宽度触发；0矮脉冲触发；矮脉冲触发；0脉冲斜率触发；脉冲斜率触发；0逻辑触发逻辑触发0建立建立/保持时间触发保持时间触发第55页，共67页，编辑于2022年，星期二数字示波器滚动模式数字示波器滚动模式8滚动模式是一种可以应用于全连续显示的方式滚动模式是一种可以应用于全连续显示的方式在这种模式下，示波器采集采样点并立即将采集的数在这种模式下，示波器采集采样点并立即将采集的数据复制到显示存储器。而这些新的采样点显示于屏幕的右据复制到显示存储器。而这些新的采样点显示于屏幕的右面，屏幕上已有的波形则向左滚动。老的采样点一但移到面，屏幕上已有的波形则向左滚动。老的采样点一但移到屏幕左面即行消失。这样一来屏幕上显示的波形总是反映屏幕左面即行消失。这样一来屏幕上显示的波形总是反映出最新信号对时间变化的情况。出最新信号对时间变化的情况。8由于有了滚动模式，就可以用示波器来代替图表记由于有了滚动模式，就可以用示波器来代替图表记录仪来显示慢变化的现象，如化学过程、电池的冲录仪来显示慢变化的现象，如化学过程、电池的冲放电周期或温度对系统性能的影响等。放电周期或温度对系统性能的影响等。第56页，共67页，编辑于2022年，星期二先进的先进的DPO技术技术第57页，共67页，编辑于2022年，星期二8 数字荧光示波器数字荧光示波器 能够以信号的三维信息，即：幅度，时间，以及幅能够以信号的三维信息，即：幅度，时间，以及幅度随时间的变化，实时地显示，存储与分析复杂信号的新度随时间的变化，实时地显示，存储与分析复杂信号的新一代示波器。一代示波器。数字荧光示波器（数字荧光示波器（DPO）的）的 定义定义第58页，共67页，编辑于2022年，星期二数字荧光示波器数字荧光示波器 8泰克公司的数字荧光示波器是基于一种新的泰克公司的数字荧光示波器是基于一种新的高速并行处理器结构高速并行处理器结构(DPX),它同时具有信号它同时具有信号获取和显示处理能力获取和显示处理能力8DPX是泰克公司独有的波形成像处理技术是泰克公司独有的波形成像处理技术,它它负责建立和处理实时的显示亮度等级负责建立和处理实时的显示亮度等级8DPX提供了比数字示波器多提供了比数字示波器多 1000倍的信号数据倍的信号数据8具有具有Y-T,X-Y,X-Y-Z显示模式显示模式第59页，共67页，编辑于2022年，星期二结构比较结构比较ARTARTDSODSODPODPO放大器放大器水平水平放大器放大器垂直垂直放大器放大器延迟线延迟线触发器触发器显示显示放大器放大器多路分解器多路分解器采集存储器采集存储器y微处理器微处理器显示存储器显示存储器A/D显示显示放大器放大器采集光栅采集光栅显示存储器显示存储器A/D显示显示数字磷光数字磷光微处理器微处理器DPXDPX波形图像示波器波形图像示波器波形图像示波器波形图像示波器模拟显示模拟显示模拟显示模拟显示串行处理串行处理串行处理串行处理并行处理并行处理并行处理并行处理NEWNEW第60页，共67页，编辑于2022年，星期二波形的捕获的比较波形的捕获的比较模拟示波器模拟示波器模拟示波器模拟示波器数字荧光数字荧光示波器示波器数字存储数字存储数字存储数字存储示波器示波器示波器示波器第61页，共67页，编辑于2022年，星期二示波器的波形捕获率示波器的波形捕获率8波形捕获率也就是波形刷新率，已经成为考核一台示波器波形捕获率也就是波形刷新率，已经成为考核一台示波器的重要参数之一；的重要参数之一；8对于示波器来说，波形捕获率高，就能够组织更大数据量对于示波器来说，波形捕获率高，就能够组织更大数据量的波形质量信息，尤其是在动态复杂信号和隐藏在正常信的波形质量信息，尤其是在动态复杂信号和隐藏在正常信号下的异常波形的捕获方面，有着特别的作用。号下的异常波形的捕获方面，有着特别的作用。第62页，共67页，编辑于2022年，星期二为什么模拟示波器产品不能够为什么模拟示波器产品不能够8模拟示波器的缺点模拟示波器的缺点0只有纯粹的视觉信息只有纯粹的视觉信息0闪烁，丢失闪烁，丢失0带宽不够带宽不够0只有边沿触发，无预触发只有边沿触发，无预触发 第63页，共67页，编辑于2022年，星期二为什么数字示波器产品不能够为什么数字示波器产品不能够8普通数字示波器的缺点普通数字示波器的缺点 0波形捕获率低波形捕获率低0由于数据不够，造成混跌由于数据不够，造成混跌02维数据显示不能表明事件发生频度维数据显示不能表明事件发生频度第64页，共67页，编辑于2022年，星期二数学荧光示波器特点数学荧光示波器特点8将将ART和和DSO的定性和定量性能合二为一，是一项可观的成就。的定性和定量性能合二为一，是一项可观的成就。8提供三维的信号信息，可用它解释信号的动态特性，包括信号瞬态变化情况和事提供三维的信号信息，可用它解释信号的动态特性，包括信号瞬态变化情况和事件频率，可精确地显示复杂信号，如视频信号或数字波形上的高速异常信号等。件频率，可精确地显示复杂信号，如视频信号或数字波形上的高速异常信号等。8DPO提供的信号数据远远多于提供的信号数据远远多于DSO，可确保看到所有信号细节，；可防止出现数字，可确保看到所有信号细节，；可防止出现数字混淆现象，并能够轻松地捕获偶发信号事件。混淆现象，并能够轻松地捕获偶发信号事件。第65页，共67页，编辑于2022年，星期二数字荧光示波器数字荧光示波器(DPO)的发展历程的发展历程 99年年1月月TDS3000系列系列TDS500D/700DTDS30002000年年6月月TDS7000系列系列2001年年8月月TDS3000B系列系列2001年年10月月TDS5000系列系列98年年6月月TDS500D/700DTDS7000新产品新产品TDS3000B新产品新产品TDS5000第66页，共67页，编辑于2022年，星期二 自从自从1999年年1月系列面市以来月系列面市以来,已经超过已经超过 50,000台台TDS3000应应用在各行各业用在各行各业!泰克的泰克的 TDS3000 屡获大奖屡获大奖Test&MeasurementTest Product of the Year,2000TDS3000-WINNERControl Engineering1999 Editors Choice AwardTDS3000-WINNEREvaluation EngineeringReaders Choice 1999TDS3000-WINNER第67页，共67页，编辑于2022年，星期二