示波器工作原理

1、 自然界存在著各種形式的波，比如海浪、地震、聲波、爆破、空氣中傳播的自然界存在著各種形式的波，比如海浪、地震、聲波、爆破、空氣中傳播的聲音，或者身體運(yùn)轉(zhuǎn)的自然節(jié)律。物理世界里，能量、振動(dòng)粒子和不可見的力無(wú)聲音，或者身體運(yùn)轉(zhuǎn)的自然節(jié)律。物理世界里，能量、振動(dòng)粒子和不可見的力無(wú)處不在。即使是光（波粒二象物質(zhì)）也有自己的頻率，并因?yàn)轭l率的不同呈現(xiàn)出處不在。即使是光（波粒二象物質(zhì)）也有自己的頻率，并因?yàn)轭l率的不同呈現(xiàn)出不同的顏色。不同的顏色。 通過傳感器，這些力可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，以便通過示波器能夠進(jìn)行觀察和研通過傳感器，這些力可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，以便通過示波器能夠進(jìn)行觀察和研究。有了示波器，我們就能夠究

2、。有了示波器，我們就能夠“觀察觀察”隨時(shí)間變化的事件。隨時(shí)間變化的事件。 示波器是任何設(shè)計(jì)、制造或是維修電子設(shè)備的必備之物。當(dāng)今世界瞬時(shí)萬(wàn)變，示波器是任何設(shè)計(jì)、制造或是維修電子設(shè)備的必備之物。當(dāng)今世界瞬時(shí)萬(wàn)變，工程師們需要最好的工具，快速而精確地解決測(cè)量疑難。工程師們需要最好的工具，快速而精確地解決測(cè)量疑難。 示波器的用途不僅僅局限于電子領(lǐng)域。示波器利用信號(hào)變換器，適用于各種示波器的用途不僅僅局限于電子領(lǐng)域。示波器利用信號(hào)變換器，適用于各種各樣的物理現(xiàn)象。信號(hào)變換器能夠響應(yīng)各種物理激勵(lì)源，使之轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，包各樣的物理現(xiàn)象。信號(hào)變換器能夠響應(yīng)各種物理激勵(lì)源，使之轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，包括聲音、機(jī)械應(yīng)力

3、、壓力、光、熱。麥克風(fēng)屬于信號(hào)變換器，它實(shí)現(xiàn)把聲音轉(zhuǎn)變括聲音、機(jī)械應(yīng)力、壓力、光、熱。麥克風(fēng)屬于信號(hào)變換器，它實(shí)現(xiàn)把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。由示波器收集科學(xué)數(shù)據(jù)的例子如圖為電信號(hào)。由示波器收集科學(xué)數(shù)據(jù)的例子如圖1 1所示。所示。 什么是示波器，它是如何工作的？什么是示波器，它是如何工作的？ 示波器是一種示波器是一種形象地顯示信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形顯示儀器，是一種綜合的形象地顯示信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形顯示儀器，是一種綜合的信號(hào)特性測(cè)試儀，是基本的電子測(cè)量?jī)x器信號(hào)特性測(cè)試儀，是基本的電子測(cè)量?jī)x器，它描繪電信號(hào)的圖形曲線。在大多數(shù)應(yīng)，它描繪電信號(hào)的圖形曲線。在大多數(shù)應(yīng)用中，呈現(xiàn)的圖形能夠表明信號(hào)隨時(shí)間

4、的變化過程：垂直（用中，呈現(xiàn)的圖形能夠表明信號(hào)隨時(shí)間的變化過程：垂直（Y Y）軸表示電壓，水平）軸表示電壓，水平（X X）軸表示時(shí)間。有時(shí)稱亮度為）軸表示時(shí)間。有時(shí)稱亮度為Z Z 軸。軸。( (參看圖參看圖2)2) 這一簡(jiǎn)單的圖形能夠說(shuō)明信號(hào)的許多特性，例如：這一簡(jiǎn)單的圖形能夠說(shuō)明信號(hào)的許多特性，例如： 信號(hào)的時(shí)間和電壓值信號(hào)的時(shí)間和電壓值 振蕩信號(hào)的頻率振蕩信號(hào)的頻率 信號(hào)所代表電路的信號(hào)所代表電路的“變化部分變化部分” 信號(hào)的特定部分相對(duì)于其他部分的區(qū)別信號(hào)的特定部分相對(duì)于其他部分的區(qū)別 是否存在故障部件使信號(hào)產(chǎn)生失真是否存在故障部件使信號(hào)產(chǎn)生失真 信號(hào)的直流值信號(hào)的直流值 (DC) (D

5、C) 和交流值和交流值 (AC)(AC) 信號(hào)的噪聲值和噪聲是否隨時(shí)間變化信號(hào)的噪聲值和噪聲是否隨時(shí)間變化 圖圖2. 2. 顯示波形的顯示波形的X X、Y Y和和Z Z分量分量 通常把隨時(shí)間重復(fù)的模式稱為波，聲波、腦電波、海浪、電壓波形都具有重復(fù)通常把隨時(shí)間重復(fù)的模式稱為波，聲波、腦電波、海浪、電壓波形都具有重復(fù)的特點(diǎn)。示波器測(cè)量的是電壓波形。波的周期是波動(dòng)重復(fù)的部分。波形是波的圖形的特點(diǎn)。示波器測(cè)量的是電壓波形。波的周期是波動(dòng)重復(fù)的部分。波形是波的圖形表現(xiàn)形式。電壓波形描述水平方向的時(shí)間和垂直方向的電壓。表現(xiàn)形式。電壓波形描述水平方向的時(shí)間和垂直方向的電壓。 波形能夠揭示信號(hào)的許多特性。當(dāng)看

6、到波形的高度變化，則表示電壓值在變化。波形能夠揭示信號(hào)的許多特性。當(dāng)看到波形的高度變化，則表示電壓值在變化。當(dāng)看到的是平坦的水平線，則表示在一段時(shí)間內(nèi)，信號(hào)沒有變化。平直斜線表示線當(dāng)看到的是平坦的水平線，則表示在一段時(shí)間內(nèi)，信號(hào)沒有變化。平直斜線表示線性變化，電壓以恒定的斜率上升或下降。波形中的尖角指示的是突然的變更。圖性變化，電壓以恒定的斜率上升或下降。波形中的尖角指示的是突然的變更。圖3 3提供出普通波形圖，而圖提供出普通波形圖，而圖4 4展示出這些普通波形的來(lái)源。展示出這些普通波形的來(lái)源。大多數(shù)波都屬于如下類型大多數(shù)波都屬于如下類型： 正弦波正弦波 方波和矩形波方波和矩形波 三角波和鋸齒

7、波三角波和鋸齒波 階躍波和脈沖波階躍波和脈沖波 周期和非周期信號(hào)周期和非周期信號(hào) 同步和異步信號(hào)同步和異步信號(hào) 復(fù)雜波復(fù)雜波正弦波正弦波 有幾個(gè)原因說(shuō)明正弦波是基本波形。它具有和有幾個(gè)原因說(shuō)明正弦波是基本波形。它具有和諧的數(shù)學(xué)特性，與正弦函數(shù)曲線的形狀一樣。房間諧的數(shù)學(xué)特性，與正弦函數(shù)曲線的形狀一樣。房間墻角的電源出口輸出的電壓值也如同正弦波那樣變墻角的電源出口輸出的電壓值也如同正弦波那樣變化。信號(hào)發(fā)生器振蕩電路產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)通常就是化。信號(hào)發(fā)生器振蕩電路產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)通常就是正弦波。大多數(shù)正弦波。大多數(shù)ACAC電源產(chǎn)生的是正弦波。（電源產(chǎn)生的是正弦波。（ACAC表示表示的是交流，實(shí)際上電壓值

8、也在改變。的是交流，實(shí)際上電壓值也在改變。DCDC表示的是直表示的是直流，同時(shí)意味著穩(wěn)定的電流和電壓，電池產(chǎn)生的就流，同時(shí)意味著穩(wěn)定的電流和電壓，電池產(chǎn)生的就是是DCDC。）。） 衰減的正弦波是振蕩電路產(chǎn)生的特殊實(shí)例，它衰減的正弦波是振蕩電路產(chǎn)生的特殊實(shí)例，它隨時(shí)間而衰減。圖隨時(shí)間而衰減。圖5 5是正弦波和衰減的正弦波的示例。是正弦波和衰減的正弦波的示例。方波和矩形波方波和矩形波 方波是另一種常見的波形。從本質(zhì)上看，方波是另一種常見的波形。從本質(zhì)上看，方波是以相同的時(shí)間間隔，不停開關(guān)的電壓方波是以相同的時(shí)間間隔，不停開關(guān)的電壓（或者不斷為高低值）。它是測(cè)試放大器的標(biāo)（或者不斷為高低值）。它是測(cè)

9、試放大器的標(biāo)準(zhǔn)波形，好的放大器在增加方波幅值的同時(shí)有準(zhǔn)波形，好的放大器在增加方波幅值的同時(shí)有最小的失真。電視、廣播和計(jì)算機(jī)電路中經(jīng)常最小的失真。電視、廣播和計(jì)算機(jī)電路中經(jīng)常使用方波作為定時(shí)信號(hào)。使用方波作為定時(shí)信號(hào)。 矩形波與方波類似，不同之處在于高低電矩形波與方波類似，不同之處在于高低電壓值的間隔時(shí)間并不等長(zhǎng)。在分析數(shù)字電路時(shí)，壓值的間隔時(shí)間并不等長(zhǎng)。在分析數(shù)字電路時(shí)，矩形波非常有用。圖矩形波非常有用。圖6 6 是方波和矩形波的示例。是方波和矩形波的示例。鋸齒波和三角波鋸齒波和三角波 鋸齒波和三角波來(lái)源于線性控制電壓的電鋸齒波和三角波來(lái)源于線性控制電壓的電路。例如，模擬示波器的水平掃描，或者

10、電視路。例如，模擬示波器的水平掃描，或者電視的光柵掃描。這類波形以恒定速率對(duì)電壓電平的光柵掃描。這類波形以恒定速率對(duì)電壓電平值進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這些漸增過程稱為斜坡信號(hào)。圖值進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這些漸增過程稱為斜坡信號(hào)。圖7 7 是鋸齒波和三波的示例。是鋸齒波和三波的示例。階躍波和脈沖波階躍波和脈沖波 階躍波和脈沖波之類的信號(hào)很少發(fā)生，并且是非周期信號(hào)。這類信號(hào)被稱為單脈沖或瞬時(shí)信號(hào)。階躍波和脈沖波之類的信號(hào)很少發(fā)生，并且是非周期信號(hào)。這類信號(hào)被稱為單脈沖或瞬時(shí)信號(hào)。階躍波指示的是電壓的突然變化，打開電源開關(guān)時(shí)電壓的情況即是如此。階躍波指示的是電壓的突然變化，打開電源開關(guān)時(shí)電壓的情況即是如此。 脈沖指的是電壓的

11、突然的兩次變化，打開電源開關(guān)馬上又關(guān)閉時(shí)，產(chǎn)生的電壓波形就是脈沖。脈沖指的是電壓的突然的兩次變化，打開電源開關(guān)馬上又關(guān)閉時(shí)，產(chǎn)生的電壓波形就是脈沖。在計(jì)算機(jī)電路進(jìn)行傳輸時(shí)，一個(gè)脈沖可以表示信息的一位。一系列傳輸脈沖的集合成為脈沖序列。在計(jì)算機(jī)電路進(jìn)行傳輸時(shí)，一個(gè)脈沖可以表示信息的一位。一系列傳輸脈沖的集合成為脈沖序列。計(jì)算機(jī)的數(shù)字部件通過脈沖進(jìn)行相互通信。圖計(jì)算機(jī)的數(shù)字部件通過脈沖進(jìn)行相互通信。圖8 8是階躍波、脈沖波和脈沖序列的示例。是階躍波、脈沖波和脈沖序列的示例。周期信號(hào)和非周期信號(hào)周期信號(hào)和非周期信號(hào) 不斷重復(fù)的信號(hào)稱為周期信號(hào)，而不斷變化的信號(hào)稱為非周期信號(hào)。靜止圖象與周期信號(hào)相似，

12、不斷重復(fù)的信號(hào)稱為周期信號(hào)，而不斷變化的信號(hào)稱為非周期信號(hào)。靜止圖象與周期信號(hào)相似，而移動(dòng)圖象則與非周期信號(hào)等同。而移動(dòng)圖象則與非周期信號(hào)等同。同步信號(hào)和異步信號(hào)同步信號(hào)和異步信號(hào) 如果二信號(hào)之間具備定時(shí)關(guān)系，則稱它們是同步的。舉例來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)中的時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和地址如果二信號(hào)之間具備定時(shí)關(guān)系，則稱它們是同步的。舉例來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)中的時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和地址信號(hào)就是同步信號(hào)。信號(hào)就是同步信號(hào)。 異步用來(lái)說(shuō)明信號(hào)之間沒有定時(shí)關(guān)系。比如說(shuō)，接觸計(jì)算機(jī)鍵盤的行為和計(jì)算機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘之異步用來(lái)說(shuō)明信號(hào)之間沒有定時(shí)關(guān)系。比如說(shuō)，接觸計(jì)算機(jī)鍵盤的行為和計(jì)算機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘之間沒有時(shí)間的關(guān)聯(lián)，兩者可被認(rèn)為是異步的。間沒有時(shí)間的

13、關(guān)聯(lián)，兩者可被認(rèn)為是異步的。復(fù)雜波復(fù)雜波 一些波形組合正弦波、方波、階躍波和脈沖的特性，形成新的波形，信號(hào)的信息可以置入幅值、一些波形組合正弦波、方波、階躍波和脈沖的特性，形成新的波形，信號(hào)的信息可以置入幅值、相位中，可能還置入頻率變量當(dāng)中。例如，圖相位中，可能還置入頻率變量當(dāng)中。例如，圖9 9表示的是平常的復(fù)合視頻信號(hào)，但是在低頻包絡(luò)里表示的是平常的復(fù)合視頻信號(hào)，但是在低頻包絡(luò)里也置入了許多高頻波形周期。對(duì)于這個(gè)例子，理解各處的相對(duì)電平和定時(shí)關(guān)系是非常重要的。為了也置入了許多高頻波形周期。對(duì)于這個(gè)例子，理解各處的相對(duì)電平和定時(shí)關(guān)系是非常重要的。為了觀察這樣的信號(hào)，需要用示波器來(lái)捕獲低頻包絡(luò)，

14、并以一定的亮度級(jí)表示復(fù)雜高頻波形。如此一來(lái)，觀察這樣的信號(hào)，需要用示波器來(lái)捕獲低頻包絡(luò)，并以一定的亮度級(jí)表示復(fù)雜高頻波形。如此一來(lái)，就可以觀察到整個(gè)混合圖象，方便直觀地進(jìn)行解釋說(shuō)明。對(duì)于如圖就可以觀察到整個(gè)混合圖象，方便直觀地進(jìn)行解釋說(shuō)明。對(duì)于如圖9 9所示的視頻信號(hào)，模擬和數(shù)字所示的視頻信號(hào)，模擬和數(shù)字的熒光示波器非常適合觀察這樣的復(fù)雜波形。的熒光示波器非常適合觀察這樣的復(fù)雜波形。使用示波器時(shí)有許多測(cè)量參數(shù)。下面對(duì)一些常見的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行說(shuō)明。使用示波器時(shí)有許多測(cè)量參數(shù)。下面對(duì)一些常見的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行說(shuō)明。頻率和周期頻率和周期 不斷重復(fù)的信號(hào)具有頻率特性。頻率的單位是赫茲（不斷重復(fù)的信號(hào)具有頻率

15、特性。頻率的單位是赫茲（HzHz），表示一秒時(shí)間內(nèi)信號(hào)），表示一秒時(shí)間內(nèi)信號(hào)重復(fù)的次數(shù)。稱為周期每秒。重復(fù)信號(hào)也具有周期特性，即信號(hào)完成一個(gè)循環(huán)所需要重復(fù)的次數(shù)。稱為周期每秒。重復(fù)信號(hào)也具有周期特性，即信號(hào)完成一個(gè)循環(huán)所需要的時(shí)間量。周期和頻率互為倒數(shù)關(guān)系，即的時(shí)間量。周期和頻率互為倒數(shù)關(guān)系，即(1/ (1/ 周期周期) )等于頻率，同理等于頻率，同理(1/ (1/ 頻率頻率) )等于周等于周期。例如，如圖期。例如，如圖10 10 所示，該正弦信號(hào)的頻率是所示，該正弦信號(hào)的頻率是3Hz3Hz，而周期是，而周期是1/3 1/3 秒。秒。電壓電壓 電壓是電路兩點(diǎn)間的電勢(shì)能或信號(hào)強(qiáng)度。有時(shí)把地線或零

16、電壓作為參考點(diǎn)。如果電壓是電路兩點(diǎn)間的電勢(shì)能或信號(hào)強(qiáng)度。有時(shí)把地線或零電壓作為參考點(diǎn)。如果測(cè)量的是波形從最高峰值到最低峰值的電壓值，則稱為電壓的峰值測(cè)量的是波形從最高峰值到最低峰值的電壓值，則稱為電壓的峰值- - 峰值。峰值。幅度幅度 幅度是指電路兩點(diǎn)間電壓量。幅度通常指被測(cè)信號(hào)以地或零電壓為參考時(shí)的最大幅度是指電路兩點(diǎn)間電壓量。幅度通常指被測(cè)信號(hào)以地或零電壓為參考時(shí)的最大電壓。圖電壓。圖11 11 所示的波形的幅度為所示的波形的幅度為1V1V，而電壓的峰值，而電壓的峰值- - 峰值為峰值為2V2V。相位相位 參照正弦波很容易理解相位。正弦波的電壓值是參照正弦波很容易理解相位。正弦波的電壓值是

17、基于圓形運(yùn)動(dòng)的。參照?qǐng)D基于圓形運(yùn)動(dòng)的。參照?qǐng)D1111，一個(gè)圓的度數(shù)是，一個(gè)圓的度數(shù)是360360, ,而正弦波的一個(gè)周期也是而正弦波的一個(gè)周期也是360360。為描述經(jīng)過的周期。為描述經(jīng)過的周期數(shù)，可以參照正弦波的相位的角度。數(shù)，可以參照正弦波的相位的角度。 相移用來(lái)描述兩個(gè)不同相似信號(hào)在時(shí)間上的差值。相移用來(lái)描述兩個(gè)不同相似信號(hào)在時(shí)間上的差值。圖圖1212中，標(biāo)號(hào)為中，標(biāo)號(hào)為“電壓電壓”的波形比標(biāo)號(hào)為的波形比標(biāo)號(hào)為“電流電流”的的波形超前波形超前9090，因?yàn)閮烧叩竭_(dá)同一點(diǎn)剛好相差，因?yàn)閮烧叩竭_(dá)同一點(diǎn)剛好相差1/4 1/4 周周（360360/4 = 90/4 = 90）。在電子學(xué)中，相移比

18、較普遍。）。在電子學(xué)中，相移比較普遍。利用數(shù)字示波器對(duì)波形進(jìn)行測(cè)量利用數(shù)字示波器對(duì)波形進(jìn)行測(cè)量 現(xiàn)代的數(shù)字示波器使波形測(cè)量變得更為容易。通過前面板按鈕，以及基于屏幕的菜單，可現(xiàn)代的數(shù)字示波器使波形測(cè)量變得更為容易。通過前面板按鈕，以及基于屏幕的菜單，可方便選擇全自動(dòng)的測(cè)量參數(shù)。包括幅值、周期、上升方便選擇全自動(dòng)的測(cè)量參數(shù)。包括幅值、周期、上升/ /下降時(shí)間，等等。許多數(shù)字儀器也能提供下降時(shí)間，等等。許多數(shù)字儀器也能提供均值和均方值的計(jì)算、占空比和其他數(shù)學(xué)運(yùn)算。自動(dòng)化測(cè)量通過屏幕讀取數(shù)值。一般來(lái)說(shuō)，讀均值和均方值的計(jì)算、占空比和其他數(shù)學(xué)運(yùn)算。自動(dòng)化測(cè)量通過屏幕讀取數(shù)值。一般來(lái)說(shuō)，讀取的數(shù)值可能比

19、直接利用指針式工具的測(cè)量更為準(zhǔn)確。取的數(shù)值可能比直接利用指針式工具的測(cè)量更為準(zhǔn)確。 一些數(shù)字熒光示波器用到的全自動(dòng)波形測(cè)量參數(shù)有：一些數(shù)字熒光示波器用到的全自動(dòng)波形測(cè)量參數(shù)有： 周期周期 頻率頻率 寬度寬度 寬度寬度 上升時(shí)間上升時(shí)間 下降時(shí)間下降時(shí)間 幅度幅度 消光率消光率 平均光功率平均光功率 占空比占空比 占空比占空比 延遲延遲 相位相位 突發(fā)寬度突發(fā)寬度 峰值峰值- -峰值峰值 均值均值 周期均值周期均值 周期區(qū)周期區(qū) 高高 低低 最小值最小值 最大值最大值 過沖過沖 過沖過沖 均方值均方值 周期均方值周期均方值 電子設(shè)備可以劃分為兩類：模擬設(shè)備電子設(shè)備可以劃分為兩類：模擬設(shè)備和數(shù)字設(shè)

20、備。模擬設(shè)備的電壓變化連續(xù)，和數(shù)字設(shè)備。模擬設(shè)備的電壓變化連續(xù)，而數(shù)字設(shè)備處理的是代表電壓采樣的離散而數(shù)字設(shè)備處理的是代表電壓采樣的離散二元碼。傳統(tǒng)的電唱機(jī)是模擬設(shè)備，而二元碼。傳統(tǒng)的電唱機(jī)是模擬設(shè)備，而CD CD 播放器是屬于數(shù)字設(shè)備。播放器是屬于數(shù)字設(shè)備。 同樣，示波器也能分為模擬和數(shù)字類同樣，示波器也能分為模擬和數(shù)字類型。模擬和數(shù)字示波器都能夠勝任大多數(shù)型。模擬和數(shù)字示波器都能夠勝任大多數(shù)的應(yīng)用。但是，對(duì)于一些特定應(yīng)用，由于的應(yīng)用。但是，對(duì)于一些特定應(yīng)用，由于兩者具備的不同特性，每種類型都有適合兩者具備的不同特性，每種類型都有適合和不適合的地方。作進(jìn)一步劃分，數(shù)字示和不適合的地方。作進(jìn)一

21、步劃分，數(shù)字示波器可以分為數(shù)字存儲(chǔ)示波器（波器可以分為數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSODSO）、）、數(shù)字熒光示波器（數(shù)字熒光示波器（DPODPO）和采樣示波器。）和采樣示波器。模擬示波器模擬示波器 在本質(zhì)上，模擬示波器工作方式是直接測(cè)量信號(hào)電壓，并通過從左到右穿過示波器屏幕的電在本質(zhì)上，模擬示波器工作方式是直接測(cè)量信號(hào)電壓，并通過從左到右穿過示波器屏幕的電子束在垂直方向描繪電壓。示波器屏幕通常是陰極射線管（子束在垂直方向描繪電壓。示波器屏幕通常是陰極射線管（CRTCRT）。電子束投到熒幕的某處，屏幕）。電子束投到熒幕的某處，屏幕后面總會(huì)有明亮的熒光物質(zhì)。當(dāng)電子束水平掃過顯示器時(shí)，信號(hào)的電壓是電子束發(fā)生上

22、下偏轉(zhuǎn)，后面總會(huì)有明亮的熒光物質(zhì)。當(dāng)電子束水平掃過顯示器時(shí)，信號(hào)的電壓是電子束發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)，跟蹤波形直接反映到屏幕上。在屏幕同一位置電子束投射的頻度越大，顯示得也越亮。跟蹤波形直接反映到屏幕上。在屏幕同一位置電子束投射的頻度越大，顯示得也越亮。 CRT CRT 限制著模擬示波器顯示的頻率范圍。在頻率非常低的地方，信號(hào)呈現(xiàn)出明亮而緩慢移動(dòng)限制著模擬示波器顯示的頻率范圍。在頻率非常低的地方，信號(hào)呈現(xiàn)出明亮而緩慢移動(dòng)的點(diǎn)，而很難分辨出波形。在高頻處，起局限作用的是的點(diǎn)，而很難分辨出波形。在高頻處，起局限作用的是CRTCRT的寫速度。當(dāng)信號(hào)頻率超過的寫速度。當(dāng)信號(hào)頻率超過CRTCRT的寫速的寫速度時(shí)，

23、顯示出來(lái)的過于暗淡，難于觀察。模擬示波器的極限頻率約為度時(shí)，顯示出來(lái)的過于暗淡，難于觀察。模擬示波器的極限頻率約為1GHz1GHz。 當(dāng)把示波器探頭和電路連接到一起后，電壓信號(hào)通過探頭到達(dá)示波器的垂直系統(tǒng)。圖當(dāng)把示波器探頭和電路連接到一起后，電壓信號(hào)通過探頭到達(dá)示波器的垂直系統(tǒng)。圖13 13 描述描述模擬示波器是如何顯示被測(cè)信號(hào)。設(shè)置垂直標(biāo)度（對(duì)伏特模擬示波器是如何顯示被測(cè)信號(hào)。設(shè)置垂直標(biāo)度（對(duì)伏特/ /格進(jìn)行控制）后，衰減器能夠減小信號(hào)格進(jìn)行控制）后，衰減器能夠減小信號(hào)的電壓，而放大器可以增加信號(hào)電壓。隨后，信號(hào)直接到達(dá)的電壓，而放大器可以增加信號(hào)電壓。隨后，信號(hào)直接到達(dá)CRTCRT的垂直偏

24、轉(zhuǎn)板。電壓作用于這些垂的垂直偏轉(zhuǎn)板。電壓作用于這些垂直偏轉(zhuǎn)板，引起亮點(diǎn)在屏幕中移動(dòng)。亮點(diǎn)是由打在直偏轉(zhuǎn)板，引起亮點(diǎn)在屏幕中移動(dòng)。亮點(diǎn)是由打在CRTCRT內(nèi)部熒光物質(zhì)上的電子束產(chǎn)生的。正電壓引內(nèi)部熒光物質(zhì)上的電子束產(chǎn)生的。正電壓引起點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，而負(fù)電壓引起點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)。起點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，而負(fù)電壓引起點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)。模擬示波器波形顯示原理模擬示波器波形顯示原理只在豎直偏轉(zhuǎn)板上只在豎直偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓的情形加正弦電壓的情形只在水平偏只在水平偏轉(zhuǎn)板上加一轉(zhuǎn)板上加一鋸齒波電壓鋸齒波電壓的情形的情形示波器顯示正弦波原理圖示波器顯示正弦波原理圖 被測(cè)信號(hào)需經(jīng)過觸發(fā)系統(tǒng)，啟動(dòng)或觸發(fā)水平掃描。水平掃描產(chǎn)生亮點(diǎn)在屏幕中水

25、平移動(dòng)的行被測(cè)信號(hào)需經(jīng)過觸發(fā)系統(tǒng)，啟動(dòng)或觸發(fā)水平掃描。水平掃描產(chǎn)生亮點(diǎn)在屏幕中水平移動(dòng)的行為。觸發(fā)水平掃描后，亮點(diǎn)以水平時(shí)基為基準(zhǔn)，依照特定的時(shí)間間隔從左到右移動(dòng)。許多快速移為。觸發(fā)水平掃描后，亮點(diǎn)以水平時(shí)基為基準(zhǔn)，依照特定的時(shí)間間隔從左到右移動(dòng)。許多快速移動(dòng)的亮點(diǎn)融合到一起，形成實(shí)心的線條。動(dòng)的亮點(diǎn)融合到一起，形成實(shí)心的線條。 水平掃描和垂直偏轉(zhuǎn)共同作用，形成顯示在屏幕上的信號(hào)圖象。觸發(fā)器能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定重復(fù)的水平掃描和垂直偏轉(zhuǎn)共同作用，形成顯示在屏幕上的信號(hào)圖象。觸發(fā)器能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定重復(fù)的信號(hào)，它確保掃描總是從重復(fù)信號(hào)的同一點(diǎn)開始，目的就是使呈現(xiàn)的圖象清晰。參照?qǐng)D信號(hào)，它確保掃描總是從重復(fù)信號(hào)的

26、同一點(diǎn)開始，目的就是使呈現(xiàn)的圖象清晰。參照?qǐng)D1414。 另外，模擬示波器有對(duì)聚焦和亮度的控制，可調(diào)節(jié)出銳利和清晰的顯示結(jié)果。另外，模擬示波器有對(duì)聚焦和亮度的控制，可調(diào)節(jié)出銳利和清晰的顯示結(jié)果。 為顯示為顯示“實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)”條件下或突發(fā)條件下快速變化的信號(hào)，人們經(jīng)常推薦使用模擬示波器。模擬條件下或突發(fā)條件下快速變化的信號(hào)，人們經(jīng)常推薦使用模擬示波器。模擬示波器的顯示部分基于化學(xué)熒光物質(zhì)，它具有亮度級(jí)這一特性。在信號(hào)出現(xiàn)越多的地方，軌跡就示波器的顯示部分基于化學(xué)熒光物質(zhì)，它具有亮度級(jí)這一特性。在信號(hào)出現(xiàn)越多的地方，軌跡就越亮。通過亮度級(jí)，僅觀察軌跡的亮度就能區(qū)別信號(hào)的細(xì)節(jié)。越亮。通過亮度級(jí)，僅觀察軌跡

27、的亮度就能區(qū)別信號(hào)的細(xì)節(jié)。數(shù)字示波器數(shù)字示波器 與模擬示波器不同，數(shù)字示波器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（與模擬示波器不同，數(shù)字示波器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADCADC）把被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。它捕）把被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。它捕獲的是波形的一系列樣值，并對(duì)樣值進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)限度是判斷累計(jì)的樣值是否能描繪出波形為獲的是波形的一系列樣值，并對(duì)樣值進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)限度是判斷累計(jì)的樣值是否能描繪出波形為止。隨后，數(shù)字示波器重構(gòu)波形。（參看圖止。隨后，數(shù)字示波器重構(gòu)波形。（參看圖1515。）。） 數(shù)字示波器分為數(shù)字存儲(chǔ)示波器（數(shù)字示波器分為數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSODSO）、數(shù)字熒光示波器（）、數(shù)字熒光示波器（DPODPO）

28、和采樣示波器。）和采樣示波器。 數(shù)字的手段則意味著，在示波器的顯示范圍內(nèi)，可以穩(wěn)定、明亮和清晰地顯示任何頻率的波數(shù)字的手段則意味著，在示波器的顯示范圍內(nèi)，可以穩(wěn)定、明亮和清晰地顯示任何頻率的波形。對(duì)重復(fù)的信號(hào)而言，數(shù)字示波器的帶寬是指示波器的前端部件的模擬帶寬，一般稱之為形。對(duì)重復(fù)的信號(hào)而言，數(shù)字示波器的帶寬是指示波器的前端部件的模擬帶寬，一般稱之為-3dB -3dB 點(diǎn)。對(duì)于單脈沖和瞬態(tài)事件，例如脈沖和階躍波，帶寬局限于示波器采樣率之內(nèi)。點(diǎn)。對(duì)于單脈沖和瞬態(tài)事件，例如脈沖和階躍波，帶寬局限于示波器采樣率之內(nèi)。數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器 常規(guī)的數(shù)字示波器是數(shù)字存儲(chǔ)示波器（常規(guī)的數(shù)字示波器是數(shù)

29、字存儲(chǔ)示波器（DSODSO）。它的顯示部分更多基于光柵屏幕而不是基于）。它的顯示部分更多基于光柵屏幕而不是基于熒光。熒光。 數(shù)字存儲(chǔ)示波器（數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSODSO）便于捕獲和顯示那些可能只發(fā)生一次的事件，通常稱為瞬態(tài)現(xiàn)象。）便于捕獲和顯示那些可能只發(fā)生一次的事件，通常稱為瞬態(tài)現(xiàn)象。以數(shù)字形式表示波形信息，實(shí)際存儲(chǔ)的是二進(jìn)制序列。這樣，利用示波器本身或外部計(jì)算機(jī)，以數(shù)字形式表示波形信息，實(shí)際存儲(chǔ)的是二進(jìn)制序列。這樣，利用示波器本身或外部計(jì)算機(jī)，方便進(jìn)行分析、存檔、打印和其他的處理。波形沒有必要是連續(xù)的；即使信號(hào)已經(jīng)消失，仍能方便進(jìn)行分析、存檔、打印和其他的處理。波形沒有必要是連續(xù)的；即使信

30、號(hào)已經(jīng)消失，仍能夠顯示出來(lái)。與模擬示波器不同的是，數(shù)字存儲(chǔ)示波器能夠持久地保留信號(hào)，可以擴(kuò)展波形處夠顯示出來(lái)。與模擬示波器不同的是，數(shù)字存儲(chǔ)示波器能夠持久地保留信號(hào)，可以擴(kuò)展波形處理方式。然而，理方式。然而，DSODSO沒有實(shí)時(shí)的亮度級(jí)；因此，他們不能表示實(shí)際信號(hào)中不同的亮度等級(jí)。沒有實(shí)時(shí)的亮度級(jí)；因此，他們不能表示實(shí)際信號(hào)中不同的亮度等級(jí)。 組成組成DSODSO的一些子系統(tǒng)與模擬示波器的一些部分相似。但是，的一些子系統(tǒng)與模擬示波器的一些部分相似。但是，DSODSO包含更多的數(shù)據(jù)處理子系包含更多的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，因此它能夠收集顯示整個(gè)波形的數(shù)據(jù)。從捕獲信號(hào)到在屏幕上顯示波形，統(tǒng)，因此它能夠收集

31、顯示整個(gè)波形的數(shù)據(jù)。從捕獲信號(hào)到在屏幕上顯示波形，DSODSO采用串行的處采用串行的處理體系結(jié)構(gòu)，如圖理體系結(jié)構(gòu)，如圖1616所示。隨后將對(duì)串行處理體系作講解。所示。隨后將對(duì)串行處理體系作講解。串行處理體系結(jié)構(gòu)串行處理體系結(jié)構(gòu) 與模擬示波器一樣，與模擬示波器一樣，DSO DSO 第一部分（輸入）是垂直放大器。在這一階段，垂直控制系統(tǒng)方第一部分（輸入）是垂直放大器。在這一階段，垂直控制系統(tǒng)方便調(diào)整幅度和位置范圍。緊接著，在水平系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（便調(diào)整幅度和位置范圍。緊接著，在水平系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADCADC）部分，信號(hào)實(shí)時(shí)在離散點(diǎn)采）部分，信號(hào)實(shí)時(shí)在離散點(diǎn)采樣，采樣位置的信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，

32、這些數(shù)字值稱為采樣點(diǎn)。該處理過程稱為信號(hào)數(shù)字化。樣，采樣位置的信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，這些數(shù)字值稱為采樣點(diǎn)。該處理過程稱為信號(hào)數(shù)字化。水平系統(tǒng)的采樣時(shí)鐘決定水平系統(tǒng)的采樣時(shí)鐘決定ADCADC采樣的頻度。該速率稱為采樣速率，表示為樣值每秒（采樣的頻度。該速率稱為采樣速率，表示為樣值每秒（S/sS/s）。）。 來(lái)自來(lái)自ADCADC的采樣點(diǎn)存儲(chǔ)在捕獲存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，叫做波形點(diǎn)。幾個(gè)采樣點(diǎn)可以組成一個(gè)波形點(diǎn)。波的采樣點(diǎn)存儲(chǔ)在捕獲存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，叫做波形點(diǎn)。幾個(gè)采樣點(diǎn)可以組成一個(gè)波形點(diǎn)。波形點(diǎn)共同組成一條波形記錄。創(chuàng)建一條波形記錄的波形點(diǎn)的數(shù)量稱為記錄長(zhǎng)度。觸發(fā)系統(tǒng)決定形點(diǎn)共同組成一條波形記錄。創(chuàng)建一條波形記錄的波形

33、點(diǎn)的數(shù)量稱為記錄長(zhǎng)度。觸發(fā)系統(tǒng)決定記錄的起始和終止點(diǎn)。記錄的起始和終止點(diǎn)。 DSODSO信號(hào)通道中包括微處理器，被測(cè)信號(hào)在顯示之前要通過微處理器處理。微處理器處理信信號(hào)通道中包括微處理器，被測(cè)信號(hào)在顯示之前要通過微處理器處理。微處理器處理信號(hào)，調(diào)整顯示運(yùn)行，管理前面板調(diào)節(jié)裝置，等等。信號(hào)通過顯存，最后顯示到示波器屏幕中。號(hào)，調(diào)整顯示運(yùn)行，管理前面板調(diào)節(jié)裝置，等等。信號(hào)通過顯存，最后顯示到示波器屏幕中。 在示波器的能力范圍之內(nèi)，采樣點(diǎn)會(huì)經(jīng)過補(bǔ)充處理，顯示效果得到增強(qiáng)?？梢栽黾宇A(yù)觸發(fā)，在示波器的能力范圍之內(nèi)，采樣點(diǎn)會(huì)經(jīng)過補(bǔ)充處理，顯示效果得到增強(qiáng)?？梢栽黾宇A(yù)觸發(fā)，使之在觸發(fā)點(diǎn)之前也能觀察到結(jié)果。目

34、前大多數(shù)數(shù)字示波器也提供自動(dòng)參數(shù)測(cè)量，使測(cè)量過程使之在觸發(fā)點(diǎn)之前也能觀察到結(jié)果。目前大多數(shù)數(shù)字示波器也提供自動(dòng)參數(shù)測(cè)量，使測(cè)量過程得到簡(jiǎn)化。得到簡(jiǎn)化。 DSO DSO 提供高性能處理單脈沖信號(hào)和多通道的能力（參看圖提供高性能處理單脈沖信號(hào)和多通道的能力（參看圖1717）。）。DSODSO是低重復(fù)率或者單脈沖、是低重復(fù)率或者單脈沖、高速、多通道設(shè)計(jì)應(yīng)用的完美工具。高速、多通道設(shè)計(jì)應(yīng)用的完美工具。圖17. TDS694C 提供多通道同時(shí)的高速單次脈沖捕獲，增加了對(duì)偶發(fā)毛刺和瞬態(tài)現(xiàn)象的捕獲數(shù)字熒光示波器數(shù)字熒光示波器 數(shù)字熒光示波器（數(shù)字熒光示波器（DPODPO）為示波器系列增加了一種新的類型。）為

35、示波器系列增加了一種新的類型。DPODPO的體系結(jié)構(gòu)使之能提供獨(dú)特的捕獲和顯示的體系結(jié)構(gòu)使之能提供獨(dú)特的捕獲和顯示能力，加速重構(gòu)信號(hào)。能力，加速重構(gòu)信號(hào)。 DSO DSO 使用串行處理的體系結(jié)構(gòu)來(lái)捕獲、顯示和分析信號(hào)；相對(duì)而言，使用串行處理的體系結(jié)構(gòu)來(lái)捕獲、顯示和分析信號(hào)；相對(duì)而言，DPODPO為完成這些功能采納的是并行的為完成這些功能采納的是并行的體系結(jié)構(gòu)，如圖體系結(jié)構(gòu)，如圖1818所示。所示。DPODPO采用采用ASICASIC硬件構(gòu)架捕獲波形圖象，提供高速率的波形采集率，信號(hào)的可視化程度硬件構(gòu)架捕獲波形圖象，提供高速率的波形采集率，信號(hào)的可視化程度很高。它增加了證明數(shù)字系統(tǒng)中的瞬態(tài)事件的

36、可能性。很高。它增加了證明數(shù)字系統(tǒng)中的瞬態(tài)事件的可能性。并行處理體系結(jié)構(gòu)并行處理體系結(jié)構(gòu) DPODPO的第一階段（輸入）與模擬示波器相似（垂直放大器），第二階段與的第一階段（輸入）與模擬示波器相似（垂直放大器），第二階段與DSO DSO 相似（相似（ADCADC）。但是，在模）。但是，在模數(shù)轉(zhuǎn)換后，數(shù)轉(zhuǎn)換后，DPODPO與原來(lái)的示波器相比就有顯著的不同之處。與原來(lái)的示波器相比就有顯著的不同之處。 對(duì)所有的示波器而言，包括模擬、對(duì)所有的示波器而言，包括模擬、DSODSO和和DPODPO示波器，都存在著釋抑時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)，儀器處理最近捕示波器，都存在著釋抑時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)，儀器處理最近捕獲的

37、數(shù)據(jù)，重置系統(tǒng)，等待下一觸發(fā)事件的發(fā)生。在這段時(shí)間內(nèi)，示波器對(duì)所有信號(hào)都是視而不見的。隨著釋獲的數(shù)據(jù)，重置系統(tǒng)，等待下一觸發(fā)事件的發(fā)生。在這段時(shí)間內(nèi)，示波器對(duì)所有信號(hào)都是視而不見的。隨著釋抑時(shí)間的增加，對(duì)查看到低頻度和低重復(fù)事件的可能性就會(huì)降低。抑時(shí)間的增加，對(duì)查看到低頻度和低重復(fù)事件的可能性就會(huì)降低。 請(qǐng)注意，由顯示的更新速率簡(jiǎn)單地推斷采集到事件的概率是不可能的。如果只是依靠顯示更新速率，就確請(qǐng)注意，由顯示的更新速率簡(jiǎn)單地推斷采集到事件的概率是不可能的。如果只是依靠顯示更新速率，就確認(rèn)示波器能采集到波形的所有相關(guān)信息，那么是很容易犯錯(cuò)誤的，因?yàn)椋瑢?shí)際上示波器并沒有作到。認(rèn)示波器能采集到波形的

38、所有相關(guān)信息，那么是很容易犯錯(cuò)誤的，因?yàn)?，?shí)際上示波器并沒有作到。 數(shù)字存儲(chǔ)示波器串行處理采集到的波形。由于微處理器限制著波形的采集速率，所以微處理器是串行處理數(shù)字存儲(chǔ)示波器串行處理采集到的波形。由于微處理器限制著波形的采集速率，所以微處理器是串行處理的瓶頸。的瓶頸。 DPODPO把數(shù)字化的波形數(shù)據(jù)進(jìn)一步光柵化，存入熒光數(shù)據(jù)庫(kù)中。每把數(shù)字化的波形數(shù)據(jù)進(jìn)一步光柵化，存入熒光數(shù)據(jù)庫(kù)中。每1/301/30秒，這大約是人類眼睛能夠覺察到的秒，這大約是人類眼睛能夠覺察到的最快速度，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中的信號(hào)圖象直接送到顯示系統(tǒng)。波形數(shù)據(jù)直接光柵化，以及直接把數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)拷貝最快速度，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中的信號(hào)圖象直接

39、送到顯示系統(tǒng)。波形數(shù)據(jù)直接光柵化，以及直接把數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)拷貝到顯存中，兩者共同作用，改變了其他體系在數(shù)據(jù)處理方面的瓶頸。結(jié)果是增加了到顯存中，兩者共同作用，改變了其他體系在數(shù)據(jù)處理方面的瓶頸。結(jié)果是增加了“使用時(shí)間使用時(shí)間”，增強(qiáng)顯示更，增強(qiáng)顯示更新能力。信號(hào)細(xì)節(jié)、間斷事件和信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性都能實(shí)時(shí)采集。新能力。信號(hào)細(xì)節(jié)、間斷事件和信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性都能實(shí)時(shí)采集。DPODPO微處理器與集成的捕獲系統(tǒng)一道并行工作，微處理器與集成的捕獲系統(tǒng)一道并行工作，完成顯示管理、自動(dòng)測(cè)量和設(shè)備調(diào)節(jié)控制工作，同時(shí)，又不影響示波器的捕獲速度。完成顯示管理、自動(dòng)測(cè)量和設(shè)備調(diào)節(jié)控制工作，同時(shí)，又不影響示波器的捕獲速度。 DP

40、O DPO能如實(shí)地仿真模擬示波器最好的顯示屬能如實(shí)地仿真模擬示波器最好的顯示屬性，并在三維顯示信號(hào)：時(shí)間、幅度和以時(shí)間為性，并在三維顯示信號(hào)：時(shí)間、幅度和以時(shí)間為參變量的幅度變化，三者都是實(shí)時(shí)的。參變量的幅度變化，三者都是實(shí)時(shí)的。 模擬示波器依靠化學(xué)熒光物質(zhì)，與此不同，模擬示波器依靠化學(xué)熒光物質(zhì)，與此不同，DPODPO使用完全的電子數(shù)字熒光，其實(shí)質(zhì)是不斷更使用完全的電子數(shù)字熒光，其實(shí)質(zhì)是不斷更新的數(shù)據(jù)庫(kù)。針對(duì)示波器顯示屏幕的每一個(gè)點(diǎn)，新的數(shù)據(jù)庫(kù)。針對(duì)示波器顯示屏幕的每一個(gè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)庫(kù)中都有獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)中都有獨(dú)立的“單元（單元（cellcell）”。一旦采。一旦采集到波形（即示波器一觸發(fā)），波形就

41、映射到數(shù)集到波形（即示波器一觸發(fā)），波形就映射到數(shù)字熒光數(shù)據(jù)庫(kù)的單元組內(nèi)。每一個(gè)單元代表著屏字熒光數(shù)據(jù)庫(kù)的單元組內(nèi)。每一個(gè)單元代表著屏幕中的某位置。當(dāng)波形涉及到該單元，單元內(nèi)部幕中的某位置。當(dāng)波形涉及到該單元，單元內(nèi)部就加入亮度信息；沒有涉及到則不加入。因此，就加入亮度信息；沒有涉及到則不加入。因此，如果波形經(jīng)常掃過的地方，亮度信息在單元內(nèi)會(huì)如果波形經(jīng)常掃過的地方，亮度信息在單元內(nèi)會(huì)逐步累積。逐步累積。 當(dāng)數(shù)字熒光數(shù)據(jù)庫(kù)傳送到示波器的顯示屏幕后，根據(jù)各點(diǎn)發(fā)生的信號(hào)頻率的比例，顯示屏當(dāng)數(shù)字熒光數(shù)據(jù)庫(kù)傳送到示波器的顯示屏幕后，根據(jù)各點(diǎn)發(fā)生的信號(hào)頻率的比例，顯示屏展示加入亮度形式的波形區(qū)域，這與模擬

42、示波器的亮度級(jí)特性非常類似。展示加入亮度形式的波形區(qū)域，這與模擬示波器的亮度級(jí)特性非常類似。DPODPO也可以顯示不斷變也可以顯示不斷變化的發(fā)生頻率的信息，顯示屏對(duì)不同的信息呈現(xiàn)不同的顏色，這一點(diǎn)與模擬示波器不同。利用化的發(fā)生頻率的信息，顯示屏對(duì)不同的信息呈現(xiàn)不同的顏色，這一點(diǎn)與模擬示波器不同。利用DPODPO，可以比較由不同觸發(fā)器產(chǎn)生的波形之間的異同，例如，比較某波形與第，可以比較由不同觸發(fā)器產(chǎn)生的波形之間的異同，例如，比較某波形與第100 100 號(hào)觸發(fā)器產(chǎn)生號(hào)觸發(fā)器產(chǎn)生波形的區(qū)別。波形的區(qū)別。 數(shù)字熒光示波器（數(shù)字熒光示波器（DPODPO）突破模擬和數(shù)字示波器技術(shù)之間的障礙。它同時(shí)適合觀

43、察高頻和低）突破模擬和數(shù)字示波器技術(shù)之間的障礙。它同時(shí)適合觀察高頻和低頻信號(hào)、重復(fù)波形，以及實(shí)時(shí)的信號(hào)變化。只有頻信號(hào)、重復(fù)波形，以及實(shí)時(shí)的信號(hào)變化。只有DPO DPO 實(shí)時(shí)提供實(shí)時(shí)提供Z Z（亮度）軸，常規(guī)的（亮度）軸，常規(guī)的DSO DSO 已經(jīng)喪已經(jīng)喪失了這一功能。失了這一功能。 對(duì)那些需要最好的通用設(shè)計(jì)和故障檢測(cè)工具以適合大范圍應(yīng)用的人來(lái)說(shuō)，對(duì)那些需要最好的通用設(shè)計(jì)和故障檢測(cè)工具以適合大范圍應(yīng)用的人來(lái)說(shuō)，DPODPO是一個(gè)理想工是一個(gè)理想工具。具。DPODPO典型應(yīng)用有：通信模板測(cè)試，中斷信號(hào)的數(shù)字調(diào)試，重復(fù)的數(shù)字設(shè)計(jì)和定時(shí)應(yīng)用。典型應(yīng)用有：通信模板測(cè)試，中斷信號(hào)的數(shù)字調(diào)試，重復(fù)的數(shù)字設(shè)

44、計(jì)和定時(shí)應(yīng)用。數(shù)字采樣示波器數(shù)字采樣示波器 當(dāng)測(cè)量高頻信號(hào)時(shí)，示波器也許不能在一次掃描當(dāng)測(cè)量高頻信號(hào)時(shí)，示波器也許不能在一次掃描中采集足夠的樣值。如果需要正確采集頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中采集足夠的樣值。如果需要正確采集頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于示波器采樣頻率的信號(hào)，那么數(shù)字采樣示波器是一個(gè)示波器采樣頻率的信號(hào)，那么數(shù)字采樣示波器是一個(gè)不錯(cuò)的選擇（參看圖不錯(cuò)的選擇（參看圖2121）。這種示波器采集測(cè)量信號(hào)）。這種示波器采集測(cè)量信號(hào)的能力要比其他類型的示波器高一個(gè)數(shù)量級(jí)。在測(cè)量的能力要比其他類型的示波器高一個(gè)數(shù)量級(jí)。在測(cè)量重復(fù)信號(hào)時(shí)，它能達(dá)到的帶寬以及高速定時(shí)都十倍于其他示波器。連續(xù)等效時(shí)間采樣示波器能重復(fù)信號(hào)時(shí)，它能達(dá)

45、到的帶寬以及高速定時(shí)都十倍于其他示波器。連續(xù)等效時(shí)間采樣示波器能達(dá)到達(dá)到50GHz 50GHz 的帶寬。的帶寬。 與數(shù)字存儲(chǔ)和數(shù)字熒光示波器體系結(jié)構(gòu)不同，在數(shù)字采樣示波器的體系結(jié)構(gòu)中，置換了衰與數(shù)字存儲(chǔ)和數(shù)字熒光示波器體系結(jié)構(gòu)不同，在數(shù)字采樣示波器的體系結(jié)構(gòu)中，置換了衰減器減器/ / 放大器于采樣橋的位置，參照?qǐng)D放大器于采樣橋的位置，參照?qǐng)D2020。在衰減或放大之前對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。由于采樣。在衰減或放大之前對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。由于采樣門電路的作用，經(jīng)過采樣橋以后的信號(hào)的頻率已經(jīng)變低，因此可以采用低帶寬放大器，其結(jié)果，門電路的作用，經(jīng)過采樣橋以后的信號(hào)的頻率已經(jīng)變低，因此可以采用低帶寬放大器

46、，其結(jié)果，整個(gè)儀器的帶寬得到增加。整個(gè)儀器的帶寬得到增加。 然而，采樣示波器帶寬的增加帶來(lái)的負(fù)面影響是動(dòng)態(tài)范圍的限制。由于在采樣門電路之前然而，采樣示波器帶寬的增加帶來(lái)的負(fù)面影響是動(dòng)態(tài)范圍的限制。由于在采樣門電路之前沒有衰減器沒有衰減器/ / 放大器，所以不能對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行縮放。所有時(shí)刻的輸入信號(hào)都不能超過采樣橋放大器，所以不能對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行縮放。所有時(shí)刻的輸入信號(hào)都不能超過采樣橋滿動(dòng)態(tài)范圍。因此，大多數(shù)采樣示波器的動(dòng)態(tài)范圍都限制在滿動(dòng)態(tài)范圍。因此，大多數(shù)采樣示波器的動(dòng)態(tài)范圍都限制在1V 1V 的峰值的峰值- - 峰值。另一方面，數(shù)峰值。另一方面，數(shù)字存儲(chǔ)和數(shù)字熒光示波器卻能夠處理字存儲(chǔ)和數(shù)字

47、熒光示波器卻能夠處理50 50 到到100 100 伏特的輸入。伏特的輸入。 另外，采樣橋的前面不能增加保護(hù)二極管，否則會(huì)限制帶寬。因此，采樣示波器的安全輸另外，采樣橋的前面不能增加保護(hù)二極管，否則會(huì)限制帶寬。因此，采樣示波器的安全輸入電壓大約只有入電壓大約只有3V3V，相對(duì)而言，其他示波器可以高達(dá)，相對(duì)而言，其他示波器可以高達(dá)500V500V。圖22. 示波器的前面板調(diào)節(jié)控制部分 示波器包含四個(gè)不同的基本系統(tǒng)：垂直系示波器包含四個(gè)不同的基本系統(tǒng)：垂直系統(tǒng)、水平系統(tǒng)、觸發(fā)系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)。理解每統(tǒng)、水平系統(tǒng)、觸發(fā)系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)。理解每一個(gè)系統(tǒng)的含義，有助于您更有效地應(yīng)用示波一個(gè)系統(tǒng)的含義，有助于

48、您更有效地應(yīng)用示波器，完成特定的測(cè)量任務(wù)。器，完成特定的測(cè)量任務(wù)。 下面簡(jiǎn)要描述模擬和數(shù)字示波器的基本的下面簡(jiǎn)要描述模擬和數(shù)字示波器的基本的系統(tǒng)和調(diào)節(jié)控制。模擬和數(shù)字示波器的一些控系統(tǒng)和調(diào)節(jié)控制。模擬和數(shù)字示波器的一些控制并不相同。制并不相同。 示波器的前面板分為三個(gè)主要的區(qū)域，標(biāo)示波器的前面板分為三個(gè)主要的區(qū)域，標(biāo)注為垂直區(qū)、水平區(qū)和觸發(fā)區(qū)。由于模式和類注為垂直區(qū)、水平區(qū)和觸發(fā)區(qū)。由于模式和類型（模擬或數(shù)字）不同，您的示波器也許還有型（模擬或數(shù)字）不同，您的示波器也許還有其他的區(qū)域。參看圖其他的區(qū)域。參看圖22，當(dāng)使用示波器時(shí)，為，當(dāng)使用示波器時(shí)，為接收輸入信號(hào)，需要對(duì)以下配置進(jìn)行調(diào)整：接收

49、輸入信號(hào)，需要對(duì)以下配置進(jìn)行調(diào)整： 信號(hào)的衰減和放大值信號(hào)的衰減和放大值: :通過控制伏特通過控制伏特/ /格，可以把信號(hào)的幅度調(diào)整到期望測(cè)量范圍內(nèi)。格，可以把信號(hào)的幅度調(diào)整到期望測(cè)量范圍內(nèi)。 時(shí)基時(shí)基: :通過控制秒通過控制秒/ / 格，可以顯示屏中每一水平刻度代表的時(shí)間量。格，可以顯示屏中每一水平刻度代表的時(shí)間量。 示波器觸發(fā)示波器觸發(fā): :利用觸發(fā)電平，可以穩(wěn)定重復(fù)信號(hào)，或者觸發(fā)單一的事件。利用觸發(fā)電平，可以穩(wěn)定重復(fù)信號(hào)，或者觸發(fā)單一的事件。垂直系統(tǒng)和控制垂直系統(tǒng)和控制 波形垂直的位置和標(biāo)度由垂直控制部分調(diào)控。垂直控制還能設(shè)置耦合方式和其他的信號(hào)條件。波形垂直的位置和標(biāo)度由垂直控制部分調(diào)

50、控。垂直控制還能設(shè)置耦合方式和其他的信號(hào)條件。通用垂直控制包括：通用垂直控制包括： 端接設(shè)備端接設(shè)備:1M :1M 歐歐/50 /50 歐歐; ; 耦合方式耦合方式:DC :DC 直流直流/AC /AC 交流交流/GND /GND 地線地線; ;位置位置; ; 偏移偏移; ; 轉(zhuǎn)置開轉(zhuǎn)置開/ /關(guān)關(guān); ; 標(biāo)度標(biāo)度; ; 可變可變; ; 縮放縮放; ;帶寬限制帶寬限制:20 MHz/250 MHz/:20 MHz/250 MHz/全帶寬全帶寬; ; 位置和每刻度電壓位置和每刻度電壓 垂直位置控制使您能按照需求準(zhǔn)確地上下移動(dòng)波形。垂直位置控制使您能按照需求準(zhǔn)確地上下移動(dòng)波形。 調(diào)節(jié)每刻度電壓值（

51、通常記為調(diào)節(jié)每刻度電壓值（通常記為volts/divvolts/div，伏特，伏特/ /格），那么顯示波形大小會(huì)隨之改變。較好格），那么顯示波形大小會(huì)隨之改變。較好的通用示波器可以精確顯示信號(hào)電平范圍大概是從的通用示波器可以精確顯示信號(hào)電平范圍大概是從4 4微伏到微伏到40 40 伏特。伏特。 伏特伏特/ / 格是一個(gè)標(biāo)度因數(shù)。假設(shè)分為八個(gè)主要的刻度格子，如果伏特格是一個(gè)標(biāo)度因數(shù)。假設(shè)分為八個(gè)主要的刻度格子，如果伏特/ /格設(shè)置為格設(shè)置為5 5伏特，則八伏特，則八個(gè)垂直格中的每一個(gè)都表示個(gè)垂直格中的每一個(gè)都表示5 5伏特，那么從下到上整個(gè)屏幕可以顯示伏特，那么從下到上整個(gè)屏幕可以顯示4040伏

52、特。如果設(shè)置的是伏特。如果設(shè)置的是0.5 0.5 伏特伏特/ /格，那么從下到上可以顯示格，那么從下到上可以顯示4 4伏特，依此類推。屏幕顯示的最大電壓是伏特伏特，依此類推。屏幕顯示的最大電壓是伏特/ / 格乘上垂直刻格乘上垂直刻度的數(shù)量。注意探頭有度的數(shù)量。注意探頭有1X 1X 或或10X10X，它也影響標(biāo)度因數(shù)。如果示波器沒有把伏特，它也影響標(biāo)度因數(shù)。如果示波器沒有把伏特/ / 格除以衰減系數(shù)，格除以衰減系數(shù)，那么您自己應(yīng)該留意。那么您自己應(yīng)該留意。 通常，伏特通常，伏特/ /格有可變的增益控制或精密增益控制，使顯示的信號(hào)標(biāo)度在數(shù)個(gè)合適的刻度內(nèi)。格有可變的增益控制或精密增益控制，使顯示的信

53、號(hào)標(biāo)度在數(shù)個(gè)合適的刻度內(nèi)。利用這樣的控制方式，方便對(duì)上升時(shí)間等的測(cè)量。利用這樣的控制方式，方便對(duì)上升時(shí)間等的測(cè)量。輸入耦合輸入耦合 耦合指的是一個(gè)電路與另外一個(gè)電路中的電信號(hào)的連接方式。既然這樣，那么輸入耦合就指耦合指的是一個(gè)電路與另外一個(gè)電路中的電信號(hào)的連接方式。既然這樣，那么輸入耦合就指測(cè)試電路與示波器的連接。耦合方式可以設(shè)置為測(cè)試電路與示波器的連接。耦合方式可以設(shè)置為DCDC、ACAC或者地線?；蛘叩鼐€。DCDC耦合會(huì)顯示所有輸入信號(hào)。耦合會(huì)顯示所有輸入信號(hào)。而而AC AC 耦合去除信號(hào)中的直流成分，結(jié)果是顯示的波形始終以零電壓為中心。圖耦合去除信號(hào)中的直流成分，結(jié)果是顯示的波形始終以零

54、電壓為中心。圖23 23 圖解了兩者的圖解了兩者的不同之處。不同之處。地線地線 地線的設(shè)置不需要輸入信號(hào)與垂直系統(tǒng)相連。觀察地線，就可以知道屏幕中零電壓的位置。地線的設(shè)置不需要輸入信號(hào)與垂直系統(tǒng)相連。觀察地線，就可以知道屏幕中零電壓的位置。如果使用的是地線輸入耦合和自動(dòng)觸發(fā)模式，那么屏幕中就有一條表示零電壓值的水平線。測(cè)試如果使用的是地線輸入耦合和自動(dòng)觸發(fā)模式，那么屏幕中就有一條表示零電壓值的水平線。測(cè)試信號(hào)電壓相對(duì)地的電平值的便捷方法為，把耦合從信號(hào)電壓相對(duì)地的電平值的便捷方法為，把耦合從DC DC 轉(zhuǎn)換到地，再重新轉(zhuǎn)換回轉(zhuǎn)換到地，再重新轉(zhuǎn)換回DCDC。帶寬限制帶寬限制 大多數(shù)示波器中存在限

55、制示波器帶寬的電路。限制帶寬后，可以減少顯示波形中不時(shí)出現(xiàn)的大多數(shù)示波器中存在限制示波器帶寬的電路。限制帶寬后，可以減少顯示波形中不時(shí)出現(xiàn)的噪聲，顯示的波形會(huì)顯得更為清晰。請(qǐng)注意，在消除噪聲的同時(shí)，帶寬限制同樣會(huì)減少或消除高噪聲，顯示的波形會(huì)顯得更為清晰。請(qǐng)注意，在消除噪聲的同時(shí)，帶寬限制同樣會(huì)減少或消除高頻信號(hào)成分。頻信號(hào)成分。交替和斷續(xù)顯示模式交替和斷續(xù)顯示模式 模擬示波器顯示多個(gè)信道時(shí)采用交替（模擬示波器顯示多個(gè)信道時(shí)采用交替（alternatealternate）或斷續(xù)（）或斷續(xù)（chopchop）模式。（許多數(shù)字示波）模式。（許多數(shù)字示波器可以同時(shí)表示多個(gè)信道，而不需要使用間隔和交替

56、模式。）器可以同時(shí)表示多個(gè)信道，而不需要使用間隔和交替模式。） 交替模式輪流繪制每一通道：示波器首先完成通道交替模式輪流繪制每一通道：示波器首先完成通道1 1 的掃描，馬上對(duì)通道的掃描，馬上對(duì)通道2 2 進(jìn)行掃描，接著進(jìn)行掃描，接著又掃描通道又掃描通道1 1，如此循環(huán)。這一模式適用于中速到高速的信號(hào)，此時(shí)秒，如此循環(huán)。這一模式適用于中速到高速的信號(hào)，此時(shí)秒/ / 格標(biāo)度設(shè)置在格標(biāo)度設(shè)置在0.5ms0.5ms，甚，甚至更快。至更快。 斷續(xù)模式是示波器前后變換著描繪信號(hào)中的一小段。變換的速度相當(dāng)快，人眼難以注意到，斷續(xù)模式是示波器前后變換著描繪信號(hào)中的一小段。變換的速度相當(dāng)快，人眼難以注意到，波形

57、看上去也是一個(gè)整體。典型地，捕獲的掃描速度為波形看上去也是一個(gè)整體。典型地，捕獲的掃描速度為1ms1ms或者更低的慢速信號(hào)，可以采用這一或者更低的慢速信號(hào)，可以采用這一模式。圖模式。圖2424圖解出兩者的不同之處。有時(shí)為了得到最好的顯示效果，需要在兩種模式中作出選擇。圖解出兩者的不同之處。有時(shí)為了得到最好的顯示效果，需要在兩種模式中作出選擇。水平系統(tǒng)和控制水平系統(tǒng)和控制 示波器的水平系統(tǒng)與輸入信號(hào)有示波器的水平系統(tǒng)與輸入信號(hào)有更多的直接聯(lián)系，采樣速率和記錄長(zhǎng)更多的直接聯(lián)系，采樣速率和記錄長(zhǎng)度等需要在此設(shè)定。水平控制用來(lái)表度等需要在此設(shè)定。水平控制用來(lái)表示波形水平方向的位置和標(biāo)度。通用示波形水平

58、方向的位置和標(biāo)度。通用的水平控制包括：的水平控制包括： 主時(shí)基主時(shí)基;延遲時(shí)基延遲時(shí)基;XY 模式模式;標(biāo)度標(biāo)度:波形蹤跡區(qū)分波形蹤跡區(qū)分;記錄長(zhǎng)度記錄長(zhǎng)度;分辨率分辨率;采樣采樣速率速率; 觸發(fā)位置觸發(fā)位置;縮放縮放;捕獲控制捕獲控制 對(duì)數(shù)字示波器，用戶可以控制捕對(duì)數(shù)字示波器，用戶可以控制捕獲系統(tǒng)如何處理信號(hào)。請(qǐng)察看您自己獲系統(tǒng)如何處理信號(hào)。請(qǐng)察看您自己的示波器的捕獲選項(xiàng)。圖的示波器的捕獲選項(xiàng)。圖25 給出的是給出的是一個(gè)捕獲菜單的例子。一個(gè)捕獲菜單的例子。捕獲模式捕獲模式 捕獲模式控制如何從采樣點(diǎn)中產(chǎn)生出波形點(diǎn)。采樣點(diǎn)是直接從模數(shù)轉(zhuǎn)換器（捕獲模式控制如何從采樣點(diǎn)中產(chǎn)生出波形點(diǎn)。采樣點(diǎn)是直接

59、從模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADCADC）中得到的）中得到的數(shù)字值。采樣間隔指的是相鄰采樣點(diǎn)的時(shí)間。波形點(diǎn)指的是存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的數(shù)字值，它將重?cái)?shù)字值。采樣間隔指的是相鄰采樣點(diǎn)的時(shí)間。波形點(diǎn)指的是存儲(chǔ)在存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的數(shù)字值，它將重構(gòu)顯示波形。相鄰波形點(diǎn)之間的時(shí)間差用波形間隔表示。構(gòu)顯示波形。相鄰波形點(diǎn)之間的時(shí)間差用波形間隔表示。 采樣間隔和波形間隔可以一致，也可以不一樣。由此產(chǎn)生出幾種不同的實(shí)際捕獲模式，其采樣間隔和波形間隔可以一致，也可以不一樣。由此產(chǎn)生出幾種不同的實(shí)際捕獲模式，其中一個(gè)波形點(diǎn)可以由數(shù)個(gè)捕獲的采樣點(diǎn)序列構(gòu)成，另外有一種捕獲模式，波形點(diǎn)是由若干捕獲中一個(gè)波形點(diǎn)可以由數(shù)個(gè)捕獲的采樣點(diǎn)序列構(gòu)成，另外有

60、一種捕獲模式，波形點(diǎn)是由若干捕獲產(chǎn)生的采樣點(diǎn)共同構(gòu)成。隨后將介紹最常用的捕獲模式。產(chǎn)生的采樣點(diǎn)共同構(gòu)成。隨后將介紹最常用的捕獲模式。捕獲模式的類型捕獲模式的類型 采樣模式：這是最簡(jiǎn)單的捕獲模式。每一個(gè)波形間隔，示波器存儲(chǔ)一個(gè)采樣點(diǎn)的值，并做為波采樣模式：這是最簡(jiǎn)單的捕獲模式。每一個(gè)波形間隔，示波器存儲(chǔ)一個(gè)采樣點(diǎn)的值，并做為波形的一個(gè)點(diǎn)。形的一個(gè)點(diǎn)。 峰值檢測(cè)模式：示波器將波形間隔內(nèi)采樣出來(lái)的采樣點(diǎn)，選取其中的最小值和最大值，并把這峰值檢測(cè)模式：示波器將波形間隔內(nèi)采樣出來(lái)的采樣點(diǎn)，選取其中的最小值和最大值，并把這些樣值當(dāng)作兩個(gè)相關(guān)的波形點(diǎn)。采用峰值檢測(cè)模式的示波器以非常高的采樣速率運(yùn)行些樣值當(dāng)作