数字示波器的使用与原理

数字示波器的使用与原理

主要内容

1. 电子测量课程内容概述

2. 示波器的发展过程

3. 模拟示波器的工作原理

4. 数字存储示波器的工作原理与使用方法

5. 一个由数字示波器构成的自动测试系统

电子测量课程内容概述 测量总论及误差理论

基本电参量测量

?时间与频率测量:频率计。

?电压测量:直流、交流电压表。

?阻抗测量:阻抗分析仪。

时域测量:示波器

频域测量

?信号分析和频域测量:频谱分析仪。

?频率特性测量:扫频仪。

?线性系统网络分析:网络分析仪。

数据域测量(逻辑分析仪、误码仪)

测试系统集成技术机械工业出版社古天祥等编著

频带宽度BW 和上升时间

?频带宽度:输入信号上、下限频率之差。

?

上升时间:与频带宽度有关,它表示由于输入信号频带宽度的限制,当输入一个理想阶跃信号时,显示波形的上升沿的幅度从10%上升到90%所需的时间。?

频带宽度与上升时间的关系可近似表示为:

0.35

[][]

r t s BW MHz μ≈

例如,对于带宽为100MHz 的示波器,上升时间约为3.5ns 。

?

五倍准则:

示波器带宽应为待测信号最高频率的五倍。

图中所示三个信号分别

是400MHz,100MHz和10MHz带宽下获得的信号。

一些典型信号的上升时间与信号带宽

时基因数

?时基因数:表示单位距离代表的时间,单位为us/cm或

ms/div。

?当选择较小的时基因数时,可将高频信号在水平方向上展开。 偏转因数

?偏转因数:在输入信号作用下,光点在荧光屏上垂直方向移动

1格所需的电压值,单位为“V/div”或“mV/div”。

?偏转因数越小,表示示波器观测微弱信号的能力越强。

CH1信号的峰峰值约为:2div*50mV/div=100mV。

周期约为:3.6div*0.4ms/div=1.44ms CH2信号的峰峰值约为:2.5div*2V/div=5V。

输入阻抗

?当被测信号接入示波器时,输入阻抗成为被测信号的等效负载。

?当输入直流信号时,输入阻抗用输入电阻表示,一般为1MΩ。

?当输入交流信号时,输入阻抗用输入电阻和输入电容并联表示,

一般输入电阻为1MΩ,输入电容一般为33pF。

?输入阻抗通常还与使用的探头有关。

输入方式

?直流(DC):直接耦合。

?交流(AC):通过隔直电容耦合。

?接地(GND):将输入接地,用于测量前确定零电平位置。

触发源选择方式

?触发源是指用于提供产生扫描同步信号的来源。

?内触发(INT):由被测信号产生同步触发信号。

?外触发(EXT):由外部输入信号产生同步触发信号。

?电源触发(LINE):利用50Hz工频电源产生同步触发信号。

数字示波器的使用与原理

数字示波器的使用与原理

数字示波器与模拟示波器

数字示波器的内部功能框图

数字示波器的采样率

数字示波器的一个非常重要的指标:采样率

?采样率是指采样设备单位时间内对待测信号采样的次数。

?单位为S/s(采样点/秒)。

?采样率分为实时采样率和等效采样率。

数字示波器的等效采样

等效采样的工作原理与模拟取样示波器相似。

通常的数字示波器的等效采样率可达几GS/s到几十GS/s。

对示波器探头的要求:

?将待测信号以较小的失真引入示

波器。

?对待测系统产生最小的影响。 探头的功能

?在测试点或信号源与示波器之间

建立一条信号的物理连接。

理想的探头

?连接方便。

?绝对的信号保真度。

?零信号源负荷。

?能够全面抗噪声。

数字示波器的使用与原理

探头的频率特性

多数示波器探头可以看作一个低通滤波器。 针对不同带宽的示波器应选用不同的探头。

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