示波器应用基本知识ppt课件
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示波器应用基本知识
及物理量分析常用电子仪器介绍数字存储示波器bg73drt实时采样技术信号不是完全重复的直观比较等效取样image实时取样常用电子仪器介绍数字存储示波器bg74示波器探头技术及应用示波器探头dut常用电子仪器介绍数字存储示波器bg75各种应用环境各种应用环境先进的数字和模拟设计电力电子研究通用电子与通讯研究?安全?高电压电流?瞬时功率?间隙事件毛刺尖峰脉冲?谐波测量分析慢信号长周期?报告生成?高速?不常见的异常事件?密集的时序容限?精确信号重现?低负载?先进的触发毛刺幅度异常亚稳态?高速?低信噪比?精确信号重现?低负载?先进的触发能力基础研究?复杂信号不确定事件?低信噪比?分析?先进的触发?数据资料常用电子仪器介绍数字存储示波器bg76kv10x集成测量环境探头是仪器hilowloadinghighvoltagedifferentiallowamplitudedifferentialdirectreadoutcurrentuvdirectreadoutwattshighperformancepassivelownoiseuvrangessafefloatingmeasurementsminimumcircuiteffectsscopeampswattsvoltselectroconvertersdirectreadoutmw常用电子仪器介绍数字存储示波器bg77探头的类型探头voltagelogiccurrenttemperatureopticalpassiveactivez0highdifferentialdifferentialpassiveactivepassiveactiveacdc常用电子仪器介绍数字存储示波器bg78理想的电压探头理想的探头将不影响信号的测量带宽无限零输入电容无穷大输入电阻无限动态范围常用电子仪器介绍数字存储示波器bg79探头对被测点的影响不加探头gainacground常用电子仪器介绍数字存储示波器bg801
物理实验示波器ppt课件
实验原理
正弦波合成
实验原理 通用双数选通择道开关示波器
V－252型示波器介
时基扫描
绍
辉度
聚焦
开关
第一通道接口
第二通道接口
信号发生器
函数选择
频率范围选择
信号输出
实验仪器
同轴电缆
信号输入控制
信号输入接口 （CH1 CH2) 通道选择开关（ CH1 CH2 DUAL ADD） Y1，Y2通道输入信号耦合开关（AC DC GND) Y1，Y2通道偏转因数选择开关（Volits/div) 选择不同的档位能把信号在空间上放大或缩小，而不改变信号 本身的大小。同时偏转因数发生变化，偏转因数表示每一纵格 代表的电压值。 用于测量时，要把微调校准（顺时针转到头）
电压：Upp=2×4=8V
8div
U 峰峰 周期
T=6×0.5=3mS
频率 f=1/T=333HZ
T
1.6格
T=1.6×t/div
4格 UPP=4×v/div
3、测量信号的频率
观察李萨如图形
两个相互垂直的谐振动合成时，若其频率fx与fy
成简单的
整数比，合成的轨迹是封闭的稳定几何图形，称为李萨如图。
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示波器的原理及使用
精选完整ppt课件
33
5.利用双踪示波器测量相位差
方法一：将一个待测信号输入示
波器的CH1轴，另一个待测信号输 入示波器的CH2轴， 则两个待测 信号间相位差就转化为CH1与CH2 间相位差 Ф
2t 2MN
T
L
CH1 CH2
MN L
方法二：将一个待测信号输入
sinB/A
示波器X偏转板，另一个待测信号
示波器的原理及使用
精选完整ppt课件
1
示波器
示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转,显示
随时间变化(波形）的电压信号的一种观测仪器。它不仅可以定
性观察电路(或元件)的动态过程，而且还可以定量测量各种电学
量，如电压、周期、波形的宽度及上升、下降时间等。用双踪
示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差，显示两个
电子枪、偏精转选完系整p统pt课、件 荧光屏
7
电子放大系统
竖直放大器、水平放大器 作用：在偏转板上加足够的电压，使电子束获得明显偏移；
对较弱的被测信号进行放大
扫描触发系统
扫描发生器、触发电路 扫描发生器作用：产生一个与时间成正比的电压作为扫
描信号
触发电路作用：形成触发信号。示波器工作在自动（AUTO) 方式时，扫描发生器始终有扫描信号输出；当示波器处于 AC/DC触发方式工作时，扫描发生器必须有触发信号的激励 才能产生扫描信号。一般对应：
示波器介绍及使用方法ppt课件
• 则有: •
1 T= 2.5 div× 20ms/div = 50ms K=
2.5
=0.4
有效值：U= K ×Um = 0.4 ×2.6 =1.04V
其幅值，占空比与有效值之间的对应关系: U= K ×Um
双极性：如果示波器的Y轴偏转灵敏度开关置于1V/div,探头未衰减， 被测矩形波的幅值占2div。则其峰-峰值为： Up-p =Um × 2 = 4V
• VOLTS/DIV 伏/度选择开关 置适当位置。再将 AC-GND-DC 置DC 位置
扫描亮线随DC电压数值而移动，信号的直流电压可以通过位移幅 度与VOLTS/DIV （伏/度选择开关 ）标称值的乘积而获得。
• 交流电压测量：
• 再调出扫描线的基础上： • VOLTS/DIV 伏/度选择开关 置适当位置。 • 再将 AC-GND-AC 置AC位置
• 示波器面板
2
POWER
1
TIME/DIV 22
POSITION
ROTATION
SWPVAR
4
23
24
INTEN SITY VOLTS/DIV 5
POSITION DC BAL
29 MODE
AUTO NORM TV-V
28 LEVEL
TRIG IN 27
SOURCE INT
25 LINE
教科版高中物理选修3-2：《示波器的使用》课件1-新版
J2459型示波器 图2－3－1
练习使用示波器
1.基本知识 (1)观察亮斑的移动时，应在“__Y_输__入__”和“_地__”间加 __直__流__ 电 压 ， 可 观 察 到 亮 斑 _向__上__ 偏 移 ． 直 流 电 压 改 加 在 “X输入”上，可观察亮斑发生_水__平___偏移． (2)观察扫描：把“扫描范围”旋钮置于_最__低__档，“扫 描微调”旋钮_逆___时针转到底，可以观察到亮斑从左向右移 动，并迅速返回左端．
(2)竖直位移旋钮的作用是调节波形在屏幕上的竖直位 置，由题图可知该波形偏下，所以应该调节6，X增益旋钮 的作用是调整波形的横向宽度．调节扫描范围和扫描微调可 调整屏幕上显示的完整的波形数．
【答案】 (1)Y输入 地 (2)6 X增益 扫描范围和 扫描微调
2.若在示波器的“Y输入”和“地”之间加上如图2－3 －7所示的电压，而扫描范围旋钮置于“外X”挡，则此时 屏上应出现的情形是下图中的( )
图2－3－7
【解析】 Y方向上有一个恒定电压，扫描范围旋钮置 于“外X”挡，示波器内不提供X方向的扫描电压．而“X输 入”接线柱也没有输入任何扫描电压，所以X方向没有偏 转，选项C正确．
【答案】 C
1．在应用示波器做观察亮斑在竖直方向的偏移实验 时，应将( )
A．“扫描范围”旋钮置于“10”挡 B．“扫描范围”旋钮置于“外X”挡 C．“DC”“AC”开关置于“AC”位置 D．“DC”“AC”开关置于“DC”位置
示波器应用基本知识
波的类型
大多数波都属于如下类型：
–正弦波 –方波和矩形波 –三角波和锯齿波 –阶跃波和脉冲波 –噪声波 、复杂波 很多波是上述波形的组合 周期信号和非周期信号 同步信号和异步信号
正弦波是波形的基本波
非正弦波是由基波加无数次谐波所构成。包含的谐波
越多，波形越近似方波。
例：100M方波是由3次、5次、7次………….合成，3次 谐波频率为300M、5次谐波频率为500M…………. 对于非正弦波波形，波形从最小值过渡到最大值越快，所含谐波 就越多，波形所含的谐波频率的分量也越高。 对于脉冲波占空比越小，波形所含谐波就越多，谐波频率分量也 越高
采样
采样是等间隔地进行； 采样率以 “点/秒”来表示。 实时采样、随机等效采样、顺序等效采样方式
采样点
采样间隔 数字化需要的 保持时间
示波器的触发
触发电路的作用就是保证每次时基扫描或采集
的时候，都从输入信号上与定义的相同的触发 条件开始，这样每一次扫描或采集的波形就同 步，可以每次捕获的波形相重叠，从而显示稳 定的波形，或保证单次信号的捕获、 – 模拟示波器触发和数字示波器的触发是使重 复信号稳定显示 – 对单次信号进行捕获 – 对重复信号中的异常波形和单次事件中的特 殊波形进行隔离捕获。
– 非周期信号或称为单次信号：有起始和结止时间的 信号
• 高速单次信号如：单脉冲、阶跃等信号 • 单次事件信号如：脉冲序列、高压放电、震荡等信号 • 重复信号中的异常信号如：重复信号中的欠幅脉冲、脉冲 序列中特征码等信
示波器波形分析 ppt课件
通过转盘上的遮罩提 供一低磁阻的磁路， 可使磁力线不流过霍 尔半导体元件。通过 转盘不断地转动，霍 尔元件可送出连续的 方波信号。
示波器波形分析
光电式传感器
在回转传感器内有两个 LED(发光二极管) 及两个光 电晶体管.传感器安装在分 电器内.带长形孔的圆盘安 装在分电器轴上,随分电器 轴旋转.
汽车用示波器的分类
综合式发动机分析仪 便携式示波器
示波器波形分析
KES-200的界面截图
示波器波形分析
EA2000发动机综合分析仪
示波器波形分析
示波器波形分析
示波器波形分析
示波器波形分析
传感器应具备的特性
持久的稳定性（repeatability） 精确性（accuracy） 特定的工作范围（operating range） 具有线形特性（linearity）
示波器波形分析
氧传感器信号（跃变式）
示波器波形分析
增加了传感器敏感性。当空气-燃油 混合气较稀时，废气中氧气甚多。 因以传感器内、外氧气浓度就没有 多大差别，锆元件产生的电压很小 （接近0V）。相反，当空气-燃油 混合气较浓时，废气中几乎无氧。 正因如此，传感器内、外侧氧气浓 度之差很大，锆元件就产生相对而 言的大电压（约1V）。 根据此传感器输出的OX信号，发 动机ECU去增加或减少燃油喷油量， 使平均空燃比保持在理论空燃比附 近。
示波器波形分析
光电式传感器
在回转传感器内有两个 LED(发光二极管) 及两个光 电晶体管.传感器安装在分 电器内.带长形孔的圆盘安 装在分电器轴上,随分电器 轴旋转.
汽车用示波器的分类
综合式发动机分析仪 便携式示波器
示波器波形分析
KES-200的界面截图
示波器波形分析
EA2000发动机综合分析仪
示波器波形分析
示波器波形分析
示波器波形分析
示波器波形分析
传感器应具备的特性
持久的稳定性（repeatability） 精确性（accuracy） 特定的工作范围（operating range） 具有线形特性（linearity）
示波器波形分析
氧传感器信号（跃变式）
示波器波形分析
增加了传感器敏感性。当空气-燃油 混合气较稀时，废气中氧气甚多。 因以传感器内、外氧气浓度就没有 多大差别，锆元件产生的电压很小 （接近0V）。相反，当空气-燃油 混合气较浓时，废气中几乎无氧。 正因如此，传感器内、外侧氧气浓 度之差很大，锆元件就产生相对而 言的大电压（约1V）。 根据此传感器输出的OX信号，发 动机ECU去增加或减少燃油喷油量， 使平均空燃比保持在理论空燃比附 近。
【优】Oscilloscope显波器最全PPT
2．时基选择(TIME／DIV)和微调 时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。 时基选择也通过一个波段开关实现，按1、2、5方式把时基分为若 干档。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间 值。例如在1μS／DIV档，光点在屏上移动一格代表时间值1μS。 “微调”旋钮用于时基校准和微调。沿顺时针方向旋到底处于校 准位置时，屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致。 逆时针旋转旋钮，则对时基微调。旋钮拔出后处于扫描扩展状态。 通常为×10扩展，即水平灵敏度扩大10倍，时基缩小到1／10。例 如在2μS/DIV档，扫描扩展状态下荧光屏上水平一格代表的时间 值等于2μS×(1/10)=0.2μS 示波器的标准信号源CAL，专门用于 校准示波器的时基和垂直偏转因数。示波器前面板上的位移 (Position)旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置。旋转水平位移 旋钮(标有水平双向箭头)左右移动信号波形，旋转垂直位移旋钮 (标有垂直双向箭头)上下移动信号波形。
1．1 示波管
• 阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心。 它将电信号转换为光信号。它由电子枪、偏转系统 和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成 了一个完整的示波管。
• 偏转系统控制电子射线方向，使荧光屏上的光 点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。Y1、 Y2和Xl、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统。 Y轴偏转板在前，X轴偏转板在后，因此Y轴灵敏度 高(被测信号经处理后加到Y轴)。两对偏转板分别 加上电压，使两对偏转板间各自形成电场，分别控 制电子束在垂直方向和水平方向偏转。
示波器的使用及实验ppt课件
测量含有直流成分的交流信号
测量步骤如下：
2）、测量直流成分的大小
▼首先选用AC耦合方式，调整有关旋钮得到正弦电压 的稳定波形，选正弦波形的正峰点〔或负峰点〕作为 零电平的假定位置。
SEC/DIV：调节扫描 速率，指示水平方向 每格的扫描时间 X-Y工作方式：CH1 输入x轴信号
VIRIABLE：连续调 节垂直偏转灵敏度
VIRIABLE PLEE×5： 连续调节扫 描速率
扫描方式选择
电平〔LEVEL）： 调节被测信号在某 一电平触发扫描
自动〔AUTO)：扫 描发生器自动工作
常态〔NORM)
随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生问题及解决随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生问题1及解决随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生问题2及解决随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生问题3及解决随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生问题4及解决随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生问题5及解决随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生问题6及解决随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生波和波形随时间变化的模式称为波声波脑电波海浪电压波形都是波当看到波形的高度变化则表示电压值在变化当看到的是平坦的水平线则表示在一段时间内信号没有变化
示波器基础知识.
数字示波器要有模拟功能 数字示波器作出模拟效果，克服数字示波器的缺陷
数字荧光示波器 数字荧光示波器（DPO）为示波器系列增加了一种新的类型，能实时显 示、存贮和分析复杂信号的三维信号信息：幅度、时间和整个时间的 幅度分布。
数字采样示波器
RIGOL
第三章 波 波
RIGOL
几种典型的波：
正弦波 方波和矩形波 三角波和锯齿波 阶跃波和脉冲波 调幅波和调频波
显示 存储器
PC
触发和时基电路
反映信号特性
RIGOL
l 信号的时间和电压值
示
l 振荡信号的频率
波
l 信号所代表电路的“变化部分”
器 概
l 信号的特定部分相对于其他部分的发生频率
述
l 是否存在故障部件使信号产生失真
l 信号的直流值 (DC) 和交流值 (AC)
l 信号的噪声值和噪声是否随时间变化
RIGOL
F(t)=Ecos(ω t+msinΩ t)
调制波
RIGOL
波的组成
正弦波是波形的基本组成，任何非正弦波都可视成是基波和无数 不同频率的谐波分量组成。 例如：方波是由基波以及3，5，7，9……次谐波分量递加而成。
波
1次（基波） 3次
5次
7次
方波(2500次)
F(x)=2E/ Π(sin(ωt)+1/3sin(3 ωt)+1/5sin(5 ωt)+1/7sin(7 ωt)+……)
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探头也是仪器，它和示波器共同组成测量系统。这一系统带宽将影响 被测信号如正弦波、脉冲和方波的幅度和上升时间的测量精度，如果 探头选择不当，你将冒无法预知测量结果的风险。探头和示波器上升 时间和带宽的关系由下式决定： 探头、示波器T上升＝0.35/BW（适合于1G以下示波器） BW=带宽（－3dB时的频率）（单位Hz） 测量所得的上升时间＝ 信号上升时间2＋测量系统上升时间2 仪器测量系统上升时间＝ 探头上升时间2＋测量仪表上升时间2
带宽不足将导致波形幅度衰减和波形失真
100% 70.7%,-3db
正弦波谐波分量
BW 100% 70.7%,-3db
方波谐 波分量
BW
注意：示波器带宽或上升时间与信号频率或上升时间一样时，对会对波形幅 度和上升时间产生影响，带来测量误差，如减少测量误差只能提高延伸示波 器带宽。
示波器测量系统带宽
是为捕获和显示单次信号过渡过程提供的重要指标
示波器的存储由两个方面来完成：
触发信号和延时的设定确定了示波器存储的起点；
示波器的存储深度决定了数据存储的终点。
记录时间＝记录长度 / 采样率
由样于率时的基高和低起采。点样当率 采是 样联 率延动 达时的 到时间， 指所 标以 定时 义基 最触的 高发速 速点 度 率快 时慢，将加同快时基改速变度采的
时间
频率计，相位计 脉冲特性，阻尼振荡
示波器的应用：
电子，电力，电工
波的类型
大多数波都属于 如下类型： 正弦波 方波和矩形波 三角波和锯齿 波 阶跃波和脉冲 波 噪声波 、复杂 波
正弦波是波形的基本波
•非正弦波是由基波加无数次谐波所构成。包含的谐波越多， 波形越近似方波。
例：100M方波是由3次、5次、7次………….合成，3次 谐波频率为300M、5次谐波频率为500M…………. ▪对于非正弦波波形，波形从最小值过渡到最大值越快，所含谐波就越 多，波形所含的谐波频率的分量也越高。 ▪对于脉冲波占空比越小，波形所含谐波就越多，谐波频率分量也越高。
波形。
采样率低使信号失真
▪ 奈奎斯放大特器 抽样定律A中/D 指出采分多解样路器 率至采存集储少信器号为信uP号最高存显储频示器 率带宽
的2倍以上，从而保证信号在恢复时不发生混迭现象和失
真的情况发生。
采样率高使信号保真
wenku.baidu.com
单次采集带宽和波形复现
单次采样带宽也就是常说的实时带宽，它是由模拟带宽、采样率以及波形重
M
DSO示波器 好 差 差 好 差 好 差(点,余 好 差 多 能 高 能
等效采样技
辉)
种
6G
术
改善显
示
水平系 统
垂直系 统
扫描系 统
触发系 统
显示系 统
示波器的组成
示波器的主要指标
示波器主要技术指标－保证示波器精确的 显示信号波形的前提条件
示波器的带宽 数字示波器采样率 示波器存储长度 波形捕获率（先进的DPO）
示波器采样率决定：脉冲序列精确复
现能力，只有信号速度在单次带宽的范围内， 对捕获信号才能精确复现
100 1Gs/S Mhz 单次带宽为100Mhz
80 Mhz
60
Mhz
40 Mhz
200MMhzs/S 单次带宽为40Mhz
20
100MMhzs/S
Mhz
单次带宽为20Mhz
总结：采样率的选择
我们在确定示波器的带宽后，还要选择足 够的采样率来与之相配合，这样才能获得 适合于实际测量中的实时带宽，从而获得 满意的显示和测量结果。
采样率不足将限制示波器单次带宽。如果示波器 在全带宽范围内，对单次信号实现捕获和精确复 现。只有采样率高于示波器带宽5倍以上（正弦内 插），才能使示波器的重复信号带宽＝单次信号 带宽。
Vmax
波形测量参数
Rise Time
FallTime
Vhi 90%
正向超调
Vp-p 幅值
50% 100%
Vmin
Vlo
10%
负向超调
+Width
-Width
频率＝1/周期
示波器的类型
模拟示波器 模拟数字混合示
波器 数字示波器 数字荧光示波器 取样示波器
ART 模拟示 波器
示波器的典型结构
示波器带宽总结
▪ 示波器带宽是由放大器模拟带宽决定。示波器带宽是应包 含探头和示波器整个测量系统的问题，泰克公司承诺指定 示波器的带宽（上升时间），是当使用原配探头时，是探 头尖的上升时间（示波器带宽）。
▪ 示波器系统带宽不足，会引起上升时间慢和异常幅度衰减
▪ 为了获得正确的振幅测量，示波器的带宽应该比被测量的 波形的频率大5倍。为了合理精确地测量波形的上升或下 降时间，示波器必须有足够的上升时间。
波形的重要谐波
非正弦波是由多次按不同频率不同相位和不同幅 度的正弦波组成的合成波，谐波是基波的倍数。
列出的是影响波形变化的谐波次数，(考虑谐波分 量为基波幅度10％以上的谐波，是对波形形状影 响较大的因素)
波形 数
正弦波（ 正弦波基波为：1 ）
方波
三角波 脉冲波（占空比50％）
重要谐波
1:1 1:9 1:3 1:9
示波器系统带宽（上升时间）对
信号影响 测量系统的带宽将影响脉冲和方波的上升时间，示波器系 统上升时间和带宽的关系由下式决定：
示波器测量系统T上升＝0.35/BW（适合于1G以下示波器） BW=带宽（单位Hz） （－3dB时的频率）
示波器系统的上升时间应小于被测量信号波形的上升时间。
仪器显示的信号上升时间＝ 被信号上升时间2＋仪表系统上 升时间2
次信号的能力。以及是捕获隐藏在重复信号中的毛刺和异常信号的能 力。将受到实时采样率的限制。
采样率对单次信号采集
▪ 数字示波器不但观测重复信号，同时需要观测单次事件信
号。虽然示波器放的大器带宽保证了信号输入不失真。如
采样率不足会造成显示信号漏失和失真。所以示波器必须
具有足够的采样速率，用以捕捉单次信号和精确恢复显示
对于示波器来说，波形捕获率高，就能够组织更大数据量 的波形质量信息，尤其是在动态复杂信号和隐藏在正常信 模号拟下示波的器异常波形的捕获方面，有着特别的作用。
数字存储 示波器
数字荧光 示波器
各类示波器对波形显示的能力
由于采用的技术和原理不同，在波形的保真、显示能力和捕 获能力上，各技术类别的示波器之间存在较大差异。
调整，采样率将不能加快。
时基与采样率的关系应为：存储记深忆度长（度点）时间/格10＝采样间
隔. 1/采样间隔＝采样率
终点
示波器采样率与存储长度的关系
示波器最高采样率决定示波器单次带宽的限制， 为保证波形精确复现建议：正弦内插技术示波器 以:采样率/ 5＝单次带宽的公式计算单次带宽，线 性内插技术示波器以:采样率/10＝单次带宽公式 计算。
建的方法共同决定，因此它决定了所构建的单次波形的完整性 。
波形重建的方法主要是指波形再现的插值算法。
线性内插：在相邻采样点直接连接上直线，局限于直边缘信号。
正弦内插：（SinX/x）利用曲线来连接样点，通用性更强。它利用数学处理，在实
际样点间隔中运算出结果。这种方法弯曲信号波形，使之产生比纯方波和脉冲更为现
示波器主要的功能－保证示波器稳定、捕 获显示波形的必要条件
垂直 水平
带宽是示波器的首要规格参数
示波器的结构决定了带宽的重要性： 放大器的模拟带宽决定了示波器的带宽；放大 器是信号进入示波器的大门，它的带宽决定了 示波器的带宽，示波器能请进什么样的信号由 这个大门来决定。
数字示波器的带宽也是模拟带宽。示波器所谓带 宽是指: 垂直放大器的频率响应，定义为：随着正弦波频 率增加，信号幅度下降3dB（70.7％）.在此频点 为示波器的带宽
实的普通波形。
内插系数：泰克公司的内插系数为2.5,采用5倍以上示波器带宽的采样率是为提高信号的保真
使用正弦内插，一般采用内插系数为5计算示波器的单次信号带宽。单次带宽＝实时
采样率/5（内插系数）。使用线性内插，一般采用内插系数为10计算示波器的单次信
号带宽。单次带宽＝实时采样率/10（内插系数）。
例：100Mhz正弦波使用100Mhz的示波器系统进行测量， 依据幅频特性可得测量显示的信号与被测信号的误差为30 ％。
例：一个100Mhz方波上升时间为3,5ns的信号，使用 100Mhz的示波器系统进行测量，根据上述公式计算显示 信号与被测信号的误差为：
100Mhz示波器上升时间＝350/100Mhz＝3.5ns 仪器显示的信号上升时间＝ 3.5ns2＋3.5ns2 ＝4.95ns 测量误差＝（4.95ns－3.5ns）/ 3.5ns＝0.414＝41％
正弦内插
线性内插
示波器采样率决定：窄脉冲和毛刺信
号精确捕获和复现能力只有信号速度在单次 例：示带波器宽带宽的100M范hz 围内，对捕获信号才能精确复现
采样率1Gs/S,200Ms/S,100Ms/S, （不考虑带宽对波形的影响）
示波器带宽选定后，采样率决定了单次带宽。单次宽决定 示波器对毛刺和单脉冲信号的捕获能力和复现能力，也决 定了示波器检测重复信号中异常信号和随机毛刺信号的捕 获能力。
延迟线
垂直 放大器
放大器
触发
水平 放大器
DSO 数字示 波器
放大器
DPO 数字荧 光示波
器
放大器
A/D
多路 分解器
采集信号 存储器
uP
触发和时基电路
A/D
数字 荧光器
uP 触发电路和时基
显示 存储器
模拟实时 显示
串行 处理
并行 处理
波形的捕获
波形捕获率也就是波形刷新率，已经成为考核一台示波器 的重要参数之一；
随机数字等效采样技术：以较低的
A/D对信号采集, 将多次触发采集到资料进行 重组，实现对重复信号的捕获和显示。
输入重复信号
第一次触发采集 第二次触发采集 第三次触发采集
第四次触发采集
需要经过多次次触发才能采集到信号的所有资料 对信号的要求：信号必须重复并且稳定，如信号变化（如幅度）将造
成显示混乱。 等效技术示波器，只适用捕获重复稳定信号，对捕获非重复信号和单
输入重复信号
第一次采集
第二次采集
第三次采集。。。。
只需一次触发已采集到信号所有资料 对信号的要求：重复信号且可允许信号变化 实时采样技术示波器，不仅适用捕获重复信号、而且是捕捉非重复信
号和单次信号的有效技术。以及是捕获隐藏在重复信号中的毛刺和异 常信号前提条件。 示波器标定带宽＝重复信号带宽＝瞬态（单次）信号带宽
简单重复信号
非
波形显示 稳 变 异 缓 随 快 复杂动 定 重 触 预 示 数
定 化常变机沿 态 时 复 发 触 波 据
示波器类别
信 信信信毛信 号 号息号刺号
重复信 号
测 量
单 次
功 能
发
器 带
处 理
信
宽
号
模拟示波器 好 好 差 差 差 差 好
CRT显示技 术
差不边不低 不 能 沿 能 470 能
▪ 仪表上升时间：信号上升时间 量误差
信号上升时间读值测
之比
％
1:1
41%
2:1
22%
3:1
12%
采样
采样是等间隔地进行； 采样率以 “点/秒”来表示。 实时采样、随机等效采样、顺序等效采样方式
采样点
采样间隔
数字化需要的 保持时间
数字实时采样技术：实时采样是最直
观的采样方式，采样率超过模拟带宽4－5倍 或更高。
示波器采样率决定：单次事件信号沿
的精确捕获和复现能力只有信号速度在单次
例：示波器带宽100Mhz
带宽的范围内，对捕获信号才能精确复现 采样率1Gs/S,200Ms/S,100Ms/S,
（不考虑带宽对波形的影响）
示波器带宽选定后，采样率决定单次带宽。单次带宽决定示波器对阶跃、单 次信号中的快沿的捕获和复现能力，也决定了示波器对检测，低重复率信号 的上升和下降沿捕获能力。
示波器应用基本知识
以TDS3000B产品的基本功能为基础
示波器 - 电子工程师的眼睛
示波器的首要条件
准确地显示波形 保证信号完整性测
量
什么是示波器
示波器是形象地显示信号幅度随时间变化 的波形显示仪器，是一种综合的信号特性 测试仪，是电子测量仪器幅度的基本种类
示波器的用途：
电压表，电流表，功率计
示波器采样率不足，将会使信号失去高频 成份，影响对信号的完整性测量。如，使 信号上升和下降时间变慢或造成波形的漏 失。
如果在实际的测量中，比较重视单次信号
示波器存储深度
定义：一个波形记录是指可被示波器一次性采集的波形点 数
最大记录长度由示波器的存储容量决定，要增加存储容量才能增 加记录长度
探头的上升时间应小于示波器的上升时间（泰克非常精细的匹配示波 器的系统带宽）
示波器的上升时间应小于被测量信号的上升时间。 例：使用100Mhz探头和100Mhz示波器组成测量系统，测量上升时间
为3.5ns的方波信号，系统带宽为多少？测量误差是多少？ 系统上升时间＝ 3.5ns2＋3.5ns2 ＝4.95ns，系统带宽＝0.35/4.95ns
带宽不足将导致波形幅度衰减和波形失真
100% 70.7%,-3db
正弦波谐波分量
BW 100% 70.7%,-3db
方波谐 波分量
BW
注意：示波器带宽或上升时间与信号频率或上升时间一样时，对会对波形幅 度和上升时间产生影响，带来测量误差，如减少测量误差只能提高延伸示波 器带宽。
示波器测量系统带宽
是为捕获和显示单次信号过渡过程提供的重要指标
示波器的存储由两个方面来完成：
触发信号和延时的设定确定了示波器存储的起点；
示波器的存储深度决定了数据存储的终点。
记录时间＝记录长度 / 采样率
由样于率时的基高和低起采。点样当率 采是 样联 率延动 达时的 到时间， 指所 标以 定时 义基 最触的 高发速 速点 度 率快 时慢，将加同快时基改速变度采的
时间
频率计，相位计 脉冲特性，阻尼振荡
示波器的应用：
电子，电力，电工
波的类型
大多数波都属于 如下类型： 正弦波 方波和矩形波 三角波和锯齿 波 阶跃波和脉冲 波 噪声波 、复杂 波
正弦波是波形的基本波
•非正弦波是由基波加无数次谐波所构成。包含的谐波越多， 波形越近似方波。
例：100M方波是由3次、5次、7次………….合成，3次 谐波频率为300M、5次谐波频率为500M…………. ▪对于非正弦波波形，波形从最小值过渡到最大值越快，所含谐波就越 多，波形所含的谐波频率的分量也越高。 ▪对于脉冲波占空比越小，波形所含谐波就越多，谐波频率分量也越高。
波形。
采样率低使信号失真
▪ 奈奎斯放大特器 抽样定律A中/D 指出采分多解样路器 率至采存集储少信器号为信uP号最高存显储频示器 率带宽
的2倍以上，从而保证信号在恢复时不发生混迭现象和失
真的情况发生。
采样率高使信号保真
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单次采集带宽和波形复现
单次采样带宽也就是常说的实时带宽，它是由模拟带宽、采样率以及波形重
M
DSO示波器 好 差 差 好 差 好 差(点,余 好 差 多 能 高 能
等效采样技
辉)
种
6G
术
改善显
示
水平系 统
垂直系 统
扫描系 统
触发系 统
显示系 统
示波器的组成
示波器的主要指标
示波器主要技术指标－保证示波器精确的 显示信号波形的前提条件
示波器的带宽 数字示波器采样率 示波器存储长度 波形捕获率（先进的DPO）
示波器采样率决定：脉冲序列精确复
现能力，只有信号速度在单次带宽的范围内， 对捕获信号才能精确复现
100 1Gs/S Mhz 单次带宽为100Mhz
80 Mhz
60
Mhz
40 Mhz
200MMhzs/S 单次带宽为40Mhz
20
100MMhzs/S
Mhz
单次带宽为20Mhz
总结：采样率的选择
我们在确定示波器的带宽后，还要选择足 够的采样率来与之相配合，这样才能获得 适合于实际测量中的实时带宽，从而获得 满意的显示和测量结果。
采样率不足将限制示波器单次带宽。如果示波器 在全带宽范围内，对单次信号实现捕获和精确复 现。只有采样率高于示波器带宽5倍以上（正弦内 插），才能使示波器的重复信号带宽＝单次信号 带宽。
Vmax
波形测量参数
Rise Time
FallTime
Vhi 90%
正向超调
Vp-p 幅值
50% 100%
Vmin
Vlo
10%
负向超调
+Width
-Width
频率＝1/周期
示波器的类型
模拟示波器 模拟数字混合示
波器 数字示波器 数字荧光示波器 取样示波器
ART 模拟示 波器
示波器的典型结构
示波器带宽总结
▪ 示波器带宽是由放大器模拟带宽决定。示波器带宽是应包 含探头和示波器整个测量系统的问题，泰克公司承诺指定 示波器的带宽（上升时间），是当使用原配探头时，是探 头尖的上升时间（示波器带宽）。
▪ 示波器系统带宽不足，会引起上升时间慢和异常幅度衰减
▪ 为了获得正确的振幅测量，示波器的带宽应该比被测量的 波形的频率大5倍。为了合理精确地测量波形的上升或下 降时间，示波器必须有足够的上升时间。
波形的重要谐波
非正弦波是由多次按不同频率不同相位和不同幅 度的正弦波组成的合成波，谐波是基波的倍数。
列出的是影响波形变化的谐波次数，(考虑谐波分 量为基波幅度10％以上的谐波，是对波形形状影 响较大的因素)
波形 数
正弦波（ 正弦波基波为：1 ）
方波
三角波 脉冲波（占空比50％）
重要谐波
1:1 1:9 1:3 1:9
示波器系统带宽（上升时间）对
信号影响 测量系统的带宽将影响脉冲和方波的上升时间，示波器系 统上升时间和带宽的关系由下式决定：
示波器测量系统T上升＝0.35/BW（适合于1G以下示波器） BW=带宽（单位Hz） （－3dB时的频率）
示波器系统的上升时间应小于被测量信号波形的上升时间。
仪器显示的信号上升时间＝ 被信号上升时间2＋仪表系统上 升时间2
次信号的能力。以及是捕获隐藏在重复信号中的毛刺和异常信号的能 力。将受到实时采样率的限制。
采样率对单次信号采集
▪ 数字示波器不但观测重复信号，同时需要观测单次事件信
号。虽然示波器放的大器带宽保证了信号输入不失真。如
采样率不足会造成显示信号漏失和失真。所以示波器必须
具有足够的采样速率，用以捕捉单次信号和精确恢复显示
对于示波器来说，波形捕获率高，就能够组织更大数据量 的波形质量信息，尤其是在动态复杂信号和隐藏在正常信 模号拟下示波的器异常波形的捕获方面，有着特别的作用。
数字存储 示波器
数字荧光 示波器
各类示波器对波形显示的能力
由于采用的技术和原理不同，在波形的保真、显示能力和捕 获能力上，各技术类别的示波器之间存在较大差异。
调整，采样率将不能加快。
时基与采样率的关系应为：存储记深忆度长（度点）时间/格10＝采样间
隔. 1/采样间隔＝采样率
终点
示波器采样率与存储长度的关系
示波器最高采样率决定示波器单次带宽的限制， 为保证波形精确复现建议：正弦内插技术示波器 以:采样率/ 5＝单次带宽的公式计算单次带宽，线 性内插技术示波器以:采样率/10＝单次带宽公式 计算。
建的方法共同决定，因此它决定了所构建的单次波形的完整性 。
波形重建的方法主要是指波形再现的插值算法。
线性内插：在相邻采样点直接连接上直线，局限于直边缘信号。
正弦内插：（SinX/x）利用曲线来连接样点，通用性更强。它利用数学处理，在实
际样点间隔中运算出结果。这种方法弯曲信号波形，使之产生比纯方波和脉冲更为现
示波器主要的功能－保证示波器稳定、捕 获显示波形的必要条件
垂直 水平
带宽是示波器的首要规格参数
示波器的结构决定了带宽的重要性： 放大器的模拟带宽决定了示波器的带宽；放大 器是信号进入示波器的大门，它的带宽决定了 示波器的带宽，示波器能请进什么样的信号由 这个大门来决定。
数字示波器的带宽也是模拟带宽。示波器所谓带 宽是指: 垂直放大器的频率响应，定义为：随着正弦波频 率增加，信号幅度下降3dB（70.7％）.在此频点 为示波器的带宽
实的普通波形。
内插系数：泰克公司的内插系数为2.5,采用5倍以上示波器带宽的采样率是为提高信号的保真
使用正弦内插，一般采用内插系数为5计算示波器的单次信号带宽。单次带宽＝实时
采样率/5（内插系数）。使用线性内插，一般采用内插系数为10计算示波器的单次信
号带宽。单次带宽＝实时采样率/10（内插系数）。
例：100Mhz正弦波使用100Mhz的示波器系统进行测量， 依据幅频特性可得测量显示的信号与被测信号的误差为30 ％。
例：一个100Mhz方波上升时间为3,5ns的信号，使用 100Mhz的示波器系统进行测量，根据上述公式计算显示 信号与被测信号的误差为：
100Mhz示波器上升时间＝350/100Mhz＝3.5ns 仪器显示的信号上升时间＝ 3.5ns2＋3.5ns2 ＝4.95ns 测量误差＝（4.95ns－3.5ns）/ 3.5ns＝0.414＝41％
正弦内插
线性内插
示波器采样率决定：窄脉冲和毛刺信
号精确捕获和复现能力只有信号速度在单次 例：示带波器宽带宽的100M范hz 围内，对捕获信号才能精确复现
采样率1Gs/S,200Ms/S,100Ms/S, （不考虑带宽对波形的影响）
示波器带宽选定后，采样率决定了单次带宽。单次宽决定 示波器对毛刺和单脉冲信号的捕获能力和复现能力，也决 定了示波器检测重复信号中异常信号和随机毛刺信号的捕 获能力。
延迟线
垂直 放大器
放大器
触发
水平 放大器
DSO 数字示 波器
放大器
DPO 数字荧 光示波
器
放大器
A/D
多路 分解器
采集信号 存储器
uP
触发和时基电路
A/D
数字 荧光器
uP 触发电路和时基
显示 存储器
模拟实时 显示
串行 处理
并行 处理
波形的捕获
波形捕获率也就是波形刷新率，已经成为考核一台示波器 的重要参数之一；
随机数字等效采样技术：以较低的
A/D对信号采集, 将多次触发采集到资料进行 重组，实现对重复信号的捕获和显示。
输入重复信号
第一次触发采集 第二次触发采集 第三次触发采集
第四次触发采集
需要经过多次次触发才能采集到信号的所有资料 对信号的要求：信号必须重复并且稳定，如信号变化（如幅度）将造
成显示混乱。 等效技术示波器，只适用捕获重复稳定信号，对捕获非重复信号和单
输入重复信号
第一次采集
第二次采集
第三次采集。。。。
只需一次触发已采集到信号所有资料 对信号的要求：重复信号且可允许信号变化 实时采样技术示波器，不仅适用捕获重复信号、而且是捕捉非重复信
号和单次信号的有效技术。以及是捕获隐藏在重复信号中的毛刺和异 常信号前提条件。 示波器标定带宽＝重复信号带宽＝瞬态（单次）信号带宽
简单重复信号
非
波形显示 稳 变 异 缓 随 快 复杂动 定 重 触 预 示 数
定 化常变机沿 态 时 复 发 触 波 据
示波器类别
信 信信信毛信 号 号息号刺号
重复信 号
测 量
单 次
功 能
发
器 带
处 理
信
宽
号
模拟示波器 好 好 差 差 差 差 好
CRT显示技 术
差不边不低 不 能 沿 能 470 能
▪ 仪表上升时间：信号上升时间 量误差
信号上升时间读值测
之比
％
1:1
41%
2:1
22%
3:1
12%
采样
采样是等间隔地进行； 采样率以 “点/秒”来表示。 实时采样、随机等效采样、顺序等效采样方式
采样点
采样间隔
数字化需要的 保持时间
数字实时采样技术：实时采样是最直
观的采样方式，采样率超过模拟带宽4－5倍 或更高。
示波器采样率决定：单次事件信号沿
的精确捕获和复现能力只有信号速度在单次
例：示波器带宽100Mhz
带宽的范围内，对捕获信号才能精确复现 采样率1Gs/S,200Ms/S,100Ms/S,
（不考虑带宽对波形的影响）
示波器带宽选定后，采样率决定单次带宽。单次带宽决定示波器对阶跃、单 次信号中的快沿的捕获和复现能力，也决定了示波器对检测，低重复率信号 的上升和下降沿捕获能力。
示波器应用基本知识
以TDS3000B产品的基本功能为基础
示波器 - 电子工程师的眼睛
示波器的首要条件
准确地显示波形 保证信号完整性测
量
什么是示波器
示波器是形象地显示信号幅度随时间变化 的波形显示仪器，是一种综合的信号特性 测试仪，是电子测量仪器幅度的基本种类
示波器的用途：
电压表，电流表，功率计
示波器采样率不足，将会使信号失去高频 成份，影响对信号的完整性测量。如，使 信号上升和下降时间变慢或造成波形的漏 失。
如果在实际的测量中，比较重视单次信号
示波器存储深度
定义：一个波形记录是指可被示波器一次性采集的波形点 数
最大记录长度由示波器的存储容量决定，要增加存储容量才能增 加记录长度
探头的上升时间应小于示波器的上升时间（泰克非常精细的匹配示波 器的系统带宽）
示波器的上升时间应小于被测量信号的上升时间。 例：使用100Mhz探头和100Mhz示波器组成测量系统，测量上升时间
为3.5ns的方波信号，系统带宽为多少？测量误差是多少？ 系统上升时间＝ 3.5ns2＋3.5ns2 ＝4.95ns，系统带宽＝0.35/4.95ns