泰克示波器培訓教程課件

示波器基本理論培訓教程示波器基本理論培訓教程目錄什么是示波器波和波形示波器技術的發(fā)展示波器的主要指標及其選擇指南目錄什么是示波器示波器是形象地顯示信號隨時間變化波形地儀器，是一種綜合的信號特性測試儀，是電子測量儀器的基本種類。示波器的用途：電壓表，電流表，功率計頻率計，相位計脈沖特性，阻尼振蕩示波器的應用：電子，電力，電工壓力，振動，聲，光，熱，磁以示波器為基礎的儀器：邏輯分析儀，時域反射儀，晶體管特性測試儀，心電圖。。。。什么是示波器示波器是形象地顯示信號隨時間變化波形地儀器，是一示波器概念示波器的主要功能是：精確地再現(xiàn)時間和電壓幅度的函數(shù)波形。用它可以即時地觀察電壓幅度相對時間的變化情況，從而獲得波形的質(zhì)量信息，如幅度和頻率，波形，不同波形的時間和相位的關系……在概念上，模擬示波器和數(shù)字示波器的測量的目標是相同的，而在實際結(jié)構(gòu)上它們的內(nèi)部采用的技術不同，所以它們的表現(xiàn)形式并不相同。數(shù)字示波器的蓬勃發(fā)展與模擬示波器的逐漸消亡將成為歷史的必然趨勢。

數(shù)字技術的發(fā)展賦予示波器更多波形捕獲能力，更多的數(shù)學運算功能，它可以是一臺具有波形顯示的功率計，可以進行波形參數(shù)分析，它還能存儲各種波形以及相關的信息……示波器概念示波器的主要功能是：精確地再現(xiàn)時間和電壓幅度的函數(shù)示波器的組成水平系統(tǒng)垂直系統(tǒng)掃描系統(tǒng)觸發(fā)系統(tǒng)顯示系統(tǒng)示波器的組成水平系統(tǒng)什么是波隨時間變化的模式稱為波，聲波、腦電波、海浪、電壓波形都是波波形能夠揭示信號的許多特性當看到波形的高度變化，則表示電壓值在變化當看到的是平坦的水平線，則表示在一段時間內(nèi)，信號沒有變化。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什么是波隨時間變化的模式稱為波，聲波、腦電波、海浪、電壓波形波的類型大多數(shù)波都屬于如下類型：正弦波方波和矩形波三角波和鋸齒波階躍波和脈沖波噪聲波復雜波還有很多波是上述波形的組合波的類型大多數(shù)波都屬于如下類型：波的參數(shù)周期頻率正脈沖寬度負脈沖寬度上升時間下降時間幅度占空比＋占空比－延遲相位突發(fā)寬度峰-峰值均值周期均值高低值最小值最大值過沖＋過沖－均方值周期均方值波的參數(shù)周期相位示波器的類型模擬示波器模擬數(shù)字混合示波器數(shù)字示波器數(shù)字熒光示波器取樣示波器示波器的類型模擬示波器示波器的典型結(jié)構(gòu)ARTDSODPO放大器水平放大器垂直放大器延遲線觸發(fā)放大器多路分解器采集信號存儲器uP顯示存儲器A/D放大器數(shù)字熒光器A/DuP模擬實時顯示串行處理并行處理示波器的典型結(jié)構(gòu)ARTDSODPO放大器水平垂直延遲線觸發(fā)放波形的捕獲的比較模擬示波器數(shù)字熒光示波器數(shù)字存儲示波器波形的捕獲的比較模擬示波器數(shù)字熒光數(shù)字存儲示波器的波形捕獲率波形捕獲率也就是波形刷新率，已經(jīng)成為考核一臺示波器的重要參數(shù)之一；對于示波器來說，波形捕獲率高，就能夠組織更大數(shù)據(jù)量的波形質(zhì)量信息，尤其是在動態(tài)復雜信號和隱藏在正常信號下的異常波形的捕獲方面，有著特別的作用。示波器的波形捕獲率波形捕獲率也就是波形刷新率，已經(jīng)成為考核一為什么數(shù)字示波器產(chǎn)品不能夠普通數(shù)字示波器的缺點

波形捕獲率低由于數(shù)據(jù)不夠，造成混跌2維數(shù)據(jù)顯示不能表明事件發(fā)生頻度為什么數(shù)字示波器產(chǎn)品不能夠普通數(shù)字示波器的缺點為什么模擬示波器產(chǎn)品不能夠模擬示波器的缺點只有純粹的視覺信息閃爍，丟失帶寬不夠只有邊沿觸發(fā)，無預觸發(fā)

為什么模擬示波器產(chǎn)品不能夠模擬示波器的缺點數(shù)學熒光示波器特點將ART和DSO的定性和定量性能合二為一，是一項可觀的成就。提供三維的信號信息，可用它解釋信號的動態(tài)特性，包括信號瞬態(tài)變化情況和事件頻率，可精確地顯示復雜信號，如視頻信號或數(shù)字波形上的高速異常信號等。DPO提供的信號數(shù)據(jù)遠遠多于DSO，可確?？吹剿行盘柤毠?jié)，；可防止出現(xiàn)數(shù)字混淆現(xiàn)象，并能夠輕松地捕獲偶發(fā)信號事件。數(shù)學熒光示波器特點將ART和DSO的定性和定量性能合二為一，示波器的刻度水平刻度垂直刻度觸發(fā)電平刻度格線示波器的刻度水平刻度垂直刻度觸發(fā)電平刻度格線示波器的主要指標示波器的帶寬數(shù)字示波器的采樣率示波器的觸發(fā)和信號存儲先進的DPO技術示波器的主要指標示波器的帶寬選擇示波器的帶寬選擇示波器的帶寬帶寬是選擇示波器的第一參數(shù)示波器的結(jié)構(gòu)決定了帶寬的重要性：放大器的模擬帶寬決定了示波器的帶寬； 放大器是信號進入示波器的大門，它的帶寬決定了示波器的帶寬，示波器能請進什么樣的信號由這個大門來決定。數(shù)字示波器的帶寬也是模擬帶寬。帶寬是選擇示波器的第一參數(shù)示波器的結(jié)構(gòu)決定了帶寬的重要性：帶寬測量AC波形的儀表通常有某種最大頻率，超過它，測量精度就會下降，這一頻率就是儀表的帶寬，它由儀器的幅頻特性決定。

定義：在幅頻特性中，儀表的靈敏度下降3dB，此時的頻率為儀表的帶寬。注：只能測量AC電壓的儀表，必須對高頻和低頻帶寬都加考慮。100%（0dB）71%（-3dB）儀表的帶寬（BW）

只能測量低頻交流的儀表在處也下滑。幅頻特性曲線帶寬測量AC波形的儀表通常有某種最大頻率，超過它，測量精度就選擇示波器的帶寬依據(jù)以諧波情況為核心選擇示波器；以上升沿情況選擇示波器；選擇示波器的帶寬依據(jù)以諧波情況為核心選擇示波器；波形諧波除絕對的正弦波之外，周期波含的一切頻率分量稱諧波。諧波頻率是基波頻的整數(shù)倍。周期波無論其波形如何都有諧波。周期波給定的頻率為基波頻率。方波基波為正弦波波形諧波除絕對的正弦波之外，周期波含的一切頻率分量稱諧波。諧以方波為例方波是由基波與無數(shù)奇次諧波疊加所構(gòu)成，包含的諧波越多，波形越近似方波。方波的質(zhì)量根據(jù)包含的諧波次數(shù)，其近似程度有所不同。每個諧波的幅度必須使波形成為方波所需要的恰當值。此外，諧波之間的相位關系也必須正確：

諧波以不等量延遲，即使諧波幅度正確，方波也會失真。疊加3次諧波疊加5次諧波基波疊加7次諧波疊加9次諧波方波以方波為例方波是由基波與無數(shù)奇次諧波疊加所構(gòu)成，包含的諧波越由方波為例得知正弦波只有一個基波，儀表的帶寬必須至少是波形的頻率。但是，在大多數(shù)情況下，這僅僅是最基本的，如果只是這樣，是不夠精確的，甚至是錯誤的。要對波形進行準確的測量，對于非正弦波的波形，必須考慮其諧波。假如組成波形的主要諧波分量超出儀表的帶寬，那么我們就不能精確地測得波形的參數(shù)。由方波為例得知正弦波只有一個基波，儀表的帶寬必須至少是波形的測量20MHz的方波在20MHz帶寬示波器測試所顯示的結(jié)果在200MHz帶寬示波器測試所顯示的結(jié)果示波器所顯示的波形儀器帶寬對測量波形影響測量20MHz的方波在20MHz帶寬示波器測試所顯示的結(jié)果在帶寬對方波的影響帶寬如何在時域影響波形。信號進入示波器首先是通過放大器，它是一個低通濾波器。放大器的帶寬很寬（和基波比較），輸出方波不表現(xiàn)失真。放大器的帶寬變窄，波形中的某些諧波不能通過，輸出的方波發(fā)生畸變，產(chǎn)生誤差。放大器帶寬很窄，輸出的幾乎完全不像方波，由于缺少主要的諧波分量，波形呈圓弧狀。低通濾波器高帶寬時的輸出中帶寬時的輸出低帶寬時的輸出輸入輸出帶寬對方波的影響帶寬如何在時域影響波形。低通濾波器高帶寬時的波形的諧波與測量精度的關系 波形重要諧波數(shù)（基波10％）正弦波無諧波分量方波1:9三角波1:3脈沖波（占空比50％）1:9脈沖波（占空比25％）1:14脈沖波（占空比10％）1:26注：列出的影響波形的諧波數(shù)是基波的倍數(shù)：波形的諧波與測量精度的關系 波形90％10％上升時間測量*上升時間理想的方波和脈沖波的電壓是有突然變化的波形，陡變有一定時間這取決于系統(tǒng)帶寬及其他電路參數(shù)。波形從一種電壓變至另一種電壓的時間稱為上升時間上升時間通常在過渡的10％至90％處90％10％上升時間測量*上升時間理想的方波和脈沖波的電壓是測量儀表的帶寬將影響脈沖和方波的上升時間，上升時間和帶寬的關系由下式?jīng)Q定：T上升＝0.35/BWBW=帶寬（－3dB時的頻率）（單位Hz）波形從最小值過渡到最大值越快，所含諧波就越多，波形所含的頻率量也越高。儀表的上升時間應小于被測量信號波形的上升時間。測量所得的上升時間＝信號上升時間2＋測量儀表上升時間2上升延同帶寬的關系測量儀表的帶寬將影響脈沖和方波的上升時間，上升時間和帶寬的關波形上升時間與測量精度的關系 1:1 41% 2:1 22% 3:1 12% 4:1 5% 5:1 2% 7:1 1% 10:1 0.5%信號上升時間儀表上升時間之比 上升時間測量精度％波形上升時間與測量精度的關系 1:1 總結(jié)：選擇示波器的帶寬波形的重要諧波列出的影響波形的諧波數(shù)是基波的倍數(shù)：波形重要諧波數(shù)（基波10％）正弦波1:1方波1:9三角波1:3脈沖波（占空比50％）1:9脈沖波（占空比25％）1:14脈沖波（占空比10％）1:26（正弦波基波為：1）

上升時間與測量精度信號上升時間上升時間儀表上升時間測量精度

之比％

1:141%2:122%3:112%4:15%5:12%7:11%10:10.5%總結(jié)：選擇示波器的帶寬波形的重要諧波列出的影響波形的諧波數(shù)是采樣原理及應用采樣原理及應用數(shù)字示波器采樣技術采樣技術數(shù)字等效采樣數(shù)字實時采樣取樣技術不同，使數(shù)字示波器帶寬定義復雜化重復信號帶寬即模擬帶寬（放大器帶寬）單次信號帶寬數(shù)字示波器采樣技術采樣技術采樣率與單次信號帶寬的關系奈奎斯特取樣原理在正弦波上采樣，需要在一個周期采集最少兩個以上的點就可重現(xiàn)波形fs(取樣率)＞2BW(信號頻率）例：100M正弦波信號，最少采樣率？2X100M＝200MS/s數(shù)字示波器的單次帶寬定義為單次(瞬態(tài))信號測量中可獲得的最大帶寬BWs＝fs(采樣率)

kR(與重現(xiàn)技術有關的內(nèi)插系數(shù))2.5.4.10.例：內(nèi)插系數(shù)為4，采樣率為100MS/s,示波器單次帶寬？100MS/s4＝25MHz采樣率與單次信號帶寬的關系奈奎斯特取樣原理數(shù)字等效采樣技術需要對信號進行多次觸發(fā)從重復性信號的不同的周期經(jīng)過多次單采樣，取得足夠的采樣點來重建這個重復信號的波形。等效采樣必須滿足兩個前提條件：

1、信號必須是重復的2、必須能穩(wěn)定觸發(fā)數(shù)字等效采樣技術需要對信號進行多次觸發(fā)從重復性信號的不同的周只需一次觸發(fā)已采集信號所有資料實時采樣是最直觀的采樣方式，采樣率超過模擬帶寬4－5倍或更高。每通道都有同樣的表現(xiàn)，單一頻帶寬，重復帶寬＝單次帶寬不僅適用捕獲重復信號，而且是捕捉單次信號以及隱藏在重復信號中的毛刺和異常信號的有效方法。數(shù)字實時(Real-Time)采樣(DRT)只需一次觸發(fā)已采集信號所有資料實時采樣是最直觀的采樣方式，采數(shù)字等效采樣與實時采樣比較采樣間隔數(shù)字等效采樣與實時采樣比較采樣間隔采樣采樣點數(shù)字化需要的保持時間采樣間隔采樣是等間隔地進行；采樣率以“點/秒”來表示。采樣采樣點數(shù)字化需要的采樣間隔采樣是等間隔地進行；采樣時發(fā)生了什么？采樣過程信號采樣數(shù)字化存儲采樣保持轉(zhuǎn)換成為數(shù)據(jù)順序存儲屏幕顯示選定部分的內(nèi)存屏幕1011100111110101...11…01…11…11…10…01…00…11…采樣時發(fā)生了什么？采樣過程信號采樣數(shù)字化存儲采樣保持轉(zhuǎn)換成為采樣過程模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號經(jīng)變換后最終恢復成模擬波形顯示在示波器上，通俗地說，采樣實際上是在用點來描繪進入示波器的模擬信號。“死區(qū)”指的是儀表不捕獲信號的時間，如：數(shù)字化過程、數(shù)據(jù)處理過程，模擬示波器的回掃過程……數(shù)據(jù)存儲到存儲器中，還可以進行預觸發(fā)，后觸發(fā)的觀察與分析。采樣過程模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號經(jīng)變換后最終恢復成模擬波形顯示泰克公司數(shù)字實時采樣技術輕易地捕捉到5ns的毛刺最小水平時基為100ns，即未能對單次毛刺進行捕捉采樣率對單次信號的捕獲的影響泰克公司數(shù)字實時采樣技術輕易地捕捉到5ns的毛刺最小水平時基欠幅脈沖捕捉毛刺捕捉實際工作中，比如：沖擊電流、破壞性試驗的捕捉和測量，對欠幅脈沖、單脈沖、毛刺、電源中斷、電壓擊穿、開關特性等等瞬態(tài)信號和非重復信號進行捕捉和分析，這些都是每天都要面對的。（穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的分析）單次信號的捕獲應用廣泛欠幅脈沖捕捉毛刺捕捉實際工作中，比如：沖擊電只需一次觸發(fā)已采集信號所有資料實時采樣是最直觀的采樣方式，采樣率超過模擬帶寬4－5倍或更高。重復帶寬＝單次帶寬不僅適用捕獲重復信號，而且是捕捉單次信號以及隱藏在重復信號中的毛刺和異常信號的有效方法。數(shù)字實時采樣技術只需一次觸發(fā)已采集信號所有資料實時采樣是最直觀的采樣方式，單次采樣帶寬也就是我們常說的實時帶寬，它是由模擬帶寬、采樣率以及波形重建的方法共同決定，因此它決定了所構(gòu)建的單次波形的完整性。波形重建的方法主要是指波形再現(xiàn)的插值算法。幅度時間對于單次事件，示波器必須具有足夠的采樣速率用以恢復單次捕捉所獲得的波形。奈奎斯特抽樣定律中指出采樣率至少為信號最高頻率帶寬的2倍從而保證信號在恢復時不發(fā)生混迭現(xiàn)象。單次采集帶寬單次采樣帶寬也就是我們常說的實時帶寬，它是由模擬帶寬、采樣總結(jié)：采樣率的選擇我們在確定示波器的帶寬后，還要選擇足夠的采樣率來與之相配合，這樣才能獲得適合于實際測量中的實時帶寬，從而獲得滿意的測量結(jié)果。如果在實際的測量中，比較重視單次信號的精確信息，我們建議采樣率要在帶寬的五倍以上，最好能在八到十倍?？偨Y(jié)：采樣率的選擇我們在確定示波器的帶寬后，還要選擇足夠的采示波器的觸發(fā)和信號存儲示波器的觸發(fā)和信號存儲示波器的觸發(fā)觸發(fā)電路的作用就是保證每次時基在屏幕上掃描的時候，都從輸入信號上與定義的觸發(fā)點相同的點開始，這樣每一次掃描的波形就同步的，從而顯示穩(wěn)定的波形，見圖b/c；沒有觸發(fā)電路在屏幕上看到的將會是具有隨機起點的很多波形雜亂重疊的圖象，見圖a。觸發(fā)是使用示波器最麻煩的一點，示波器提供了許多觸發(fā)方式，可根據(jù)測量問題加以應用。作為數(shù)字示波器來說，觸發(fā)實際上參與了確定波形的存儲起點。}}}321不正常觸發(fā)正常觸發(fā)abc示波器的觸發(fā)觸發(fā)電路的作用就是保證每次時基在屏幕上掃描的時候觸發(fā)耦合觸發(fā)耦合：觸發(fā)信號與觸發(fā)電路的耦合方式默認時為DC耦合，觸發(fā)源直接連到觸發(fā)電路交流耦合：觸發(fā)源通過一個串聯(lián)的電容連到觸發(fā)電路HF抑制：使觸發(fā)源信號通過低通濾波器以抑制高頻分量，這意味即使一個低頻信號中包含很多高頻噪聲，仍能使其按低頻信號觸發(fā)。LF抑制：使觸發(fā)源信號通過一個高通濾波器以抑制其低頻成分，這對于顯示包含很多電源交流聲的信號時的情況是很有用的。TV觸發(fā)：在TV模式下觸發(fā)電平控制不起作用。這時示波器使用視頻信號中的同步脈沖作為觸發(fā)信號。TV觸發(fā)有兩種模式，TVF場和TVL行數(shù)字示波器的高級觸發(fā)功：單次、毛刺、寬度、欠幅脈沖、斜率、建立/保持邏輯（定時關系和狀態(tài)分析）TV（可選場/行和行計數(shù)）觸發(fā)耦合觸發(fā)耦合：觸發(fā)信號與觸發(fā)電路的耦合方式觸發(fā)隔離（Holdoff）有些信號具有多個可能的觸發(fā)點，如右圖數(shù)字信號。 該信號雖然在較長的時間周期內(nèi)是重復的，但是在短時間內(nèi)情況則不然，這樣一來，正常觸發(fā)掃描出的波形出現(xiàn)混迭。為解決這個問題，采用了觸發(fā)隔離功能，即在各次掃描之間加入延遲時基，使得掃描的每次觸發(fā)總是從相同的信號沿開始。從而得到穩(wěn)定的波形顯示。另一方面，觸發(fā)隔離的使用顯然在波形捕獲方面遭到了損失。隔離時間過短波形混迭正確隔離時間觸發(fā)隔離（Holdoff）有些信號具有多個可能的觸發(fā)點，記錄長度定義：

一個波形記錄是指可被示波器一次性采集的波形點數(shù)。最大的記錄長度由示波器的存儲容量決定，要增加存儲容量才能增加記錄長度。記錄長度和觀看波形細節(jié)有關：記錄長度定義：波形的存儲示波器的存儲由兩個方面來完成：觸發(fā)信號和延時的設定確定了示波器存儲的起點；示波器的存儲深度決定了數(shù)據(jù)存儲的終點。記錄時間＝記錄長度/采樣率觸發(fā)點延時時間記憶長度起點終點波形的存儲示波器的存儲由兩個方面來完成：觸發(fā)點延時時間記憶長記錄長度的計算記錄時間＝記錄長度/采樣率舉例：TDS3012B，記錄長度10K約為10000點時基與采樣率的關系記錄長度的計算記錄時間＝記錄長度/采樣率

數(shù)字示波器的一個最顯著特點在于它容許用戶觀看觸發(fā)前的事件。這是因為數(shù)據(jù)被連續(xù)地存儲到內(nèi)存中，同時觸發(fā)事件在數(shù)據(jù)量足夠后停止采集。預觸發(fā)/后觸發(fā)采樣點數(shù)字化時間等間隔可選的預/后觸發(fā)數(shù)字示波器的一個最顯著特點在于它容許用戶觀看毛刺預觸發(fā)單次采樣其他方面應用如：開關特性輸入和輸出瞬態(tài)特性，以輸出信號觸發(fā)來觀看研究輸入的小信號。捕捉毛刺預觸發(fā)毛刺其他方面應用如：開關特性輸入和輸出瞬態(tài)數(shù)字示波器的高級觸發(fā)功能高級觸發(fā)功能的模式，主要針對數(shù)字信號：首先，對偶爾出現(xiàn)問題的信號現(xiàn)象進行預測；確定脈沖的受限狀態(tài)況，以及安排用一個脈沖，或者是與這些狀況相匹配的脈沖來觸發(fā)。具體形式有：脈沖寬度觸發(fā)；矮脈沖觸發(fā)；脈沖斜率觸發(fā)；邏輯觸發(fā)建立/保持時間觸發(fā)……數(shù)字示波器的高級觸發(fā)功能高級觸發(fā)功能的模式，主要針對數(shù)字信號數(shù)字示波器滾動模式滾動模式是一種可以應用于全連續(xù)顯示的方式 在這種模式下，示波器采集采樣點并立即將采集的數(shù)據(jù)復制到顯示存儲器。而這些新的采樣點顯示于屏幕的右面，屏幕上已有的波形則向左滾動。老的采樣點一但移到屏幕左面即行消失。這樣一來屏幕上顯示的波形總是反映出最新信號對時間變化的情況。由于有了滾動模式，就可以用示波器來代替圖表記錄儀來顯示慢變化的現(xiàn)象，如化學過程、電池的沖放電周期或溫度對系統(tǒng)性能的影響等。數(shù)字示波器滾動模式滾動模式是一種可以應用于全連續(xù)顯示的方式先進的DPO技術先進的DPO技術

數(shù)字熒光示波器

能夠以信號的三維信息，即：幅度，時間，以及幅度隨時間的變化，實時地顯示，存儲與分析復雜信號的新一代示波器。數(shù)字熒光示波器（DPO）的定義數(shù)字熒光示波器數(shù)字熒光示波器（DPO）的定義數(shù)字熒光示波器

泰克公司的數(shù)字熒光示波器是基于一種新的高速并行處理器結(jié)構(gòu)(DPX),它同時具有信號獲取和顯示處理能力DPX是泰克公司獨有的波形成像處理技術,它負責建立和處理實時的顯示亮度等級DPX提供了比數(shù)字示波器多1000倍的信號數(shù)據(jù)具有Y-T,X-Y,X-Y-Z顯示模式數(shù)字熒光示波器泰克公司的數(shù)字熒光示波器是基于一種新的高速并結(jié)構(gòu)比較ARTDSODPO放大器水平放大器垂直放大器延遲線觸發(fā)器顯示放大器多路分解器采集存儲器y微處理器顯示存儲器A/D顯示放大器采集光柵顯示存儲器A/D顯示數(shù)字磷光微處理器DPX波形圖像示波器模擬顯示串行處理并行處理NEWNEW結(jié)構(gòu)比較ARTDSODPO放大器水平垂直延遲線觸發(fā)器顯示放大波形的捕獲的比較模擬示波器數(shù)字熒光示波器數(shù)字存儲示波器波形的捕獲的比較模擬示波器數(shù)字熒光數(shù)字存儲示波器的波形捕獲率波形捕獲率也就是波形刷新率，已經(jīng)成為考核一臺示波器的重要參數(shù)之一；對于示波器來說，波形捕獲率高，就能夠組織更大數(shù)據(jù)量的波形質(zhì)量信息，尤其是在動態(tài)復雜信號和隱藏在正常信號下的異常波形的捕獲方面，有著特別的作用。示波器的波形捕獲率波形捕獲率也就是波形刷新率，已經(jīng)成為考核一為什么模擬示波器產(chǎn)品不能夠模擬示波器的缺點只有純粹的視覺信息閃爍，丟失帶寬不夠只有邊沿觸發(fā)，無預觸發(fā)

為什么模擬示波器產(chǎn)品不能夠模擬示波器的缺點為什么數(shù)字示波器產(chǎn)品不能夠普通數(shù)字示波器的缺點

波形捕獲率低由于數(shù)據(jù)不夠，造成混跌2維數(shù)據(jù)顯示不能表明事件發(fā)生頻度為什么數(shù)字示波器產(chǎn)品不能夠普通數(shù)字示波器的缺點數(shù)學熒光示波器特點將ART和DSO的定性和定量性能合二為一，是一項可觀的成就。提供三維的信號信息，可用它解釋信號的動態(tài)特性，包括信號瞬態(tài)變化情況和事件頻率，可精確地顯示復雜信號，如視頻信號或數(shù)字波形上的高速異常信號等。DPO提供的信號數(shù)據(jù)遠遠多于DSO，可確保看到所有信號細節(jié)，；可防止出現(xiàn)數(shù)字混淆現(xiàn)象，并能夠輕松地捕獲偶發(fā)信號事件。數(shù)學熒光示波器特點將ART和DSO的定性和定量性能合二為一，數(shù)字熒光示波器(DPO)的發(fā)展歷程99年1月TDS3000系列TDS500D/700DTDS30002000年6月TDS7000系列2001年8月TDS3000B系列2001年10月TDS5000系列98年6月TDS500D/700DTDS7000新產(chǎn)品TDS3000B新產(chǎn)品TDS5000數(shù)字熒光示波器(DPO)的發(fā)展歷程99年1月TDS500D

自從1999年1月系列面市以來,已經(jīng)超過50,000臺TDS3000應用在各行各業(yè)!泰克的TDS3000屢獲大獎Test&MeasurementTestProductoftheYear,2000TDS3000-WINNERControlEngineering1999Editors’ChoiceAwardTDS3000-WINNEREvaluationEngineeringReaders’Choice1999TDS3000-WINNER自從1999年1月系列面市以來,已經(jīng)超過50示波器基本理論培訓教程示波器基本理論培訓教程目錄什么是示波器波和波形示波器技術的發(fā)展示波器的主要指標及其選擇指南目錄什么是示波器示波器是形象地顯示信號隨時間變化波形地儀器，是一種綜合的信號特性測試儀，是電子測量儀器的基本種類。示波器的用途：電壓表，電流表，功率計頻率計，相位計脈沖特性，阻尼振蕩示波器的應用：電子，電力，電工壓力，振動，聲，光，熱，磁以示波器為基礎的儀器：邏輯分析儀，時域反射儀，晶體管特性測試儀，心電圖。。。。什么是示波器示波器是形象地顯示信號隨時間變化波形地儀器，是一示波器概念示波器的主要功能是：精確地再現(xiàn)時間和電壓幅度的函數(shù)波形。用它可以即時地觀察電壓幅度相對時間的變化情況，從而獲得波形的質(zhì)量信息，如幅度和頻率，波形，不同波形的時間和相位的關系……在概念上，模擬示波器和數(shù)字示波器的測量的目標是相同的，而在實際結(jié)構(gòu)上它們的內(nèi)部采用的技術不同，所以它們的表現(xiàn)形式并不相同。數(shù)字示波器的蓬勃發(fā)展與模擬示波器的逐漸消亡將成為歷史的必然趨勢。

數(shù)字技術的發(fā)展賦予示波器更多波形捕獲能力，更多的數(shù)學運算功能，它可以是一臺具有波形顯示的功率計，可以進行波形參數(shù)分析，它還能存儲各種波形以及相關的信息……示波器概念示波器的主要功能是：精確地再現(xiàn)時間和電壓幅度的函數(shù)示波器的組成水平系統(tǒng)垂直系統(tǒng)掃描系統(tǒng)觸發(fā)系統(tǒng)顯示系統(tǒng)示波器的組成水平系統(tǒng)什么是波隨時間變化的模式稱為波，聲波、腦電波、海浪、電壓波形都是波波形能夠揭示信號的許多特性當看到波形的高度變化，則表示電壓值在變化當看到的是平坦的水平線，則表示在一段時間內(nèi)，信號沒有變化。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什么是波隨時間變化的模式稱為波，聲波、腦電波、海浪、電壓波形波的類型大多數(shù)波都屬于如下類型：正弦波方波和矩形波三角波和鋸齒波階躍波和脈沖波噪聲波復雜波還有很多波是上述波形的組合波的類型大多數(shù)波都屬于如下類型：波的參數(shù)周期頻率正脈沖寬度負脈沖寬度上升時間下降時間幅度占空比＋占空比－延遲相位突發(fā)寬度峰-峰值均值周期均值高低值最小值最大值過沖＋過沖－均方值周期均方值波的參數(shù)周期相位示波器的類型模擬示波器模擬數(shù)字混合示波器數(shù)字示波器數(shù)字熒光示波器取樣示波器示波器的類型模擬示波器示波器的典型結(jié)構(gòu)ARTDSODPO放大器水平放大器垂直放大器延遲線觸發(fā)放大器多路分解器采集信號存儲器uP顯示存儲器A/D放大器數(shù)字熒光器A/DuP模擬實時顯示串行處理并行處理示波器的典型結(jié)構(gòu)ARTDSODPO放大器水平垂直延遲線觸發(fā)放波形的捕獲的比較模擬示波器數(shù)字熒光示波器數(shù)字存儲示波器波形的捕獲的比較模擬示波器數(shù)字熒光數(shù)字存儲示波器的波形捕獲率波形捕獲率也就是波形刷新率，已經(jīng)成為考核一臺示波器的重要參數(shù)之一；對于示波器來說，波形捕獲率高，就能夠組織更大數(shù)據(jù)量的波形質(zhì)量信息，尤其是在動態(tài)復雜信號和隱藏在正常信號下的異常波形的捕獲方面，有著特別的作用。示波器的波形捕獲率波形捕獲率也就是波形刷新率，已經(jīng)成為考核一為什么數(shù)字示波器產(chǎn)品不能夠普通數(shù)字示波器的缺點

波形捕獲率低由于數(shù)據(jù)不夠，造成混跌2維數(shù)據(jù)顯示不能表明事件發(fā)生頻度為什么數(shù)字示波器產(chǎn)品不能夠普通數(shù)字示波器的缺點為什么模擬示波器產(chǎn)品不能夠模擬示波器的缺點只有純粹的視覺信息閃爍，丟失帶寬不夠只有邊沿觸發(fā)，無預觸發(fā)

為什么模擬示波器產(chǎn)品不能夠模擬示波器的缺點數(shù)學熒光示波器特點將ART和DSO的定性和定量性能合二為一，是一項可觀的成就。提供三維的信號信息，可用它解釋信號的動態(tài)特性，包括信號瞬態(tài)變化情況和事件頻率，可精確地顯示復雜信號，如視頻信號或數(shù)字波形上的高速異常信號等。DPO提供的信號數(shù)據(jù)遠遠多于DSO，可確?？吹剿行盘柤毠?jié)，；可防止出現(xiàn)數(shù)字混淆現(xiàn)象，并能夠輕松地捕獲偶發(fā)信號事件。數(shù)學熒光示波器特點將ART和DSO的定性和定量性能合二為一，示波器的刻度水平刻度垂直刻度觸發(fā)電平刻度格線示波器的刻度水平刻度垂直刻度觸發(fā)電平刻度格線示波器的主要指標示波器的帶寬數(shù)字示波器的采樣率示波器的觸發(fā)和信號存儲先進的DPO技術示波器的主要指標示波器的帶寬選擇示波器的帶寬選擇示波器的帶寬帶寬是選擇示波器的第一參數(shù)示波器的結(jié)構(gòu)決定了帶寬的重要性：放大器的模擬帶寬決定了示波器的帶寬； 放大器是信號進入示波器的大門，它的帶寬決定了示波器的帶寬，示波器能請進什么樣的信號由這個大門來決定。數(shù)字示波器的帶寬也是模擬帶寬。帶寬是選擇示波器的第一參數(shù)示波器的結(jié)構(gòu)決定了帶寬的重要性：帶寬測量AC波形的儀表通常有某種最大頻率，超過它，測量精度就會下降，這一頻率就是儀表的帶寬，它由儀器的幅頻特性決定。

定義：在幅頻特性中，儀表的靈敏度下降3dB，此時的頻率為儀表的帶寬。注：只能測量AC電壓的儀表，必須對高頻和低頻帶寬都加考慮。100%（0dB）71%（-3dB）儀表的帶寬（BW）

只能測量低頻交流的儀表在處也下滑。幅頻特性曲線帶寬測量AC波形的儀表通常有某種最大頻率，超過它，測量精度就選擇示波器的帶寬依據(jù)以諧波情況為核心選擇示波器；以上升沿情況選擇示波器；選擇示波器的帶寬依據(jù)以諧波情況為核心選擇示波器；波形諧波除絕對的正弦波之外，周期波含的一切頻率分量稱諧波。諧波頻率是基波頻的整數(shù)倍。周期波無論其波形如何都有諧波。周期波給定的頻率為基波頻率。方波基波為正弦波波形諧波除絕對的正弦波之外，周期波含的一切頻率分量稱諧波。諧以方波為例方波是由基波與無數(shù)奇次諧波疊加所構(gòu)成，包含的諧波越多，波形越近似方波。方波的質(zhì)量根據(jù)包含的諧波次數(shù)，其近似程度有所不同。每個諧波的幅度必須使波形成為方波所需要的恰當值。此外，諧波之間的相位關系也必須正確：

諧波以不等量延遲，即使諧波幅度正確，方波也會失真。疊加3次諧波疊加5次諧波基波疊加7次諧波疊加9次諧波方波以方波為例方波是由基波與無數(shù)奇次諧波疊加所構(gòu)成，包含的諧波越由方波為例得知正弦波只有一個基波，儀表的帶寬必須至少是波形的頻率。但是，在大多數(shù)情況下，這僅僅是最基本的，如果只是這樣，是不夠精確的，甚至是錯誤的。要對波形進行準確的測量，對于非正弦波的波形，必須考慮其諧波。假如組成波形的主要諧波分量超出儀表的帶寬，那么我們就不能精確地測得波形的參數(shù)。由方波為例得知正弦波只有一個基波，儀表的帶寬必須至少是波形的測量20MHz的方波在20MHz帶寬示波器測試所顯示的結(jié)果在200MHz帶寬示波器測試所顯示的結(jié)果示波器所顯示的波形儀器帶寬對測量波形影響測量20MHz的方波在20MHz帶寬示波器測試所顯示的結(jié)果在帶寬對方波的影響帶寬如何在時域影響波形。信號進入示波器首先是通過放大器，它是一個低通濾波器。放大器的帶寬很寬（和基波比較），輸出方波不表現(xiàn)失真。放大器的帶寬變窄，波形中的某些諧波不能通過，輸出的方波發(fā)生畸變，產(chǎn)生誤差。放大器帶寬很窄，輸出的幾乎完全不像方波，由于缺少主要的諧波分量，波形呈圓弧狀。低通濾波器高帶寬時的輸出中帶寬時的輸出低帶寬時的輸出輸入輸出帶寬對方波的影響帶寬如何在時域影響波形。低通濾波器高帶寬時的波形的諧波與測量精度的關系 波形重要諧波數(shù)（基波10％）正弦波無諧波分量方波1:9三角波1:3脈沖波（占空比50％）1:9脈沖波（占空比25％）1:14脈沖波（占空比10％）1:26注：列出的影響波形的諧波數(shù)是基波的倍數(shù)：波形的諧波與測量精度的關系 波形90％10％上升時間測量*上升時間理想的方波和脈沖波的電壓是有突然變化的波形，陡變有一定時間這取決于系統(tǒng)帶寬及其他電路參數(shù)。波形從一種電壓變至另一種電壓的時間稱為上升時間上升時間通常在過渡的10％至90％處90％10％上升時間測量*上升時間理想的方波和脈沖波的電壓是測量儀表的帶寬將影響脈沖和方波的上升時間，上升時間和帶寬的關系由下式?jīng)Q定：T上升＝0.35/BWBW=帶寬（－3dB時的頻率）（單位Hz）波形從最小值過渡到最大值越快，所含諧波就越多，波形所含的頻率量也越高。儀表的上升時間應小于被測量信號波形的上升時間。測量所得的上升時間＝信號上升時間2＋測量儀表上升時間2上升延同帶寬的關系測量儀表的帶寬將影響脈沖和方波的上升時間，上升時間和帶寬的關波形上升時間與測量精度的關系 1:1 41% 2:1 22% 3:1 12% 4:1 5% 5:1 2% 7:1 1% 10:1 0.5%信號上升時間儀表上升時間之比 上升時間測量精度％波形上升時間與測量精度的關系 1:1 總結(jié)：選擇示波器的帶寬波形的重要諧波列出的影響波形的諧波數(shù)是基波的倍數(shù)：波形重要諧波數(shù)（基波10％）正弦波1:1方波1:9三角波1:3脈沖波（占空比50％）1:9脈沖波（占空比25％）1:14脈沖波（占空比10％）1:26（正弦波基波為：1）

上升時間與測量精度信號上升時間上升時間儀表上升時間測量精度

之比％

1:141%2:122%3:112%4:15%5:12%7:11%10:10.5%總結(jié)：選擇示波器的帶寬波形的重要諧波列出的影響波形的諧波數(shù)是采樣原理及應用采樣原理及應用數(shù)字示波器采樣技術采樣技術數(shù)字等效采樣數(shù)字實時采樣取樣技術不同，使數(shù)字示波器帶寬定義復雜化重復信號帶寬即模擬帶寬（放大器帶寬）單次信號帶寬數(shù)字示波器采樣技術采樣技術采樣率與單次信號帶寬的關系奈奎斯特取樣原理在正弦波上采樣，需要在一個周期采集最少兩個以上的點就可重現(xiàn)波形fs(取樣率)＞2BW(信號頻率）例：100M正弦波信號，最少采樣率？2X100M＝200MS/s數(shù)字示波器的單次帶寬定義為單次(瞬態(tài))信號測量中可獲得的最大帶寬BWs＝fs(采樣率)

kR(與重現(xiàn)技術有關的內(nèi)插系數(shù))2.5.4.10.例：內(nèi)插系數(shù)為4，采樣率為100MS/s,示波器單次帶寬？100MS/s4＝25MHz采樣率與單次信號帶寬的關系奈奎斯特取樣原理數(shù)字等效采樣技術需要對信號進行多次觸發(fā)從重復性信號的不同的周期經(jīng)過多次單采樣，取得足夠的采樣點來重建這個重復信號的波形。等效采樣必須滿足兩個前提條件：

1、信號必須是重復的2、必須能穩(wěn)定觸發(fā)數(shù)字等效采樣技術需要對信號進行多次觸發(fā)從重復性信號的不同的周只需一次觸發(fā)已采集信號所有資料實時采樣是最直觀的采樣方式，采樣率超過模擬帶寬4－5倍或更高。每通道都有同樣的表現(xiàn)，單一頻帶寬，重復帶寬＝單次帶寬不僅適用捕獲重復信號，而且是捕捉單次信號以及隱藏在重復信號中的毛刺和異常信號的有效方法。數(shù)字實時(Real-Time)采樣(DRT)只需一次觸發(fā)已采集信號所有資料實時采樣是最直觀的采樣方式，采數(shù)字等效采樣與實時采樣比較采樣間隔數(shù)字等效采樣與實時采樣比較采樣間隔采樣采樣點數(shù)字化需要的保持時間采樣間隔采樣是等間隔地進行；采樣率以“點/秒”來表示。采樣采樣點數(shù)字化需要的采樣間隔采樣是等間隔地進行；采樣時發(fā)生了什么？采樣過程信號采樣數(shù)字化存儲采樣保持轉(zhuǎn)換成為數(shù)據(jù)順序存儲屏幕顯示選定部分的內(nèi)存屏幕1011100111110101...11…01…11…11…10…01…00…11…采樣時發(fā)生了什么？采樣過程信號采樣數(shù)字化存儲采樣保持轉(zhuǎn)換成為采樣過程模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號經(jīng)變換后最終恢復成模擬波形顯示在示波器上，通俗地說，采樣實際上是在用點來描繪進入示波器的模擬信號?！八绤^(qū)”指的是儀表不捕獲信號的時間，如：數(shù)字化過程、數(shù)據(jù)處理過程，模擬示波器的回掃過程……數(shù)據(jù)存儲到存儲器中，還可以進行預觸發(fā)，后觸發(fā)的觀察與分析。采樣過程模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號經(jīng)變換后最終恢復成模擬波形顯示泰克公司數(shù)字實時采樣技術輕易地捕捉到5ns的毛刺最小水平時基為100ns，即未能對單次毛刺進行捕捉采樣率對單次信號的捕獲的影響泰克公司數(shù)字實時采樣技術輕易地捕捉到5ns的毛刺最小水平時基欠幅脈沖捕捉毛刺捕捉實際工作中，比如：沖擊電流、破壞性試驗的捕捉和測量，對欠幅脈沖、單脈沖、毛刺、電源中斷、電壓擊穿、開關特性等等瞬態(tài)信號和非重復信號進行捕捉和分析，這些都是每天都要面對的。（穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的分析）單次信號的捕獲應用廣泛欠幅脈沖捕捉毛刺捕捉實際工作中，比如：沖擊電只需一次觸發(fā)已采集信號所有資料實時采樣是最直觀的采樣方式，采樣率超過模擬帶寬4－5倍或更高。重復帶寬＝單次帶寬不僅適用捕獲重復信號，而且是捕捉單次信號以及隱藏在重復信號中的毛刺和異常信號的有效方法。數(shù)字實時采樣技術只需一次觸發(fā)已采集信號所有資料實時采樣是最直觀的采樣方式，單次采樣帶寬也就是我們常說的實時帶寬，它是由模擬帶寬、采樣率以及波形重建的方法共同決定，因此它決定了所構(gòu)建的單次波形的完整性。波形重建的方法主要是指波形再現(xiàn)的插值算法。幅度時間對于單次事件，示波器必須具有足夠的采樣速率用以恢復單次捕捉所獲得的波形。奈奎斯特抽樣定律中指出采樣率至少為信號最高頻率帶寬的2倍從而保證信號在恢復時不發(fā)生混迭現(xiàn)象。單次采集帶寬單次采樣帶寬也就是我們常說的實時帶寬，它是由模擬帶寬、采樣總結(jié)：采樣率的選擇我們在確定示波器的帶寬后，還要選擇足夠的采樣率來與之相配合，這樣才能獲得適合于實際測量中的實時帶寬，從而獲得滿意的測量結(jié)果。如果在實際的測量中，比較重視單次信號的精確信息，我們建議采樣率要在帶寬的五倍以上，最好能在八到十倍。總結(jié)：采樣率的選擇我們在確定示波器的帶寬后，還要選擇足夠的采示波器的觸發(fā)和信號存儲示波器的觸發(fā)和信號存儲示波器的觸發(fā)觸發(fā)電路的作用就是保證每次時基在屏幕上掃描的時候，都從輸入信號上與定義的觸發(fā)點相同的點開始，這樣每一次掃描的波形就同步的，從而顯示穩(wěn)定的波形，見圖b/c；沒有觸發(fā)電路在屏幕上看到的將會是具有隨機起點的很多波形雜亂重疊的圖象，見圖a。觸發(fā)是使用示波器最麻煩的一點，示波器提供了許多觸發(fā)方式，可根據(jù)測量問題加以應用。作為數(shù)字示波器來說，觸發(fā)實際上參與了確定波形的存儲起點。}}}321不正常觸發(fā)正常觸發(fā)abc示波器的觸發(fā)觸發(fā)電路的作用就是保證每次時基在屏幕上掃描的時候觸發(fā)耦合觸發(fā)耦合：觸發(fā)信號與觸發(fā)電路的耦合方式默認時為DC耦合，觸發(fā)源直接連到觸發(fā)電路交流耦合：觸發(fā)源通過一個串聯(lián)的電容連到觸發(fā)電路HF抑制：使觸發(fā)源信號通過低通濾波器以抑制高頻分量，這意味即使一個低頻信號中包含很多高頻噪聲，仍能使其按低頻信號觸發(fā)。LF抑制：使觸發(fā)源信號通過一個高通濾波器以抑制其低頻成分，這對于顯示包含很多電源交流聲的信號時的情況是很有用的。TV觸發(fā)：在TV模式下觸發(fā)電平控制不起作用。這時示波器使用視頻信號中的同步脈沖作為觸發(fā)信號。TV觸發(fā)有兩種模式，TVF場和TVL行數(shù)字示波器的高級觸發(fā)功：單次、毛刺、寬度、欠幅脈沖、斜率、建立/保持邏輯（定時關系和狀態(tài)分析）TV（可選場/行和行計數(shù)）觸發(fā)耦合觸發(fā)耦合：觸發(fā)信號與觸發(fā)電路的耦合方式觸發(fā)隔離（Holdoff）有些信號具有多個可能的觸發(fā)點，如右圖數(shù)字信號。 該信號雖然在較長的時間周期內(nèi)是重復的，但是在短時間內(nèi)情況則不然，這樣一來，正常觸發(fā)掃描出的波形出現(xiàn)混迭。為解決這個問題，采用了觸發(fā)隔離功能，即在各次掃描之間加入延遲時基，使得掃描的每次觸發(fā)總是從相同的信號沿開始。從而得到穩(wěn)定的波形顯示。另一方面，觸發(fā)隔離的使用顯然在波形捕獲方面遭到了損失。隔離時間過短波形混迭正確隔離時間觸發(fā)隔離（Holdoff）有些信號具有多個可能的觸發(fā)點，記錄長度定義：

一個波形記錄是指可被示波器一次性采集的波形點數(shù)。最大的記錄長度由示波器的存儲容量決定，要增加存儲容量才能增加記錄長度。記錄長度和觀看波形細節(jié)有關：記錄長度定義：波形的存儲示波器的存儲由兩個方面來完成：觸發(fā)信號和延時的設定確定了示波器存儲的起點；示波器的存儲深度決定了數(shù)據(jù)存儲的終點。記錄時間＝記錄長度/采樣率觸發(fā)點延時時間記憶長度起點終點波形的存儲示波器的存儲由兩個方面來完成：觸發(fā)點延時時間記憶長記錄長度的計算記錄時間＝記錄長度/采樣率舉例：TDS3012B，記錄長度10K約為10000點時基與采樣率的關系記錄長度的計算記錄時間＝記錄長度/采樣率

數(shù)字示波器的一個最顯著特點在于它容許用戶觀看觸發(fā)前的事件。這是因為數(shù)據(jù)被連續(xù)地存儲到內(nèi)存中，同時觸發(fā)事件在數(shù)據(jù)量足夠后停止采集。預觸發(fā)/后觸發(fā)采樣點數(shù)字化時間等間隔可選的預/后觸發(fā)數(shù)字示