測(cè)感技術(shù)31課件

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第3章電子測(cè)量顯示技術(shù)

本章內(nèi)容：3.1示波器的功能、分類(lèi)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(cè)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(jiàn)示波器和頻譜分析儀的使用方法

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3.1示波器的功能、分類(lèi)和發(fā)展1.示波器的分類(lèi)

根據(jù)示波器對(duì)信號(hào)的處理方式的不同可分為模擬、數(shù)字兩大類(lèi)：模擬示波器：采用模擬方式對(duì)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行處理和顯示?？煞譃橥ㄓ檬静ㄆ?、多束示波器、取樣示波器、記憶示波器和專(zhuān)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(cè)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(zhuān)用示波器是能夠滿足特殊用途的示波器，又稱(chēng)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(duì)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(yè)

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fL＝0上升時(shí)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(chēng)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μs、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。3.示波器的發(fā)展

(1)20世紀(jì)30～50年代是模擬示波器的誕生和實(shí)用化階段。1958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(kāi)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(yè)

3.1.1CRT顯示技術(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。電子槍FKG1G2A1A2Y偏轉(zhuǎn)X偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)熒光屏熒光屏－E＋E灰度聚焦輔助聚焦第9頁(yè)

（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(cè)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)）

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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(chēng)為示波管的X軸偏轉(zhuǎn)靈敏度(cm/V)，hx為光點(diǎn)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(guò)程稱(chēng)為“掃描”，能實(shí)現(xiàn)掃描的鋸齒波電壓稱(chēng)為掃描電壓，光點(diǎn)自左向右的連續(xù)掃動(dòng)稱(chēng)為“掃描正程”，自熒光屏的右端迅速返回左端起掃點(diǎn)的過(guò)程稱(chēng)為“掃描逆程”。3）同步的概念如果掃描電壓周期Tx與被測(cè)電壓周期Ty保持Tx=nTy的關(guān)系，則稱(chēng)掃描電壓與被測(cè)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(cè)信號(hào)波形。Tx≠nTy(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

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4）連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描

TyTyTyTx被測(cè)信號(hào)為脈沖，占空比低左上圖，掃描周期等于Ty，脈沖窄，不易觀察右上圖，掃描周期為脈沖寬度τ，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(wú)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

3.1.2LCD顯示技術(shù)液晶顯示器，簡(jiǎn)稱(chēng)LCD(LiquidCrystalDisplay)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(TwistedNematic)-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(SuperTwistedNematic)-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(kāi)始高速發(fā)展。3.1.2LCD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(zhǎng)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(shì)、不斷改新，仍有市場(chǎng)2.平板顯示（1）液晶顯示器件異軍突起

（2）電致發(fā)光顯示東山再起

（3）發(fā)光二極管顯示長(zhǎng)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3.2.1模擬示波器的組成及原理1.通用示波器的組成Y輸入電路Y前置放大器觸發(fā)電路延遲線Y后置放大器水平放大器掃描發(fā)生器Y輸入外觸發(fā)內(nèi)外至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器低壓電源高壓電源電源至各電路正高壓負(fù)高壓X輸入校準(zhǔn)信號(hào)輸出Y輸入內(nèi)外觸發(fā)外電源輸出X輸入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(yè)

最佳補(bǔ)償最佳補(bǔ)償：過(guò)補(bǔ)償

：欠補(bǔ)償：

vivoR1R2C1C2過(guò)補(bǔ)償欠補(bǔ)償Z1Z2R1R2C1C2欠過(guò)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(kāi)關(guān)。觀察交流信號(hào)時(shí)，“AC”檔，確定零電壓時(shí)，“GND”檔。觀測(cè)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)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?！癥軸位移”通過(guò)調(diào)節(jié)直流電位來(lái)完成。1）垂直系統(tǒng)（1）輸入電路第21頁(yè)

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)電平調(diào)節(jié)放大、整形電路內(nèi)外C1C2C3ACAC低頻抑制HFREJDC常態(tài)自動(dòng)TV調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖輸出S1S2S4+-S3極性反轉(zhuǎn)電路觸發(fā)源選擇觸發(fā)極性選擇觸發(fā)源選擇內(nèi)外電源DCACAC低頻抑制高頻耦合觸發(fā)耦合方式選擇極性選擇觸發(fā)方式選擇常態(tài)自動(dòng)電視觸發(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(cè)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(méi)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(duì)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，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)閘門(mén)電路：產(chǎn)生門(mén)控信號(hào)

連續(xù)掃描：沒(méi)有觸發(fā)脈沖信號(hào)，閘門(mén)電路仍有門(mén)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(mén)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)的同樣的起始電平上開(kāi)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)

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（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(mén)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29頁(yè)

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(cè)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(guò)電平調(diào)整，可將兩個(gè)波形拉開(kāi)觀察。在一個(gè)掃描周期內(nèi)對(duì)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

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1.概述

1)取樣的基本概念

取樣就是從被測(cè)波形上取得樣點(diǎn)的過(guò)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(lái)表示一個(gè)信號(hào)波形的方法。非實(shí)時(shí)取樣：從被測(cè)信號(hào)的許多相鄰波形上取得樣點(diǎn)的方法，或稱(chēng)為等效取樣。

3.2.2波形取樣技術(shù)及取樣示波器第31頁(yè)

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(zhǎng)了，可用低頻示波器顯示較高頻率的信號(hào)。步進(jìn)間隔Δt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信號(hào)。3)顯示原理順序進(jìn)行的取樣稱(chēng)為順序取樣；否則稱(chēng)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(duì)應(yīng)屏幕上顯示的不連續(xù)的光點(diǎn)數(shù)。第32頁(yè)

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

延遲線取樣電路觸發(fā)電路Y延長(zhǎng)門(mén)垂直放大器水平放大器步進(jìn)脈沖發(fā)生器Y輸入外觸發(fā)內(nèi)外掃描信號(hào)發(fā)生器至X偏轉(zhuǎn)板偏轉(zhuǎn)板Y輸入內(nèi)外外觸發(fā)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(zhǎng)門(mén)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A反饋電路CsCmui(t)S1取樣門(mén)取樣脈沖延長(zhǎng)門(mén)脈沖S2延長(zhǎng)門(mén)+-至Y放大器uo(t)b跟隨器交流放大器取樣門(mén)輸入取樣脈沖延長(zhǎng)門(mén)延長(zhǎng)門(mén)脈沖至Y放大器第一個(gè)取樣脈沖到來(lái)時(shí)，取樣門(mén)閉合，輸入的被測(cè)信號(hào)對(duì)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(zhǎng)門(mén)閉合期間對(duì)保持電容Cm充電；最后保持電壓經(jīng)過(guò)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(mén)、延長(zhǎng)門(mén)打開(kāi)，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(lái)時(shí)，仍經(jīng)歷取樣過(guò)程，輸出為此時(shí)取樣值，當(dāng)脈沖過(guò)后，取樣門(mén)、延長(zhǎng)門(mén)打開(kāi)，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：快斜波發(fā)生器水平放大器電壓比較器觸發(fā)脈沖階梯波發(fā)生器取樣脈沖發(fā)生器泵發(fā)生器至取樣門(mén)至X偏轉(zhuǎn)板觸發(fā)脈沖步進(jìn)延遲脈沖取樣脈沖至取樣門(mén)圖示波形說(shuō)明了步進(jìn)脈沖發(fā)生器的工作過(guò)程2.取樣示波器的組成及工作原理(了解)

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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(mén)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(mén)的最高工作頻率為 （τ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(cè)信號(hào)每格所對(duì)應(yīng)的取樣點(diǎn)數(shù)，常用每厘米的光點(diǎn)數(shù)來(lái)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；Δus為階梯波每級(jí)上升的電壓）。使ΔUs變小，可使總點(diǎn)數(shù)增加，即取樣密度變大；但取樣點(diǎn)過(guò)多可能導(dǎo)致波形閃爍。

（3）等效掃速：被測(cè)信號(hào)經(jīng)歷時(shí)間與水平方向展寬的距離比。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+Δt）的時(shí)間，但它等效于被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)了nΔt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(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)，其核心是記憶示波管：

KGA1A2G11G12G21G22K1K2收集極存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)柵網(wǎng)熒光屏YX寫(xiě)入電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)讀出電子槍記憶與顯示記錄系統(tǒng)泛射系統(tǒng)KGA1A2寫(xiě)入電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)記錄系統(tǒng)Y

XK1K2G11G12G21G22讀出電子槍記憶與顯示泛射系統(tǒng)收集極存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)柵網(wǎng)熒光屏示波管內(nèi)有兩種電子槍?zhuān)环N稱(chēng)為寫(xiě)入槍?zhuān)硪环N稱(chēng)為讀出槍。在記錄波形之前，首先對(duì)存儲(chǔ)柵網(wǎng)進(jìn)行清除，清除網(wǎng)上的電子。寫(xiě)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(guò)的區(qū)域，讀出槍發(fā)出的泛射電子可以通過(guò)柵網(wǎng)而到達(dá)熒光屏，從而顯示波形。3.2.3波形存儲(chǔ)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)衰減器放大器觸發(fā)電路A/D轉(zhuǎn)換器延遲線存儲(chǔ)器（RAM）D/A轉(zhuǎn)換器地址計(jì)數(shù)器D/A轉(zhuǎn)換器垂直放大器水平放大器掃描發(fā)生器邏輯控制電路（微處理器）輸入內(nèi)外實(shí)時(shí)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)存儲(chǔ)至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板輸入內(nèi)外實(shí)時(shí)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)存儲(chǔ)當(dāng)處于存儲(chǔ)工作模式時(shí)，其工作過(guò)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(xiě)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(guò)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)器、參考波形存儲(chǔ)器、測(cè)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(cè)觸發(fā)點(diǎn)前后不同段落上的波形。（3）測(cè)量與計(jì)算工作方式 數(shù)字存儲(chǔ)示波器對(duì)波形參數(shù)的測(cè)量分為自動(dòng)測(cè)量和手動(dòng)測(cè)量?jī)煞N。一般參數(shù)的測(cè)量為自動(dòng)測(cè)量，特殊值的測(cè)量使用手動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行測(cè)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(guò)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(cè)。（2）抹跡顯示：適于觀測(cè)一長(zhǎng)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：適于觀測(cè)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(cè)信號(hào)波形細(xì)節(jié)。

（5）X—Y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(jué)錯(cuò)誤的問(wèn)題。主要有線性插入和曲線插入兩種方式。

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2.數(shù)字存儲(chǔ)示波器(了解內(nèi)容，通過(guò)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(wú)閃爍地觀測(cè)極慢變化信號(hào)；對(duì)于觀測(cè)極快信號(hào)來(lái)說(shuō)，數(shù)字存儲(chǔ)示波器可采用低速顯示。（2）能長(zhǎng)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(cè)量準(zhǔn)確度高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(cè)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(lái)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)。B＝fs/N，理論上N＝2即可，一般N＝4－10（3）分辨率包括垂直分辨率（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(duì)應(yīng)，常以屏幕每格的分級(jí)數(shù)(級(jí)／div)或百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。如：8位AD，垂直顯示8格，則為32級(jí)／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(lái)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(lái)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(lái)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采用直接比較原理，速度快，有閃爍式A/D（FlashA/D）之稱(chēng)。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

+VMSBLSBb7b6b5b4b3b2b1b0(MSB)(LSB)+-+-+-編碼邏輯電路輸出寄存器ViRRRr-Vr采樣時(shí)鐘比較器nn-11nn-11uib0b7+Ur-UrS/H4位并行A/D4位并行A/D4位D/A-+減法放大器ViV1ui相減，放大16倍b4-b7b0-b3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(duì)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

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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(cè)信號(hào)的頻率特點(diǎn)選擇。（3）根據(jù)被測(cè)信號(hào)的重現(xiàn)方式選擇。（4）根據(jù)被測(cè)信號(hào)是否含有交直流成分選擇。（5）根據(jù)被測(cè)信號(hào)的測(cè)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(kāi)得過(guò)高，且亮點(diǎn)不宜長(zhǎng)期停留在固定位置，不觀測(cè)波形時(shí)，應(yīng)該將輝度調(diào)暗。（4）輸入信號(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(yè)

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(yáng)極電壓、校準(zhǔn)信號(hào)等。3.2.3示波器的正確使用第46頁(yè)

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）VERTMODE：垂直方式選擇開(kāi)關(guān)。（5）SOURCE觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)。（6）COUPLING觸發(fā)信號(hào)耦合方式開(kāi)關(guān)。（7）TIME/DIV掃描時(shí)間選擇開(kāi)關(guān)。（8）SWEEPMODE掃描方式選擇開(kāi)關(guān)。（9）EXTTRIG和EXTHOR外觸發(fā)和外水平共用輸入端。（10）LEVELHOLDOFF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(jiàn)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(guò)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(yè)

3.2.4示波器測(cè)量1．直流電壓的測(cè)量

（1）測(cè)量原理利用被測(cè)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(cè)電壓的大小成正比的關(guān)系進(jìn)行的。

VDC為被測(cè)直流電壓值，h為被測(cè)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(cè)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(cè)信號(hào)送至示波器的垂直輸入端。3）確定零電平線。4）將示波器的輸入耦合開(kāi)關(guān)撥向“DC”檔，確定直流電壓的極性。5）讀出被測(cè)直流電壓偏離零電