時(shí)域測(cè)量

1、第六章 時(shí)域測(cè)量,本章要點(diǎn)：,· 示波器的功用、分類(lèi)、組成和波形顯示原理,· 通用示波器的組成原理、特性與應(yīng)用,· 取樣技術(shù)在示波器中的應(yīng)用,· 數(shù)字示波器的組成原理、信號(hào)采集處理技術(shù)、特性與功能,本章開(kāi)始將介紹幾種圖示式儀器，從三個(gè)方面去進(jìn)行研究，即時(shí)域(Time Domain)反映的幅度U與時(shí)間T的關(guān)系(如示波器)、頻域(Frequency Domain)反映的幅度U與頻率F的關(guān)系(如頻

2、譜儀)及調(diào)制域(Modulation Domain)。下面將分三章介紹三種圖示式儀器：時(shí)域——示波器、頻域——頻譜儀和數(shù)據(jù)域——邏輯分析儀。,6.1.1 示波器的功用,1. 示波器是一種基本的、應(yīng)用最廣泛的時(shí)域測(cè)量?jī)x器。,2. 是一種全息儀器。示波器能讓人們觀察到信號(hào)波形的全貌，能測(cè)量信號(hào)的幅度、頻率、周期等基本參量，能測(cè)量脈沖信號(hào)的脈寬、占空比、上升（下降）時(shí)間、上沖、振鈴等參數(shù)，還能測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào)的時(shí)間和相位關(guān)系。這些功能

3、是其它電子儀器難以勝任的。,3. 示波器從早期的定性觀測(cè)，已發(fā)展到可以進(jìn)行精確測(cè)量。,4. 示波器是其它圖式儀器的基礎(chǔ)。對(duì)掃頻儀、頻譜儀、邏輯分析儀以及醫(yī)用B超等各種圖示儀器就容易理解了。,6.1.2 示波器的分類(lèi),當(dāng)前常用的示波器從技術(shù)原理上可分為：,（1）模擬式——通用示波器（采用單束示波管實(shí)現(xiàn)顯示，當(dāng)前 最通用的示波器）。,（2）數(shù)字式——數(shù)字存儲(chǔ)示波器（采用A/D、DSP等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化示波器）。,（1）

4、中、低檔示波器，帶寬在60MHz以下。,（2）高檔示波器，帶寬在60MHz以上，大多在300MHz以下。 更高檔的有1GHz～2GHz以上。,從性能上，按示波器的帶寬可分為：,6.1.3 示波器的組成,,Y（垂直）通道：由探頭、衰減器、前置放大器、延遲線(xiàn)和輸出放大器組成，實(shí)質(zhì)上是個(gè)多級(jí)寬頻帶、高增益放大器，主要對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行不失真的線(xiàn)性放大，以保證示波器的測(cè)量靈敏度。,X（水平）通道：由觸發(fā)電路、時(shí)基發(fā)生器和水平

5、輸出放大器組成，主要產(chǎn)生與被測(cè)信號(hào)相適應(yīng)的掃描鋸齒波。,顯示屏：主要由陰極射線(xiàn)管組成，常以CRT (Cathode Ray Tube)表示，通常稱(chēng)為示波管。當(dāng)前以光點(diǎn)和光柵方式作顯示屏的主要采用示波管。另外，平板顯示屏是后起之秀，發(fā)展很快，尤其是液晶顯示屏（LCD）已經(jīng)應(yīng)用于示波器了。,6.2 示波管（CRT）,示波管屬于電真空器件，又稱(chēng)為陰極射線(xiàn)管（CRT）。,6.2.1 電子槍,電子槍的作用是發(fā)射電子并形成強(qiáng)度可

6、控制的很細(xì)的電子束。它由以下幾部分組成：,1.燈絲F——在交流低壓(如6.3V)下使鎢絲燒熱,用于加熱陰極。,2.陰極K——是一個(gè)表面涂有氧化鋇（其逸出功小，內(nèi)部自由電子容易逸出）的金屬,3.第一柵極G1——調(diào)節(jié)G1的電位可以調(diào)節(jié)示波器的亮度，常置于示波器面板上供使用。,當(dāng)控制信號(hào)加于G1，其亮度可隨之改變，則可以傳遞信息，稱(chēng)為示波器的Z軸電路。,4.第二柵極G2——隔離開(kāi)G1和A1，以減小亮度調(diào)節(jié)與聚焦調(diào)節(jié)的相互影響。,5.第

7、一陽(yáng)極A1——與第二陽(yáng)極A2構(gòu)成一個(gè)電子透鏡，對(duì)電子束起聚焦作用。,6.第二陽(yáng)極A2——是個(gè)更大的同軸圓筒，其上電壓較高，它主要與A1構(gòu)成電子透鏡。,7.第三陽(yáng)極A3——具有上萬(wàn)伏的高壓，用于對(duì)電子束加速，故也稱(chēng)后加速陽(yáng)極。,6.2.2 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng),1．靜電偏轉(zhuǎn)---光點(diǎn)法----用干示波器,2..磁偏轉(zhuǎn)-----光柵法----用于電視機(jī)、計(jì)算機(jī)顯示器及示波器。,,比例系數(shù)稱(chēng)為示波管的偏轉(zhuǎn)因數(shù)，單位為cm/V，它的倒數(shù)Dy＝1／hy

8、稱(chēng)為示波管的偏轉(zhuǎn)靈敏度，單位為V/cm。偏轉(zhuǎn)靈敏度是示波管的重要參數(shù)。,6.2.3 熒光屏,在示波管正面內(nèi)壁涂上一層熒光物質(zhì)，熒光物質(zhì)將高速電子的轟擊動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，產(chǎn)生亮點(diǎn)。,余輝時(shí)間：當(dāng)電子束從熒光屏上移去后，光點(diǎn)仍能在屏上保持一定的時(shí)間才消失。從電子束移去到光點(diǎn)：亮度下降為原始值的10％，所延續(xù)的時(shí)間稱(chēng)為余輝時(shí)間．,小于10μs的為極短余輝；,不同熒光材料余輝時(shí)間不一樣：,10μs～1ms為短余輝（通常是藍(lán)色，便于攝影感光

9、）；,1ms～0.1s為中余輝（通常為綠色，眼睛不易疲勞）；,0.1s～1s為長(zhǎng)余輝（通常是黃色）；,大于1s為極長(zhǎng)余輝（通常是黃色）。,6.3　波形顯示原理,6.3.1 顯示隨時(shí)間變化的圖形,1.光點(diǎn)掃描顯示原理,光點(diǎn)位置控制：,2.信號(hào)與掃描電壓的同步,若顯示兩個(gè)正弦波怎么辦？,3.連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描,連續(xù)掃描：一開(kāi)機(jī)就有掃描線(xiàn)，來(lái)信號(hào)同步后波形才穩(wěn)定。,觸發(fā)掃描：一開(kāi)機(jī)沒(méi)有掃描線(xiàn)，來(lái)信號(hào)觸發(fā)后波形才穩(wěn)定。,6.3.2 顯示

10、兩個(gè)變量之間的關(guān)系,Ux和Uy配合起來(lái)，即能夠畫(huà)出任意的波形。利用這種特點(diǎn)就可以把示波器變?yōu)橐粋€(gè)X—Y圖示儀。1.李薩如圖形：校準(zhǔn)頻率指示2.邏輯分析儀：0、1顯示3.矢量示波器：色坐標(biāo),※6.3.3 光柵顯示原理,光柵顯示主要用于電視機(jī)和計(jì)算機(jī)的顯示器，通常都是采用磁偏轉(zhuǎn)方式的顯像管。,1.光柵顯示的原理與實(shí)現(xiàn),電子束先要在行、場(chǎng)（即X、Y）掃描的配合下，從左到右、從上到下掃出略有傾斜的水平亮線(xiàn)，這些亮線(xiàn)合成為光柵，如圖

11、6.12所示（示意圖）。,光柵顯示是三維（X、Y、Z）坐標(biāo)顯示。X、Y偏轉(zhuǎn)只用于決定光點(diǎn)在屏幕上的位置，而Z軸電路（見(jiàn)示波管第一柵極）則用于控制光點(diǎn)顯示的強(qiáng)弱亮暗，這是由被測(cè)信號(hào)控制的。,6.3.4 平板顯示原理,上述顯示是基于電真空器件CRT內(nèi)進(jìn)行的，這種方式優(yōu)點(diǎn)多多缺點(diǎn)不少，引發(fā)世人發(fā)明多種方案欲取而代入。,作業(yè)：6.5,6.4 通用示波器,6.4.1 通用示波器的組成,通用示波器是指示波器中應(yīng)用最廣泛的一種，它通常泛指

12、采用單束示波管、除取樣示波器及專(zhuān)用或特殊示波器以外的各種示波器。,6.4.2 示波器的Y(垂直)通道,示波器的Y通道的任務(wù)是將被觀測(cè)的信號(hào)盡量不失真地加到示波管Y偏轉(zhuǎn)板上。,1.探頭（探極）與耦合,注意：探頭不能張冠李戴，必須配對(duì)使用。否則300MHz帶寬的示波器可能不到50MHz的效果。,1)無(wú)源電壓探頭,輸入電阻：1MΩ→10MΩ輸入電容：180pF→18pF展寬了頻帶分壓比：10︰1擴(kuò)展示波器的量程上限,附加一

13、個(gè)RLC阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，把工作頻率上限提高到了300MHz以上。,2)耦合,2.輸入衰減器,對(duì)于直流或低頻情況：,,對(duì)于高頻情況,,當(dāng)滿(mǎn)足 R1C1=R2C2,能在很寬頻率范圍得到最佳補(bǔ)償，使信號(hào)不失真。,示波器的衰減器實(shí)際上由一系列RC分壓器組成，改變分壓比即可改變示波器的偏轉(zhuǎn)靈敏度。這個(gè)改變分壓比的開(kāi)關(guān)即為示波器靈敏度粗調(diào)開(kāi)關(guān)，在面板上常用V/cm加標(biāo)記。,通常示波器的靈敏度都是按1、2、5步進(jìn)，例如，10mV/cm

14、~20V/cm分11檔。,3.延遲線(xiàn),4.Y放大器,Y放大器使示波器具有觀測(cè)微弱信號(hào)的能力。Y放大器應(yīng)該有穩(wěn)定的增益、較高的輸入阻抗、足夠?qū)挼念l帶和對(duì)稱(chēng)輸出的輸出級(jí)。,通常把Y放大器分成前置放大器和輸出放大器兩部分。,寬頻帶、高增益差分放大示波器售價(jià)主要決定帶寬,主要按鈕：垂直（Y）位移-----調(diào)Y放大器直流電位，使水平基 線(xiàn)上下移動(dòng)。,尋跡-----有時(shí)Y增益過(guò)大,基線(xiàn)跑出屏幕,按“尋跡”,倍率-----若把“倍率”置于“&

15、#215;5”,則負(fù)反饋減小，,使增益大大降低拉回基線(xiàn),增益增加5倍，這便于觀測(cè)微弱信號(hào)。,6.4.3 示波器的X(水平)通道,示波器的X通道主要由掃描發(fā)生器環(huán)、觸發(fā)電路和X放大器組成．（見(jiàn)前第17張幻燈稿：示波器組成框圖）,1.觸發(fā)電路,作用----為掃描門(mén)提供觸發(fā)脈沖,1)觸發(fā)源選擇,“內(nèi)”觸發(fā)：利用從Y通道來(lái)的被測(cè)信號(hào)作觸發(fā)信號(hào)，這是最 常用的情況；,“外”觸發(fā)：是用外接信號(hào)作觸發(fā)信號(hào)，但觸發(fā)信號(hào)的周期應(yīng) 與被測(cè)信號(hào)有

16、一定的關(guān)系，外觸發(fā)常用在被測(cè)信號(hào)不適宜作觸 發(fā)信號(hào)或比較兩個(gè)信號(hào)時(shí)間關(guān)系的情況。,“電源觸發(fā)”：在觀測(cè)與電源有關(guān)的信號(hào)時(shí)，可選“電源”觸 發(fā)，以便于與電源同步。,2)觸發(fā)耦合方式,“DC”直接耦合：用于直流或緩慢變化的信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)時(shí)；,“AC”交流耦合：若用交流信號(hào)觸發(fā)，置AC方式，這時(shí)電容 C1（約0.47μF）起隔直作用；,“低頻抑制”：利用C1、C2（約0.01μF）串聯(lián)后的電容，抑 制信號(hào)中大約2kHz以下的低頻

17、成分，主要目的是濾除信號(hào)中 的低頻干擾；,“HF”高頻耦合：利用C1和更小的C3（約1000pF）串聯(lián)后 只允許通過(guò)頻率很高的波,3)觸發(fā)電平與觸發(fā)極性選擇,其作用是讓使用者可以選定在被測(cè)信號(hào)波形的某一點(diǎn)上產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，也就是可以自由選定從信號(hào)的某一點(diǎn)開(kāi)始觀測(cè)。,2.掃描發(fā)生器環(huán)（時(shí)基電路）,1)掃描門(mén)（時(shí)基閘門(mén)、可以是任何雙穩(wěn)態(tài)電路）,2)積分器（鋸齒掃描電壓產(chǎn)生，密勒(Miller)積分器）,3)比較和釋抑電路,4)觸發(fā)掃

18、描狀態(tài),欲看3個(gè)脈沖：1、5號(hào)脈沖觸發(fā)有效2、3號(hào)脈沖無(wú)用4號(hào)脈沖要抑制注意：三個(gè)時(shí)刻：t1、tp、t2三個(gè)時(shí)間：tb、th、tw要求： th>tb（釋抑放電時(shí)間大于回掃時(shí)間）,5)連續(xù)掃描狀態(tài),予置：E0>E1環(huán)路自激Ch放電至E1打開(kāi)閘門(mén)，掃描開(kāi)始，到Up ，Ch充電，到E2掃描結(jié)束，Ch又放電。當(dāng)有信號(hào)（2號(hào)觸發(fā)脈沖）則環(huán)路被信號(hào)所同步。,6)結(jié)論：,掃描環(huán)的巧妙加入，通過(guò)調(diào)節(jié)E0（RW穩(wěn)定

19、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(cè)信號(hào)同步。,說(shuō)明：上面是以最簡(jiǎn)單的電路來(lái)講述環(huán)路工作原理的，實(shí)際 電路更完善更先進(jìn)。,3.X放大器（見(jiàn)前p17框圖）,1)作用：放大掃描鋸齒電壓并對(duì)稱(chēng)地加至水平偏轉(zhuǎn)板,2)特點(diǎn)：帶寬比Y通道窄5-10倍,X—Y工作模式----,X擴(kuò)展----X放大器增益：×5；×10,

20、,6.4.4 示波器的多波形顯示,1.多線(xiàn)顯示和多蹤顯示,1)多線(xiàn)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)。這種能產(chǎn)生多個(gè)電子束的示波管工藝要求較高、價(jià)格較貴。,2)多蹤顯示,工作方式：ABA+BA-B交替斷續(xù),注意：由誰(shuí)觸發(fā)？A 、 B各自觸發(fā)，則不便比較時(shí)間關(guān)系。A、B共一觸發(fā)，便于比較時(shí)間關(guān)系。,(a) “交替”方式,適合觀測(cè)高頻信號(hào),交替描繪A、B兩路,非實(shí)時(shí)（隔周）比較,(b) “斷

21、續(xù)”方式,適合觀測(cè)低頻信號(hào),多次取樣，準(zhǔn)實(shí)時(shí),波形非連續(xù)，可能,漏掉信息,2.雙時(shí)基掃描,既可看全景，又可看局部（雷達(dá)、特寫(xiě)鏡頭）,,工作方式：A工作模式；B加亮A；A延遲B工作,6.4.5 通用示波器的應(yīng)用,1.通用示波器的主要技術(shù)指標(biāo),1)帶寬、上升時(shí)間,Y通道的頻帶寬度(Bw)，,,2)掃描速度,掃描速度反映示波器在水平方向展開(kāi)信號(hào)的能力。掃描速度是光點(diǎn)的水平移動(dòng)速度，單位是s/cm，或s/div。div(格)一般為1cm

22、。,3)偏轉(zhuǎn)靈敏度,偏轉(zhuǎn)靈敏度Dy反映示波器觀察微弱信號(hào)的能力。單位為mV/cm或V/div。,4)輸入阻抗,示波器輸入阻抗一般可等效為電阻和電容并聯(lián)。,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。主要有延遲掃描、組合掃 描、交替掃描等，但此時(shí)示波器中要有兩套掃描系統(tǒng)。,6)觸發(fā)特性,為了將被測(cè)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。,2.通用示波

23、器的選用原則,選用示波器的主要依據(jù)是上述各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)，但最主要的是帶寬。,trx=10+3.5 ？因兩獨(dú)立變量應(yīng)均方相加,則,,,但這樣測(cè)讀太麻煩，最好,,,,這要滿(mǎn)足什么條件呢？經(jīng)誤差分析，,可得右圖關(guān)系：,tx/tr=1時(shí)，屏幕讀數(shù)相對(duì)誤差,,通常要求選用的示波器上升時(shí)間要,tx/tr=3～5,對(duì)于一般連續(xù)信號(hào),BW/fh=3～5,這里fh是被測(cè)信號(hào)中的最高頻率分量。,3.通用示波器的基本測(cè)量方法,利用示波器可以進(jìn)行電壓、

24、頻率、相位差以及其它物理量的測(cè)量。在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行。,提問(wèn)：,1 觀測(cè)一個(gè)10MHz正弦波，為使失真小應(yīng)選什么示波器？,2 測(cè)量電視機(jī)的視頻信號(hào)要選什么示波器？,3 測(cè)量電視機(jī)的中頻信號(hào)要選什么示波器？,4 測(cè)量電視機(jī)的高頻信號(hào)要選什么示波器？,習(xí)題：6.10,>30MHz,>120MHz,>20MHz,>3000MHz,6.5 取樣技術(shù)在示波器中的應(yīng)用,以上介紹的通用示波器是“實(shí)時(shí)示波器”，測(cè)量時(shí)間(一個(gè)掃描

25、正程)=被測(cè)信號(hào)的實(shí)際持續(xù)時(shí)間，看到的就是正發(fā)生的。,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(cè)（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。,（2）受Y通道放大器帶寬的限制；,(3) 受時(shí)基電路掃描速度的限制。,6.5.1 取樣示波器的基本原理,1.實(shí)時(shí)取樣和非實(shí)時(shí)取樣,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(guò)程。例如，

26、電影、數(shù)字音視頻技術(shù)都是建立在取樣技術(shù)的基礎(chǔ)上的。,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(mǎn)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。上述取樣方法叫“實(shí)時(shí)取樣”。取樣信號(hào)uo(t)的頻譜比原信號(hào)ui(t)還要寬。由此可知，實(shí)時(shí)取樣并不能解決示波器在觀測(cè)高頻信號(hào)時(shí)所遇到的頻帶限制的困難。,非實(shí)時(shí)取樣---不是在一個(gè)信

27、號(hào)波形上完成全部取樣過(guò)程，而取樣點(diǎn)是分別取自若干個(gè)信號(hào)波形的不同位置，如圖6.47所示。,,條件：周期信號(hào) 連綿不斷取樣點(diǎn)間隔： mt+nΔt左圖 m=1（每個(gè)周期取一點(diǎn)）若 m=10,1000…則波形展得更寬,2.顯示信號(hào)的合成過(guò)程,兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板上加什么樣的電壓呢? 因要經(jīng)過(guò)mt+Δt的停留時(shí)間，然后跳至下一點(diǎn)。可見(jiàn)X、Y偏轉(zhuǎn)板上都應(yīng)該加階梯波,6.5.2 取樣示波器的基本組成,,Y通

28、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)。延長(zhǎng)電路起記憶作用，把每個(gè)取樣信號(hào)幅度記錄下來(lái)并展寬水平系統(tǒng)的主要任務(wù)是產(chǎn)生時(shí)基掃描信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生Δt步進(jìn)延遲脈沖送Y軸系統(tǒng)。,6.5.3 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)。,1.取樣示波器的帶寬,取樣示波器的帶寬主要決定于取樣門(mén)（技術(shù)關(guān)鍵），因?yàn)楸粶y(cè)頻率越高，要求取樣脈沖越窄。當(dāng)取樣門(mén)所用元件工作頻率足夠高時(shí)，取樣門(mén)的最高工

29、作頻率與取樣脈沖底邊寬度τ成反比。通常，樣門(mén)最高工作頻率可表示為,,（6.17）,2.取樣密度,取樣密度是指屏幕在水平方向上顯示的被測(cè)信號(hào)每格對(duì)應(yīng)的取樣點(diǎn)數(shù)，常用每厘米的亮點(diǎn)數(shù)表示。若取樣密度太低，顯示波形會(huì)有閃爍現(xiàn)象。,3.等效掃描速度,等效掃速定義為被測(cè)信號(hào)經(jīng)歷時(shí)間與水平方向展寬的距離比。,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(guó)HP公司也研制生產(chǎn)了取樣示波器，帶寬已達(dá)18GHz

30、，后來(lái)進(jìn)展緩慢，以至停產(chǎn)。其主要原因：,一是單純的取樣示波器只能觀測(cè)重復(fù)性的周期信號(hào)，應(yīng)用范圍受限；,二是數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，已將取樣技術(shù)融合到數(shù)字示波器中去了，現(xiàn)代數(shù)字示波器不僅可以觀測(cè)超高頻重復(fù)性的周期信號(hào)，還可以觀測(cè)瞬態(tài)的單次脈沖，并且還具有存儲(chǔ)功能。,因此，現(xiàn)在市場(chǎng)上已很少見(jiàn)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)。,6.6 數(shù)字示波器,數(shù)字示波器通常稱(chēng)為數(shù)字存儲(chǔ)示波器(Digital Stor

31、age Oscilloscope，縮寫(xiě) DSO)。,這類(lèi) 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。,2.單處理器數(shù)字示波器,3.多處理器數(shù)字示波器（用HP54600系列示波器來(lái)說(shuō)明）,圖中包含了三個(gè)處理器（主處理器、采集處理器和波形翻譯器），現(xiàn)分四部分進(jìn)行介紹。,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(zhǎng)的時(shí)間，以便使A/D能完成模數(shù)轉(zhuǎn)換

32、。,2)采集處理器,使用隨機(jī)-重復(fù)采樣，送入波形存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)放置點(diǎn)是經(jīng)過(guò)復(fù)雜計(jì)算的，采集處理器必須根據(jù)采樣與觸發(fā)信號(hào)的相對(duì)關(guān)系來(lái)確定它們的正確放置位置，以便重構(gòu)波形。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(zhuān)用邏輯關(guān)系。,3)波形翻譯器,波形翻譯器也是一個(gè)專(zhuān)用的處理器集成電路，將波形對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)相關(guān)的電壓和時(shí)間值翻譯成顯示器上的垂直和水平像素位置，再將這些波形的像素位置對(duì)應(yīng)地送至像素存儲(chǔ)器。,4)主微處

33、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。,由于采用了多處理器各負(fù)其責(zé)協(xié)同工作，使示波器性能大為改善，其采樣率大大提高，尤其是顯示更新率可做到1500000 點(diǎn)/秒以上。,力科（ LeCroy ）的產(chǎn)品，更突出了數(shù)字處理和軟件的功能。,6.6.2 信號(hào)的采集處理技術(shù),1.早期數(shù)字示波器的缺點(diǎn),1)屏幕更新率低,更新率是指每秒鐘在屏幕上描畫(huà)掃跡的次數(shù)，也稱(chēng)波形捕獲率，即每秒可以捕獲的波形數(shù)

34、目。,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(cè)量，即不能及時(shí)地反映被測(cè)信號(hào)的變化。這是由于它只有一個(gè)微處理器，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)時(shí)處理的要求。,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(lái)的前幾個(gè)周期的波形，這對(duì)用示波器作監(jiān)視進(jìn)行電路調(diào)試帶來(lái)很多的不便。,例：右圖調(diào)延遲時(shí)間T，要多次反復(fù)調(diào)整才行。,試驗(yàn)示波器更新率是否滿(mǎn)足要求，一個(gè)簡(jiǎn)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

35、弦波→方波→三角波），看屏幕上是否能快速跟上變化。,為此，現(xiàn)代數(shù)字示波器在提高更新率上作了很大的改進(jìn)，如泰克（Tektronix）公司采用InstaVu技術(shù)已達(dá)到了400000W/S（波形/ 秒）以上，可以做到“模擬示波器的感覺(jué)，數(shù)字示波器的性能"的效果。,2)有混迭失真,混迭失真也稱(chēng)頻混、假像，是數(shù)字示波器使用中要防止的現(xiàn)象。造成混迭失真的原因是欠采樣，采樣頻率太低，違背了奈奎斯特取樣定理（取樣頻率必須高于信號(hào)最

36、高頻率分量至少2倍以上），即未采到足夠多的樣點(diǎn)來(lái)重構(gòu)波形，而造成的假象。,避免混迭失真的措施：,A) 過(guò)采祥，即提高采樣速率，在各種情況下都滿(mǎn)足奈奎斯特定理的要求；,B) 峰值檢測(cè)（包絡(luò)檢測(cè)），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。,上述兩個(gè)缺點(diǎn)是現(xiàn)代DSO設(shè)計(jì)和使用中要防止的問(wèn)題。,2.采樣方式,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6.

37、58所示。,1)實(shí)時(shí)采樣,實(shí)時(shí)采樣是對(duì)每個(gè)采集周期的采樣點(diǎn)按時(shí)間順序進(jìn)行簡(jiǎn)單的排列就能表達(dá)一個(gè)波形，,2)隨機(jī)采樣,由于實(shí)時(shí)采樣DSO要求采樣速率高，例如帶寬為100MHz就要求A/D器件的轉(zhuǎn)換速度不能低于400MS/s，這樣高速的A/D和采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器價(jià)格都比較高。因而目前高帶寬并且記錄長(zhǎng)度長(zhǎng)的實(shí)時(shí)采樣DSO價(jià)格相當(dāng)昂貴。而實(shí)際上大多數(shù)測(cè)量的都是重復(fù)信號(hào)，,3)順序采樣,順序采樣方式主要用于數(shù)字取樣示波器中，能以極低的采樣

38、速率（100 kHz～200kHz）獲得極高的帶寬（高達(dá)50GHz），并且垂直分辨率一般在10bit以上。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(zhǎng)的時(shí)間才行。不能進(jìn)行單次捕捉和預(yù)觸發(fā)觀察也是它的缺點(diǎn)。,3.采樣速率,采樣速率又稱(chēng)作數(shù)字化速率，描述方式通常有：,⑴用采樣次數(shù)來(lái)描述，表示單位時(shí)間內(nèi)采樣的次數(shù)。如20MS/s（20×106次/秒

39、）。,⑵用采樣頻率來(lái)描述，如20MHz。,⑶用信息率來(lái)描述，表示每秒鐘儲(chǔ)存多少位（bit）的數(shù)據(jù)。如每秒鐘儲(chǔ)存160兆位（160Mb/s）的數(shù)據(jù)，對(duì)于一個(gè)8位（8bit）的A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，就相當(dāng)于20MS/s的采樣率。,采樣速率高可以增大DSO的帶寬，但事實(shí)上，DSO的采樣速率還受到采集存儲(chǔ)器容量的限制，一般在不同掃速時(shí)，要求采樣速率是不一樣的，防止采樣點(diǎn)過(guò)多而溢出采集存儲(chǔ)器，其具體定量關(guān)系見(jiàn)下述。,4.采集器件,世界各大儀

40、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(guò)10GS/s以上。當(dāng)前在DSO中主要采用下面兩種類(lèi)型A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)。,1)并聯(lián)比較式 A/D轉(zhuǎn)換器（也稱(chēng)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(xiàn)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。這種CCD+A/D組合采集的原理如圖6

41、.60所示。當(dāng)前這種單片模擬存儲(chǔ)IC的采樣速率可達(dá)2.5GS/s，并且價(jià)格相對(duì)便宜。四片這樣的IC交叉復(fù)用，可達(dá)到10GS/s。但是由于制造技術(shù)上的原因，這種DSO的記錄長(zhǎng)度有限。,兩路組合采集的原理,5.采樣存儲(chǔ)器,① 要高速存儲(chǔ)器：在DSO中每個(gè)新獲取的采樣數(shù)據(jù)都必須立即存入采樣存儲(chǔ)器，因此它必須具有與采樣速率同步的連續(xù)接收數(shù)據(jù)的能力。,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。先進(jìn)先出，總是存放有最新的nm個(gè)

42、采樣數(shù)據(jù)。,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(cè)觸發(fā)之前的波形情況，采樣過(guò)程必須預(yù)先進(jìn)行，一開(kāi)機(jī)就不斷地采樣。,6.觸發(fā)功能,“觸發(fā)”的概念來(lái)自模擬示波器，只能觀測(cè)觸發(fā)點(diǎn)以后的波形。 在DSO中也沿用“觸發(fā)”叫法，設(shè)置了觸發(fā)功能。但這里觸發(fā) 信號(hào)只是在采樣存儲(chǔ)器選取信號(hào)的一種標(biāo)志，以便可以靈活地 選取采樣存儲(chǔ)器中某部分的波形送至顯示窗口。,圖6.62中是觀測(cè)振蕩器起振的過(guò)程，選擇觸發(fā)電平介于零和穩(wěn)定振幅之間

43、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(guò)程。,正延時(shí) 是指可以觀測(cè)觸發(fā)點(diǎn)以后的被測(cè)信號(hào)；,負(fù)延時(shí) 可以觀測(cè)觸發(fā)點(diǎn)之前的信號(hào)。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(lái)很大方便。,觸發(fā)源選擇：內(nèi)觸發(fā)(可分別由通道1或通道2觸發(fā))、外觸發(fā)、交流電源觸發(fā)等。,觸發(fā)模式選擇：自動(dòng)、正態(tài)、單次等。,觸發(fā)類(lèi)型：邊緣觸發(fā)、視頻觸發(fā)、脈沖觸發(fā)、延遲觸發(fā)及毛刺觸發(fā)等。,延遲

44、觸發(fā)功能也是DSO檢測(cè)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。,圖6.63給出了毛刺觸發(fā)捕捉尖峰干擾的波形。有的DSO可捕捉0.6ns的毛刺。,7.采樣速率與記錄長(zhǎng)度(即存儲(chǔ)深度),采樣速率fs(MS/s)↑→數(shù)據(jù)點(diǎn)↑→記錄長(zhǎng)度L（pts）↑→高速存儲(chǔ)器難度↑,例如，想要在100ms/div的掃速下以1GS/s采樣,那將需要1000M的內(nèi)存。,但習(xí)慣用：,掃速 200ps/cm--

45、-10s/cm,早期DSO的掃速、采樣速率和記錄長(zhǎng)度之間存在如下近似關(guān)系： 記錄長(zhǎng)度≈采樣速率×掃速×10 L（pts）=fs(MS/s)↓×S（S/div）↑×10（div） （6.20）,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）。 ① 若降低掃

46、速，如10ms/s（這時(shí)可看100ms時(shí)間的信號(hào)），則 5000 pts=50MS/s×10ms/div×10 div 如果保持采樣率不變，采樣點(diǎn)太多采樣存儲(chǔ)器又會(huì)溢出。 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

47、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(6.20)式的平衡。,但這樣的設(shè)計(jì)存在兩個(gè)缺點(diǎn)：,⑴記錄長(zhǎng)度太短，不能完整記錄一個(gè)較復(fù)雜的信號(hào)。只以一個(gè)顯示窗口設(shè)計(jì)記錄長(zhǎng)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。否則水平方向分辨力很差，丟失波形中一些信息。,⑵不便同時(shí)觀測(cè)快慢信號(hào)。只以一個(gè)顯示窗口設(shè)計(jì)記錄長(zhǎng)度，在觀測(cè)一個(gè)含有

48、快慢信號(hào)的波形時(shí)，例如圖6.64所示的一行電視信號(hào)時(shí)，若以慢信號(hào)行頻調(diào)整掃速，可以看到一行完整的信號(hào)，但看不清楚其中電視信號(hào)的波形；若以其中快變的電視信調(diào)整掃速，則又看不到一行完整的信號(hào)。,研究式(6.20)可以發(fā)現(xiàn)：,只要左邊大于右邊，即記錄長(zhǎng)度長(zhǎng)，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)。因此，現(xiàn)代DSO都把增加記錄長(zhǎng)度（即提高存儲(chǔ)深度

49、）作為一項(xiàng)重要改進(jìn)措施，設(shè)計(jì)超快、超長(zhǎng)的采集存儲(chǔ)器。現(xiàn)代DSO記錄長(zhǎng)度已做到多達(dá)48M采樣點(diǎn)，保證了高的采樣率和對(duì)復(fù)雜波形的捕獲。,圖6.65給出了幾種不同DSO的掃速、采樣速率和記錄長(zhǎng)度的關(guān)系曲線(xiàn)。從圖中可以看出，一臺(tái)最高采樣率為1GS/s，記錄長(zhǎng)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(zhǎng)度1Mpts的DSO，在同樣掃速下，仍然

50、保持在100MS/s采樣速率（B點(diǎn)）。還有一臺(tái)500MS/s最高采樣速率、120k記錄長(zhǎng)度的DSO，在相同掃速下，采樣速率大于100MS/s（C點(diǎn)）。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,采樣率,1K記錄長(zhǎng)度,120K記錄長(zhǎng)度,1M記錄長(zhǎng)度,C,B,A,1GS/s,100MS/s,10MS/s,1MS/s,100KS/s,10KS/s,0.01KS/s,1KS/s,0.1KS/s,10ns,100ns,1μs,10

51、μs,(500MS/s),100μs,0.1s,1ms,10ms,1s,10s,(t/div),100s,1ks,10ks,100ks,掃速,圖6.65 掃速、取樣率和記錄長(zhǎng)度的關(guān)系曲線(xiàn),,,,結(jié)論：記錄長(zhǎng)度大的DSO，掃速在 較大范圍調(diào)節(jié)時(shí)，采樣速率不必跟著變化。,由于記錄長(zhǎng)度長(zhǎng)，在此范圍內(nèi)改變掃速，采樣率可不變,記錄長(zhǎng)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

52、加記錄長(zhǎng)度后，一次捕捉的波形樣點(diǎn)多了，不用改變掃速就可同時(shí)觀測(cè)高速和低速兩種信號(hào)。但是屏幕只有10格500點(diǎn)左右像素，若捕獲100000點(diǎn)的波形，僅有500點(diǎn)顯示在屏幕上，只能看到波形中的某一部分，其余99500點(diǎn)是在屏幕左右看不見(jiàn)的地方。為此，不少?gòu)S家又提出多種波形快速縮放技術(shù)（如MegaZoom、QuickZoom、X-Stream等）和類(lèi)似模擬示波器中的多時(shí)基顯示技術(shù)，使用戶(hù)通過(guò)左右移動(dòng)或多次放大深層次的波形分析，既

53、可看到波形的全貌又可看到局部細(xì)節(jié)。解決了長(zhǎng)記錄長(zhǎng)度和快速顯示處理之間的矛盾。圖6.66給出了力科公司采用X-Stream技術(shù)對(duì)復(fù)雜波形多次局部放大的示意圖。,8.有效比特分辨率,模擬示波器的垂直分辨率以示波管良好聚焦情況下每格多少線(xiàn)來(lái)表示，而DSO的垂直分辨率是以比特?cái)?shù)來(lái)表示的，所以叫比特分辨率。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?cái)?shù)，一般是8比特。實(shí)際上，A/D轉(zhuǎn)換器的真正比特分辨率---即有效

54、比特分辨率（EBR）與被轉(zhuǎn)換的信號(hào)頻率有關(guān)系。當(dāng)輸入信號(hào)頻率提高時(shí)，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。例如同樣是200MS/s、8bitA/D，AD770和CXA1076在輸入100MHz滿(mǎn)刻度信號(hào)時(shí)，前者不足5bit，而后者不到4bit。在DSO的整機(jī)中，通道噪聲、非線(xiàn)性、時(shí)基抖動(dòng)、代碼丟失都會(huì)引起A/D轉(zhuǎn)換器的有效比特分辨率降低。因此，簡(jiǎn)單地用A/D比特?cái)?shù)來(lái)表示DSO的垂直

55、分辨率是不科學(xué)的，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的DSO有效比特分辨率評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量方法。,6.6.3 波形顯示技術(shù),這種技術(shù)的原理是：在采樣點(diǎn)之間插入曲線(xiàn)段而使顯示波形平滑。但是，有時(shí)由于過(guò)于依賴(lài)曲線(xiàn)的平滑性而使用很少的采樣點(diǎn)（有時(shí)少達(dá)每周期4個(gè)），因而噪聲容易混入數(shù)據(jù)中。,1.點(diǎn)顯示技術(shù),一般要求為每個(gè)信號(hào)周期顯示20～25個(gè)點(diǎn)。,2.數(shù)據(jù)點(diǎn)插入技術(shù)（插值、插補(bǔ)、曲線(xiàn)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(diǎn)之間。采用

56、插值技術(shù)可以降低對(duì)采樣速率的要求。當(dāng)前主要有線(xiàn)性插入和曲線(xiàn)插入兩種方式。常用的插入技術(shù)：,1)矢量式顯示（線(xiàn)性插入）,2)正弦內(nèi)插,3)改進(jìn)型正弦插入,4)SinX/X插入,3.矩陣像象素點(diǎn)顯示技術(shù)（不用D/A把點(diǎn)數(shù)據(jù)還原成模擬電壓）,,要求將波形對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)相關(guān)的電壓和時(shí)間值翻譯成顯示器上的垂直和水平像素位置，再將這些波形的像素位置對(duì)應(yīng)地送至視頻隨機(jī)存取儲(chǔ)存器（或稱(chēng)屏幕存儲(chǔ)器、像素存儲(chǔ)器、畫(huà)面緩沖區(qū)，該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元與屏幕像素位置

57、一一對(duì)應(yīng)）相應(yīng)的存儲(chǔ)位置上。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(chǔ)存器刷新，顯示與波形對(duì)應(yīng)的各像素。,4.有效存儲(chǔ)帶寬,DSO的有效存儲(chǔ)帶寬（USB，useful storage bandwidth）描述的是DSO觀測(cè)正弦波信號(hào)最高頻率的能力。實(shí)際上USB也用來(lái)作為DSO的單次帶寬。,前面已經(jīng)指出，為了避免混淆現(xiàn)象發(fā)生，目前實(shí)時(shí)采樣 DSO 的采樣頻率一般規(guī)定為帶寬的 4～5倍，同時(shí)還必須采用適當(dāng)?shù)膬?nèi)插算法才行。如果

58、不采用內(nèi)插顯示，則規(guī)定采樣速率應(yīng)為實(shí)時(shí)帶寬的10倍。因此，在DSO中定義USB：,,（6.21）,式中：fsmax——最高采樣速率,k——正弦信號(hào)每周采樣點(diǎn)數(shù),允許每周采樣點(diǎn)數(shù)要依據(jù)廠家采用的數(shù)據(jù)點(diǎn)內(nèi)插技術(shù)而定。通常，純點(diǎn)顯示k=25，矢量?jī)?nèi)插k=10，正弦內(nèi)插k=2.5。因此，USB的寬度與采樣速率和波形重組的方法有關(guān)。,6.6.4 技術(shù)性能指標(biāo),1.帶寬（BW）,當(dāng)示波器輸入不同頻率的等幅正弦信號(hào)時(shí)，屏幕上對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)頻率的顯

59、示幅度隨頻率變化而下跌3dB時(shí)，其下限到上限的頻率范圍即頻帶寬度，單位一般是MHz或GHz。,在DSO中通常有兩種帶寬：,⑴ 重復(fù)帶寬（repeat BW）：是指用DSO測(cè)量重復(fù)信號(hào)時(shí)的 3dB帶寬。由于一般使用了非實(shí)時(shí)等效采樣（隨機(jī)采樣或順序 采樣），故重復(fù)帶寬（也稱(chēng)等效帶寬）可以做得很寬，有的達(dá) 幾十GHz。,⑵ 單次帶寬（single shot BW）：也稱(chēng)有效存儲(chǔ)帶寬（USB）。是用DSO測(cè)量單次信號(hào)時(shí)，能完整地

60、顯示被測(cè)波形的3dB帶寬。實(shí)際上一般DSO模擬通道硬件的帶寬是足夠的，主要受到波形上采樣點(diǎn)數(shù)量的限制。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6.21式給出了這種關(guān)系。,當(dāng)DSO的采樣速率足夠高，即高于標(biāo)稱(chēng)帶寬的4～5倍以上時(shí)，它的單次帶寬和重復(fù)帶寬是一樣的，稱(chēng)為實(shí)時(shí)帶寬。,2.上升時(shí)間（Rise Time）,數(shù)字示波器的上升時(shí)間和模擬示波器一樣都按式(6.6)進(jìn)行計(jì)算。,,如果示波器的上升時(shí)間比被測(cè)脈沖的上升時(shí)

61、間快三倍以上，則測(cè)量結(jié)果的直接讀數(shù)誤差不大于5%，否則需要用公式6.8進(jìn)行計(jì)算，這也和模擬示波器使用情況相同。,掃速不同，采樣點(diǎn)間隔不同，則上升時(shí)間讀數(shù)可能不同。因此，使用中應(yīng)注意選擇合適的掃速。,3.垂直靈敏度（Vertical Defection Coefficient）,也稱(chēng)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。根據(jù)傳統(tǒng)模擬示波器的習(xí)慣，DSO也以1—2

62、—5步進(jìn)方式進(jìn)行垂直靈敏度調(diào)節(jié)，也可以進(jìn)行細(xì)調(diào)。,垂直靈敏度參數(shù)表明了示波器測(cè)量最大和最小信號(hào)的能力。,4.掃速,或稱(chēng)水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)（Horizontal Deflection Coefficient）、掃描時(shí)間因數(shù)、時(shí)基。指示波器顯示的水平方向(X軸)每格所代表的時(shí)間值，以s/div、ms/div、μs/div、ns/div、ps/div表示。沿用模擬示波器的傳統(tǒng)習(xí)慣，數(shù)字化示波器也以1—2—5步進(jìn)方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，也能進(jìn)行細(xì)調(diào)。

63、,6.6.5 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。,1.自動(dòng)刻度(Auto Scan),這是一種通過(guò)軟件自動(dòng)調(diào)定示波器設(shè)置的功能。,只須按一下“自動(dòng)刻度”鍵，軟件就會(huì)對(duì)輸入波形進(jìn)行計(jì)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(mǎn)意的波形顯示。,2.存儲(chǔ)/調(diào)出（Save/Recall）,這是一種存儲(chǔ)或調(diào)出前面板設(shè)置的

64、功能。,當(dāng)你需要多次重復(fù)使用某幾套設(shè)置觀測(cè)幾個(gè)不同波形或?qū)ν粋€(gè)波形在不同的設(shè)置條件下進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以預(yù)先設(shè)置好幾套面板參數(shù)存儲(chǔ)起來(lái)。避免了每次測(cè)量所需的繁瑣設(shè)置過(guò)程，特別適合于反復(fù)進(jìn)行的測(cè)試程序，如生產(chǎn)線(xiàn)上的多種波形的重復(fù)測(cè)量。有的數(shù)字示波器可以存儲(chǔ)十套面板設(shè)置。,1 10mv/cm 100ps/cm2 50mv/cm 0.5μs/cm34510 1v/cm 10ms/cm,3.光標(biāo)測(cè)量(Δ

65、V、ΔT),數(shù)字化示波器具有同時(shí)顯示兩個(gè)電壓光標(biāo)和兩個(gè)時(shí)間光標(biāo)的能力。簡(jiǎn)單地利用前面板的轉(zhuǎn)輪，調(diào)整這些光標(biāo)，能夠測(cè)量波形上任何一點(diǎn)的絕對(duì)電平、離觸發(fā)參考點(diǎn)的時(shí)間值或者直接讀出波形上任意兩點(diǎn)的電壓差(ΔU)、時(shí)間差(ΔT)、以及電壓與時(shí)間的相關(guān)特性等。,4.自動(dòng)頂—底(Auto Top-Base),,,在ΔV菜單下，按“自動(dòng)頂—底”鍵，儀器的軟件將用統(tǒng)計(jì)平均算法自動(dòng)地把兩個(gè)電壓光標(biāo)分別放在波形的頂部和底部。通過(guò)△U的讀數(shù)指示，

66、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(duì)電平值。此外，ΔU光標(biāo)也能自動(dòng)放在波形的10-90%、20-80%、50-50%(波形的中間)處，以便作為其它特殊測(cè)量使用。圖6.70表示一個(gè)“自動(dòng)頂—底”的例子。,6.自動(dòng)脈沖參數(shù)測(cè)量,能進(jìn)行的自動(dòng)脈沖參數(shù)測(cè)量包括頻率f、周期T、占空比（脈沖寬度占有率）、上升時(shí)間tr、下降時(shí)間tf、正寬度τ、負(fù)寬度、預(yù)沖d、過(guò)沖b、峰-峰電壓、有效值電壓等11種，測(cè)量方法符合IEEE19

67、4-1977標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。,7.可變余輝顯示,可變余輝顯示是DSO一種顯示時(shí)間軟件控制功能。,模擬示波器余輝是電子束掃過(guò)之后熒光保留的時(shí)間，在高掃速時(shí)測(cè)量低重復(fù)頻率信號(hào)，顯示波形亮度會(huì)嚴(yán)重不足，而低掃速時(shí)，由于余輝時(shí)間不夠會(huì)使波形嚴(yán)重閃爍，或只表現(xiàn)為光點(diǎn)的慢慢移動(dòng)，甚至無(wú)法觀測(cè)波形。,數(shù)字示波器能夠通過(guò)軟件控制波形在顯示器上保持時(shí)間（從存儲(chǔ)器中調(diào)出多顯示幾次），改變信號(hào)顯示時(shí)間的長(zhǎng)短——即所謂顯示更新速率，或稱(chēng)余輝時(shí)間。可編程的

68、余輝時(shí)間調(diào)節(jié)范圍為200ms～10s，無(wú)論你測(cè)量高重復(fù)速率信號(hào)，還是測(cè)量低重復(fù)速率信號(hào)，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)余輝時(shí)間，都能保持顯示波形的亮度不變，也沒(méi)有波形閃爍現(xiàn)象，并且與你所設(shè)置的掃速快慢也幾乎沒(méi)有關(guān)系。,8.無(wú)限長(zhǎng)余輝（Infinite）,無(wú)限長(zhǎng)余輝是利用磁偏轉(zhuǎn)光柵顯示的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的。微處理器把每次采集到的波形數(shù)據(jù)送往波形RAM中時(shí)，不沖掉前一次的內(nèi)容，顯示RAM中的波形數(shù)據(jù)隨著時(shí)間不斷積累，顯示刷新電路也不斷的把RAM中的新老