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详细说明：了解示波器的基本原理pdf,本应用指南简要介绍示波器的基本原理，让您了解什么是示波器，以及如何操作示波器。我们将会探讨示波器的应用，并概括介绍其基本的测量和性能特征。03是德科技|了解示波器的基本原理一应用指南电子信号示波器的主要用途是显示电子信号。通波形特性幅度过观察示波器上显示的信号,您可以确定电子系统的某个元器件是否在正常工电子信号会以波形或脉冲的形式出现。波在工程应用中经常使用的幅度定义主要作。因此,要想了解示波器的工作方式, 形的基本特性包括有两个。第一种通常称为峰值幅度,定必须先要了解信号的基本原理。义为干扰信号的最大位移量。第二种是均方根(RMS)幅度。要计算波形的 RMS电压,必须将波形值平方并求出平均电压,然后再求平方根。对正弦波来说,RMS幅度等于峰值幅度峰值幅度 RMS幅度的0.707倍相移相移是指两个其他条件都相同的波形之间的水平位移量,以度或弧度为单位。正弦波的周期以360度来表示。因此,如果两个正弦波相差半个周期,那么它们的相对相移就是180度图1.正弦波的峰值幅度和RMS幅度周期波形的周期是指波形重复出现一次所花费的时间,以秒为单位频率每个周期性波形都有一个频率。频率是指波形在一秒内重复出现的次数(如果您使用Hz为单位)。频率与周期互为倒周期图2.三角波的周期 04|是德科技|了解示波器的基本原理一应用指南电子信号(续) 波形正弦波方波/矩形波波形是指波的形状或图像。波形可以提供正弦波通常与交流(AC)电源有关,例方波会在两个不同的值之间周期性地跳许多有关信号的信息,例如,它可以告诉如您屋内的电源插座。正弦波的峰值幅度动,因此在高点和低点部分的长度会相等。您电压是否突然发生改变、呈线性变化或并非一直恒定,如果峰值唱度会随着时间矩形波不同的地方在于高、低点部分的长保持不变。标准的波形有很多种,本节仅不断地下降,我们就称这种波形为阻尼正度并不相等。介绍您最常遇到的几种弦波。图3.正弦波图4.方波 5是德科技|了解示波器的基本原理一应用指南电子信号(续) 角波/锯齿波复合波小时旋转1周。在业期间,时针一直不在三角波中,电压会随着时间呈线性变波形也可以是以上各种波形的混合。它们断移动,不会出现读值跳动或不连续的情形。现在将它与数字时钟比较一下。数字化。它的信号边沿称为斜波,这是因为不一定要具备周期性,而且可以是非常复其波形会斜升或斜降到某个电压。由于杂的波形。时钟仅显示小时和分钟,因此是以分钟锯齿波前面或后面的信号沿会随着时间作为问隔时间。它会一下子从11:54跳至产生线性的电压响应,所以看起来与三模拟信号与数字信号的比较 11:55。数字信号同样具备离散和量化的特性。通常,离散信号具有两个可能的值角波类似。但对面的信号沿几乎是立模拟信号代表给定范围内的任意值。您(高或低,1或0等),因此信号会在这下降的。不妨想象一下模拟时钟,时针每隔12个两个可能的值之间上下跳动脉冲脉冲是指突然出现在固定电压中的干扰, 就像在一个房间中突然打开电灯,然后迅速熄灭电灯的情形。一连串的脉冲被称为脉冲串。延续前面的比喻,这就好比不断重复快速开灯与关灯的动作一样图5.三角波脉冲是信号中常见的毛刺或错误波形。如果信号只传送一条信息,那么脉冲也可看作是一个波形图3锯齿波图7.脉冲 06|是德科技|了解示波器的基本原理一应用指南什么是示波器,您为什么需要它? 信号完整性是,无论示波器的性能有多高也无法完仝再现真实信号。这是因为当您将示波器连示波器的主要用途是精确地显示电子信接到电路时,示波器就会变成电路的一部号。因此,信号完整性显得非常重要。信分。换言之会有一些负载效应产生。仪器号完整性是指示波器重建波形并且精确显示原始信号的能力。由于在示波器的波形制造商虽然尽力将负载效应降至最低,但就某种程度而言它们仍然会存在。不同于真实信号时,测试毫无意义,所以信号完整性低的示波器是没有价值的。但 07|是德科技|了解示波器的基本原理一应用指南什么是示波器,您为什么需要它?(续) 示波器的外观显示屏水平控制区域般,现代示波器的外观与图8中的示波器相似。然而示波器种类繁多,您的擦=p。m 示波器看起来或许会与之不尽相同。尽管如此,大多数示波器都具备一些基本触发控特性。多数示波器的前面板大致可分为制区域几个区域:通道输入、显示屏、水平控制、垂直控制以及触发控制。如果您的示波垂直控制区域器未配备 Microsoft windows操作系统那么它很可能会提供一组功能键,用于 □e 1a aala 控制屏幕上的菜单。您可以通过通道输入接头(即插入到探功能键道道输入头的连接器)把信号发送到示波器中。图8. Keysight InfiniVision2000X系列示波器的前面板显示屏是用来显示这些信号的屏幕。水平和垂直控制区域包含了一些旋钮和按键,可用于控制在显示屏上的信号的水平轴(通常表示时间)和垂直轴(通常表示电压)。触发控制支持您对示波器进行设置,确定在何种条件下时基可以执行采集任务。示波器的后面板如图9所示题c〓如图所示,许多示波器都拥有与个人计算机相同的连通性,包括光盘驱动器 CD-RW驱动器、DVD-RW驱动器、UsB 端口、串行端口,以及外部监测器、鼠标和键盘输入等。图9. Kcysight Infiniium9000系列示波器的后面板 08|是德科技|了解示波器的基本原理一应用指南什么是示波器,您为什么需要它?(续) 示波器的用途 Eile Contro Setup Measure Analyze Llites Hep 10人 yu 10I tandard Lw 示波器是一种测试与测量仪器,可显示 8m当pP 某个变量与另一个变量之间的关系。例如,它可以在显示屏上绘制一个电压(y國轴)一时间(x轴)图。图10显示了个图表示例。如果您需要测试某个电子器件是否正常工作,这项功能会很有用。如果您知道移除该器件之后信号的波形会发生什么变化,您就可以利用示波器当6国幽田 lmp彐来查看这个器件是否在输出正确的信号。 lof 2 Vertical snle af fset Horizontal senle PorTer 请注意,x轴和轴会以网格线分成一些格子。您可以利用这种网格线执行手动图10.在示波器上显示的方波的电压-时间图测量,但新型示波器能够自动执行大多数的测量,并且得到更精确的结果。示波器的功用不只是绘制电压一时间图。示波器提供多个输入(也称通道),每个通道都能独立工作。因此,您可以将通道1连接到某个器件,并将通道2连 180度;1: 90度;1:1 接到另一个器件。随后,示波器可以绘出通道1与通道2分别测得的电压之间的比较图。该模式称为示波器的XY模式,适用于绘制|V图或 Lissajous图根据 Lissa ous图的形状可以得知两个信 90度;1:2 30度;1:3 号之间的相位差与频率比。图11显示了 Lissajous图及其代表的相位差/频率比图11. Lissajous图形 09|是德科技|了解示波器的基本原理一应用指南什么是示波器,您为什么需要它?(续) 示波器的类型数字存储示波器(DSO) 模拟示波器数字存储示波器(通常称为DSO)是为第种是模拟示波器,它使用阴极射线管了补模拟示波器的诸多不足而发明的。来显示波形。屏幕上涂有荧光物质,只要D0输人一个信号,并通过模数转换器将被电子末集中就会发光。当连续的光点其数字化。图12显示了足德科技数字示亮起时,您可以看到信号的再现图形。为波器采用的一种0s体系结构。了使示波器稳定地显示波形,必须使用触衰减器会调整波形。垂直放大器会在波形发。当显示屏上的整个波形迹线完成时,传到模数转换器(ADC)时做进一步的调示波器会等到特定的事件发生后(例如, ∧DC会对收到的信号进行采样和数字上升沿超过某个电压值)再次开始显示迹转换,随后将这个数据存入存储器中。触线。未经触发的显示画面是没有用处的,发器会寻找触发事件,而时基会调整示波因为它显示的波形并不稳定(同样适用于器的时间显示。在示波器显示信号之前下面将会讨论的DSC和MSC示波器)。微处理器系统可以执行您指定的其他后期模拟示波器非常实用,因为荧光点会继续处理任务。发光一段时间而不会马上消失。您可以在数据以数字形式表示,可使示波器执行各几个彼此重叠的示波器迹线上看到信号的种波形测量。信号可以无限期地存放在毛刺或不规则性。由于当电子束击中屏幕存储器中,也可打印或通过闪存、LAN 时便会显示波形,所以显示信号的亮度与Us3或DVD-RW传输到计算机中。事实实际信号的亮度有关。这使显示屏与三维上,您还能通过软件提供的虚拟前面板在显示屏类似(换句话说,×轴代表时间,y计算机上控制和监测示波器。轴代表电压,而z轴则代表亮度)。模拟示波器的不足之处是无法使显示画面固定”,从而使波形停留较长的时间。通道存储器当荧光物质不再发光时,该部分的信号也随之消失。此外,您无法自动执行波形测量,必须使用显示屏上的网格线进行手动通道输入-衰减器垂直放大器 ADC- Megaz0om-微处理器显示屏测量。电子束在进行水平扫描和垂直扫描时存在一个速度上限,这会导致模拟示波器可显示的信号类型也十分有限。尽管模触发时基拟示波器目前还拥有不少用户,但其销量大不如前。数字示波器已经成为用户的主流选择。图12.数字示波器的体系结构 10|是德科技|了解示波器的基本原理一应用指南什么是示波器,您为什么需要它?(续) 混合信号示波器(MSO) DSO的输入信号属于模拟信号,通过数模转换器将其数字化。随着数字电路技术的蓬勃发展,同时监测模拟信号与数字信号变得越来越重要。鉴于此,示波器厂商着手生产能够触发和显示模拟与8个数字通道 4个模拟通道数字信号的混合信号示波器。这类仪器通常具备少数几个模拟通道(2或4)和 13.混合信号示波器的前血板输入提供了4个模拟通道和8个数字道道更多的数字通道(参见图13)。混合信号示波器的优点是可以触发任意组合的模拟与数字信号,并且显示以相同时基进行关联的所有信号。 G 便携式/手持式示波器顾名思义,便携式示波器是指外形小巧、利于随身携带的示波器。如果您需 G园c4 要在许多地点或实验室的不同工作台之间移动示波器,那么便携式示波器就是您的最佳选择。图14显示了 Keysight nfiniivision x系列便携式示波器 Q 便携式示波器的优点是轻便易携带, 可快速打开和关闭,易于使用。它们的性能通常不如大型示波器全面,但 Keysight InfiniiVision200和3000X系图14 Keysight InfiniiVisio12000X系列便携式示波器列扭转了这一劣势。它们不仅具备便携式示波器的便携性与易用性,还拥有足够强大的功能,能够应对目前大多数的调试需求(带宽高达6GHz)

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