第六章信號(hào)顯示與測(cè)量

1、第六章第六章 信號(hào)的顯示和測(cè)量信號(hào)的顯示和測(cè)量6.1 引言引言1.1.顯示信號(hào)的必要性顯示信號(hào)的必要性 示波器將電信號(hào)作為時(shí)間的函數(shù)顯示在屏幕上示波器將電信號(hào)作為時(shí)間的函數(shù)顯示在屏幕上, ,從而可以觀察波形從而可以觀察波形, ,測(cè)量一些參數(shù)測(cè)量一些參數(shù), ,還能測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào)還能測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào)的時(shí)間和相位關(guān)系的時(shí)間和相位關(guān)系. . 廣義上廣義上, ,示波器是一種能夠表現(xiàn)兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的示波器是一種能夠表現(xiàn)兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的X-YX-Y坐標(biāo)圖形的顯示儀器坐標(biāo)圖形的顯示儀器. . 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的關(guān)鍵技術(shù)( (數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)) )是連接模擬和數(shù)字測(cè)量的基本技術(shù)是連接

2、模擬和數(shù)字測(cè)量的基本技術(shù). . 2.示波器的發(fā)展和現(xiàn)狀示波器的發(fā)展和現(xiàn)狀 19341934年年B.B.杜蒙發(fā)表杜蒙發(fā)表137137型示波器型示波器現(xiàn)代示波器雛形現(xiàn)代示波器雛形 七十多年來示波器的技術(shù)進(jìn)程分為三個(gè)階段七十多年來示波器的技術(shù)進(jìn)程分為三個(gè)階段: : (1)20 (1)20世紀(jì)世紀(jì)3030到到5050年代是通用示波器的誕生和實(shí)年代是通用示波器的誕生和實(shí) 用化并且品種繽紛的階段用化并且品種繽紛的階段. . (2)20 (2)20世紀(jì)世紀(jì)6060年代示波器技術(shù)不斷提高年代示波器技術(shù)不斷提高, ,表現(xiàn)為帶表現(xiàn)為帶 寬的不斷上升寬的不斷上升. . (3)20 (3)20世紀(jì)世紀(jì)7070年代以后

3、，年代以后，19791979年示波器的帶寬達(dá)到年示波器的帶寬達(dá)到 1GHz,1GHz,創(chuàng)造了通用示波器的帶寬高峰創(chuàng)造了通用示波器的帶寬高峰. . 1983 1983年，帶寬為年，帶寬為50KHz50KHz的的數(shù)字存儲(chǔ)示波器（數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSODSO）問世問世 1998 1998年，年，TEKTEK公司推出了公司推出了數(shù)字熒光示波器（數(shù)字熒光示波器（DPODPO）3.3.示波器的分類示波器的分類(1)(1)通用示波器通用示波器模擬示波器模擬示波器數(shù)字示波器數(shù)字示波器 數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器-DSO, -DSO, 數(shù)字熒光示波器數(shù)字熒光示波器-DPO -DPO 取樣示波器取樣示波器 采用

4、取樣技術(shù)將高頻周期信號(hào)轉(zhuǎn)化為低頻信號(hào)采用取樣技術(shù)將高頻周期信號(hào)轉(zhuǎn)化為低頻信號(hào). .(2)(2)特種示波器特種示波器v第一代第一代 模擬示波器（模擬示波器（ARTART） 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)顯示、顯示、灰度灰度熒光顯示熒光顯示 缺點(diǎn)：不能進(jìn)行波形存儲(chǔ)、波形分析缺點(diǎn)：不能進(jìn)行波形存儲(chǔ)、波形分析v第二代第二代 數(shù)字存儲(chǔ)示波器（數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSODSO） 優(yōu)點(diǎn)：能進(jìn)行波形存儲(chǔ)、波形分析優(yōu)點(diǎn)：能進(jìn)行波形存儲(chǔ)、波形分析 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：非實(shí)時(shí)非實(shí)時(shí)顯示、不能用亮度表示信號(hào)頻度顯示、不能用亮度表示信號(hào)頻度v第三代第三代 數(shù)字熒光示波器（數(shù)字熒光示波器（DPODPO）結(jié)合了結(jié)合了ARTART和和DSODSO

5、的優(yōu)點(diǎn)，摒棄其缺點(diǎn)。的優(yōu)點(diǎn)，摒棄其缺點(diǎn)。 準(zhǔn)實(shí)時(shí)準(zhǔn)實(shí)時(shí)顯示、顯示、數(shù)字?jǐn)?shù)字熒光顯示熒光顯示TEK DPO4104開發(fā)的開發(fā)的DPO樣機(jī)樣機(jī)示波器最新產(chǎn)品示波器最新產(chǎn)品v泰克泰克混合域示波器（混合域示波器（MDO4000MDO4000系列）系列）vMDO4000MDO4000系列系列混合域示波器是由美國(guó)泰克公司混合域示波器是由美國(guó)泰克公司20112011年年9 9月推月推出的世界首創(chuàng)也是唯一的集出的世界首創(chuàng)也是唯一的集數(shù)字熒光示波器數(shù)字熒光示波器、頻譜分析儀頻譜分析儀、邏輯分析儀邏輯分析儀、總線協(xié)議分析儀總線協(xié)議分析儀、調(diào)制域分析儀調(diào)制域分析儀五種儀器五種儀器功能于一身的功能于一身的跨域分析示波

6、器跨域分析示波器。v該系列示波器是近二十年來示波器市場(chǎng)中最富革命性的一該系列示波器是近二十年來示波器市場(chǎng)中最富革命性的一個(gè)新產(chǎn)品、新品種、新技術(shù)。自它誕生之日起，已經(jīng)獲得個(gè)新產(chǎn)品、新品種、新技術(shù)。自它誕生之日起，已經(jīng)獲得國(guó)內(nèi)外國(guó)內(nèi)外十多個(gè)最佳創(chuàng)新獎(jiǎng)項(xiàng)十多個(gè)最佳創(chuàng)新獎(jiǎng)項(xiàng)。v利用創(chuàng)新性的利用創(chuàng)新性的時(shí)域、頻域、調(diào)制域時(shí)域、頻域、調(diào)制域時(shí)間相關(guān)的跨域分析技時(shí)間相關(guān)的跨域分析技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)測(cè)量手段無法發(fā)現(xiàn)的嵌入式系統(tǒng)、無線術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)測(cè)量手段無法發(fā)現(xiàn)的嵌入式系統(tǒng)、無線系統(tǒng)，基帶與射頻電路的各種硬件、軟件與系統(tǒng)問題。系統(tǒng)，基帶與射頻電路的各種硬件、軟件與系統(tǒng)問題。 主要性能指標(biāo)：主要性能指標(biāo)：v

7、四通道四通道1GHz 1GHz 帶寬、帶寬、5Gsps5Gsps最高采樣率、最高采樣率、20M20M存儲(chǔ)深度、存儲(chǔ)深度、4040萬幀萬幀/ /秒最高捕獲更新率的秒最高捕獲更新率的數(shù)字熒光示波器數(shù)字熒光示波器的功能；的功能；v具有具有 16 16 通道通道60.660.6 psps 的精細(xì)定時(shí)分辨率的精細(xì)定時(shí)分辨率邏輯分析儀邏輯分析儀；v具有多種串行總線、以太網(wǎng)、具有多種串行總線、以太網(wǎng)、USBUSB、音頻等串行觸發(fā)與分、音頻等串行觸發(fā)與分析的析的總線分析儀總線分析儀的功能；的功能；v具有具有50KHz50KHz至至6GHz6GHz頻率范圍的頻率范圍的頻譜分析儀頻譜分析儀的功能；的功能；v具有大

8、于等于具有大于等于1GHz 1GHz 帶寬的帶寬的調(diào)制域分析儀調(diào)制域分析儀的功能的功能 v安捷倫安捷倫InfiniivisionInfiniivision 4000 x 4000 x系列系列像平板電腦一樣易用；可在任何波形觸發(fā)；可升級(jí)像平板電腦一樣易用；可在任何波形觸發(fā)；可升級(jí) 主要性能主要性能： 超凡速度：超凡速度： v100100萬幀波形萬幀波形/ /秒的更新速率（超越同檔產(chǎn)品秒的更新速率（超越同檔產(chǎn)品2020倍）倍）v完美的完美的 MegaZoomMegaZoom IV IV 智能存儲(chǔ)器技術(shù)智能存儲(chǔ)器技術(shù) v標(biāo)配的分段存儲(chǔ)器標(biāo)配的分段存儲(chǔ)器 超凡可用性：超凡可用性： v業(yè)界最大的業(yè)界最大

9、的 12.1 12.1 英寸電容觸摸屏英寸電容觸摸屏 v觸摸式界面觸摸式界面 v創(chuàng)新的創(chuàng)新的 InfiniiScanInfiniiScan Zone Zone 硬件觸摸觸發(fā)技術(shù)硬件觸摸觸發(fā)技術(shù) 只需在指定信號(hào)周圍繪制一個(gè)方框，示波器便可在只需在指定信號(hào)周圍繪制一個(gè)方框，示波器便可在這些信號(hào)上進(jìn)行觸發(fā)。因此只要能看見波形，便可這些信號(hào)上進(jìn)行觸發(fā)。因此只要能看見波形，便可在其上進(jìn)行觸發(fā)。在其上進(jìn)行觸發(fā)。 超凡綜合性：超凡綜合性： 五位一體的綜合性儀器，包括帶寬在五位一體的綜合性儀器，包括帶寬在內(nèi)的特性均可進(jìn)行升級(jí)內(nèi)的特性均可進(jìn)行升級(jí) v示波器示波器 v邏輯分析儀（邏輯分析儀（MSOMSO） vUS

10、B USB 端口串行協(xié)議分析儀（可選）端口串行協(xié)議分析儀（可選） vWaveGenWaveGen 20MHz 20MHz 雙通道雙通道函數(shù)函數(shù)/ /任意波形發(fā)任意波形發(fā)生器生器（可選）（可選） v可提供可提供 3 3 位電壓和位電壓和 5 5 位頻率計(jì)數(shù)器測(cè)量位頻率計(jì)數(shù)器測(cè)量的的數(shù)字電壓表數(shù)字電壓表（DVMDVM）選件）選件 v力科力科高分辨率示波器（高分辨率示波器（HDO6000HDO6000系列）系列） Key Featuresv12-bit ADC resolution, up to 15 bits with enhanced resolution v350 MHz, 500 MHz a

11、nd 1 GHz bandwidths vLong Memory - up to 250 Mpts/Ch v12.1 Multi-touch screen display with small footprint vSpectrum Analyzer Mode standard vWaveScan - Advanced Search and Find vHistory Mode - Waveform Playback vPower Analysis Software vJITKIT Clock-Data Jitter Analysis vSerial Data Trigger and Deco

12、de vLabNotebook Report Generation vAdvanced Trigger Tools including TriggerScan and Software Assisted Triggerv力科力科高分辨率示波器（高分辨率示波器（HDO6000HDO6000系列）系列）6.2 模擬示波器工作原理模擬示波器工作原理信號(hào)顯示原理信號(hào)顯示原理 顯示器件是示波管顯示器件是示波管, ,它可以同時(shí)接受兩個(gè)信號(hào)的作用它可以同時(shí)接受兩個(gè)信號(hào)的作用. .被被測(cè)信號(hào)的電壓和掃描電壓同時(shí)作用于示波管測(cè)信號(hào)的電壓和掃描電壓同時(shí)作用于示波管, ,驅(qū)動(dòng)其電子束運(yùn)驅(qū)動(dòng)其電子束運(yùn)動(dòng)動(dòng), ,使之在

13、屏幕上產(chǎn)生二維坐標(biāo)的顯示。如使之在屏幕上產(chǎn)生二維坐標(biāo)的顯示。如圖圖6-16-1所示。因此，所示。因此，示波器能夠顯示被測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的波形。示波器能夠顯示被測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的波形。 示波器原理示波器原理 示波器是以示波管為核心的電子儀器，其原理結(jié)構(gòu)圖如示波器是以示波管為核心的電子儀器，其原理結(jié)構(gòu)圖如圖圖6-26-2所示。一個(gè)較為實(shí)用的示波器基本組成圖如所示。一個(gè)較為實(shí)用的示波器基本組成圖如圖圖6-3(a)6-3(a)所所示。示。 垂直輸入電路垂直輸入電路包括輸入衰減器、前置放大器，對(duì)各種幅度包括輸入衰減器、前置放大器，對(duì)各種幅度的被測(cè)信號(hào)進(jìn)行衰減或放大。的被測(cè)信號(hào)進(jìn)行衰減或放大。 垂直末級(jí)放

14、大器垂直末級(jí)放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)一步放大，以滿足對(duì)信號(hào)進(jìn)一步放大，以滿足Y Y偏轉(zhuǎn)板的要求。偏轉(zhuǎn)板的要求。 觸發(fā)電路觸發(fā)電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖啟動(dòng)時(shí)基發(fā)生器工作。產(chǎn)生觸發(fā)脈沖啟動(dòng)時(shí)基發(fā)生器工作。 時(shí)基發(fā)生器時(shí)基發(fā)生器是掃描電路的核心，由它產(chǎn)生掃描電壓。是掃描電路的核心，由它產(chǎn)生掃描電壓。 水平末級(jí)放大器水平末級(jí)放大器對(duì)掃描電壓進(jìn)行放大，以滿足對(duì)掃描電壓進(jìn)行放大，以滿足X X偏轉(zhuǎn)板的要偏轉(zhuǎn)板的要求。求。 Z Z電路電路控制熒光屏顯示的亮暗程度控制熒光屏顯示的亮暗程度 延遲級(jí)延遲級(jí)是為了能在屏幕上觀測(cè)到被測(cè)信號(hào)的起始部分，因是為了能在屏幕上觀測(cè)到被測(cè)信號(hào)的起始部分，因?yàn)樗酵ǖ赖难舆t時(shí)間比垂直通道的延遲時(shí)間要

15、長(zhǎng)，所以要為水平通道的延遲時(shí)間比垂直通道的延遲時(shí)間要長(zhǎng)，所以要在在Y Y通道加一延遲級(jí)以推遲被測(cè)信號(hào)到達(dá)通道加一延遲級(jí)以推遲被測(cè)信號(hào)到達(dá)Y Y偏轉(zhuǎn)板的時(shí)間。偏轉(zhuǎn)板的時(shí)間。 圖圖6-3(b6-3(b) )為電路各點(diǎn)的波形。為電路各點(diǎn)的波形。 模擬示波器的主要技術(shù)指標(biāo)模擬示波器的主要技術(shù)指標(biāo): (1)Y通道的帶寬和上升時(shí)間通道的帶寬和上升時(shí)間hlBWffY通道的帶寬高端頻率低端頻率0lf 時(shí)時(shí)hBWf0.35rtBW 上升時(shí)間上升時(shí)間tr和帶寬和帶寬BW相互關(guān)聯(lián)相互關(guān)聯(lián), 當(dāng)當(dāng)Y Y通道頻響通道頻響等效為一階等效為一階RCRC特性時(shí)，特性時(shí)，它們有如下的關(guān)系它們有如下的關(guān)系: 影響垂直通道帶寬的因

16、素影響垂直通道帶寬的因素:（1）垂直通道的增益）垂直通道的增益fyyDAD（2）多級(jí)小信號(hào)放大器的帶寬和增益）多級(jí)小信號(hào)放大器的帶寬和增益 Y 通道由多級(jí)放大器組成，總的增益為通道由多級(jí)放大器組成，總的增益為12nAAAA垂直通道的帶寬取決于各級(jí)放大器的帶寬垂直通道的帶寬取決于各級(jí)放大器的帶寬222121111()()()nBWBWBWBW 由上式可見，由上式可見，示波器的帶寬示波器的帶寬小于小于Y通道中通道中任何任何一級(jí)放大器的帶寬一級(jí)放大器的帶寬。 Y通道通道放大器為多級(jí)時(shí)放大器為多級(jí)時(shí)，其頻響，其頻響不能等效為一不能等效為一階階RC特性特性，乘積也就不是，乘積也就不是0.35了，具體見了

17、，具體見表表6-3表表6-3 y通道不同頻響時(shí)帶寬和上通道不同頻響時(shí)帶寬和上升時(shí)間的乘積升時(shí)間的乘積 若被測(cè)信號(hào)的上升時(shí)間為若被測(cè)信號(hào)的上升時(shí)間為tsts, , 屏幕顯示波形的屏幕顯示波形的上升時(shí)間為上升時(shí)間為trdtrd, , 則則 （式式6-4） 示波器的探頭示波器的探頭等效為等效為RC電路，因此，它也要電路，因此，它也要影響示波器測(cè)量的帶寬和上升時(shí)間影響示波器測(cè)量的帶寬和上升時(shí)間，這時(shí)測(cè)量波形，這時(shí)測(cè)量波形的上升時(shí)間為的上升時(shí)間為trd 示波器包括探頭在內(nèi)的總的上升時(shí)間示波器包括探頭在內(nèi)的總的上升時(shí)間式中式中 trp 探頭的上升時(shí)間探頭的上升時(shí)間222trptrstr trd22srrd

18、ttt 帶寬指標(biāo)的選擇依據(jù)：帶寬指標(biāo)的選擇依據(jù)： 5 5倍帶寬法則倍帶寬法則選擇示波器的帶寬為被測(cè)信號(hào)最選擇示波器的帶寬為被測(cè)信號(hào)最 高頻率分量的高頻率分量的5 5倍倍 非正弦信號(hào)非正弦信號(hào)，例如方波，由于其陡峭前后沿具有豐，例如方波，由于其陡峭前后沿具有豐富的富的高次諧波分量高次諧波分量，如果示波器的帶寬選擇不當(dāng)，就，如果示波器的帶寬選擇不當(dāng)，就有可能得到錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。有可能得到錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。 圖圖6-186-18表示表示33MHz33MHz時(shí)鐘信號(hào)分別用時(shí)鐘信號(hào)分別用100MHz100MHz和和500MHz500MHz帶寬示波器測(cè)量得到的不同結(jié)果。帶寬示波器測(cè)量得到的不同結(jié)果。 觀測(cè)觀

19、測(cè)方波方波時(shí)一般要考慮到時(shí)一般要考慮到5 5次諧波次諧波，所以要選擇基頻，所以要選擇基頻2525倍帶寬倍帶寬的示波器。的示波器。 對(duì)于對(duì)于數(shù)字邏輯器件的測(cè)量數(shù)字邏輯器件的測(cè)量，不同類型的器，不同類型的器件應(yīng)該選擇件應(yīng)該選擇示波器的帶寬示波器的帶寬如下表所示：如下表所示：(2)(2)偏轉(zhuǎn)靈敏度和偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)靈敏度和偏轉(zhuǎn)因數(shù) 示波器的示波器的偏轉(zhuǎn)靈敏度偏轉(zhuǎn)靈敏度為為: :在單位輸入信號(hào)電壓的作用下屏幕在單位輸入信號(hào)電壓的作用下屏幕上光點(diǎn)在垂直方向的偏轉(zhuǎn)距離（上光點(diǎn)在垂直方向的偏轉(zhuǎn)距離（cm/v, div/v)cm/v, div/v) 偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)因數(shù)為偏轉(zhuǎn)靈敏度的倒數(shù)（為偏轉(zhuǎn)靈敏度的倒數(shù)（v/cm

20、, v/divv/cm, v/div） 一般一般: : 幾幾mv/div 5v/div(3)(3)輸入耦合方式輸入耦合方式：直流耦合、交流耦合；：直流耦合、交流耦合； 輸入阻抗：輸入阻抗：1M1M、5050(4)(4)掃描速度和時(shí)基因數(shù)掃描速度和時(shí)基因數(shù) 掃描速度掃描速度是示波器屏幕上光點(diǎn)在水平方向移動(dòng)的速度是示波器屏幕上光點(diǎn)在水平方向移動(dòng)的速度, ,單位單位為為cm/scm/s或或div/s, div/s, 其中通常其中通常 1div=0.8cm1div=0.8cm。 時(shí)基因數(shù)時(shí)基因數(shù)是掃描速度的倒數(shù)，是掃描速度的倒數(shù)，與帶寬有關(guān)。與帶寬有關(guān)。 通常，通常，一個(gè)信號(hào)周期一個(gè)信號(hào)周期在水平坐標(biāo)

21、上占在水平坐標(biāo)上占 2 25 5格格 較適宜。較適宜。若若f fh h=100Mhz, =100Mhz, 周期周期=10=10ns,ns,則時(shí)基因素則時(shí)基因素 = = 2ns2ns5ns/div5ns/div較適宜。較適宜。(5)掃描方式掃描方式 正常方式、自動(dòng)方式、單次掃描正常方式、自動(dòng)方式、單次掃描(6)觸發(fā)特性觸發(fā)特性 包括觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)、電源觸發(fā)等包括觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)、電源觸發(fā)等 觸發(fā)耦合：觸發(fā)耦合：DC耦合、耦合、AC耦合、高頻抑制、低頻抑制耦合、高頻抑制、低頻抑制 觸發(fā)極性：正極性（上升沿）、負(fù)極性（下降沿）觸發(fā)極性：正極性（上升沿）、負(fù)極性（下降沿） 觸發(fā)電平觸發(fā)電

22、平(7)示波管性能（略）示波管性能（略） 帶寬、帶寬、X、Y偏轉(zhuǎn)靈敏度等偏轉(zhuǎn)靈敏度等 掃描電壓的要求：掃描電壓的要求：（1）周期性）周期性 ：為了顯示連續(xù)信號(hào)：為了顯示連續(xù)信號(hào) （2）線性）線性 ：為了保證時(shí)間坐標(biāo)是等間隔的：為了保證時(shí)間坐標(biāo)是等間隔的 （3）同步性：為了顯示穩(wěn)定的波形）同步性：為了顯示穩(wěn)定的波形 掃描電壓的產(chǎn)生（略）掃描電壓的產(chǎn)生（略） 示波器水平通道組成框圖（簡(jiǎn)介）：示波器水平通道組成框圖（簡(jiǎn)介）：掃描控制掃描控制（1 1）正常方式（觸發(fā)掃描）正常方式（觸發(fā)掃描） 在觸發(fā)信號(hào)的作用下產(chǎn)生掃描電壓在觸發(fā)信號(hào)的作用下產(chǎn)生掃描電壓 波形見波形見圖圖6-8(a) 6-8(a) （2

23、）自動(dòng)）自動(dòng)方式方式 在一定時(shí)間內(nèi)（如在一定時(shí)間內(nèi)（如20ms），如果等到觸發(fā)信），如果等到觸發(fā)信號(hào)，則按正常觸發(fā)掃描，若沒等到觸發(fā)信號(hào)，則強(qiáng)號(hào)，則按正常觸發(fā)掃描，若沒等到觸發(fā)信號(hào)，則強(qiáng)制進(jìn)行自動(dòng)觸發(fā)產(chǎn)生掃描。制進(jìn)行自動(dòng)觸發(fā)產(chǎn)生掃描。（3）單次掃描）單次掃描 非周期信號(hào)非周期信號(hào)必須采用單次掃描。而且掃描必必須采用單次掃描。而且掃描必須由單次信號(hào)本身或者由與單次信號(hào)有關(guān)的事件須由單次信號(hào)本身或者由與單次信號(hào)有關(guān)的事件觸發(fā)產(chǎn)生，每次觀測(cè)只進(jìn)行一次掃描放電過程。觸發(fā)產(chǎn)生，每次觀測(cè)只進(jìn)行一次掃描放電過程。釋抑（釋抑（holdoffholdoff）時(shí)間）時(shí)間 在釋抑時(shí)間在釋抑時(shí)間thth內(nèi)，抑制觸發(fā)產(chǎn)

24、生，從而停止掃描；內(nèi)，抑制觸發(fā)產(chǎn)生，從而停止掃描；釋抑時(shí)間釋抑時(shí)間thth過后，自動(dòng)釋放抑制，恢復(fù)掃描。過后，自動(dòng)釋放抑制，恢復(fù)掃描。 其作用如下圖所示：其作用如下圖所示：圖圖6-9 6-9 調(diào)節(jié)釋抑時(shí)間調(diào)節(jié)釋抑時(shí)間抑制無用的觸發(fā)同步脈沖抑制無用的觸發(fā)同步脈沖圖圖6-10 6-10 調(diào)節(jié)釋抑時(shí)間調(diào)節(jié)釋抑時(shí)間觀察脈沖序列觀察脈沖序列 外觸發(fā)的作用外觸發(fā)的作用6.3.6.3.取樣技術(shù)取樣技術(shù) 取樣技術(shù)是數(shù)字存儲(chǔ)示波器的關(guān)鍵技術(shù)。取樣技術(shù)是數(shù)字存儲(chǔ)示波器的關(guān)鍵技術(shù)。 取樣技術(shù)分取樣技術(shù)分實(shí)時(shí)取樣實(shí)時(shí)取樣和和等效時(shí)間取樣等效時(shí)間取樣兩種。兩種。一、一、 實(shí)時(shí)取樣實(shí)時(shí)取樣 實(shí)時(shí)取樣是在一次觸發(fā)后采集一個(gè)

25、記錄的所有樣點(diǎn)，如實(shí)時(shí)取樣是在一次觸發(fā)后采集一個(gè)記錄的所有樣點(diǎn)，如圖圖6-6-2020所示。類似于模擬示波器一次觸發(fā)后產(chǎn)生一次掃描并顯示一個(gè)所示。類似于模擬示波器一次觸發(fā)后產(chǎn)生一次掃描并顯示一個(gè)波形。波形。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能采集非重復(fù)的單次波形。能采集非重復(fù)的單次波形。1 1、取樣率的選擇、取樣率的選擇 據(jù)奈奎斯特取樣定理，據(jù)奈奎斯特取樣定理，fs2fhfs2fh，可精確重現(xiàn)被測(cè)信號(hào)可精確重現(xiàn)被測(cè)信號(hào), ,實(shí)際不實(shí)際不夠，夠，因?yàn)榭固厝佣ɡ砑僭O(shè)有無限記錄長(zhǎng)度。因?yàn)榭固厝佣ɡ砑僭O(shè)有無限記錄長(zhǎng)度。 有限取樣率下插值引入的誤差見有限取樣率下插值引入的誤差見表表6-46-4。 由表可見，當(dāng)由表可

26、見，當(dāng)fs/fhfs/fh = 2 = 2 時(shí)幅度誤差達(dá)時(shí)幅度誤差達(dá)100%100%。此。此誤差情況可由誤差情況可由圖圖6-216-21說明，此時(shí)采到全零的樣點(diǎn)，誤說明，此時(shí)采到全零的樣點(diǎn)，誤差達(dá)差達(dá)100%100%。 Sinx/xSinx/x內(nèi)插時(shí)內(nèi)插時(shí)，fs/fhfs/fh = 4 = 4, , 則誤差為則誤差為4%4%；要達(dá)；要達(dá)到相等精度，到相等精度，線性插值線性插值的情況，的情況，fs/fhfs/fh要達(dá)到要達(dá)到6 6。 對(duì)基頻為對(duì)基頻為f0f0的的方波信號(hào)方波信號(hào)，忽略，忽略7 7次以上諧波，其次以上諧波，其最高頻率分量最高頻率分量fhfh 5f0, 5f0, 則則fsfs = 5

27、fh = 25f0 = 5fh = 25f0，即取即取樣率要為方波基頻的樣率要為方波基頻的2525倍。倍。 假設(shè)示波器的假設(shè)示波器的采樣頻率采樣頻率為為100100MSPSMSPS, , 則能保真度則能保真度較高地觀察較高地觀察基頻為基頻為4 4MhzMhz的方波的方波。2 2、數(shù)字示波器中的上升時(shí)間、數(shù)字示波器中的上升時(shí)間 數(shù)字示波器測(cè)出的上升時(shí)間數(shù)字示波器測(cè)出的上升時(shí)間與與取樣點(diǎn)的位置取樣點(diǎn)的位置有關(guān)（見有關(guān)（見圖圖6-226-22）數(shù)字示波器測(cè)出的上升時(shí)間與數(shù)字示波器測(cè)出的上升時(shí)間與掃速掃速也有關(guān)也有關(guān)（見表（見表6-56-5）。）。 因數(shù)字示波器的實(shí)際取樣率隨掃速下降而下降，因此測(cè)因數(shù)

28、字示波器的實(shí)際取樣率隨掃速下降而下降，因此測(cè)上升沿的誤差也隨掃速下降而增加。上升沿的誤差也隨掃速下降而增加。表表6-56-5為為TDS520BTDS520B數(shù)字?jǐn)?shù)字示波器在改變時(shí)基因數(shù)時(shí)測(cè)量某波形的上升時(shí)間值。示波器在改變時(shí)基因數(shù)時(shí)測(cè)量某波形的上升時(shí)間值。 由表可見，不同由表可見，不同時(shí)基因數(shù)時(shí)測(cè)得的上升時(shí)間值相差甚時(shí)基因數(shù)時(shí)測(cè)得的上升時(shí)間值相差甚遠(yuǎn)，因此，遠(yuǎn)，因此，使用數(shù)字示波器時(shí)使用數(shù)字示波器時(shí)不能不能根據(jù)測(cè)出的波形上升時(shí)間根據(jù)測(cè)出的波形上升時(shí)間的值來反推信號(hào)的上升時(shí)間。的值來反推信號(hào)的上升時(shí)間。 為使為使DSODSO較好地復(fù)現(xiàn)信號(hào)邊沿，在較好地復(fù)現(xiàn)信號(hào)邊沿，在邊沿上應(yīng)至少有邊沿上應(yīng)至少有

29、2-32-3個(gè)采樣點(diǎn)個(gè)采樣點(diǎn)。如。如圖圖6-236-23所示。所示。3 3、實(shí)際取樣率、實(shí)際取樣率 通常，通常，DSODSO標(biāo)注的為最高采樣率標(biāo)注的為最高采樣率。 實(shí)際取樣率會(huì)隨掃速而變化。實(shí)際取樣率會(huì)隨掃速而變化。 fsfs = = 每格取樣點(diǎn)數(shù)每格取樣點(diǎn)數(shù)/ /時(shí)基因數(shù)時(shí)基因數(shù)例如例如，時(shí)基因數(shù)為，時(shí)基因數(shù)為200200ns/div, ns/div, 每格采樣每格采樣5050點(diǎn)，點(diǎn)，則，則，fsfs = 50/200ns = 250Msps = 50/200ns = 250Msps。 當(dāng)時(shí)基因數(shù)降到當(dāng)時(shí)基因數(shù)降到20ms/div20ms/div時(shí)，時(shí)， fsfs = 50/20ms = 2

30、.50Ksps = 50/20ms = 2.50Ksps。4 4、防止混疊、防止混疊 當(dāng)當(dāng)DSODSO的取樣率下降到不滿足取樣定理時(shí)，的取樣率下降到不滿足取樣定理時(shí)，會(huì)發(fā)生混疊失真。此時(shí)，顯示的波形可能是混亂會(huì)發(fā)生混疊失真。此時(shí)，顯示的波形可能是混亂不定的波形，也可能是一個(gè)頻率不同、不很穩(wěn)定不定的波形，也可能是一個(gè)頻率不同、不很穩(wěn)定的偽波形，見的偽波形，見圖圖6-246-24。防止混疊的措施：防止混疊的措施：（1 1）調(diào)整掃速）調(diào)整掃速 從高往低逐步調(diào)整，屏幕顯示波形個(gè)數(shù)也應(yīng)從高往低逐步調(diào)整，屏幕顯示波形個(gè)數(shù)也應(yīng)從少變多增加，如不符合此規(guī)律，則可能發(fā)生混從少變多增加，如不符合此規(guī)律，則可能發(fā)生

31、混疊，應(yīng)調(diào)高掃速。疊，應(yīng)調(diào)高掃速。（2 2）采用）采用“自動(dòng)設(shè)置自動(dòng)設(shè)置”功能功能（3 3）采用）采用“峰值檢測(cè)峰值檢測(cè)”功能功能 “峰值檢測(cè)峰值檢測(cè)”方式下，當(dāng)產(chǎn)生混疊時(shí)，屏幕方式下，當(dāng)產(chǎn)生混疊時(shí)，屏幕將顯示模糊波形或一條光亮帶，而不會(huì)產(chǎn)生偽波將顯示模糊波形或一條光亮帶，而不會(huì)產(chǎn)生偽波形。形。二、等效時(shí)間取樣二、等效時(shí)間取樣 實(shí)時(shí)取樣實(shí)時(shí)取樣的最大缺點(diǎn)：取樣率的最大缺點(diǎn)：取樣率445 5倍信號(hào)帶寬。倍信號(hào)帶寬。 等效時(shí)間取樣無此缺點(diǎn)，但等效時(shí)間取樣無此缺點(diǎn)，但等效時(shí)間取樣等效時(shí)間取樣的被測(cè)信的被測(cè)信號(hào)必須是號(hào)必須是周期信號(hào)周期信號(hào)。 等效時(shí)間取樣分等效時(shí)間取樣分順序取樣順序取樣和和隨機(jī)取樣隨

32、機(jī)取樣兩類。兩類。1 1、順序等效取樣、順序等效取樣 順序等效取樣是從被測(cè)信號(hào)的許多相鄰波形上取得樣順序等效取樣是從被測(cè)信號(hào)的許多相鄰波形上取得樣點(diǎn)，以表示一個(gè)信號(hào)波形，又稱為非實(shí)時(shí)取樣。取樣時(shí)點(diǎn)，以表示一個(gè)信號(hào)波形，又稱為非實(shí)時(shí)取樣。取樣時(shí)可以每隔可以每隔1010個(gè)、個(gè)、100100個(gè)甚至更多個(gè)波形上取一個(gè)樣點(diǎn)，這個(gè)甚至更多個(gè)波形上取一個(gè)樣點(diǎn)，這樣有利于觀測(cè)高速信號(hào)。樣有利于觀測(cè)高速信號(hào)。 因此，因此，非實(shí)時(shí)取樣可以將重復(fù)的高頻信號(hào)變換為低頻非實(shí)時(shí)取樣可以將重復(fù)的高頻信號(hào)變換為低頻進(jìn)行測(cè)量進(jìn)行測(cè)量。見下圖（。見下圖（圖圖6-266-26）。圖圖6-26 對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行取樣對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行取樣

33、圖圖6-266-26中，中，為被測(cè)信號(hào)，為被測(cè)信號(hào)，為取樣信號(hào)，為取樣信號(hào)，為為取樣點(diǎn)，取樣點(diǎn)，為屏幕上顯示的波形。如果要求在每一個(gè)為屏幕上顯示的波形。如果要求在每一個(gè)波形上取一個(gè)樣點(diǎn)，當(dāng)信號(hào)周期為波形上取一個(gè)樣點(diǎn)，當(dāng)信號(hào)周期為T T時(shí)，取樣脈沖的時(shí)，取樣脈沖的周期周期TsTs應(yīng)該為應(yīng)該為 Ts = T + Ts = T + t t 式中，式中，t t為取樣脈沖的步進(jìn)時(shí)間，稱為為取樣脈沖的步進(jìn)時(shí)間，稱為等效取樣時(shí)等效取樣時(shí)間。間。 等效取樣率等效取樣率=1/=1/等效取樣時(shí)間（舉例）。等效取樣時(shí)間（舉例）。 為使整個(gè)取樣過程中取樣點(diǎn)可以遍布于信號(hào)波形為使整個(gè)取樣過程中取樣點(diǎn)可以遍布于信號(hào)波形的

34、整個(gè)周期，達(dá)到顯示原信號(hào)波形的目的。因此，步的整個(gè)周期，達(dá)到顯示原信號(hào)波形的目的。因此，步進(jìn)時(shí)間進(jìn)時(shí)間t t必須很小，應(yīng)滿足如下關(guān)系：必須很小，應(yīng)滿足如下關(guān)系： 式中，式中，fhfh為被測(cè)信號(hào)的最高頻率分量為被測(cè)信號(hào)的最高頻率分量)2(1hft 假設(shè)被測(cè)信號(hào)周期為假設(shè)被測(cè)信號(hào)周期為T T，每隔，每隔m m個(gè)波形取一個(gè)樣點(diǎn)，則取樣個(gè)波形取一個(gè)樣點(diǎn)，則取樣后信號(hào)周期后信號(hào)周期 T T為為: : 假設(shè)被測(cè)信號(hào)頻率為假設(shè)被測(cè)信號(hào)頻率為F F，則取樣后信號(hào)頻率，則取樣后信號(hào)頻率F F為為 采用順序取樣技術(shù)，可用很低的實(shí)際取樣率得到很高的帶寬。采用順序取樣技術(shù)，可用很低的實(shí)際取樣率得到很高的帶寬。缺點(diǎn)：不

35、能實(shí)現(xiàn)預(yù)觸發(fā)缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)預(yù)觸發(fā)（即不能獲得觸發(fā)前的數(shù)據(jù)），（即不能獲得觸發(fā)前的數(shù)據(jù)）， 因此，現(xiàn)代因此，現(xiàn)代DSODSO大多采用隨機(jī)采樣大多采用隨機(jī)采樣。T) 1tmT(tTt)mT(T1T) 1(1T1 FtmTFtmT1tmTNm減慢因子減慢因子 2 2、隨機(jī)等效取樣、隨機(jī)等效取樣 隨機(jī)取樣原理隨機(jī)取樣原理 隨機(jī)取樣中，隨機(jī)取樣中，每次取樣相對(duì)于觸發(fā)點(diǎn)的延遲是隨機(jī)產(chǎn)生每次取樣相對(duì)于觸發(fā)點(diǎn)的延遲是隨機(jī)產(chǎn)生的的，如下圖（，如下圖（6-276-27）所示。采樣時(shí)，）所示。采樣時(shí)，ADCADC以某一以某一固定取樣率固定取樣率連連續(xù)取樣。觸發(fā)信號(hào)來時(shí)，續(xù)取樣。觸發(fā)信號(hào)來時(shí)， 記取從記取從觸發(fā)觸發(fā)到

36、到觸發(fā)后第一個(gè)取樣時(shí)觸發(fā)后第一個(gè)取樣時(shí)鐘鐘的時(shí)間差的時(shí)間差t t, , 以此為參考點(diǎn)，觸發(fā)前后若干個(gè)取樣值構(gòu)成以此為參考點(diǎn)，觸發(fā)前后若干個(gè)取樣值構(gòu)成一個(gè)取樣序列，存在存儲(chǔ)器中，一個(gè)取樣序列，存在存儲(chǔ)器中，地址由相應(yīng)的地址由相應(yīng)的t t決定決定。 若將若將取樣周期取樣周期T T等分為等分為M M段段，每段分別對(duì)應(yīng)，每段分別對(duì)應(yīng)0 0M-1M-1間的一個(gè)間的一個(gè)值。則經(jīng)若干輪取樣后，值。則經(jīng)若干輪取樣后，t t可以可以遍取遍取T T內(nèi)所有內(nèi)所有M M值值。 若輸入若輸入周期信號(hào)周期信號(hào)，則可用，則可用多輪取樣數(shù)據(jù)序列重建原信號(hào)多輪取樣數(shù)據(jù)序列重建原信號(hào)波波形。圖形。圖6-276-27中，中，M=4

37、, M=4, 四輪取樣四輪取樣。圖圖6-27 隨機(jī)等效取樣隨機(jī)等效取樣觸發(fā)到觸發(fā)后第一個(gè)取樣時(shí)鐘的時(shí)間差觸發(fā)到觸發(fā)后第一個(gè)取樣時(shí)鐘的時(shí)間差t隨機(jī)取樣電路示例隨機(jī)取樣電路示例 等效取樣率等效取樣率 = = 實(shí)際取樣率實(shí)際取樣率M M。例例 某數(shù)字示波器中，某數(shù)字示波器中，ADCADC的最高采樣率為的最高采樣率為500Msps500Msps，其，其屏幕波形水平顯示為屏幕波形水平顯示為500500點(diǎn)，共點(diǎn)，共1010格。格。 如果該示波器的最高掃速檔為如果該示波器的最高掃速檔為1ns/div,1ns/div,并且采用隨并且采用隨機(jī)采樣方式進(jìn)行采樣、重組波形，機(jī)采樣方式進(jìn)行采樣、重組波形，請(qǐng)問：請(qǐng)問：

38、1 1）該示波器的最高等效采樣率為多少？）該示波器的最高等效采樣率為多少？2 2）采用隨機(jī)采樣方式進(jìn)行采樣、重組波形時(shí)，至少采）采用隨機(jī)采樣方式進(jìn)行采樣、重組波形時(shí)，至少采樣多少輪，才能組滿一屏波形？樣多少輪，才能組滿一屏波形？答：答：1 1）fsfs等效等效 = 1ns/50= 1ns/50點(diǎn)點(diǎn) = 50Gsps= 50Gsps 2 2）50Gsps/500Msps = 10050Gsps/500Msps = 100（輪）（輪） 峰值檢測(cè)與毛刺捕捉峰值檢測(cè)與毛刺捕捉峰值檢測(cè)用于檢測(cè)混疊峰值檢測(cè)用于檢測(cè)混疊用峰值檢測(cè)捕捉毛刺用峰值檢測(cè)捕捉毛刺峰值檢測(cè)兩種實(shí)現(xiàn)方法峰值檢測(cè)兩種實(shí)現(xiàn)方法：（：（圖圖

39、6-33）6.4 6.4 數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器1.1.信號(hào)存儲(chǔ)的必要性信號(hào)存儲(chǔ)的必要性 有時(shí)為了研究不能重復(fù)產(chǎn)生的信號(hào)，如雷電，核爆炸有時(shí)為了研究不能重復(fù)產(chǎn)生的信號(hào)，如雷電，核爆炸等信號(hào)。另一方面，還有一些周期很長(zhǎng)的信號(hào)，例如等信號(hào)。另一方面，還有一些周期很長(zhǎng)的信號(hào)，例如重復(fù)頻率很低地窄脈沖。都要用到信號(hào)存儲(chǔ)技術(shù)。重復(fù)頻率很低地窄脈沖。都要用到信號(hào)存儲(chǔ)技術(shù)。2.2.信號(hào)的模擬存儲(chǔ)（略）信號(hào)的模擬存儲(chǔ)（略） 最常用的信號(hào)模擬存儲(chǔ)手段是示波管，稱為最常用的信號(hào)模擬存儲(chǔ)手段是示波管，稱為記憶示波記憶示波管管。通常將具有這種示波管的示波器稱為。通常將具有這種示波管的示波器稱為記憶示波器記憶示波

40、器，國(guó)外稱為國(guó)外稱為CRTCRT存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)示波器。3.3.信號(hào)的數(shù)字存儲(chǔ)信號(hào)的數(shù)字存儲(chǔ)數(shù)字存儲(chǔ)顯示基本原理數(shù)字存儲(chǔ)顯示基本原理 在數(shù)字存儲(chǔ)示波器中用于存儲(chǔ)數(shù)字化波形的器件可以是在數(shù)字存儲(chǔ)示波器中用于存儲(chǔ)數(shù)字化波形的器件可以是FIFOFIFO、RAM(SRAMRAM(SRAM、SDRAM(SDRSDRAM(SDR、DDRDDR、QDR)QDR)等等) )，以下簡(jiǎn)稱存儲(chǔ)器。被測(cè)，以下簡(jiǎn)稱存儲(chǔ)器。被測(cè)信號(hào)經(jīng)量化后才能存入信號(hào)經(jīng)量化后才能存入存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器，如圖，如圖6-306-30所示。所示。信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路A/D存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器控制電路控制電路圖圖6-30 6-30 模擬信號(hào)的量化和存儲(chǔ)模擬

41、信號(hào)的量化和存儲(chǔ)數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO)(DSO)的基本組成如下圖所示的基本組成如下圖所示。數(shù)字存儲(chǔ)示波器的特點(diǎn)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的特點(diǎn) 使用方便；使用方便； 測(cè)量精度高；測(cè)量精度高； 信號(hào)處理和顯示分開；信號(hào)處理和顯示分開； 多種觸發(fā)方式；多種觸發(fā)方式； 多種顯示方式；多種顯示方式； 便于進(jìn)行波形分析；便于進(jìn)行波形分析； 便于波形數(shù)據(jù)的分析處理；便于波形數(shù)據(jù)的分析處理； 可以實(shí)現(xiàn)永久存儲(chǔ)?？梢詫?shí)現(xiàn)永久存儲(chǔ)。數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要技術(shù)指標(biāo)（不同于模擬示波器的指標(biāo)）數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要技術(shù)指標(biāo)（不同于模擬示波器的指標(biāo)）1 1）最高采樣速率）最高采樣速率 單位時(shí)間獲取被測(cè)信號(hào)的樣點(diǎn)數(shù)。單位

42、時(shí)間獲取被測(cè)信號(hào)的樣點(diǎn)數(shù)。 在在DSODSO中采樣速率可以根據(jù)示波器的時(shí)基因素中采樣速率可以根據(jù)示波器的時(shí)基因素(t/div)(t/div)進(jìn)行進(jìn)行 選擇，當(dāng)選擇，當(dāng)t/divt/div確定后，采樣速率確定后，采樣速率fsfs為為XD 假設(shè)水平方向共假設(shè)水平方向共10001000點(diǎn)點(diǎn),10,10格，則格，則 n=1000/10div=100 ;n=1000/10div=100 ; 假設(shè)最快掃速檔為假設(shè)最快掃速檔為100ns/div100ns/div，則，則fsmaxfsmax=100/100ns=1Gsps=100/100ns=1Gsps。 fsmaxfsmax受受A/DA/D轉(zhuǎn)換速度限制。轉(zhuǎn)

43、換速度限制。2 2）數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬）數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬 根據(jù)采樣定理，根據(jù)采樣定理，fhfh最多為最高采樣頻率的一半。最多為最高采樣頻率的一半。 即即 fhfh=fsmax/2 =fsmax/2 fhfh帶寬的上限頻率帶寬的上限頻率 fsfs = = n/tn/t 式中式中n n每格的采樣點(diǎn)數(shù)。每格的采樣點(diǎn)數(shù)。通常用通常用數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬表征表征DSODSO的實(shí)際帶寬。定義為：的實(shí)際帶寬。定義為： k k帶寬因子帶寬因子( (點(diǎn)顯示點(diǎn)顯示:25; :25; 線性插值線性插值:10; :10; 正弦插值：正弦插值：2.52.5）3 3）存儲(chǔ)深度存儲(chǔ)深度表示一次采樣、存儲(chǔ)過程中獲取被測(cè)信號(hào)長(zhǎng)度表示

44、一次采樣、存儲(chǔ)過程中獲取被測(cè)信號(hào)長(zhǎng)度 的能力。在的能力。在DSODSO中，存儲(chǔ)長(zhǎng)度是以存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)字的最大數(shù)中，存儲(chǔ)長(zhǎng)度是以存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)字的最大數(shù) 量表示的。量表示的。4 4）測(cè)量分辨力和測(cè)量精度測(cè)量分辨力和測(cè)量精度 電壓分辨力電壓分辨力 或稱垂直分辨力或稱垂直分辨力 取決取決ADCADC的位數(shù)的位數(shù), ,通常以量化結(jié)果最低位通常以量化結(jié)果最低位(1LSB)(1LSB)所對(duì)應(yīng)的電壓所對(duì)應(yīng)的電壓 表示其分辨力的高低。表示其分辨力的高低。 DSODSO采用的采用的ADCADC一般為一般為8 8位位-10-10位。位。kfBWsa/max 例如例如, ,當(dāng)測(cè)量的滿度值為當(dāng)測(cè)量的滿度值為10V10V時(shí)

45、，時(shí)，8 8位位A/DA/D測(cè)量分辨力測(cè)量分辨力VV為為 分辨力也與分辨力也與Y Y通道的通道的偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)因數(shù)DyDy有關(guān)有關(guān)。 例如例如，A/DA/D為為1010位，當(dāng)位，當(dāng)DyDy為為1V/div1V/div時(shí)，電壓分辨力時(shí)，電壓分辨力VV為為時(shí)間分辨力時(shí)間分辨力 或稱水平分辨力或稱水平分辨力 指示波器指示波器X X坐標(biāo)上相鄰兩樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔坐標(biāo)上相鄰兩樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔tt的大小。的大小。 取決于示波器取決于示波器水平方向的點(diǎn)數(shù)水平方向的點(diǎn)數(shù)和和時(shí)基因數(shù)時(shí)基因數(shù)。 假設(shè)，假設(shè)，示波器水平方向?yàn)槭静ㄆ魉椒较驗(yàn)?0001000點(diǎn)（點(diǎn)（10div10div），最高時(shí)基因數(shù)），最高時(shí)基因

46、數(shù)為為100ns/div100ns/div。 則則 最高時(shí)間分辨力最高時(shí)間分辨力 = 100ns/100 = 1ns= 100ns/100 = 1nsXDmvVVf40256/102/8mvdivdivvV10)10/2/()/1 (10示波器的觸發(fā)原理及作用示波器的觸發(fā)原理及作用 在示波器顯示時(shí)，為了能夠得到一個(gè)穩(wěn)定的清在示波器顯示時(shí)，為了能夠得到一個(gè)穩(wěn)定的清晰圖象，即令重復(fù)波形能夠在屏幕上穩(wěn)定顯示，其晰圖象，即令重復(fù)波形能夠在屏幕上穩(wěn)定顯示，其實(shí)現(xiàn)方法是不斷地顯示輸入信號(hào)的重復(fù)的波形部分，實(shí)現(xiàn)方法是不斷地顯示輸入信號(hào)的重復(fù)的波形部分，即令掃描信號(hào)與被測(cè)信號(hào)即令掃描信號(hào)與被測(cè)信號(hào)同步同步。

47、為了使掃描信號(hào)與被測(cè)信號(hào)同步，設(shè)定一些為了使掃描信號(hào)與被測(cè)信號(hào)同步，設(shè)定一些條件，將被測(cè)信號(hào)不斷地與這些條件相比較，只條件，將被測(cè)信號(hào)不斷地與這些條件相比較，只有當(dāng)被測(cè)信號(hào)滿足這些條件時(shí)才啟動(dòng)掃描，從而有當(dāng)被測(cè)信號(hào)滿足這些條件時(shí)才啟動(dòng)掃描，從而使得掃描的頻率與被測(cè)信號(hào)相同或存在整數(shù)倍的使得掃描的頻率與被測(cè)信號(hào)相同或存在整數(shù)倍的關(guān)系，也就是關(guān)系，也就是同步同步。 這種技術(shù)我們就稱為這種技術(shù)我們就稱為“觸發(fā)觸發(fā)”，而這些條件而這些條件我們稱其為我們稱其為“觸發(fā)條件觸發(fā)條件”。簡(jiǎn)單地說簡(jiǎn)單地說，觸發(fā)的目觸發(fā)的目的的就是為了每次顯示的時(shí)候都就是為了每次顯示的時(shí)候都從波形的同一相位從波形的同一相位開始開

48、始, ,從而使波形可以從而使波形可以穩(wěn)定顯示穩(wěn)定顯示。示波器的觸發(fā)原理及作用示波器的觸發(fā)原理及作用v觸發(fā)后的效果如下圖，左圖未觸發(fā)，右圖觸發(fā)：觸發(fā)后的效果如下圖，左圖未觸發(fā)，右圖觸發(fā)： DSODSO的觸發(fā)功能的觸發(fā)功能 1 1）觸發(fā)點(diǎn)的位置）觸發(fā)點(diǎn)的位置 數(shù)字存儲(chǔ)示波器不同于模擬示波器，調(diào)節(jié)數(shù)字存儲(chǔ)示波器不同于模擬示波器，調(diào)節(jié)“水平位置水平位置”旋鈕，觸發(fā)點(diǎn)的位置可在屏幕上左右移動(dòng)。旋鈕，觸發(fā)點(diǎn)的位置可在屏幕上左右移動(dòng)。 圖圖6-416-41顯示了顯示了DSODSO的各觸發(fā)點(diǎn)位置。的各觸發(fā)點(diǎn)位置。 (a) (a)表示表示觸發(fā)標(biāo)記觸發(fā)標(biāo)記位于位于屏幕右端屏幕右端； (b) (b)表示表示DSOD

49、SO識(shí)別觸發(fā)后，再采半屏數(shù)據(jù)，因而識(shí)別觸發(fā)后，再采半屏數(shù)據(jù)，因而觸發(fā)標(biāo)記觸發(fā)標(biāo)記位于位于屏幕中間屏幕中間，這是通常情況；，這是通常情況； (c) (c)識(shí)別后再采一屏數(shù)據(jù)，識(shí)別后再采一屏數(shù)據(jù)，觸發(fā)標(biāo)記觸發(fā)標(biāo)記位于位于屏幕左端屏幕左端; ; (d) (d)經(jīng)經(jīng)tdtd延遲后再采屏數(shù)據(jù)顯示，延遲后再采屏數(shù)據(jù)顯示，觸發(fā)標(biāo)記觸發(fā)標(biāo)記已已移出屏幕移出屏幕。觸發(fā)類型觸發(fā)類型2 2）觸發(fā)類型）觸發(fā)類型v基本觸發(fā)基本觸發(fā)：邊沿觸發(fā)：邊沿觸發(fā)v高級(jí)觸發(fā)高級(jí)觸發(fā)： 脈沖寬度觸發(fā)脈沖寬度觸發(fā) 矮脈沖觸發(fā)矮脈沖觸發(fā) 上升上升/ /下降時(shí)間觸發(fā)下降時(shí)間觸發(fā) 建立建立/ /保持時(shí)間違例觸發(fā)保持時(shí)間違例觸發(fā) 邏輯組合觸發(fā)邏

50、輯組合觸發(fā) 視頻觸發(fā)視頻觸發(fā)邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)v將被測(cè)信號(hào)的變化將被測(cè)信號(hào)的變化( (即信號(hào)上升或下降的邊沿即信號(hào)上升或下降的邊沿) )與某與某一電平相比較，當(dāng)信號(hào)的變化以某種選定的方式達(dá)一電平相比較，當(dāng)信號(hào)的變化以某種選定的方式達(dá)到這一電平時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)一次掃描。到這一電平時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)一次掃描。邊沿觸發(fā)是邊沿觸發(fā)是最簡(jiǎn)最簡(jiǎn)單也是最常用的單也是最常用的觸發(fā)類型，觸發(fā)類型，可用可用于模擬信號(hào)和數(shù)于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。字信號(hào)。高級(jí)觸發(fā)高級(jí)觸發(fā) 在實(shí)際應(yīng)用中，我們并不十分清楚被測(cè)信號(hào)在實(shí)際應(yīng)用中，我們并不十分清楚被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)，采用簡(jiǎn)單觸發(fā)方式往往不能及時(shí)準(zhǔn)確地的特點(diǎn)，采用簡(jiǎn)

51、單觸發(fā)方式往往不能及時(shí)準(zhǔn)確地捕捉信號(hào)，這就需要捕捉信號(hào)，這就需要更加復(fù)雜的觸發(fā)方式更加復(fù)雜的觸發(fā)方式，即高，即高級(jí)觸發(fā)，如邏輯組合觸發(fā)，脈沖寬度觸發(fā)和上升級(jí)觸發(fā)，如邏輯組合觸發(fā)，脈沖寬度觸發(fā)和上升/ /下降時(shí)間觸發(fā)等。下降時(shí)間觸發(fā)等。 高級(jí)觸發(fā)包含多種不同的觸發(fā)功能，可以根高級(jí)觸發(fā)包含多種不同的觸發(fā)功能，可以根據(jù)被測(cè)信號(hào)的特征，設(shè)置相應(yīng)的觸發(fā)條件，定位據(jù)被測(cè)信號(hào)的特征，設(shè)置相應(yīng)的觸發(fā)條件，定位感興趣的波形。感興趣的波形。 脈沖寬度觸發(fā)脈沖寬度觸發(fā)脈沖寬度觸發(fā)脈沖寬度觸發(fā) 圖圖6-426-42所示的脈沖序列有三種寬度不同的脈沖組所示的脈沖序列有三種寬度不同的脈沖組成，因而邊沿觸發(fā)不可行，會(huì)造成不

52、穩(wěn)定。成，因而邊沿觸發(fā)不可行，會(huì)造成不穩(wěn)定。 可設(shè)置脈沖寬度觸發(fā)。如：可設(shè)置脈沖寬度觸發(fā)。如：(a)(a)要求要求最寬脈沖最寬脈沖1 1觸發(fā)觸發(fā), ,可設(shè)置可設(shè)置觸發(fā)脈沖寬度大于觸發(fā)脈沖寬度大于t1;t1;(b)(b)要求要求最窄脈沖最窄脈沖3 3觸發(fā)，可設(shè)置觸發(fā)，可設(shè)置觸發(fā)脈沖寬度小于觸發(fā)脈沖寬度小于t2t2；(c)(c)要求要求脈沖脈沖3 3觸發(fā)，可設(shè)置觸發(fā)，可設(shè)置觸發(fā)脈沖寬度大于觸發(fā)脈沖寬度大于t3t3小于小于t4.t4. 主要用于數(shù)字信號(hào)。主要用于數(shù)字信號(hào)。矮脈沖觸發(fā)矮脈沖觸發(fā) 即小信號(hào)觸發(fā)。即小信號(hào)觸發(fā)。在脈沖串中由幅度低于設(shè)定在脈沖串中由幅度低于設(shè)定高門限值或高于低門限值的小脈沖產(chǎn)

53、生觸發(fā)高門限值或高于低門限值的小脈沖產(chǎn)生觸發(fā)。 主要用于數(shù)字信號(hào)。主要用于數(shù)字信號(hào)。上升上升/ /下降時(shí)間觸發(fā)下降時(shí)間觸發(fā)v也叫轉(zhuǎn)換時(shí)間觸發(fā)。也叫轉(zhuǎn)換時(shí)間觸發(fā)。 脈沖邊沿以快于或慢于指定時(shí)間的速率在兩個(gè)閾值脈沖邊沿以快于或慢于指定時(shí)間的速率在兩個(gè)閾值間移動(dòng)。指定脈沖邊沿為正或負(fù)或同時(shí)指定為兩者。間移動(dòng)。指定脈沖邊沿為正或負(fù)或同時(shí)指定為兩者。 建立建立/ /保持時(shí)間違例觸發(fā)保持時(shí)間違例觸發(fā)v建立時(shí)間建立時(shí)間是在時(shí)鐘沿出現(xiàn)之前數(shù)據(jù)穩(wěn)定且保持不變是在時(shí)鐘沿出現(xiàn)之前數(shù)據(jù)穩(wěn)定且保持不變的時(shí)間長(zhǎng)度，的時(shí)間長(zhǎng)度，保持時(shí)間保持時(shí)間是在時(shí)鐘沿出現(xiàn)后數(shù)據(jù)穩(wěn)定是在時(shí)鐘沿出現(xiàn)后數(shù)據(jù)穩(wěn)定且保持不變的時(shí)間長(zhǎng)度。且保持不變

54、的時(shí)間長(zhǎng)度。v當(dāng)輸入信號(hào)的當(dāng)輸入信號(hào)的建立時(shí)間建立時(shí)間小于小于預(yù)先設(shè)定的建立時(shí)間預(yù)先設(shè)定的建立時(shí)間或或保持時(shí)間保持時(shí)間小于小于用戶設(shè)定的保持時(shí)間時(shí)觸發(fā)。用戶設(shè)定的保持時(shí)間時(shí)觸發(fā)。 邏輯組合觸發(fā)邏輯組合觸發(fā)v邏輯組合觸發(fā)邏輯組合觸發(fā)主要用于數(shù)字信號(hào)主要用于數(shù)字信號(hào)，是由，是由CH1CH1、CH2CH2、CH3CH3、CH4CH4四個(gè)通道信號(hào)的邏輯狀態(tài)組合產(chǎn)生觸發(fā)。四個(gè)通道信號(hào)的邏輯狀態(tài)組合產(chǎn)生觸發(fā)。v可將每個(gè)可將每個(gè)輸入輸入設(shè)置為設(shè)置為高（高（H H）、低（）、低（L L）或隨意（）或隨意（* *），），另有另有一個(gè)通道一個(gè)通道為為時(shí)鐘源，時(shí)鐘源，設(shè)置為設(shè)置為上升沿上升沿或或下降沿。下降沿。v當(dāng)

55、各通道的當(dāng)各通道的邏輯組合值邏輯組合值導(dǎo)致所選函數(shù)值導(dǎo)致所選函數(shù)值為為truetrue 或或falsefalse時(shí)產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生生觸發(fā)觸發(fā)信號(hào)信號(hào)。 邏輯組合觸發(fā)邏輯組合觸發(fā) 如圖如圖6-446-44，設(shè)置當(dāng)，設(shè)置當(dāng)通道通道1 1為為L(zhǎng) L，通道通道2 2、3 3為為H H時(shí)，時(shí)，通道通道4 4的的上升沿上升沿產(chǎn)生觸發(fā)。產(chǎn)生觸發(fā)。安捷倫安捷倫 一一“觸觸”即發(fā)式觸發(fā)即發(fā)式觸發(fā) 插值顯示技術(shù)插值顯示技術(shù) 插值是在相鄰采樣點(diǎn)之間插入適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)點(diǎn)，使屏插值是在相鄰采樣點(diǎn)之間插入適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)點(diǎn)，使屏幕上的顯示逼近被測(cè)信號(hào)波形。幕上的顯示逼近被測(cè)信號(hào)波形。線性插值線性插值 在兩個(gè)采樣點(diǎn)之間插入一點(diǎn)，用直線將在兩

56、個(gè)采樣點(diǎn)之間插入一點(diǎn)，用直線將采樣點(diǎn)和插值點(diǎn)連接起來。插入點(diǎn)的數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)和插值點(diǎn)連接起來。插入點(diǎn)的數(shù)據(jù)y(ty(t) )計(jì)算方計(jì)算方法法: : 式中式中y(t1)y(t1)、y(t2)y(t2)t1t1、t2t2時(shí)刻的采樣數(shù)據(jù)時(shí)刻的采樣數(shù)據(jù) t t t1 t1、t2t2之間的插值時(shí)刻，常取為之間的插值時(shí)刻，常取為t1t1、t2t2的的中間值。中間值。)()()(21211122tytttttyttttty sinx/xsinx/x插值插值 又稱正弦插值，這種方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行又稱正弦插值，這種方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 函數(shù)運(yùn)算后，用曲線將各個(gè)樣點(diǎn)和插值點(diǎn)連接起來。函數(shù)運(yùn)算后，用曲線將各個(gè)樣點(diǎn)和插值點(diǎn)連接起來

57、。 圖圖6-46是正弦內(nèi)插的示意圖。是正弦內(nèi)插的示意圖。 圖中圖中 是取樣序列，是取樣序列，T T為取樣周期。設(shè)在每個(gè)取樣周期內(nèi)插入為取樣周期。設(shè)在每個(gè)取樣周期內(nèi)插入M M個(gè)點(diǎn)：個(gè)點(diǎn)： 及及等，構(gòu)成長(zhǎng)等，構(gòu)成長(zhǎng)度為度為M M的序列，在保證精度的情況下用有限的的序列，在保證精度的情況下用有限的N N個(gè)取個(gè)取樣點(diǎn)參與運(yùn)算，取樣點(diǎn)參與運(yùn)算，取T=1T=1，得正弦內(nèi)插的函數(shù)運(yùn)算公式：，得正弦內(nèi)插的函數(shù)運(yùn)算公式：(0), (1), ( ), (1),yyy ny n12(0),(0),(0)MCCC12( ),( ),( )MC n C nCn10sin/(1)()( )1/(1)NknmMkmC ny

58、 kMnmMk N N取值越大，正弦內(nèi)插后誤差越小，但計(jì)算時(shí)間越取值越大，正弦內(nèi)插后誤差越小，但計(jì)算時(shí)間越長(zhǎng)，通常長(zhǎng)，通常N N取取10-8010-80之間。之間。 圖圖6-476-47（a a）是未經(jīng)插值的每周期采三個(gè)點(diǎn)的是未經(jīng)插值的每周期采三個(gè)點(diǎn)的正弦信號(hào)；圖正弦信號(hào)；圖6-476-47（b b）是）是N=10(N=10(取插值點(diǎn)前后各取插值點(diǎn)前后各5 5個(gè)取樣點(diǎn)個(gè)取樣點(diǎn)) )，每個(gè)取樣周期內(nèi)插入，每個(gè)取樣周期內(nèi)插入2525個(gè)點(diǎn)后的良好個(gè)點(diǎn)后的良好波形波形。線性內(nèi)插和正弦內(nèi)插的比較線性內(nèi)插和正弦內(nèi)插的比較兩種插值方法的效果如兩種插值方法的效果如圖圖6-486-48，6-496-49所示，可

59、小結(jié)如下：所示，可小結(jié)如下：1)1)從圖從圖6-49(b)6-49(b)可以看出可以看出sinx/xsinx/x插值適于正弦信號(hào)插值適于正弦信號(hào)，而方，而方波和三角波由于含有豐富的高頻分量，即使在波和三角波由于含有豐富的高頻分量，即使在5Ms/s5Ms/s采采樣速率下還不能顯示原信號(hào)波形；樣速率下還不能顯示原信號(hào)波形； 觀察圖觀察圖6-48(b)6-48(b)知，知，三角波、方波和脈沖信號(hào)適宜采用三角波、方波和脈沖信號(hào)適宜采用線性內(nèi)插。線性內(nèi)插。2)2)從圖從圖( (a),(ba),(b) )對(duì)比看出對(duì)比看出采樣速率越高，顯示的波形越接采樣速率越高，顯示的波形越接近于被測(cè)信號(hào)的變化過程。近于被

60、測(cè)信號(hào)的變化過程。3)3) 數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬：數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬：，帶寬因子帶寬因子k k與選用的與選用的插值方法有關(guān)插值方法有關(guān)( (點(diǎn)顯示點(diǎn)顯示:25:25，線性插值，線性插值:10:10，正弦插值：，正弦插值：2.52.5）kfBWsa/max圖圖6-48 6-49 各種插值顯示各種插值顯示 平均與平滑技術(shù)平均與平滑技術(shù) 平均和平滑技術(shù)平均和平滑技術(shù)是是降低噪聲降低噪聲、改善掃描線質(zhì)量的、改善掃描線質(zhì)量的有效手段，在數(shù)字存儲(chǔ)示波器中常被采用。有效手段，在數(shù)字存儲(chǔ)示波器中常被采用。1 1）平均技術(shù)）平均技術(shù)定義：定義：在相同的條件下采在相同的條件下采集多個(gè)波形，求各個(gè)波形集多個(gè)波形，求各個(gè)波形在同一