【正文】 李沙育圖形存在關(guān)系： HN VNyf xfy HxVf NfN? 用示波器測量相位 2．用李沙育圖形法測量頻率或相位（續(xù)） 例 74 如圖所示的李沙育圖形，已知 X信號頻率為 6MHz，問 Y信號的頻率是。 x1x2xT 用示波器測量相位 2．用李沙育圖形法測量頻率或相位 （ 1）測量頻率 ? 示波器工作于 XY方式下 ， 將頻率已知的信號與頻率未知的信號加到示波器的兩個輸入端 ， 調(diào)節(jié)已知信號的頻率 ， 使熒光屏上得到李沙育圖形 ， 由此可測出被測信號的頻率 。 ?利用熒光屏上的坐標(biāo)測出信號的一個周期在水平方向上所占的長度 。將 B脈沖的起點左移 1格，讀出兩被測信號起始點時間的水平距離。 A與 B的時間間隔 （ 為 A與 B的時間間隔在熒光屏水平方向所占距離， 為示波器的掃描速度） A B A B xT x D???? ABx ?xDxAB 用示波器測量時間和頻率 2．測量時間間隔（續(xù)） （ 2）若 A、 B兩點分別為脈沖波前后沿的中點，則所測時間間隔為脈沖寬度，如下圖示。 xD 用示波器測量時間和頻率 1．測量周期和頻率（續(xù)） 例 73 熒光屏上的波形如圖所示，信號一周期 7cm，掃描速度開關(guān)置于 “ 10ms/cm”位置，掃描擴(kuò)展置于 “ 拉出 10”位置，求被測信號的周期。 5）讀出被測交流信號的一個周期在熒光屏水平方向所占的距離 x。 3）將示波器的輸入耦合開關(guān)置于 “ AC”位置。 /xxT xD k?xDxk 用示波器測量時間和頻率 1．測量周期和頻率（續(xù)） （ 2）測量方法 1）將示波器的掃描速度微調(diào)旋鈕置于 “ 校準(zhǔn) ” 位置。 正弦信號的峰 峰值為 正弦信號的有效值為 1251025010050255V mVV/div零電平線顯示波形（交流電壓）8 1 1 8VP P yV h D k? ? ? ? ? ? ? ?8 2 .32 2 2 2 2P P PVVV ?? ? ? ?V 用示波器測量時間和頻率 1．測量周期和頻率 （ 1）測量原理 ?被測交流信號的周期 （ x為被測交流信號的一個周期在熒光屏水平方向所占距離； 為示波器的掃描速度； 為 X軸擴(kuò)展倍率。 （ 2）測量方法 垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置；接入待測信號；輸入耦合開關(guān)置于 “ AC” ；調(diào)節(jié)掃描速度使波形穩(wěn)定顯示；調(diào)節(jié)垂直靈敏度開關(guān)； 讀出被測交流電壓波峰和波谷的高度； 計算被測交流電壓的峰 峰值。 用示波器測量電壓 1．直流電壓的測量（續(xù)） 例 71 示波器測直流電壓及垂直靈敏度開關(guān)示意圖如圖所示， h=4cm、 V/cm、若 k=10：1，求被測直流電壓值。 5） 讀出被測直流電壓偏離零電平線的距離 h。 3） 確定零電平線 。 DC yV h D k? ? ?DCVyD 用示波器測量電壓 1．直流電壓的測量（續(xù)） （ 2）測量方法 1） 將示波器的垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置 （ CAL） 。 用示波器測量電壓 1．直流電壓的測量 （ 1）測量原理 利用被測電壓在屏幕上呈現(xiàn)的直線偏離時間基線（零電平線）的高度與被測電壓的大小成正比的關(guān)系進(jìn)行的。 ? 探頭和示波器是配套使用的，不能互換，否則將會導(dǎo)致分壓比誤差增加或高頻補(bǔ)償不當(dāng)。 示波器的正確使用 3．通用示波器的面板示意圖（續(xù)） 示波器的正確使用 4．探頭的正確使用 常見探頭為低電容高電阻探頭： vivoR RiCCiZ1Z2C0輸入探頭示波器最佳補(bǔ)償過補(bǔ)償欠補(bǔ)償顯示波形 示波器的正確使用 4．探頭的正確使用（續(xù)） ? 低電容探頭的應(yīng)用使輸入阻抗大大提高，特別是輸入電容大大減小。 （ 10） LEVEL HOLD OFF觸發(fā)電平和釋抑時間雙重控制旋鈕。 示波器的正確使用 3．通用示波器的面板示意圖（續(xù)） （ 8） SWEEP MODE掃描方式選擇開關(guān)。 （ 6） COUPLING觸發(fā)信號耦合方式開關(guān)。 （ 4） VERT MODE：垂直方式選擇開關(guān)。 （ 2） CH2（ Y）通道 2：垂直輸入端。 （ 3）主機(jī) —— 包括 顯示尺寸 、 后加速陽極電壓 、 校準(zhǔn)信號 等。 示波器的正確使用 2．通用示波器的主要技術(shù)性能 （ 1） Y軸通道 —— 包括偏轉(zhuǎn)靈敏度、頻帶寬度、輸入阻抗、最大輸入電壓、工作方式及 Y通道延遲時間等。 （ 3）亮度不宜開得過高，且亮點不宜長期停留在固定位置，不觀測波形時，應(yīng)該將輝度調(diào)暗。 示波器的正確使用 １．使用注意事項 （ 1）檢查電源電壓。 （ 4）根據(jù)被測信號是否含有交直流成分選擇。 （ 2）根據(jù)被測信號的頻率特點選擇。有許多 功能是模擬示波器無法實現(xiàn)的。但此后 進(jìn)展不大，因為模擬示波器要提高帶寬，需要示波管、垂直放 大和水平掃描全面改進(jìn)，技術(shù)、工藝難點較多。 20世紀(jì) 40年代是電子示波器興起 ，幾十年來，示波器由電子 管發(fā)展到晶體管、集成電路的示波器，由模擬示波器發(fā)展到 數(shù)字示波器。 tx/tr=3～ 5 （ ） BW/fh=3～ 5 （ ） 若選購示波器，按性能 /價格比和市場行情來看，一般說來， 購買帶寬 100MHz以下的示波器，當(dāng)前還是以買模擬示波器 為主 ； 購買帶寬 100MHz以上的示波器，當(dāng)前應(yīng)是以買數(shù)字 示波器為主 。 以上說明的僅僅是數(shù)字示波器的部分功能特點，此外還有很多， 如開機(jī)自動測試、自診斷、自校準(zhǔn)、探頭過壓保護(hù)、垂直放大、 ECL或 TTL預(yù)設(shè)臵、可編程的時間釋抑或事件釋抑、波形運算、 繪圖、打印、 GPIB接口等，這里不再一一敘述。 圖 峰檢模式采樣 圖 正常模式采樣 由于顯示信號波形是取自采樣存儲器的數(shù)據(jù) ，因此 DSO可以 通過軟件設(shè)計實現(xiàn)多種波形顯示方式 。該模式非常適合在較慢掃速設(shè)定范圍捕 捉重復(fù)的尖峰干擾或單脈沖干擾。 對于具有峰值檢測模式的 DSO，可以利用掃速采樣、峰值存 儲技術(shù)捕捉尖峰干擾 。如果認(rèn)為 4個樣點能夠表示一個窄脈沖，那 么，可以捕捉的最窄脈沖寬度為 100ns。象素存儲器中的內(nèi)容，關(guān)機(jī)后將消失。 象素存儲器 是為存儲復(fù)雜波形而設(shè)的，它是在顯示 RAM中開辟 的一個空間，這個 RAM空間中的每個比特 (每一位 )都對應(yīng)著顯 示屏上波形區(qū)域的一個象素點。 波形存儲器 的作用是用來存儲作為單值函數(shù)的波形，一個波形 存儲器只能存一個波形，如果你存儲一個波形到已有內(nèi)容的存 儲器中，存儲器中原來的內(nèi)容將被覆蓋。 DSO采用優(yōu)良的軟件設(shè)計進(jìn)行快速連續(xù)平均，平均次數(shù)可設(shè) 定為 1～ 2048次，利用平均能使波形顯示分辨率提高到 8bit， 也可以 利用平均提取淹沒在非相關(guān)噪聲中的信號 。利用這一功能，人們可 以觀察正在變化著的信號，如由于漂移、抖動、干擾等因素引 起的波形幅度、時間、相位等參數(shù)的變化。 （ Infinite） 圖 用無限長余輝測量抖動 無限長余輝是利用磁偏轉(zhuǎn)光柵顯示的特點實現(xiàn)的。 數(shù)字示波器 能夠通過 軟件控制波形在顯示器上保持時間（從存 儲器中調(diào)出多顯示幾次 ），改變信號顯示時間的長短 —— 即所 謂顯示更新速率，或稱余輝時間。 圖 脈沖參數(shù)示意圖 可變余輝顯示是 DSO一種顯示時間軟件控制功能。圖 “自動頂 — 底”的例子。 通過△ U的讀數(shù)指示，可以立即準(zhǔn)確讀出波形幅度值或分別 讀出頂部或底部的絕對電平值。簡單地利用前面板的轉(zhuǎn)輪，調(diào)整這些光標(biāo)，能夠測量 波形上任何一點的絕對電平、離觸發(fā)參考點的時間值或者直 接讀出波形上任意兩點的電壓差 (ΔU)、時間差 (ΔT)、以及電 壓與時間的相關(guān)特性等。有的數(shù)字示波器可以存儲十套面板設(shè)臵。 當(dāng)你需要多次重復(fù)使用某幾套設(shè)臵觀測幾個不同波形或?qū)ν? 個波形在不同的設(shè)臵條件下進(jìn)行測量時，可以預(yù)先設(shè)臵好幾套 面板參數(shù)存儲起來。 只須按一下“自動刻度”鍵，軟件 就會對輸入波形進(jìn)行計算，使儀器 調(diào)到合適的掃速、合適的垂直靈敏 度、合適的垂直偏轉(zhuǎn)和觸發(fā)電平， 從而得到滿意的波形顯示 。 基本功能 數(shù)字示波器有很多傳統(tǒng)模擬示波器所不具備的功能，這些功能 也是目前數(shù)字示波器所必須具備的，具有一定的代表性。指示波器顯示的水平方向 (X軸 )每格所代 表的時間值，以 s/div、 ms/div、 μs/div、 ns/div、 ps/div表 示。 垂直靈敏度參數(shù)表明了示波器測量最大和最小信號的能力。 90%幅值 10%幅值 90%幅值 10%幅值 采樣點 采樣點 圖 上升沿與采樣點有關(guān)的示意圖 (a) (b) （ Vertical Defection Coefficient） 也稱垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)，指示波器顯示的垂直方向（ Y軸）每格所 代表的電壓幅度值，常以 V/div或 V/cm表示。 掃速不同，采樣點 間隔不同，則上升 時間讀數(shù)可能不同。 （ Rise Time） 數(shù)字示波器的上升時間和模擬示波器一樣都按式 ()進(jìn)行計算。因此，單次帶寬一般只與采樣速率 和波形重組的方法有關(guān)，上面 。是用 DSO測量單次信號時，能完整地顯示被測波形的 3dB帶 寬。由于一般使用了非實時等效采樣（隨機(jī)采樣或順序 采樣），故重復(fù)帶寬（也稱 等效帶寬 ）可以做得很寬，有的達(dá) 幾十 GHz。 技術(shù)性能指標(biāo) （ BW） 當(dāng)示波器輸入不同頻率的等幅正弦信號時，屏幕上對應(yīng)基準(zhǔn)頻 率的顯示幅度隨頻率變化而下跌 3dB時，其下限到上限的頻率 范圍即頻帶寬度，單位一般是 MHz或 GHz。通 常， 純點顯示 k=25，矢量內(nèi)插 k=10， 正弦內(nèi)插 k=。如果不采用內(nèi)插顯示，則規(guī)定采樣速率應(yīng)為 實時帶寬的 10倍 。實際上 USB 也用來作為 DSO的單次帶寬。 光柵 掃描顯示器在波形翻譯器控制下被視頻隨機(jī)存取儲存器刷新 ，顯示與波形對應(yīng)的各像素 。當(dāng)前主要 有線性插入和曲線插入兩種方式。 （插值、插補(bǔ)、曲線擬合） DSO中常用一種插入器將一些數(shù)據(jù)補(bǔ)充到所有相鄰的采樣點 之間。但是，有時由于過于依賴曲線的平滑性而使用很少的 采樣點（有時少達(dá)每周期 4個），因而噪聲容易混入數(shù)據(jù)中。 當(dāng)光點少時可插補(bǔ) 。 t Ui us t U1s t Uy t Ux t 鎖存及 D/A變換 數(shù)據(jù) A/D變換及存儲 存儲數(shù)字量 圖 數(shù)字存儲示波器的讀出顯示過程 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 RAM 地址 數(shù)據(jù) D0 D1 D2 D3 D12 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 模擬示波器 ：光點矢量掃描圖形是連續(xù)的 。 在 DSO的整機(jī)中，通道噪聲、非線性、時 基抖動、代碼丟失都會引起 A/D轉(zhuǎn)換器的有效比特分辨率降 低 。 當(dāng)輸入信號頻率提高時，其比特分辨率減 小 ；并且不同廠家生產(chǎn)的 A/D，其比特分辨率減小的多少也 是不一樣的。 當(dāng)前各公司給出 DSO的比特分辨率都是 DSO 內(nèi) A/D轉(zhuǎn)換器的比特數(shù)，一般是 8比特 。圖 給出了力科公司采用 XStream技術(shù) 對復(fù)雜波形多次局部放大 的示意圖。為此，不少廠家又提出多種 波形快速縮 放技術(shù) （如 MegaZoom、 QuickZoom、 XStream等）和類 似模擬示波器中的多時基顯示技術(shù)，使用戶通過左右移動或多 次放大深層次的波形分析，既可看到波形的 全貌又可看到局部 細(xì)節(jié)。 由于記錄長度長 ， 在此范圍內(nèi)改變掃速 ， 采樣率可不變 記錄長度短超此小范圍改變掃速則要降低采樣率否則要溢出 降低掃速必須降低采樣率 應(yīng)當(dāng)指出， 增加記錄長度 后，一次捕捉的波形樣點多了，不用 改變掃速就可 同時觀測高速和低速兩種信號 。還有一臺 500MS/s最 高采樣速率、 120k記錄長度的 DSO，在相同掃速下，采樣 速率大于 100MS/s（ C點）。 圖 DSO的掃速、采樣速率和記錄長度的 關(guān)系曲線。因此，現(xiàn)代 DSO都把增加記錄長度（即提高存儲深度）作為一項重要改 進(jìn)措施，