電子測(cè)量技術(shù) 課件 ch06時(shí)域測(cè)量

時(shí)域測(cè)量第六章電子測(cè)量技術(shù)（第四版）十二五普通高等教育本科國家級(jí)規(guī)劃教材高等學(xué)校電于信息類精品教材01示波器分類示波器分類根據(jù)目前示波器發(fā)展的現(xiàn)狀，示波器可分為以下幾類：1.模擬示波器2.數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）3.數(shù)字熒光示波器（DPO）4.邏輯分析儀（邏輯示波器）5.數(shù)字化、智能化示波器02液晶顯示器液晶顯示器1概述液晶是一種介于液體和晶體之間，既不同于液體，又不是晶體，而是具有獨(dú)特的物理和光學(xué)各向異性的特殊物質(zhì)。光源發(fā)光強(qiáng)度分布隨方向而異為各向異性。它屬于芳香族類有機(jī)聚合物，在一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)出一種中間狀態(tài)，既有液體所具備的流動(dòng)性，同時(shí)又具有晶體的某些光學(xué)特性，如旋光性、雙折射等。由于液晶的這種雙重特性，使它對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光線、溫度等外界環(huán)境的變化極其敏感，并能將上述外界環(huán)境的變化在一定條件下轉(zhuǎn)換為可視信號(hào)。液晶具有豐富的光電性能，最適應(yīng)于人眼的視覺特性。液晶顯示器就是根據(jù)液晶的這些特性而制成的顯示器件。液晶顯示器2液晶顯ZF器的工作原理液晶顯示器工作原理示意圖如圖6.2.2所示。自然界中的光線按其光波振動(dòng)方向劃分為自然光和偏振光兩種。自然光是一種電磁波，具有橫波特征，它在各個(gè)方向上均能實(shí)現(xiàn)光波振動(dòng)。偏振光則不同，它是僅有單一振動(dòng)方向的光波。偏光片是一種產(chǎn)生起偏作用的光學(xué)元件，從自然光獲得偏振光的過程稱為起偏。液晶顯示器液晶顯示器件的特點(diǎn)(1)平板型結(jié)構(gòu)。屏幕的有效面積在一定范圍內(nèi)不受限制，可大可小，顯示圖案的自由度也相當(dāng)大，具有信息存儲(chǔ)功能。(2)低壓驅(qū)動(dòng)。通常情況下顯示器件閾值電壓僅為1.5~2V，即能直接與大規(guī)模集成電路相匹配，連接性能優(yōu)良。(3)微功耗。每個(gè)顯示字符只有幾個(gè)微安，它是所有顯示器件中功耗最小的。一個(gè)很小的紐扣電池能使用1?2年以上。(4)該器件屬被動(dòng)顯示，自身不變光，均靠調(diào)制外界光實(shí)現(xiàn)顯示目的。而且在陽光下也能看得清楚，既不會(huì)引起視覺疲勞，又沒有刺目感，也不能產(chǎn)生射線輻射而傷害視力。(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作工藝非常適應(yīng)現(xiàn)代化的規(guī)模生產(chǎn)，所以生產(chǎn)成本較低。(6)高分辨率，數(shù)據(jù)信號(hào)顯示實(shí)時(shí)、直觀、準(zhǔn)確、清晰。3液晶顯示器柔性顯示技術(shù)柔性顯示技術(shù)(OLED，有機(jī)發(fā)光二極管)屬于有機(jī)電致發(fā)光顯示技術(shù)，特點(diǎn)是柔性顯示屏，可彎曲而且非常薄，比印刷用的紙還要輕薄，顛覆常規(guī)液晶顯示技術(shù)。柔性屏釆用塑料板為基材，用OLED代替液晶實(shí)現(xiàn)顯示發(fā)光。由于OLED有機(jī)電致發(fā)光顯示技術(shù)具有自發(fā)光、無需背光、低壓驅(qū)動(dòng)、響應(yīng)速度快、對(duì)比度(在恒定的照明條件下，顯示器件顯示部分的亮態(tài)與暗態(tài)的亮度之比)更高、視覺寬、發(fā)光面均勻等一系列優(yōu)點(diǎn)，在各種類型顯示技術(shù)中優(yōu)勢(shì)突出，無論是在顯示領(lǐng)域還是在照明領(lǐng)域，OLED都被視為引發(fā)新一輪信息產(chǎn)業(yè)升級(jí)的顯示技術(shù)。403數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本工作原理在數(shù)字存儲(chǔ)示波器中，Y軸輸入的被測(cè)模擬信號(hào)經(jīng)前置放大器放大和衰減后，送至A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行取樣、量化和編碼，成為數(shù)字“1”和“0”碼，量化成所需要的一串?dāng)?shù)據(jù)流，存入RAM中，這個(gè)過程稱為存儲(chǔ)器的“寫過程”。RAM的讀/寫操作受時(shí)鐘時(shí)基的R/W所控制。時(shí)鐘時(shí)基一旦接收來自觸發(fā)電路的觸發(fā)脈沖，就啟動(dòng)一次寫操作使R/W=0，同時(shí)寫地址計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。順序遞增的寫地址送至RAM中，使來自A/D的量化數(shù)據(jù)流的每組數(shù)據(jù)寫入到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元里。1數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本工作原理觸發(fā)工作方式：根據(jù)觸發(fā)信號(hào)和啟動(dòng)的時(shí)間差，分為觸發(fā)、正延遲觸發(fā)和負(fù)延遲觸發(fā)三種同步方式。觸發(fā)方式：當(dāng)被測(cè)信號(hào)越過觸發(fā)電平時(shí)，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器，同時(shí)RAM從0地址開始寫入新數(shù)據(jù)，將原來的內(nèi)容沖掉，當(dāng)寫滿2"個(gè)單元后停止寫操作，轉(zhuǎn)為讀出顯示，對(duì)應(yīng)顯示器屏幕上顯示的是觸發(fā)點(diǎn)后的十分格波形。正延退觸發(fā)方式：觸發(fā)信號(hào)到來時(shí)，存儲(chǔ)器不立即寫入數(shù)據(jù)，要延遲P次A/D轉(zhuǎn)換后，才開始從零地址寫入新數(shù)據(jù)，這樣顯示器屏幕上顯示的是距離觸發(fā)點(diǎn)P個(gè)點(diǎn)開始的十分格波形。所以正延遲就像拍攝波形的鏡頭向右移P個(gè)點(diǎn)拍到的波形。負(fù)延遲觸發(fā)方式：首先使存儲(chǔ)器一直處于寫狀態(tài)，新寫入的數(shù)據(jù)不斷將以前的內(nèi)容沖掉，觸發(fā)信號(hào)一到馬上停止寫入，這時(shí)對(duì)應(yīng)顯示器屏幕上顯示的是觸發(fā)點(diǎn)以前的十分格波形。1數(shù)字存儲(chǔ)示波器主要性能指標(biāo)(1)最高采樣速率f(次/秒)采樣速率亦稱數(shù)字化速率，是指每秒在不連續(xù)的時(shí)間點(diǎn)上獲取模擬輸入量并進(jìn)行量化處理的次數(shù)。(2)存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量又稱存儲(chǔ)深度。(3)分辨率在數(shù)字存儲(chǔ)示波器中，屏幕上的點(diǎn)不是連續(xù)的，而是“量化”的。(4)準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度是數(shù)字存儲(chǔ)示波器測(cè)量值和實(shí)際值的符合程度。(5)掃描時(shí)間因數(shù)t/div掃描時(shí)間因數(shù)是數(shù)字存儲(chǔ)示波器水平方向時(shí)間的度量，以每格(div)代表的時(shí)間來表示。2數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器中的關(guān)鍵器件數(shù)字存儲(chǔ)示波器是在模擬示波器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它在模擬示波器里增加了一些專用的關(guān)鍵器件和關(guān)鍵電路。1.A/D轉(zhuǎn)換器2.D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理3.隨機(jī)存儲(chǔ)器3數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器中的典型電路數(shù)字存儲(chǔ)示波器中的典型電路包括時(shí)基控制電路、存儲(chǔ)控制電路、讀寫地址計(jì)數(shù)器、功能控制電路、峰值檢測(cè)電路、隨機(jī)取樣電路等。下面重點(diǎn)介紹數(shù)字存儲(chǔ)示波器中主要典型電路的組成和工作原理。1.時(shí)基控制電路2.峰值檢測(cè)電路3.隨機(jī)取樣電路404數(shù)字存儲(chǔ)示波器的測(cè)試功能數(shù)字存儲(chǔ)示波器的測(cè)試功能(1)觸發(fā)點(diǎn)位置可任意設(shè)定(2)滾動(dòng)方式(3)峰值檢測(cè)功能(4)累計(jì)峰值檢測(cè)功能(5)平均功能(6)CRT讀出功能(7)游標(biāo)測(cè)量功能(8)存儲(chǔ)波形的擴(kuò)大及縮小(9)具有記錄輸出功能(10)菜單功能(11)接口05示波器功能擴(kuò)展舉例示波器功能擴(kuò)展舉例在示波器的外部配置階梯波信號(hào)發(fā)生器便可組成晶體管特性圖示儀。下面介紹用示波技術(shù)測(cè)量晶體管輸出特性曲線的實(shí)例。晶體三極管的輸出特性是一個(gè)以垢為參數(shù)的曲線。用類似方法還可以描繪出晶體管的輸入特性，場(chǎng)效應(yīng)管的相關(guān)特性或其他各種各樣能轉(zhuǎn)換為電壓的變化量的關(guān)系，這些都極大地?cái)U(kuò)展了示波器的功能。06示波器的應(yīng)用示波器的應(yīng)用用示波器檢測(cè)電子電路十分方便。例如，檢測(cè)放大器的工作是否正常，被觀察信號(hào)的波形是否失真等，而且能定量地測(cè)試其參數(shù)。(1)測(cè)量放大電路的放大倍數(shù)(2)用示波器觀測(cè)波形失真07選型依據(jù)和使用要點(diǎn)選型依據(jù)和使用要點(diǎn)選型依據(jù)1將以下幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)作為數(shù)字存儲(chǔ)示波器的選型依據(jù)。1.根據(jù)被測(cè)信號(hào)的上限頻率或上升時(shí)間確定數(shù)字存儲(chǔ)示波器的頻帶寬度。2.根據(jù)被測(cè)信號(hào)的重復(fù)頻率，確定實(shí)現(xiàn)帶寬的釆樣方式3.根據(jù)帶寬和釆樣方式確定最高采樣速率。4.根據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確度確定垂直分辨率。5.根據(jù)水平分辨率選擇存儲(chǔ)長(zhǎng)度。6.根據(jù)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的實(shí)際用途確定其他功能選型依據(jù)和使用要點(diǎn)使用要點(diǎn)2①安全：數(shù)字存儲(chǔ)示波器在設(shè)計(jì)時(shí)已對(duì)安全做了嚴(yán)密的考慮，出廠時(shí)也做了安全測(cè)試，但為確保人身安全，在使用前應(yīng)詳細(xì)閱讀操作說明書，尤其是涉及安全的章節(jié)。正確使用合適的電源線，并使機(jī)殼妥善接地，嚴(yán)禁探極接地線接觸到電源相線，在機(jī)內(nèi)標(biāo)有警示符號(hào)“！”處，應(yīng)參閱說明書注意事項(xiàng)，以免操作失誤，涉及人身和儀器安全選型依據(jù)和使用要點(diǎn)使用要點(diǎn)2②在進(jìn)行測(cè)量前，應(yīng)先利用機(jī)內(nèi)校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)探極進(jìn)行校準(zhǔn)，以達(dá)到正確補(bǔ)償。任何欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償均會(huì)造成某一頻段交流信號(hào)測(cè)試的誤差或脈沖波形的失真。選型依據(jù)和使用要點(diǎn)使用要點(diǎn)2③當(dāng)數(shù)字存儲(chǔ)示波器采樣速率較低（數(shù)字存儲(chǔ)示波器釆樣速率隨時(shí)基而變）不能夠正確地重建波形時(shí)，波形會(huì)發(fā)生“混淆”?；煜l(fā)生時(shí)，顯示波形的頻率將低于實(shí)際輸入的波形頻率或波形在已觸發(fā)的情況