【正文】 改變鋸齒波斜率 ， 即掃描速度 定義 顯示屏上單位長度所代表的時(shí)間為示波器的掃描速度 Ss(t/cm) 按 5分多檔 ， 例如分21檔： ~1S/cm 3)比較和釋抑電路 圖 比較和釋抑電路示意圖 E 充電 放電 4)觸發(fā)掃描狀態(tài) 欲看 3個(gè)脈沖 ： 5號(hào)脈沖觸發(fā)有效 3號(hào)脈沖無用 4號(hào)脈沖要抑制 注意 ： 三個(gè)時(shí)刻： t tp、 t2 三個(gè)時(shí)間： tb、 th、 tw 要求 ： thtb（ 釋抑放電時(shí)間大于回掃時(shí)間 ） 圖 比較和釋抑電路的工作 tp tw ˊ 圖 在連續(xù)掃描情況下 ， 比較和釋抑電路的工作 t1 t2 t4 t5 t1 ˊ t3 Ch充 Ur 5)連續(xù)掃描狀態(tài) 予臵： E0E1 環(huán)路自激 Ch放電至 E1打開閘門 ， 掃描開始 ，到 Up ， Ch充電 ， 到 E2掃描結(jié)束 ， Ch又放電 。 6)結(jié)論： E0調(diào)節(jié) 觸發(fā)掃描： E1≥ E0E2常態(tài) 連續(xù)掃描： E0E1E2自動(dòng)、高頻 外觸發(fā)掃描： E0≥E 2 掃描環(huán)的巧妙加入，通過調(diào)節(jié) E0（ RW穩(wěn)定度） 可使電路處于： “ 常態(tài) ” 觸發(fā)掃描狀態(tài)； “ 自動(dòng) ” 低頻連續(xù)掃描狀態(tài)； “ 高頻 ” 高頻連續(xù)掃描狀態(tài) 且不管哪種掃描都能自動(dòng)與被測信號(hào)同步。 （見前 p17框圖） 1)作用：放大掃描鋸齒電壓并對稱地加至水平偏轉(zhuǎn)板 2)特點(diǎn)：帶寬比 Y通道窄 510倍 3)按鈕：水平（ X）位移 X— Y工作模式 X擴(kuò)展 X放大器增益： 5； 10 示波器的多波形顯示 1)多線顯示 兩個(gè)電子束，兩個(gè) Y通道相互獨(dú)立，可以實(shí)時(shí)看到兩個(gè)瞬變信 號(hào)。 2)多蹤顯示 uA uB 圖 雙蹤示波器 Y通道方框圖 工作方式： A B A+B AB 交替 斷續(xù) 注意 ： 由誰觸發(fā) ？ A 、 B各自觸發(fā) ，則不便比較時(shí)間關(guān)系 。 (a) “ 交替 ”方式 適合觀測 高 頻信號(hào) 交替描繪 A、 B兩路 非實(shí)時(shí)（隔周）比較 (b) “ 斷續(xù) ”方式 適合觀測 低 頻信號(hào) 多次取樣，準(zhǔn)實(shí)時(shí) 波形非連續(xù)，可能 uA uA uB uB 漏掉信息 既可看全景，又可看局部（雷達(dá)、特寫鏡頭） 圖 雙掃描示波器的組成 工作方式： A工作模式； B加亮 A； A延遲 B工作 通用示波器的應(yīng)用 1)帶寬 、上升時(shí)間 Y通道的頻帶寬度 (Bw)， Wr Bt?2)掃描速度 掃描速度反映示波器在水平方向展開信號(hào)的能力。 div(格 )一 般為 1cm。單位為 mV/cm或 V/div。 5)掃描方式 示波器掃描方式可分為連續(xù)和觸發(fā)掃描兩種，隨示波器功能的 擴(kuò)展，還出現(xiàn)了多種的雙時(shí)基掃描。 6)觸發(fā)特性 為了將被測信號(hào)穩(wěn)定地顯示在屏幕上，掃描電壓必須在一定的 觸發(fā)脈沖作用下產(chǎn)生。 示波器 Y通道 BW=100MHz tr= = tx=0 tx=10nS trx= trx=？ trx=10+ ？ 因兩獨(dú)立變量應(yīng)均方相加 則 22x rx rt t t??但這樣測讀太麻煩，最好 0rt ?x rxtt?這要滿足什么條件呢？經(jīng)誤差分析， Δtrx/trx% 圖 示波器帶寬對讀出誤差的影響 %rxrxtt?)(hrxfBWtt可得右圖關(guān)系： tx/tr=1時(shí)，屏幕讀數(shù)相對誤差 %40/ ?? rxrx tt通常要求選用的示波器上升時(shí)間要 tx/tr=3～ 5 對于一般連續(xù)信號(hào) BW/fh=3～ 5 這里 fh是被測信號(hào)中的最高頻率 分量。 在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行 。 但有兩點(diǎn)不足 :1. BW 1500MHz周期重復(fù)信號(hào)難以實(shí)現(xiàn) → 取樣 2. 單次、非周期信號(hào) 難以觀測（拍照） → 存儲(chǔ) BW再提高受到下列因素的限制： （ 1）受到示波管的上限工作頻率的限制。 取樣示波器的基本原理 取樣的概念 是以少量間斷的樣品表征一個(gè)連續(xù)的完整過程。 同理，欲觀察一個(gè)波形，可以把這個(gè)波形在示波器上連續(xù)顯示， 也可以在這個(gè)波形上取很多的取樣點(diǎn)，把連續(xù)波形變換成離散 波形，只要取樣點(diǎn)數(shù)足夠多，滿足取樣定理的要求，顯示這些 離散點(diǎn)也能夠反映原波形的形狀。取樣信號(hào) uo(t)的 頻譜比原信號(hào) ui(t)還要寬。 ui(t) t t t Uo(t) 圖 取樣過程 (a) 輸入信號(hào) (b) 取樣門與取樣脈沖 (c) 取樣信號(hào) Uo(t) ui(t) 非實(shí)時(shí)取樣 不是在一個(gè)信號(hào)波形上完成全部取樣過程，而取 樣點(diǎn)是分別取自若干個(gè)信號(hào)波形的不同位臵，如圖 。 可見 X、 Y偏轉(zhuǎn)板上都應(yīng)該加階梯波 取樣示波器的基本組成 Y通道的作用是在取樣脈沖的作用下，把 高頻信號(hào)變?yōu)榈皖l信 號(hào) 。 取樣示波器的參數(shù) 取樣示波器除具有通用示波器的性能指標(biāo)外，還具有其本身 的技術(shù)參數(shù)。當(dāng)取樣門所用元件工作頻率足夠高時(shí)，取樣門的 最高工作頻率與取樣脈沖底邊寬度 τ成反比 。若取樣密度太低，顯示波 形會(huì)有閃爍現(xiàn)象。 應(yīng)當(dāng)指出，取樣示波器是荷蘭菲利浦（ Philips）公司最先研 制成功的， 1969年美國 HP公司也研制生產(chǎn)了取樣示波器， 帶寬已達(dá) 18GHz，后來進(jìn)展緩慢，以至停產(chǎn)。 因此，現(xiàn)在市場上已 很少見單純的取樣示波器了 ，但取樣示波 器技術(shù)為現(xiàn)代數(shù)字示波器奠定了良好的基礎(chǔ)。 這類 4441 型示波器，其實(shí)時(shí)帶寬為 20或 40MHz，最大采樣 率為 10MS/s或 25MS/s。 1)模擬部分 這里的跟蹤保持電路的功能是在獲取采樣時(shí)凍結(jié)此刻的瞬息電 壓，并保持足夠長的時(shí)間，以便使 A/D能完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。該采集處理器使用了 HPCMOS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了以極高的速率處理采樣點(diǎn)的專用邏輯關(guān)系。 4)主微處理器 使用 68000CPU、 ROM、 RAM的常規(guī)微處理器系統(tǒng)作為控制 示波器的硬件。 力科 （ LeCroy ）的產(chǎn)品，更 突出 了 數(shù)字處理和軟件 的功能。 早期數(shù)字示波器不能像模擬示波器那樣進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，即不能 及時(shí)地反映被測信號(hào)的變化。 圖 更新率低造成的信號(hào)丟失和改進(jìn)情況 （ a） （ b） 死 區(qū) 時(shí)間 同時(shí)，更新率低造成顯示響應(yīng)慢，屏幕上看到的不是正在發(fā) 生的波形，而是從存儲(chǔ)器里調(diào)出來的前幾個(gè)周期的波形，這 對用示波器作監(jiān)視進(jìn)行電路調(diào)試帶來很多的不便。 t U 0 t1 t2 t3 t4 T 試驗(yàn)示波器更新率 是否滿足要求，一個(gè)簡 便的方法是用函數(shù)發(fā)生器信號(hào)加到示波器 上，快速更換波形（如 正弦波 → 方波 → 三 角波 ），看屏幕上是否能快速跟上變化。 2)有混迭失真 混迭失真也稱頻混、假像，是數(shù)字示波器使用中要防止的現(xiàn)象。 避免混迭失真的措施： (a) (b) A) 過采祥 ，即提高采樣速率， 在各種情況下都滿足奈奎斯 特定理的要求； B) 峰值檢測 （包絡(luò)檢測）， 以峰值作為基本的采樣點(diǎn)， 再補(bǔ)上其它的采樣點(diǎn)，則不 會(huì)混迭失真。 數(shù)字示波器的采樣方式有實(shí)時(shí)采樣和等效采樣 (非實(shí)時(shí)采樣 ) ， 等效采樣又可分為隨機(jī)采樣和順序采樣，如圖 。因而目前高帶寬并且 記錄長度長的實(shí)時(shí)采樣 DSO價(jià)格相當(dāng)昂貴。由于這種示波器 每個(gè)采 樣周期在波形上只取一個(gè)樣點(diǎn) ，如圖所示，每次延遲 一個(gè)已知的 Δt 時(shí)間，要想采集足夠多的樣點(diǎn)，則需要更長的 時(shí)間才行。 第一周期 第三周期 第 n周期 順序采樣 1 2 3 n 采樣速率又稱作數(shù)字化速率，描述方式通常有： ⑴ 用采樣次數(shù)來描述，表示 單位時(shí)間內(nèi)采樣的次數(shù) 。 ⑵ 用采樣頻率來描述，如 20MHz。 如每秒鐘儲(chǔ)存 160兆位（ 160Mb/s）的數(shù)據(jù)，對于一個(gè) 8位 （ 8bit）的 A/D轉(zhuǎn)換器來說，就相當(dāng)于 20MS/s的采樣率。 世界各大儀器公司都推出自已的高速 A/D技術(shù)，有的轉(zhuǎn)換速 度已超過 10GS/s以上。 1)并聯(lián)比較式 A/D轉(zhuǎn)換器（也稱 flash閃爍或瞬間式） 并聯(lián)比較式 A/D轉(zhuǎn)換器（及分級(jí)型和流水線式 A/D轉(zhuǎn)換器） 教材 P198 2)CCD+A/D技術(shù) 采用電荷耦合器件 CCD（ Charge Couple Device）作高速模 擬存儲(chǔ)，然后再慢速進(jìn)行 A/D數(shù)字化處理。當(dāng)前這種 單片模擬存儲(chǔ) IC的采樣 速率可達(dá) ，并且價(jià)格相對便宜。但是由于制造技術(shù)上的原因，這種 DSO 的記錄長度有限。 ② 采用循環(huán)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) ：采樣存 儲(chǔ)器具有循環(huán)存儲(chǔ)功能。 ③ 預(yù)采樣 ：采用循環(huán)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)， 主要是為了能觀測觸發(fā)之前的 波形情況，采樣過程必須預(yù)先 進(jìn)行，一開機(jī)就不斷地采樣。 在 DSO中也沿用“觸發(fā)”叫法，設(shè)臵了觸發(fā)功能。 圖 器起振的過程 ， 選擇觸發(fā)電平介于零和穩(wěn)定振幅之間的某一數(shù)值 ， 觸發(fā)極性選正（ 上升沿 ） ， 負(fù)延遲5格 ， 則可在屏幕上同時(shí)看到觸發(fā)前后的情況 ， 即顯示了從起振到穩(wěn)定的全過程 。距離觸發(fā)點(diǎn)的延遲時(shí)間 可由程序設(shè)定，給波形分析帶來很大方便。 觸發(fā)模式選擇：自動(dòng)、正態(tài)、單次等。 延遲觸發(fā)功能也是 DSO檢測故障的一種手段，可以設(shè)法利用故 障形成觸發(fā)信號(hào)，利用負(fù)延遲恰好能看到故障發(fā)生前后的情況。有的 DSO可捕捉 。 通常 水平分辨率 = = =50點(diǎn) /cm 時(shí)間窗口 10 cm 記錄長度 512點(diǎn) 但 習(xí)慣用： 掃速 200ps/cm10s/cm 1 采樣間隔 1ms/cm 50點(diǎn) /cm 水平分辨率 掃速 掃速 水平分辨率 1ms/cm 50點(diǎn) / cm 采樣間隔 = = =20μs 采樣速率 = = ………… …… 屏幕 8cm 10cm 早期 DSO的掃速、采樣速率和記錄長度之間存在如下近似關(guān)系： 記錄長度 ≈ 采樣速率 掃速 10 L（ pts） =fs(MS/s)↓ S（ S/div） ↑ 10（ div） （ ） 掃速 S↑ ，是掃速變低 500 pts=50MS/s 1ms/div 10 div 這樣正好保證了有 500個(gè)采樣點(diǎn)（ 10ms/20ns=500）。 ② 若降低采樣率，如 5MS/s，則 50 pts=5MS/s 1ms/div 10 div （每厘米僅 5個(gè)光點(diǎn)） 如果掃速保持不變，采樣點(diǎn)太少則保證不了時(shí)間分辨率； 早期 DSO改變掃速則聯(lián)動(dòng)改變采樣速率 (實(shí)際上是改變 A/D轉(zhuǎn)換速度，即改變控制 A/D工作的時(shí)鐘頻率 )， 基本上維持 ()式的平衡。只以一 個(gè)顯示窗口設(shè)計(jì)記錄長度，采樣點(diǎn)有 500～ 1000點(diǎn)也就夠了， 但僅 1000個(gè)樣點(diǎn)是難以顯示一個(gè)較復(fù)雜波形的。 ⑵ 不便同時(shí)觀測快慢信號(hào) 。 加亮 A掃描 td U T T’ T’ B掃描 圖 一行電視信號(hào)的觀測 研究式 ()可以發(fā)現(xiàn)： 只要 左邊大于右邊 ，即 記錄長度長，每次采集存儲(chǔ)的樣點(diǎn)多， 一次就能記錄下一個(gè)復(fù)雜的波形，右邊掃速較大范圍改變時(shí)， 采樣速率可以保持不變，克服了上述兩個(gè)缺點(diǎn) ?，F(xiàn)代 DSO記錄長度 已做到多達(dá) 48M采樣點(diǎn)，保證了高的采樣率和對復(fù)雜波形的 捕獲。從圖中可以看出，一臺(tái)最高采樣率為 1GS/s，記 錄長度為 1Kpts的 DSO，當(dāng)掃速提高到 100μs/cm時(shí)，實(shí)際 采樣率已降到 1MS/s（ A點(diǎn)）！而另一臺(tái)最高采樣速率 100MS/s，記錄長度 1Mpts的 DSO，在同樣掃速下，仍然 保持在 100MS/s采樣速率（ B點(diǎn)）。 采樣率 1K記錄長度 120K記錄長度 1M記錄長度 C B A 1GS/s 100MS/s 10MS/s 1MS/s 100KS/s 10KS/s 1KS/s 10ns 100ns 1μs 10μs (500MS/s) 100μs 1ms 10ms 1s 10s