【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)選擇門Y 線光跡分離電路+B 掃描RPY 輸入A 增輝B 增輝1234 雙時(shí)基掃描顯示 ? 為了能同時(shí)觀測脈沖列的全貌及其中某一部分的細(xì)節(jié)，設(shè)立電子開關(guān)，把兩套掃描電路的輸出交替地接人 X放大器。這稱為 A延遲 B。 ? 把 A、 B掃描門產(chǎn)生的增輝脈沖疊加起來，形成合成增輝信號，用它來給 A通道增輝，則 A通道所顯示的脈沖列中，對應(yīng) B掃描期間的那個脈沖 3被加亮，這稱為 B加亮 A。 ? 包括上兩種方式的，被稱為自動雙掃描。 雙時(shí)基掃描顯示 1234輸入信號A 觸發(fā)A 掃描延遲觸發(fā)電平B 觸發(fā)B 掃描A 增輝B 增輝合成增輝 取樣示波器 概述 1．取樣的基本概念 ? 取樣就是從被測波形上取得樣點(diǎn)的過程。 ? 取樣分為實(shí)時(shí)取樣和非實(shí)時(shí)取樣兩種。 ? 從一個信號波形中取得所有取樣點(diǎn)，來表示一個信號波形的方法稱為實(shí)時(shí)取樣。 ? 從被測信號的許多相鄰波形上取得樣點(diǎn)的方法稱為非實(shí)時(shí)取樣，或稱為等效取樣。 概述 1．取樣的基本概念 實(shí)時(shí)取樣示意圖 取樣脈沖p(t)輸入信號Vi(t)取樣信號Vo(t)tt 概述 1．取樣的基本概念 非實(shí)時(shí)取樣示意圖 tt輸入信號取樣脈沖取樣信號經(jīng)放大和延長電路后的信號（顯示波形）mTt?2 t? 3 t? 4 t?sT m T t? ? ?12345 概述 2．取樣原理 ? 核心電路取樣保持器示意圖 ?兩個取樣脈沖的時(shí)間間隔為 ，由于波形包絡(luò)所經(jīng)歷的時(shí)間變長了，故可用低頻示波器顯示較高頻率的信號。 輸入信號 輸出信號Vi(t) Vo(t)取樣脈沖p(t)取樣門RCSsT mT t? ? ? 概述 2．取樣原理（續(xù)） ? 步進(jìn)間隔 Δt 與信號最高頻率 fh應(yīng)滿足取樣定理 ? 非實(shí)時(shí)采樣只適用于周期性信號。 ? 順序進(jìn)行的取樣稱為順序取樣；否則稱為隨機(jī)取樣。 12 ht f?? 概述 3 顯示原理 ? 順序取樣示波器中的水平掃描信號為階梯波電壓，階梯持續(xù)時(shí)間，階梯數(shù)對應(yīng)屏幕上顯示的不連續(xù)的光點(diǎn)數(shù)。 輸入信號Y 放大器輸出tmTt?2 t? 3 t? 4 t?sT m T t? ? ?12345tX 放大器輸出（掃描階梯波電壓） 取樣示波器的組成及工作原理 延遲線取樣電路觸發(fā)電路Y延長門垂直放大器水平放大器步進(jìn)脈沖發(fā)生器Y 輸入外觸發(fā)內(nèi)外掃描信號發(fā)生器至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板 取樣示波器的組成及工作原理 垂直通道由延遲線、延長門和 Y放大器等電路組成，最關(guān)鍵的電路是取樣電路，它產(chǎn)生正比于取樣值的階梯電壓。下圖為常用的閉環(huán)取樣電路組成框圖。 A反饋電路CsCmui(t) S1取樣門取樣脈沖延長門脈沖S2延長門+ 至Y放大器uo(t)?跟隨器交流放大器 取樣示波器的組成及工作原理 （續(xù)） ? 第一個取樣脈沖到來時(shí)，取樣門閉合，輸入的被測信號對取樣電容 Cs充電； ? 然后該電壓被送到交流放大器 A放大，在延長門閉合期間對保持電容 Cm充電； ? 最后保持電壓經(jīng)過反饋電路送回取樣電容 Cs，故取樣電容Cs上最終得到的電壓為 （ K為取樣門的傳輸函數(shù)）。 ? 若 kAβ=1 ，則取樣電路的輸出電壓值正比于輸入電壓的取樣值。 1c s iu K A u?? 取樣示波器的組成及工作原理 （續(xù)） ? 第二個取樣脈沖到來時(shí)，取樣門閉合，輸入的被測信號與cs上的電壓 ui1之差給取樣電容 Cs充電，充電的電壓值經(jīng)過傳遞系數(shù) K和增益 A后，將在保持電容上與前一次的輸出信號疊加，得到 uo2為 ? 取樣電路的輸出是由離散的、與被測信號成正比的階梯波構(gòu)成的。 ? ?2 1 2 1 2o i i i iu K A u K A u u K A u? ? ? ? 取樣示波器的組成及工作原理 ? X通道主要包括觸發(fā)、放大、分頻單元、快斜波發(fā)生器、比較器、階梯波發(fā)生器和 X放大器。 ? 下圖為階梯波發(fā)生器框圖： 快斜波發(fā)生器水平放大器電壓比較器觸發(fā)脈沖階梯波發(fā)生器取樣脈沖發(fā)生器泵發(fā)生器至取樣門至X偏轉(zhuǎn)板 取樣示波器的組成及工作原理 （續(xù)） 圖示波形說明了步進(jìn)脈沖發(fā)生器的工作過程 觸發(fā)脈沖t? 2 t? 3 t?sT m T t? ? ?步進(jìn)延遲脈沖快斜波、階梯波mT1 2 3 4 取樣示波器的組成及工作原理 （ 1）取樣示波器的帶寬 ? 要提高取樣示波器的帶寬，取樣門用元件的高頻特性要足夠好；其次取樣脈沖本身要足夠窄。 ? 取樣脈沖通常有兩種形式：規(guī)則脈沖和尖三角脈沖。 ? 取樣門的最高工作頻率為 （ τ 為取樣脈沖底寬），即與取樣脈沖底邊的寬度成反比。 30 .4 4 ~ 0 .6 4dBf ?? 取樣示波器的組成及工作原理 （續(xù)） （ 2）取樣密度 ? 指電路掃描時(shí)，在示波器屏幕 X軸上顯示的被測信號每格所對應(yīng)的取樣點(diǎn)數(shù)，常用每厘米的光點(diǎn)數(shù)來表示。 ? 屏幕上的光點(diǎn)總數(shù)為 （ Us為 X方向最大偏轉(zhuǎn)電壓；Δu s為階梯波每級上升的電壓）。 ? 使 ΔU s變小，可使總點(diǎn)數(shù)增加，即取樣密度變大；但取樣點(diǎn)過多可能導(dǎo)致波形閃爍。 ssUnU? ? 取樣示波器的組成及工作原理 （續(xù)） （ 3）等效掃速 ? 等效掃速定義為被測信號經(jīng)歷時(shí)間與水平方向展寬的距離比。 ? 在取樣示波器中，雖然在屏幕上顯示 n個亮點(diǎn)需要 n（ mT+Δt ）的時(shí)間，但它等效于被測信號經(jīng)過了 nΔt 的時(shí)間。 1 sFFUtTNU? ? ?Us為 X方向最大偏轉(zhuǎn)電壓； N為 X軸偏轉(zhuǎn)格數(shù)；為快斜波的斜率。 波形存儲及顯示技術(shù) 波形模擬存儲技術(shù)和記憶示波器 模擬記憶示波器是利用記憶示波管的波形記憶（存儲）特性實(shí)現(xiàn)波形較長時(shí)間的存儲 ，其核心是記憶示波管： KG A1A2G11G12G21G22K1K2收集極 存儲介質(zhì)存儲柵網(wǎng)熒光屏Y X寫入電子槍 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 讀出電子槍 記憶與顯示記錄系統(tǒng) 泛射系統(tǒng) 波形模擬存儲技術(shù)和記憶示波器 ? 示波管內(nèi)有兩種電子槍，一種稱為寫入槍，另一種稱為讀出槍。 ? 在記錄波形之前，首先對存儲柵網(wǎng)進(jìn)行清除，清除網(wǎng)上的電子。 ? 寫入槍發(fā)射電子束，實(shí)現(xiàn)了存儲功能。 ? 讀出時(shí)，在那些被記錄槍電子束掃描過的區(qū)域，讀出槍發(fā)出的泛射電子可以通過柵網(wǎng)而到達(dá)熒光屏，從而顯示波形。 數(shù)字存儲示波器 1．?dāng)?shù)字存儲示波器的組成原理 衰減器 放大器觸發(fā)電路A/D轉(zhuǎn)換器延遲線存儲器（R A M ）D/A轉(zhuǎn)換器地址計(jì)數(shù)器D/A轉(zhuǎn)換器垂直放大器水平放大器掃描發(fā)生器邏輯控制電路（微處理器）輸入外觸發(fā)內(nèi)外實(shí)時(shí)存儲實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)存儲存儲至X偏轉(zhuǎn)板至Y偏轉(zhuǎn)板 數(shù)字存儲示波器 1．?dāng)?shù)字存儲示波器的組成原理（續(xù)） ? 當(dāng)處于存儲工作模式時(shí)，其工作過程一般分為存儲和顯示兩個階段。 ? 在存儲工作階段，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號，在邏輯控制電路的控制下依次寫入到 RAM中。 ? 在顯示工作階段，將數(shù)字信號從存儲器中讀出轉(zhuǎn)換成模擬信號，經(jīng)垂直放大器放大加到 CRT的 Y偏轉(zhuǎn)板。同時(shí)， CPU的讀地址計(jì)數(shù)脈沖加至 D/A轉(zhuǎn)換器，得到一個階梯波掃描電壓，驅(qū)動 CRT的 X偏轉(zhuǎn)板， 數(shù)字存儲示波器 2．?dāng)?shù)字存儲式波器的工作方式 （ 1）數(shù)字存儲器的功能 — 隨機(jī)存儲器 RAM包括信號數(shù)據(jù)存儲器、參考波形存儲器、測量數(shù)據(jù)存儲器和顯示緩沖存儲器四種。 （ 2）觸發(fā)工作方式 1）常態(tài)觸發(fā) — 同模擬示波器基本一樣。 2）預(yù)置觸發(fā) — 可觀測觸發(fā)點(diǎn)前后不同段落上的波形。 數(shù)字存儲示波器 2．?dāng)?shù)字存儲式波器的工作方式（續(xù)） （ 3）測量與計(jì)算工作方式 數(shù)字存儲示波器對波形參數(shù)的測量分為自動測量和手動測量兩種。一般參數(shù)的測量為自動測量，特殊值的測量使用手動光標(biāo)進(jìn)行測量。 （ 4）面板按鍵操作方式 數(shù)字存儲示波器的面板按鍵分為立即執(zhí)行鍵和菜單鍵兩種。 數(shù)字存儲示波器 3．?dāng)?shù)字存儲示波器的顯示方式 （ 1）存儲顯示 —— 適于一般信號的觀測。 （ 2）抹跡顯示 —— 適于觀測一長串波形中在一定條件下才會發(fā)生的瞬態(tài)信號。 （ 3）卷動顯示 —— 適于觀測緩變信號中隨機(jī)出現(xiàn)的突發(fā)信號。 數(shù)字存儲示波器 3．?dāng)?shù)字存儲示波器的顯示方式 （ 4）放大顯示 —— 適于觀測信號波形細(xì)節(jié)。 （ 5） X— Y顯示 新波形到來 移出，消逝 輸入波形 放大顯示波形( a ) 卷動顯示 ( b ) 放大顯示 數(shù)字存儲示波器 3．?dāng)?shù)字存儲示波器的顯示方式 （ 6）顯示的內(nèi)插 ? 插入技術(shù)可以解決點(diǎn)顯示中視覺錯誤的問題。 ? 主要有線性插入和曲線插入兩種方式。 數(shù)字存儲示波器 4．?dāng)?shù)字存儲示波器的特點(diǎn) （ 1）波形的采樣 /存儲與波形的顯示是獨(dú)立的 因而可以無閃爍地觀測極慢變化信號 ；對于觀測極快信號來說，數(shù)字存儲示波器可采用低速顯示。 （ 2）能長時(shí)間地保存信號 便于觀察單次出現(xiàn)的瞬變信號。 （ 3）先進(jìn)的觸發(fā)功能 不僅能顯示觸發(fā)后的信號，而且能顯示觸發(fā)前的信號。 數(shù)字存儲示波器 4．?dāng)?shù)字存儲示波器的特點(diǎn)（續(xù)） （ 4）測量準(zhǔn)確度高 采用了晶振和高分辨率 A/D轉(zhuǎn)換器。 （ 5）很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力 內(nèi)含微處理器，能自動實(shí)現(xiàn)多種波形參數(shù)的測量與顯示；還具有自檢與自校等多種自動操作功能。 （ 6）外部數(shù)據(jù)通信接口 可以很方便地將存儲的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)或其他的外部設(shè)備，進(jìn)行更復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析處理。 數(shù)字存儲示波器 5．?dāng)?shù)字存儲示波器的主要技術(shù)指標(biāo) （ 1）最高取樣速率 ? 指單位時(shí)間內(nèi)取樣的次數(shù)，用每秒鐘完成的 A/D轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)來衡量。 ? 實(shí)時(shí)取樣速率 （ N為每格的取樣數(shù)； t/div為掃描一格所用的時(shí)間即掃描時(shí)間因數(shù)）。 （ 2）存儲帶寬 (B) ? 與取樣速率密切相關(guān)。 / divNft? 數(shù)字存儲示波器 5．?dāng)?shù)字存儲示波器的主要技術(shù)指標(biāo)（續(xù)） （ 3）分辨率 ? 包括垂直分辨率（電壓分辨率）和水平分辨率（時(shí)間分辨率）。 ? 垂直分辨率與 A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率相對應(yīng)，常以屏幕每格的分級數(shù) (級／ div)或百分?jǐn)?shù)來表示。 ? 水平分辨率由存儲器的容量決定，常以屏幕每格含多少個取樣點(diǎn)或用百分?jǐn)?shù)來表示。 數(shù)字存儲示波器 5．?dāng)?shù)字存儲示波器的主要技術(shù)指標(biāo)（續(xù)） （ 4）存儲容量 ? 由采集存儲器（主存儲器）的最大存儲容量來表示。 （ 5）讀出速度 ? 讀出速度是指將數(shù)據(jù)從存儲器中讀出的速度，常用 (時(shí)間 )/div來表示。 數(shù)字存儲示波器 6．?dāng)?shù)字存儲示波器的主要部件及要求 （ 1）高速 A/D轉(zhuǎn)換器 1）并行比較式 ADC 采用直接比較原理， 轉(zhuǎn)換速度快， 有閃爍式 A/D （ Flash A/D）之稱。 +++編碼邏輯電路輸出寄存器V