第5章電子式電測儀表

了解示波器的結(jié)構(gòu)和顯示波形的基本原理，初步掌握其使用方法學(xué)習(xí)示波器、低頻信號發(fā)生器的使用方法學(xué)習(xí)使用示波器測量觀察信號的電壓、頻率、位相差的一些方法1按用途與特點分類：

通用示波器

取樣示波器數(shù)字存儲示波器專用示波器

矢量示波器、環(huán)掃描示波器、邏輯示波器等對于一個電信號，可以用它的瞬時幅值隨時間的變化情況來表示，例如，用各種電子示波器對電信號的波形及表征它的各種參數(shù)進行測試的方法，稱為時域分析方法。電子示波器是時域測量技術(shù)中最為靈活而應(yīng)用廣泛的電子測量一儀器。電子示波器又稱陰極射線示波器或電子射線示波器，是可觀測時域電壓信號波形或兩時域電壓信號間函數(shù)關(guān)系的快速顯示儀器。25.1電子示波器原理1.示波器的基本結(jié)構(gòu)通用示波器原理框圖

電子示波器是利用被測電壓控制示波管中的電子束，通過電子束的偏轉(zhuǎn)反映被測信號的變化。由電子束轟擊在熒光屏上而激發(fā)出亮光，亮光連成的軌跡就代表了被測信號的波形。3被測信號經(jīng)垂直偏轉(zhuǎn)板顯示

5偏轉(zhuǎn)原理

6(2)掃描方式采用連續(xù)掃描時，如果TnnTs，屏幕上的波形會有“移動”現(xiàn)象

連續(xù)掃描7(3)雙蹤顯示雙蹤顯示實現(xiàn)的方法一般是用雙束示波管或用單束示波管外加電子開關(guān)。

采用雙束示波管的示波器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴。可利用單束示波管實現(xiàn)雙蹤顯示。

9控制S1、S2的方法有兩種：交替法和斷續(xù)法

(a)交替法顯示波形(b)斷續(xù)法顯示波形10(4)其它

放大器作用靈敏度選擇開關(guān)(“V/DIV”或“VOLTS/DIV”)

掃描速度控制(“T/DIV”或“SEC/DIV”)

示波器電源（高壓部分和低壓兩部分）

11標準矩形方波的示波器顯示圖形

135.2電子示波器的應(yīng)用1.電壓的測量交流電壓的測量

將通道靈敏度選擇開關(guān)(VOLT/DIV)的微調(diào)位置以順時針方向旋至滿度的校準位置。

14直流電壓的測量

“VOLTS/DIV”的指示值為0.5，則Vp-p=0.53.7=1.85V。先將Y軸耦合方式開關(guān)置“GND”位置，調(diào)節(jié)Y軸移位使掃描基線在一個合適的位置，再將耦合開關(guān)置“DC”位置。15上升時間的測量

173.兩個同頻率信號相位差的測量直接測量法18李薩育圖形法195.3取樣示波器1.取樣原理取樣保持器的基本原理

通用示波器采用實時測量的方法，受限于Y軸放大器帶寬、時基掃描速度，上限工作頻率1500Mhz。將高頻信號經(jīng)過采樣變換，變換成與原波形相似的低頻信號，使得普通示波器可以顯示高頻被測信號。21取樣示波器的工作波形

22取樣脈沖周期取樣次數(shù)所需取樣時間步進間隔△t與信號最高頻率的周期之間應(yīng)滿足采樣定理235.4數(shù)字存儲示波器1.數(shù)字存儲示波器的基本組成典型數(shù)字示波器原理框圖

252.數(shù)字存儲示波器的信號采集技術(shù)(1)采樣方式(a)實時采樣所有采樣點是示波器一次觸發(fā)而獲得。26(b)等效時間采樣①隨機采樣隨機采樣

多點隨機采樣

27(2)采樣速率即數(shù)字化速率，通?？捎?種方式描述：采樣次數(shù)，表示成單位時間內(nèi)采樣的次數(shù)；采樣頻率信息率，表示為單位時間存儲多少位(bit)的數(shù)據(jù)。采樣速率受存儲容量(記錄長度)的限制，為防止采樣存儲器的溢出，在不同的掃描速率時，要求采樣速率具有對應(yīng)關(guān)系29(3)采樣器件兩路組合采樣原理

并聯(lián)比較式A/D轉(zhuǎn)換器

多個A/D交叉復(fù)用，以成倍提高采樣速率30CCD＋A/D技術(shù)

CCD＋A/D組合采集原理

先高速模擬存儲，再進行慢速A/D數(shù)字化處理

31(4)采樣存儲器采樣存儲器的環(huán)形結(jié)構(gòu)各存儲單元按串行方式依次尋址，且首尾相接，每次采樣的數(shù)據(jù)按順序依次存儲。32(5)觸發(fā)方式數(shù)字示波器的觸發(fā)可看作是從存儲器中選取信號的一個標志。延遲觸發(fā)33毛刺觸發(fā)捕捉尖峰干擾的波形

毛刺觸發(fā)343.數(shù)字存儲示波器的波形顯示技術(shù)(1)點顯示技術(shù)視覺混淆示意圖

35(2)數(shù)據(jù)點插入技術(shù)用數(shù)據(jù)點插入技術(shù)可以解決視覺錯誤問題，主要有兩種插入方法，即線性插入和曲線插入。

364.數(shù)字存儲示波器的控制系統(tǒng)數(shù)字存儲示波器的控制系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示、人機控制等功能，用一個微處理器很難及時完成這些任務(wù)，因此現(xiàn)代數(shù)字存儲示波器出現(xiàn)多CPU系統(tǒng)。通常一個CPU為主CPU，具有相應(yīng)的存儲器(ROM、RAM)、輸入輸出接口(I/O)和外設(shè)(鍵盤、顯示器等)，執(zhí)行管理整個儀器的軟件；其余CPU為從CPU，在主CPU管理下完成一部分工作，如數(shù)據(jù)采集CPU、數(shù)據(jù)處理CPU、通信管理CPU等。375.主要性能指標(1)最高采樣速率(2)存儲帶寬BW(a)重復(fù)帶寬(等效帶寬)(b)單次帶寬(有效存儲帶寬)N—每格的采樣點數(shù)；t/DIV—掃描速率fsmax—最高采樣速率；k—每周期采樣點數(shù)即單位時間內(nèi)采樣次數(shù)，也稱數(shù)字化速率，用每秒完成的A/D轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)來衡量。實時采樣速率38(3)分辨率分辨率指示波器能分辨的最小電壓增量，即量化的最小單元。

垂直分辨率：電壓分辨率，與A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率相對應(yīng)，以每格的分級數(shù)或百分數(shù)表示；水平分辨率：時間分辨率，由采樣速率和存儲器容量決定，以屏幕每格含多少點或用百分數(shù)表示。39(4)存儲容量存儲容量即記錄長度，由采樣存儲器的最大容量表示，數(shù)字存儲示波器常用2