示波器培训课程学习.pptx
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1、会计学1示波器培训示波器培训(pixn)第一页,共76页。第一章:示波器基本概念第一章:示波器基本概念-用途用途(yngt)(yngt)与功能与功能n n示波器是形象地显示信号随时间变化波形地仪器示波器是形象地显示信号随时间变化波形地仪器(yq)(yq),是一种综合的信号特性测试仪,是一种综合的信号特性测试仪,是电子测量仪器是电子测量仪器(yq)(yq)的基本种类。的基本种类。什么(shn me)是示波器电压表,电流表,功率计频率计,相位计脉冲特性,阻尼振荡示波器的用途工程师的眼睛工程师的眼睛准确地显示波形准确地显示波形,保证信号完整性测量保证信号完整性测量第2页/共77页第二页,共76页。讲
2、义讲义(jingy)(jingy)提纲提纲基本概念用途介绍数字与模拟示波器比较几种典型波波形测量参数指标与功能带宽指标采样率指标实时/等效采样存储深度触发方式基本使用面板操作LCD显示触发的设定探头的增益探头的类型注意事项示波器校正有关浮动测量交流耦合与直流耦合的区别实例讲解开关电源测量交流电压测量编码器脉冲输出测量示波器测量讲解示波器测量讲解(jingji)(jingji)内容概要内容概要第3页/共77页第三页,共76页。第一章:示波器基本概念第一章:示波器基本概念-用途与功能用途与功能(gngnng)(gngnng)简介简介n n示波器的主要功能是:精确地再现时间和示波器的主要功能是:精确
3、地再现时间和电压幅度的函数波形电压幅度的函数波形(b xn)(b xn)。用它可以。用它可以即时地观察电压幅度相对时间的变化情况,即时地观察电压幅度相对时间的变化情况,从而获得波形从而获得波形(b xn)(b xn)的质量信息,如幅的质量信息,如幅度和频率,波形度和频率,波形(b xn)(b xn),不同波形,不同波形(b(b xn)xn)的时间和相位的关系。的时间和相位的关系。示波器主要(zhyo)功能第4页/共77页第四页,共76页。第一章:示波器基本概念第一章:示波器基本概念-用途与功能用途与功能(gngnng)(gngnng)简介简介可观察的信号(xnho)举例重复周期信号单次/瞬态信
4、号重复周期信号中的异常波形调制信号串行数字通讯信号视频信号低频脉冲群数据串第5页/共77页第五页,共76页。第一章:示波器基本概念第一章:示波器基本概念-用途与功能用途与功能(gngnng)(gngnng)简介简介示波器的典型结构(jigu)比较ARTARTDSODSODPODPO放大器水平(shupng)放大器垂直放大器延迟线触发器显示放大器多路分解器采集存储器y微处理器显示存储器A/D显示放大器采集光栅显示存储器A/D显示数字磷光微处理器DPXDPX波形图像示波器波形图像示波器模拟显示模拟显示串行处理串行处理并行处理并行处理NEWNEW第6页/共77页第六页,共76页。第一章:示波器基本概
5、念第一章:示波器基本概念-数字数字(shz)(shz)与模拟示波器比较与模拟示波器比较n n测量的目标是相同,实际结构测量的目标是相同,实际结构(jigu)(jigu)上内部采用不同技术,所以它们的表现形式并不相同。上内部采用不同技术,所以它们的表现形式并不相同。数字(shz)示波器与模拟示波器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,它还能存储各种波形以及相关信息普通数字示波器的缺点 量化误差由于采样率不够,造成信号频域混叠模拟示波器的缺点只有纯粹的视觉信息闪烁,丢失带宽提高困难只有边沿触发,无预触发 第7页/共77
6、页第七页,共76页。第一章:示波器基本概念第一章:示波器基本概念(ginin)-(ginin)-波的概念波的概念(ginin)(ginin)n n正弦波是波形的基本组成,任何非正弦波都可视成是基波和无数不同频率的谐波分量组成。正弦波是波形的基本组成,任何非正弦波都可视成是基波和无数不同频率的谐波分量组成。n n 例如:方波是由基波以及例如:方波是由基波以及(yj)3(yj)3,5 5,7 7,99次谐波分量递加而成。次谐波分量递加而成。n n1 1次(基波)次(基波)3 3次次 5 5次次7 7次次 方波方波(2500(2500次次)n nF(x)=2E/(sin(t)+1/3sin(3 t)
7、+1/5sin(5 t)+1/7sin(7 t)+)F(x)=2E/(sin(t)+1/3sin(3 t)+1/5sin(5 t)+1/7sin(7 t)+)n n对于非正弦波由最小值过渡到最大值的时间越短,所含的谐波分量也就越多,波形所含谐波的频率对于非正弦波由最小值过渡到最大值的时间越短,所含的谐波分量也就越多,波形所含谐波的频率也越高。也越高。n n对于脉冲波占空比越小,波形所含谐波就越多,谐波频率分量也越高。对于脉冲波占空比越小,波形所含谐波就越多,谐波频率分量也越高。波的组成(z chn)第8页/共77页第八页,共76页。第一章:示波器基本概念第一章:示波器基本概念(ginin)-(
8、ginin)-波的概念波的概念(ginin)(ginin)n n非正弦波是由基波加无数次谐波所构成。非正弦波是由基波加无数次谐波所构成。包含包含(bohn)(bohn)的谐波越多,波形越近似方的谐波越多,波形越近似方波。波。n n例:例:100M100M方波是由方波是由3 3次、次、5 5次、次、7 7次次.合成,合成,3 3次次n n谐波频率为谐波频率为300M300M、5 5次谐波频率为次谐波频率为500M.500M.示波器带宽(di kun)不足导致波形失真幅度衰减幅度衰减波形失真波形失真第9页/共77页第九页,共76页。第一章:示波器基本概念第一章:示波器基本概念(ginin)-(gi
9、nin)-波的概念波的概念(ginin)(ginin)n n由于任何非正弦波都可视为无数正弦波组由于任何非正弦波都可视为无数正弦波组成,因此谐波分量的多少将直接影响波形成,因此谐波分量的多少将直接影响波形的形状。为保证波形不失真,考虑按基波的形状。为保证波形不失真,考虑按基波幅度幅度(fd)(fd)的的1010以上谐波为影响波形的以上谐波为影响波形的重要因素选择示波器带宽。重要因素选择示波器带宽。波形的主要(zhyo)谐波分量正弦波 无谐波分量方 波1:9三角波1:3脉冲波(占空比50)1:9脉冲波(占空比25)1:14脉冲波(占空比10)1:26第10页/共77页第十页,共76页。第一章:示
10、波器基本概念第一章:示波器基本概念(ginin)-(ginin)-波的概念波的概念(ginin)(ginin)波形(b xn)测量参数50%90%10%VmaxVminVp-pVhiRise Time+Width-WidthVlo100%FallTime幅值幅值正向超调正向超调负向超调负向超调频率频率1/周期周期第11页/共77页第十一页,共76页。第一章:示波器基本概念第一章:示波器基本概念(ginin)-(ginin)-波的概念波的概念(ginin)(ginin)n n不断重复的信号具有频率特性。频率的单位是赫兹(不断重复的信号具有频率特性。频率的单位是赫兹(HzHz),表示一秒时间内信号
11、重),表示一秒时间内信号重复的次数。成为周期每秒。重复信号也具有周期特性,即信号完成一个循环所需要复的次数。成为周期每秒。重复信号也具有周期特性,即信号完成一个循环所需要的时间量。周期和频率互为倒数关系的时间量。周期和频率互为倒数关系(gun x)(gun x),即,即1/1/周期等于频率,同理周期等于频率,同理1/1/频率频率等于周期。等于周期。波形的频率(pnl)和周期 第12页/共77页第十二页,共76页。第一章:示波器基本概念第一章:示波器基本概念(ginin)-(ginin)-波的概念波的概念(ginin)(ginin)n n电压是电路两点间的电势能或信号强度。有电压是电路两点间的电
12、势能或信号强度。有时把地线或零电压作为参考点。如果时把地线或零电压作为参考点。如果(rgu)(rgu)测量的是波形从最高峰值到最低峰值的电压测量的是波形从最高峰值到最低峰值的电压值,则称为电压的峰值值,则称为电压的峰值-峰值。有效值峰值。有效值(VrmsVrms)是峰峰值()是峰峰值(VppVpp)的)的0.7070.707倍。倍。n n我们平时说的相电压我们平时说的相电压220V220V、线电压、线电压380V380V,是有效值。是有效值。波形(b xn)的电压表征 第13页/共77页第十三页,共76页。第一章:示波器基本概念第一章:示波器基本概念(ginin)-(ginin)-波的概念波的
13、概念(ginin)(ginin)n n幅度是指电路两点间电压量。幅度通常指幅度是指电路两点间电压量。幅度通常指被测信号以地或零电压为参考被测信号以地或零电压为参考(cnko)(cnko)时时的最大电压。如图所示的波形的幅度为的最大电压。如图所示的波形的幅度为1V1V,而电压的峰值,而电压的峰值-峰值为峰值为2V2V。波形(b xn)的幅度 第14页/共77页第十四页,共76页。第一章:示波器基本概念第一章:示波器基本概念(ginin)-(ginin)-波的概念波的概念(ginin)(ginin)n n参照正弦波很容易理解相位参照正弦波很容易理解相位(xingwi)(xingwi)。正弦波的电压
14、值是基于圆形运动的。一个圆的。正弦波的电压值是基于圆形运动的。一个圆的度数是度数是360360,而正弦波的一个周期也是,而正弦波的一个周期也是360360。为描述经过的周期数,可以参照正弦波的。为描述经过的周期数,可以参照正弦波的相位相位(xingwi)(xingwi)的角度。相移用来描述两个不同相似信号在时间上的差值。图中,标号的角度。相移用来描述两个不同相似信号在时间上的差值。图中,标号为为“电流电流”的波形比标号为的波形比标号为“电压电压”的波形超前的波形超前9090,因为两者到达同一点刚好相差,因为两者到达同一点刚好相差1/4 1/4 周(周(360o/4=90360o/4=90)。在
15、电子学中,相移比较普遍。)。在电子学中,相移比较普遍。波形(b xn)的相位 第15页/共77页第十五页,共76页。第二章:指标第二章:指标(zhbio)(zhbio)与功能与功能-示波器主要指标示波器主要指标(zhbio)(zhbio)看懂示波器型号(xngho)和规格最大采样率最大采样率第16页/共77页第十六页,共76页。n n数字示波器带宽数字示波器带宽(di kun)(di kun)也称为模拟带宽也称为模拟带宽(di kun)(di kun),指示波器前端输入放大器,指示波器前端输入放大器的带宽的带宽(di kun)(di kun),相当于一个低通滤波。定义为在幅频特性曲线中,随正弦
16、波频,相当于一个低通滤波。定义为在幅频特性曲线中,随正弦波频率的增加,信号的幅度下降到率的增加,信号的幅度下降到3dB(70.73dB(70.7),此时的频率点称为示波器的带宽,此时的频率点称为示波器的带宽(di(di kun)kun)。、幅频特性曲线(qxin)0dB(100%)-3dB(70.7%)仪器(yq)带宽fV第二章:第二章:指标与功能指标与功能-示波器主要指标示波器主要指标示波器带宽第17页/共77页第十七页,共76页。n n在波形的主要谐波分量中提到过,如果要对波形进行准确测量应该让示波在波形的主要谐波分量中提到过,如果要对波形进行准确测量应该让示波器的带宽大于波形的主要谐波分
17、量。因此对于正弦波可以要求示波器的带器的带宽大于波形的主要谐波分量。因此对于正弦波可以要求示波器的带宽大于波形的频率,但是对应宽大于波形的频率,但是对应(duyng)(duyng)非正弦波则要求示波器的带宽大非正弦波则要求示波器的带宽大于波形的最大主要谐波频率。于波形的最大主要谐波频率。n n对于带宽带来的波形影响具体表现在以下两方面:对于带宽带来的波形影响具体表现在以下两方面:n n 由于低带宽导致的主要谐波分量消失,使原本规则的波形呈圆由于低带宽导致的主要谐波分量消失,使原本规则的波形呈圆 弧状接弧状接近正弦波。近正弦波。n n 低带宽给波形的上升时间和幅度的测量带来较大的误差。低带宽给波
18、形的上升时间和幅度的测量带来较大的误差。带宽(di kun)对波形的影响第二章:指标第二章:指标(zhbio)(zhbio)与功能与功能-示波器主要指标示波器主要指标(zhbio)(zhbio)第18页/共77页第十八页,共76页。n n下列下列(xili)(xili)图示为一个图示为一个10MHz10MHz的方波在的方波在200MHz200MHz带宽和带宽和10MHz10MHz带宽示波器上的显带宽示波器上的显示效果图。示效果图。带宽(di kun)对波形的影响正确失真200M带宽10M带宽-3dB70.7%第二章:指标与功能第二章:指标与功能(gngnng)-(gngnng)-示波器主要指标
19、示波器主要指标第19页/共77页第十九页,共76页。第二章:指标与功能第二章:指标与功能(gngnng)-(gngnng)-示波器主要指标示波器主要指标带宽(di kun)对波形的影响例:测量10.5MHz的方波在20MHz带宽限制的情况下的显示150MHz带宽限制的情况下的显示结果示波器所显示的波形第20页/共77页第二十页,共76页。n n大多数示波器中存在限制示波器带宽的电大多数示波器中存在限制示波器带宽的电路。限制带宽后,可以减少显示路。限制带宽后,可以减少显示(xinsh)(xinsh)波形中不时出现的噪声,显示波形中不时出现的噪声,显示(xinsh)(xinsh)的的波形会显得更为
20、清晰。请注意,在消除噪波形会显得更为清晰。请注意,在消除噪声的同时,带宽限制同样会减少或消除高声的同时,带宽限制同样会减少或消除高频信号成分。频信号成分。第二章:指标第二章:指标(zhbio)(zhbio)与功能与功能-示波器主要指标示波器主要指标(zhbio)(zhbio)示波器的带宽(di kun)限制功能第21页/共77页第二十一页,共76页。低通低通频率上限频率上限-3dB 高通高通 带阻带阻 带通带通-3dB频率下限频率下限-3dB频率下限频率下限频率上限频率上限-3dB频率下限频率下限频率上限频率上限.频率上限频率上限频率上限频率上限频率上限频率上限频率下限频率下限频率下限频率下限
21、频率下限频率下限第二章:指标与功能第二章:指标与功能(gngnng)-(gngnng)-示波器主要指标示波器主要指标数字滤波幅频特性第22页/共77页第二十二页,共76页。n n上升上升(shngshng)(shngshng)时间通常定义为信号从上升时间通常定义为信号从上升(shngshng)(shngshng)跳变沿跳变沿的的1010到到9090的时间长度。的时间长度。n n示波器的上升示波器的上升(shngshng)(shngshng)时间则与其带宽有直接关系时间则与其带宽有直接关系n n其关系式:其关系式:T T上升上升(shngshng)(shngshng)0.35/0.35/示波器带
22、宽(示波器带宽(1GHZ1GHZ以下)以下)带宽(di kun)与上升时间90%10%上升时间第二章:指标第二章:指标(zhbio)(zhbio)与功能与功能-示波器主要指标示波器主要指标(zhbio)(zhbio)第23页/共77页第二十三页,共76页。第二章:指标第二章:指标(zhbio)(zhbio)与功能与功能-示波器主要指标示波器主要指标(zhbio)(zhbio)多快才是足够(zgu)快?What you dont know.can hurt you!等于信号的上升时间 2 倍于信号的上升时间 3 倍于信号的上升时间 5 倍于信号的上升时间示波器自身上升时间41%12%5%2%显示
23、得出被测信号的幅度衰减第24页/共77页第二十四页,共76页。第二章:指标第二章:指标(zhbio)(zhbio)与功能与功能-示波器主要指标示波器主要指标(zhbio)(zhbio)采样(ci yn)过程 等间隔进行采样及A/D转换 顺序存储采样数据 读取采样数据以构建波形第25页/共77页第二十五页,共76页。第二章:指标第二章:指标(zhbio)(zhbio)与功能与功能-示波器主要指标示波器主要指标(zhbio)(zhbio)n n实时采样在一次触发事件期间捕获所有用于重建波形的样本实时采样在一次触发事件期间捕获所有用于重建波形的样本(yngbn)(yngbn)点,它要求采点,它要求采
24、样率至少为被测波形最高频率分量的样率至少为被测波形最高频率分量的5 5倍。倍。n n如上图所示,如上图所示,表示第一次触发所采样的数据点,并且一次就完成一个采样过程表示第一次触发所采样的数据点,并且一次就完成一个采样过程实时(sh sh)采样第26页/共77页第二十六页,共76页。第二章:指标与功能第二章:指标与功能(gngnng)-(gngnng)-示波器主要指标示波器主要指标n n等效采样是在多个触发事件上捕捉样本点,要求输入的波形为重复波形。等效采样是在多个触发事件上捕捉样本点,要求输入的波形为重复波形。对于每个触发事件示波器会捕捉多个样本点,并把它们与原已捕捉的样本对于每个触发事件示波
25、器会捕捉多个样本点,并把它们与原已捕捉的样本点组合点组合(zh)(zh)到一起。到一起。n n如上图所示,如上图所示,第第1 1,2 2,3 3次触发事件所采样的数据点,次触发事件所采样的数据点,1 1,2 2,3 3次次触发相互间隔错开。触发相互间隔错开。等效(dn xio)采样第27页/共77页第二十七页,共76页。第二章:指标第二章:指标(zhbio)(zhbio)与功能与功能-示波器主要指标示波器主要指标(zhbio)(zhbio)n n等效采样等效采样 n n可以通过低采样率实现对高频重复信号的采样。可以通过低采样率实现对高频重复信号的采样。n n可以达到高采样率采样。可以达到高采样
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