《时域测量》PPT课件
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仪器仪表时域测量
添加项标题
电子测量应用案例：介绍电子测量在各个领域的应用案例， 如通信、电力、汽车、航空航天等。
信号强度测量： 用于测量信号 的幅度、频率
等参数
信号质量评估： 评估信号的清 晰度、失真度
等
干扰分析：分 析信号干扰的 类型、来源和
影响
故障诊断与排 查：通过测量 信号参数的变 化，判断通信 设备的故障位
《仪器仪表时域测量》 PPT课件
汇报人：PPT
目录
课件介绍
仪器仪表概述
时域测量原理
仪器仪表时域 测量技术
仪器仪表时域 测量应用
总结与展望
课件介绍
课件的背景和目的 课件的内容和结构 课件的特点和优势 课件的应用和价值
帮助学生掌握 仪器仪表时域 测量的基本原 理和操作方法
提高学生解决 实际问题的能 力，增强实践
时域测量原理
时域测量原理：通 过测量信号随时间 变化的特征来描述 信号的性质
时域测量方法：采 用示波器、信号发 生器、数字万用表 等仪器进行测量
时域测量特点：直 观、实时、操作简 便
时域测量应用：在 电子、通信、控制 等领域得到广泛应 用
实时性：能够实时反映信号的变化情况 直观性：通过图形或曲线直接展示信号特征 灵活性：适用于各种不同类型的信号测量 高精度：能够实现高精度的信号测量和分析
汽车电子测量技术发展趋势：探讨汽车电子测量技术的发 展趋势，如智能化、网络化、集成化等。
汽车电子测量应用前景：分析汽车电子测量应用的前景， 如提高汽车性能、降低油耗、减少排放等。
飞机飞行状态监测：利用仪器仪表对飞机飞行过程中的各种状态参数进 行实时测量，如速度、高度、加速度等。
航空发动机性能测试：通过仪器仪表对航空发动机的各项性能指标进行 测量，如推力、耗油量、排气温度等，以评估发动机的工作状态和性能。
电子测量应用案例：介绍电子测量在各个领域的应用案例， 如通信、电力、汽车、航空航天等。
信号强度测量： 用于测量信号 的幅度、频率
等参数
信号质量评估： 评估信号的清 晰度、失真度
等
干扰分析：分 析信号干扰的 类型、来源和
影响
故障诊断与排 查：通过测量 信号参数的变 化，判断通信 设备的故障位
《仪器仪表时域测量》 PPT课件
汇报人：PPT
目录
课件介绍
仪器仪表概述
时域测量原理
仪器仪表时域 测量技术
仪器仪表时域 测量应用
总结与展望
课件介绍
课件的背景和目的 课件的内容和结构 课件的特点和优势 课件的应用和价值
帮助学生掌握 仪器仪表时域 测量的基本原 理和操作方法
提高学生解决 实际问题的能 力，增强实践
时域测量原理
时域测量原理：通 过测量信号随时间 变化的特征来描述 信号的性质
时域测量方法：采 用示波器、信号发 生器、数字万用表 等仪器进行测量
时域测量特点：直 观、实时、操作简 便
时域测量应用：在 电子、通信、控制 等领域得到广泛应 用
实时性：能够实时反映信号的变化情况 直观性：通过图形或曲线直接展示信号特征 灵活性：适用于各种不同类型的信号测量 高精度：能够实现高精度的信号测量和分析
汽车电子测量技术发展趋势：探讨汽车电子测量技术的发 展趋势，如智能化、网络化、集成化等。
汽车电子测量应用前景：分析汽车电子测量应用的前景， 如提高汽车性能、降低油耗、减少排放等。
飞机飞行状态监测：利用仪器仪表对飞机飞行过程中的各种状态参数进 行实时测量，如速度、高度、加速度等。
航空发动机性能测试：通过仪器仪表对航空发动机的各项性能指标进行 测量，如推力、耗油量、排气温度等，以评估发动机的工作状态和性能。
第5章 时域测量
x u x/S x k 1 t/S x k t
能实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压 光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“扫描” 光点自左向右的连续扫动称为“扫描正程” 自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程称 为“扫描逆程”
5.2.2 示波管显示波形的原理
5 同步的概念
第5章 时域测量
5.1 示波器分类
根据示波器对信号的处理方式的不同可分 为模拟、数字两大类： 模拟示波器 ——采用模拟方式对时间信号进行处理和显 示。 数字示波器 ——对信号进行数字化处理后再显示。
5.1 示波器分类
模拟示波器
➢ 通用示波器采用单束示波管，又可分为单踪、双 踪、多踪示波器。
➢ 多束示波器采用多束示波管，荧光屏上显示的每 个波形都由单独的电子束扫描产生。
输X 输输输
输输输 输输输
主要由Y垂直系统、X水平系统、主机（高低压电源和显
示电路）三部分组成
5.2.2 示波管显示波形的原理
1 高灵敏度示波管的结构
CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成
偏偏偏偏
偏偏偏
偏偏偏
G1 K
G2 A1 A2
Y偏 偏 偏 X偏 偏 偏
偏
F
偏
偏
-E 偏偏
+E
偏偏
偏偏偏偏
( b ) U x = 0 、 U y = 常 量
5.2.2 示波管显示波形的原理
光点仅在水平方向偏移：Ux为正电 压时，光点从荧光屏的中心往水平 方向右移；Ux为负电压时，光点从 荧光屏的中心往水平方向左移。
( c ) U x = 常 量 、 U y = 0
当两对偏转板上同时加固定的正电 压时，光点位置应为两电压的矢量 合成。
能实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压 光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“扫描” 光点自左向右的连续扫动称为“扫描正程” 自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程称 为“扫描逆程”
5.2.2 示波管显示波形的原理
5 同步的概念
第5章 时域测量
5.1 示波器分类
根据示波器对信号的处理方式的不同可分 为模拟、数字两大类： 模拟示波器 ——采用模拟方式对时间信号进行处理和显 示。 数字示波器 ——对信号进行数字化处理后再显示。
5.1 示波器分类
模拟示波器
➢ 通用示波器采用单束示波管，又可分为单踪、双 踪、多踪示波器。
➢ 多束示波器采用多束示波管，荧光屏上显示的每 个波形都由单独的电子束扫描产生。
输X 输输输
输输输 输输输
主要由Y垂直系统、X水平系统、主机（高低压电源和显
示电路）三部分组成
5.2.2 示波管显示波形的原理
1 高灵敏度示波管的结构
CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成
偏偏偏偏
偏偏偏
偏偏偏
G1 K
G2 A1 A2
Y偏 偏 偏 X偏 偏 偏
偏
F
偏
偏
-E 偏偏
+E
偏偏
偏偏偏偏
( b ) U x = 0 、 U y = 常 量
5.2.2 示波管显示波形的原理
光点仅在水平方向偏移：Ux为正电 压时，光点从荧光屏的中心往水平 方向右移；Ux为负电压时，光点从 荧光屏的中心往水平方向左移。
( c ) U x = 常 量 、 U y = 0
当两对偏转板上同时加固定的正电 压时，光点位置应为两电压的矢量 合成。
《时域测量》课件
时域测量通常采用示波器、信号发生 器和相关软件等工具进行。
时域测量的应用领域
通信领域
用于信号传输、调制解 调等方面的测试和调试
。
电子测量
用于测量电子设备的性 能参数，如放大器、滤
波器等。
自动控制
用于控制系统的信号处 理和调试。
音频工程
用于音频信号的处理、 录制和播放等方面的测
试和调试。
时域测量的重要性
时域测量能够提供信号在时间域 内的完整信息，帮助工程师更好
地理解信号的特性和行为。
时域测量具有实时性，能够快速 捕捉和记录信号的变化，对于故
障排查和调试非常有帮助。
时域测量方法简单直观，易于掌 握，是电子工程领域的基本技能
之一。
02
CATALOGUE
时域测量的方法和技术
示波器法
总结词
通过示波器观察信号波形，测量信号的幅度、频率和相位等 参数。
利用数字信号处理算法，对信号进行滤波、去噪、特征提取等处理，以实现时域测量。
详细描述
数字信号处理技术是一种较为通用的时域测量方法，通过利用数字信号处理算法，可以对信号进行滤波、去噪、 特征提取等处理，以实现时域测量。数字信号处理技术具有较高的灵活性和可编程性，可以根据不同的测量需求 进行定制和优化。
详细描述
示波器法是一种常用的时域测量方法，通过观察信号波形， 可以测量信号的幅度、频率和相位等参数。示波器通常具有 高速采样和实时显示功能，能够捕捉信号的瞬态变化。
频谱分析法
总结词
通过分析信号的频谱，测量信号的频率成分和功率分布。
详细描述
频谱分析法是一种常用的时域测量方法，通过将信号转换为频域进行分析，可 以测量信号的频率成分和功率分布。频谱分析仪通常具有高分辨率和宽动态范 围，能够准确测量信号的频谱特性。
时域测量的应用领域
通信领域
用于信号传输、调制解 调等方面的测试和调试
。
电子测量
用于测量电子设备的性 能参数，如放大器、滤
波器等。
自动控制
用于控制系统的信号处 理和调试。
音频工程
用于音频信号的处理、 录制和播放等方面的测
试和调试。
时域测量的重要性
时域测量能够提供信号在时间域 内的完整信息，帮助工程师更好
地理解信号的特性和行为。
时域测量具有实时性，能够快速 捕捉和记录信号的变化，对于故
障排查和调试非常有帮助。
时域测量方法简单直观，易于掌 握，是电子工程领域的基本技能
之一。
02
CATALOGUE
时域测量的方法和技术
示波器法
总结词
通过示波器观察信号波形，测量信号的幅度、频率和相位等 参数。
利用数字信号处理算法，对信号进行滤波、去噪、特征提取等处理，以实现时域测量。
详细描述
数字信号处理技术是一种较为通用的时域测量方法，通过利用数字信号处理算法，可以对信号进行滤波、去噪、 特征提取等处理，以实现时域测量。数字信号处理技术具有较高的灵活性和可编程性，可以根据不同的测量需求 进行定制和优化。
详细描述
示波器法是一种常用的时域测量方法，通过观察信号波形， 可以测量信号的幅度、频率和相位等参数。示波器通常具有 高速采样和实时显示功能，能够捕捉信号的瞬态变化。
频谱分析法
总结词
通过分析信号的频谱，测量信号的频率成分和功率分布。
详细描述
频谱分析法是一种常用的时域测量方法，通过将信号转换为频域进行分析，可 以测量信号的频率成分和功率分布。频谱分析仪通常具有高分辨率和宽动态范 围，能够准确测量信号的频谱特性。
时域测量 PPT课件
亮度 Ug1
辅助聚焦
Z
轴
图6.3 阴极射线示波管 兰色：电力线
红色：等位面
1.
电子枪
电子枪的作用是发射电子并形成强度可控制的很细的电子束。 它由以下几部分组成：
1.灯丝F——在交流低压(如6.3V)下使钨丝烧热,用于加热阴极。 2.阴极K——是一个表面涂有氧化钡（其逸出功小，内部自由电子容易逸出） 的金属 3.第一栅极G1——调节G1的电位可以调节示波器的亮度，常置于示波器 面板上供使用。
1ms～0.1s为中余辉（通常为绿色，眼睛不易疲劳）；
当今数字示波器虽已占主导地位，但模拟示波器是数字示波器的基础，许多基 本原理、术语、技术指标和应用方法都是在模拟示波器的基础上发展起来的，有些 领域还在应用模拟示波器及其相关的技术产品，因此开始还得先介绍模拟示波器， 然后重点讨论数字示波器。
6.1.3
示波器的组成
Y（垂直）通道：由探头、衰减器、前置放大器、延迟线和 输出放大器组成，实质上是个多级宽频带、高增益放大器， 主要对被测信号进行不失真的线性放大，以保证示波器的测 量灵敏度。 X（水平）通道：由触发电路、时基发生器和水平输出放大器 组成，主要产生与被测信号相适应的扫描锯齿波。 显示屏：主要由阴极射线管组成， 常以CRT (Cathode Ray Tube) 表示，通常称为示波管。当前以 光点和光栅方式作显示屏的主要 采用示波管。另外，平板显示屏 是后起之秀，发展很快，尤其是 液晶显示屏（LCD）已经应用于 示波器了。
3. 示波器从早期的定性观测，已发展到可以进行精确测量。 4. 示波器是其它图式仪器的基础。对扫频仪、频谱仪、逻辑 分析仪以及医用B超等各种图示仪器就容易理解了。
6.1.2
示波器的分类
从1947年世界上第一台示波器诞生至今经历了数十年的发展 进步，已出现了多种多样的示波器。大致情况如下： 技术原理上分为：模拟示波器和数字示波器。也有厂家将模拟示波 器称第一代示波器，而数字示波器按技术进步情况已分为二、三、 四代了。 按显示屏可分为：阴极射线示波管（CRT）、液品屏（TFT）及荧 光屏（VFD）。 按显示原理分为：光点扫描、光栅扫描和矩阵像素点显示等。 按带宽分档情况：模拟示波器60MHz以下为低档，300MHz以上 算高档，最高带宽只做到1~2GHz水平。 数字示波器500MHz以下为低档，500~2GHz为中档， 2GHz以上为高档。
仪器仪表时域测量
至扫描
发生器环
触发脉
冲输出
S
1
S
2
S
4
+
-
S
3
触发源选择
触发耦合方式选择
触发极 性选择
触发方式选择
5.2.4 水平系统
触发电路 触发源选择 电源触发（LINE）
02
内触发（INT）
——将Y前置放大器输出（延迟线前的被测信号）作为触发信号，适用于观测被测信号。
外触发（EXT）
——用外接的、与被测信号有严格同步关系的信号作为触发源，用于比较两个信号的同步关系。 ——用50Hz的工频正弦信号作为触发源，适用于观测与50Hz交流有同步关系的信号。
例：频谱仪，
布尔和冯诺依曼奠定了数学基础
例：逻辑分析仪，
麦克斯韦和傅立叶奠定了数学基础
频域
数据域
时域
第5章 时域测量
测频、测相位
4
难点： 通用示波器显示波形的原理
5
重点： 通用示波器
1
通用示波器的基本构成
2
通用示波器显示波形的原理 示波器的应用
3
第5章 时域测量
第5章 时域测量
示波器的应用： 示波器的特点：
二、扫描发生器环
至X放大器
稳定度 调节
比较电平
触发脉 冲输入
扫描闸门
积分器
比较释抑电路
增辉脉冲
+ E
+ E
5.2.4 水平系统
二、扫描发生器环
1、扫描闸门
产生快速上升或下降的闸门信号
作用：
目的：
②控制正程增辉
①控制积分器扫描
③使双踪示波器工作于交替状态,P183
第六章：时域测量
2020/5/28
• 主机部分（Z轴系统）包括示波管、Z通道、整机供电 电源和校准信号发生器等。示波管是显示器；Z轴系 统将X轴系统产生的增辉信号放大后加到示波管的控 制栅极；校准信号发生器是一个标准方波电压发生器 ，方波的幅度是准确的，用这个已知的信号去校准X 、Y轴的坐标刻度。
2020/5/28
通用示波器的垂直系统
• 触发扫描：扫描脉冲只在被测脉冲到来时才扫描 一次；没有被测脉冲时，扫描发生器处于等待工 作状态。这种由被测信号激发扫描发生器的间断 的工作方式，称为“触发扫描方式”。
2020/5/28
6．扫描过程的增辉
• 在被测脉冲出现的扫描期间，由于增辉脉冲的作 用，显示波形较亮，便于观测；而在等待扫描期 间，即波形仅为一个光点的情况下，由于没有增 辉脉冲，光点很暗，避免了较亮的光点长久集中 于荧光屏上一点。
低压 电源
各电路
高压 电源
正高压 负高压
2020/5/28
通用示波器的组成框图
• 垂直系统（Y轴通道）主要作用是放大被测信号电压 ，控制电子束的垂直偏转。垂直系统由探头、衰减器 、前置放大器、延迟线和后置放大器等部分组成。
• 水平系统（X轴通道）由触发整形电路、扫描发生器 及X放大器组成。同步触发电路在内或外触发信号作 用下，产生触发脉冲，去触发扫描发生器产生锯齿波 ，由X放大器放大后推动X偏转极板。
• Y轴偏转系统是传送被测信号的通道，它的作用是引入 被测信号，将其不失真地放大后传送到Y偏转板，使屏 幕上显示大小适中的信号波形。
• 1、探头：探头是连接在示波器外部的一个输入电路部 件。它的基本作用是便于直接在被测源上探测信号和 提高示波器的输入阻抗，从而展宽示波器的实际使用 频带。示波器的探头按电路原理，分为无源和有源两 种，按功能，常用的有电压探头和电流探头两种。为 何要用探头呢，两根普通的导线也可以把被测信号引 到示波器的输入端，但未加屏蔽的导线会感应干扰信 号，其次，导线身身的电感、电容可能组成谐振电路 ，从而大大限制了示波器所能使用的上限频率。这个 谐 振电路在脉冲信号作用下还会产生振铃现象，从而 使波形产生严重的失真。
• 主机部分（Z轴系统）包括示波管、Z通道、整机供电 电源和校准信号发生器等。示波管是显示器；Z轴系 统将X轴系统产生的增辉信号放大后加到示波管的控 制栅极；校准信号发生器是一个标准方波电压发生器 ，方波的幅度是准确的，用这个已知的信号去校准X 、Y轴的坐标刻度。
2020/5/28
通用示波器的垂直系统
• 触发扫描：扫描脉冲只在被测脉冲到来时才扫描 一次；没有被测脉冲时，扫描发生器处于等待工 作状态。这种由被测信号激发扫描发生器的间断 的工作方式，称为“触发扫描方式”。
2020/5/28
6．扫描过程的增辉
• 在被测脉冲出现的扫描期间，由于增辉脉冲的作 用，显示波形较亮，便于观测；而在等待扫描期 间，即波形仅为一个光点的情况下，由于没有增 辉脉冲，光点很暗，避免了较亮的光点长久集中 于荧光屏上一点。
低压 电源
各电路
高压 电源
正高压 负高压
2020/5/28
通用示波器的组成框图
• 垂直系统（Y轴通道）主要作用是放大被测信号电压 ，控制电子束的垂直偏转。垂直系统由探头、衰减器 、前置放大器、延迟线和后置放大器等部分组成。
• 水平系统（X轴通道）由触发整形电路、扫描发生器 及X放大器组成。同步触发电路在内或外触发信号作 用下，产生触发脉冲，去触发扫描发生器产生锯齿波 ，由X放大器放大后推动X偏转极板。
• Y轴偏转系统是传送被测信号的通道，它的作用是引入 被测信号，将其不失真地放大后传送到Y偏转板，使屏 幕上显示大小适中的信号波形。
• 1、探头：探头是连接在示波器外部的一个输入电路部 件。它的基本作用是便于直接在被测源上探测信号和 提高示波器的输入阻抗，从而展宽示波器的实际使用 频带。示波器的探头按电路原理，分为无源和有源两 种，按功能，常用的有电压探头和电流探头两种。为 何要用探头呢，两根普通的导线也可以把被测信号引 到示波器的输入端，但未加屏蔽的导线会感应干扰信 号，其次，导线身身的电感、电容可能组成谐振电路 ，从而大大限制了示波器所能使用的上限频率。这个 谐 振电路在脉冲信号作用下还会产生振铃现象，从而 使波形产生严重的失真。
第5章时域测量PPT课件
输入电路、Y前置放大器、延迟线和Y后置放大器等。
基本组成框图如下：
Y
uy 输入电路 前置放大
延迟线
后置放大
偏 转
板
X
触发放大
通
道
第24页/共44页
三、通用示波器的水平通 （一道）作用：产生随时间线形变化的扫描电压，再放大到足够的
幅度，然后输出到水平偏转板，使光点在荧光屏的水平方向达到
满偏转。 （二）构成：触发电路、扫描电路和水平放大器等。
电子的位移与所加电压的大小成正比。
S
电子e
A2
Vy
vo
Va
偏转板 b
l
y
荧 光 屏
第8页/共44页
电子将以vo为初速度进入偏转板，电子经过偏转板后偏转距离y如下式
lS y 2bVa Vy
式中，l为偏转板的长度；S为偏转板中心到屏幕中心的距离；b为偏转板
间距；Va为阳极A2上的电压。
对于设计定型后的示波器偏转系统，l、S、b、Va可视为常数，设
水平 放大器
Uy
0 t
0
Ux
t
第18页/共44页
1-2)设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsinωt，X偏转板加锯齿波电压 Ux=kt，且有Tx=2Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的稳定波形。
Uy
0 t
0
Ux
t
第19页/共44页
2)设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsinωt，X偏转板加锯齿波电压Ux=kt， 且有Tx=3/2 Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的不稳定波形。
Uy Uy
1
0
24t3-Uy Nhomakorabea1 2 04
3
Ux Ux
基本组成框图如下：
Y
uy 输入电路 前置放大
延迟线
后置放大
偏 转
板
X
触发放大
通
道
第24页/共44页
三、通用示波器的水平通 （一道）作用：产生随时间线形变化的扫描电压，再放大到足够的
幅度，然后输出到水平偏转板，使光点在荧光屏的水平方向达到
满偏转。 （二）构成：触发电路、扫描电路和水平放大器等。
电子的位移与所加电压的大小成正比。
S
电子e
A2
Vy
vo
Va
偏转板 b
l
y
荧 光 屏
第8页/共44页
电子将以vo为初速度进入偏转板，电子经过偏转板后偏转距离y如下式
lS y 2bVa Vy
式中，l为偏转板的长度；S为偏转板中心到屏幕中心的距离；b为偏转板
间距；Va为阳极A2上的电压。
对于设计定型后的示波器偏转系统，l、S、b、Va可视为常数，设
水平 放大器
Uy
0 t
0
Ux
t
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1-2)设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsinωt，X偏转板加锯齿波电压 Ux=kt，且有Tx=2Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的稳定波形。
Uy
0 t
0
Ux
t
第19页/共44页
2)设Y偏转板加正弦波信号电压Uy=Umsinωt，X偏转板加锯齿波电压Ux=kt， 且有Tx=3/2 Ty荧光屏显示的是被测信号随时间变化的不稳定波形。
Uy Uy
1
0
24t3-Uy Nhomakorabea1 2 04
3
Ux Ux
第六章：时域测量
5．连续扫描和触发扫描
连续扫描：扫描正程紧跟着逆程，逆程结束又开 始新的正程，扫描是不间断的，这种扫描方式称 为连续扫描。 触发扫描：扫描脉冲只在被测脉冲到来时才扫描 一次；没有被测脉冲时，扫描发生器处于等待工 作状态。这种由被测信号激发扫描发生器的间断 的工作方式，称为“触发扫描方式”。
6．2．3
波形显示原理
在电子枪中，电子运动经过聚焦形成电子束，电子 束通过垂直或水平偏转板打到荧光屏上产生亮点，亮 点在荧光屏上垂直或水平方向偏转的距离，正比于加 在垂直或水平偏转板上的电压，即亮点在屏幕上移动 的轨迹，是加到偏转板上的电压信号的波形。示波器 显示图形或波形的原理就是基于电子与电场之间的相 互作用原理进行的。 用示波器显示的波形，基本上有两种类型，一种是显 示任意两个信号Ｘ与Ｙ的关系，另一种是显示随时间 变化的信号。
通用示波器的垂直系统
Y轴偏转系统是传送被测信号的通道，它的作用是引入 被测信号，将其不失真地放大后传送到Y偏转板，使屏 幕上显示大小适中的信号波形。 1、探头：探头是连接在示波器外部的一个输入电路部 件。它的基本作用是便于直接在被测源上探测信号和 提高示波器的输入阻抗，从而展宽示波器的实际使用 频带。示波器的探头按电路原理，分为无源和有源两 种，按功能，常用的有电压探头和电流探头两种。为 何要用探头呢，两根普通的导线也可以把被测信号引 到示波器的输入端，但未加屏蔽的导线会感应干扰信 号，其次，导线身身的电感、电容可能组成谐振电路， 从而大大限制了示波器所能使用的上限频率。这个谐 振电路在脉冲信号作用下还会产生振铃现象，从而使 波形产生严重的失真。
6.2 示波测试的基本原理
6．系统
-Vx
-Vy
示波器结构的框图
6．2．2
时域测量PPT
外触发（EXT）：用外接的、与被测信号有 严格同步关系的信号作为触发源，用于比 较两个信号的同步关系
电源触发（LINE）：用50Hz的工频正弦信 号作为触发源，适用于观测与50Hz交流有 同步关系的信号
（2）触发耦合方式
“DC”直流耦合：用于接入直流或缓慢变 化的触发信号
“AC”交流耦合：用于观察从低频到较高 频率的信号
4
3．扫描的概念
如果在X偏转板上加一个随时间线形变化的电压，
垂直偏转板不加电压，那么光点在水平方向的偏
移距离为
xSxkth xt[cm /s ，]比例系数
Sx称为示波管的X轴偏转灵敏度
光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“扫描”， 能实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压，光点自 左向右的连续扫动称为“扫描正程”，自荧光屏 的右端迅速返回左端起扫点的过程称为“扫描逆 程”
3．偏转因素
偏转因素指在输入信号作用下，光点在 荧光屏上的垂直（Y）方向移动1cm（即1格） 所需的电压值，单位为“V/cm”、“mV/cm” （或“V/div”、“mV/div”）
偏转因素表示示波器Y通道的放大/衰减 能力
偏转因素的倒数称为“（偏转）灵敏度”
4．输入阻抗
当被测信号接入示波器时，输入阻抗Zi 形成被测信号的等效负载
可通过调节“Y轴位移”旋钮，调节直流电位 以改变被测波形在屏幕上的位置
3．延迟线
触发扫描时，扫描的开始时间总是滞后于被 观测脉冲一段时间，这样，脉冲的上升过程就无 法被完整地显示出来
输入信号 触发点 tT
扫描 起点
扫描电压
左图为没有 延迟线时屏幕 上显示的脉冲
显示波形
3．延迟线（续）
延迟线的作用就 输 入 信 号 是把加到垂直偏转板 触 发 点
电源触发（LINE）：用50Hz的工频正弦信 号作为触发源，适用于观测与50Hz交流有 同步关系的信号
（2）触发耦合方式
“DC”直流耦合：用于接入直流或缓慢变 化的触发信号
“AC”交流耦合：用于观察从低频到较高 频率的信号
4
3．扫描的概念
如果在X偏转板上加一个随时间线形变化的电压，
垂直偏转板不加电压，那么光点在水平方向的偏
移距离为
xSxkth xt[cm /s ，]比例系数
Sx称为示波管的X轴偏转灵敏度
光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“扫描”， 能实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压，光点自 左向右的连续扫动称为“扫描正程”，自荧光屏 的右端迅速返回左端起扫点的过程称为“扫描逆 程”
3．偏转因素
偏转因素指在输入信号作用下，光点在 荧光屏上的垂直（Y）方向移动1cm（即1格） 所需的电压值，单位为“V/cm”、“mV/cm” （或“V/div”、“mV/div”）
偏转因素表示示波器Y通道的放大/衰减 能力
偏转因素的倒数称为“（偏转）灵敏度”
4．输入阻抗
当被测信号接入示波器时，输入阻抗Zi 形成被测信号的等效负载
可通过调节“Y轴位移”旋钮，调节直流电位 以改变被测波形在屏幕上的位置
3．延迟线
触发扫描时，扫描的开始时间总是滞后于被 观测脉冲一段时间，这样，脉冲的上升过程就无 法被完整地显示出来
输入信号 触发点 tT
扫描 起点
扫描电压
左图为没有 延迟线时屏幕 上显示的脉冲
显示波形
3．延迟线（续）
延迟线的作用就 输 入 信 号 是把加到垂直偏转板 触 发 点
第七章时域测量课件
- 等效时间采样需要在多个波形周期内进行波形采集， 这将导致示波器对于波形的变化响应变慢。特别是在信 号是单次瞬态类型的，这种采样技术就是无效的。
- 随机采样已经在多数场合替代了顺序采样，除了在 微波频段。
采用等效时间采样技术的示波器可以使用慢速的ADC 来采集高频信号，看起来是违背了采样定理。这里，引入 有效采样率的概念来解释这一现象。
(1) 有效采样率
用 Teff 来表示获取完整波形之后相邻采样点之间的间 隔，有效采样率 feff 是 Teff的倒数。显然，Teff 不取决于
ADC的转换速率，而是取决于采样点相对于触发事件时 间排列的精度。
(2) 随机采样 在随机采样方式下，在每次触发事件到来时，延迟
或者提前一段随机的时间长度进行采样，通常可采集一 组采样点（取决于示波器的时基和采样率设置）。
随机采样技术的在优点在于可以提供预触发信息以及 触发后信息；且易于发现波形的细节。
多数示波器结合采用了实时采样和等效时间采样两 种方式。在低频带宽时采用实时采样方式，而在高频时 采用等效时间采样。
• X轴加上三角波扫描电压可以吗？ • 扫描电压周期与被测信号周期是1:3和3:2时，
画出示波器输入为正弦信号时的显示图形。能 总结出规律来吗？ • 触发扫描有何有点？你尝试过吗？你有实现触 发扫描的方案吗？
讨论-模拟与数字？
模拟示波器 早期DSO 现代DSO
7.3 数字存储示波器简介
数字示波器通过将模拟输入信号转化为二进制 序列形式的数字信号来实现波形显示的功能。数字 示波器在本质上是一种存储示波器，因为模拟输入 信号波形必须被转化为数字信号存下来，然后才能 进行波形显示。数字示波器因此也常被称为数字存 储示波器（DSO）。
例：对于采用了内插系数4的信号重建技术、采样率为 100MSa/s的数字示波器, 其单次信号带宽为：100MSa/s4＝ 25MHz。
- 随机采样已经在多数场合替代了顺序采样，除了在 微波频段。
采用等效时间采样技术的示波器可以使用慢速的ADC 来采集高频信号，看起来是违背了采样定理。这里，引入 有效采样率的概念来解释这一现象。
(1) 有效采样率
用 Teff 来表示获取完整波形之后相邻采样点之间的间 隔，有效采样率 feff 是 Teff的倒数。显然，Teff 不取决于
ADC的转换速率，而是取决于采样点相对于触发事件时 间排列的精度。
(2) 随机采样 在随机采样方式下，在每次触发事件到来时，延迟
或者提前一段随机的时间长度进行采样，通常可采集一 组采样点（取决于示波器的时基和采样率设置）。
随机采样技术的在优点在于可以提供预触发信息以及 触发后信息；且易于发现波形的细节。
多数示波器结合采用了实时采样和等效时间采样两 种方式。在低频带宽时采用实时采样方式，而在高频时 采用等效时间采样。
• X轴加上三角波扫描电压可以吗？ • 扫描电压周期与被测信号周期是1:3和3:2时，
画出示波器输入为正弦信号时的显示图形。能 总结出规律来吗？ • 触发扫描有何有点？你尝试过吗？你有实现触 发扫描的方案吗？
讨论-模拟与数字？
模拟示波器 早期DSO 现代DSO
7.3 数字存储示波器简介
数字示波器通过将模拟输入信号转化为二进制 序列形式的数字信号来实现波形显示的功能。数字 示波器在本质上是一种存储示波器，因为模拟输入 信号波形必须被转化为数字信号存下来，然后才能 进行波形显示。数字示波器因此也常被称为数字存 储示波器（DSO）。
例：对于采用了内插系数4的信号重建技术、采样率为 100MSa/s的数字示波器, 其单次信号带宽为：100MSa/s4＝ 25MHz。
5时域测量.
量f与A之比的百分数
f sn = ×100% A
预冲(sp)：脉冲波阶跃之
前的预冲量d与A之比的百分 数 d
sp =
下垂( δ )：脉冲波平顶部
分的倾斜幅度e 与A之比的 e 百分数
A
× 100%
δ=
A
× 100%
第8页
5.1.2 主要技术指标
2．时域响应
示波器的上限截至频率 fH （单位MHz）与其自身的上升时间
tr（单位:ns)的关系:
由于示波器中的放大器是线性网络，放大器的频带宽度fB与 上升时间tr之间有确定的内在关系： f B ⋅ t r ≈ 350 当频带宽度(单位：MHz)给定时，上升时间(单位： ns)为：
350 tr = fB
第9页
5.1.2 主要技术指标
3．扫描速度 无扩展情况下，亮点在屏幕x轴方向移动单位长度 1cm（或1格）所表示的时间，单位为“t/cm”或 “t/div”，时间t可为μs、ms或s。 扫描速度越高（ “t/cm” 愈小），表明示波器 能够展开高频信号或窄脉冲波形的能力愈强； 为了观测缓慢变化的信号，要求示波器具有较低 的扫描速度。 因此，示波器扫描速度的范围愈宽愈好。
5.2.2 波形显示的基本原理
1．显示随时间变化的图形（续）
Ux Ux 2 1 0 -Ux 3 t 4 4 0 3 1 2
b) 仅在水平偏转板 的两板间加锯齿电 压，则光点只在荧 光屏的水平方向来 回移动，出现一条 水平线段。
第27页
5.2.2 波形显示的基本原理
1．显示随时间变化的图形（续） （3）Y偏转板加 正弦波信号电压， X偏转板加锯齿波 电压
5.2.1 CRT (Cathode
成。
偏转系统 电子枪 G1 K F G2 Y偏转板 A1 A2 X偏转板 荧 光 屏 荧光 屏
f sn = ×100% A
预冲(sp)：脉冲波阶跃之
前的预冲量d与A之比的百分 数 d
sp =
下垂( δ )：脉冲波平顶部
分的倾斜幅度e 与A之比的 e 百分数
A
× 100%
δ=
A
× 100%
第8页
5.1.2 主要技术指标
2．时域响应
示波器的上限截至频率 fH （单位MHz）与其自身的上升时间
tr（单位:ns)的关系:
由于示波器中的放大器是线性网络，放大器的频带宽度fB与 上升时间tr之间有确定的内在关系： f B ⋅ t r ≈ 350 当频带宽度(单位：MHz)给定时，上升时间(单位： ns)为：
350 tr = fB
第9页
5.1.2 主要技术指标
3．扫描速度 无扩展情况下，亮点在屏幕x轴方向移动单位长度 1cm（或1格）所表示的时间，单位为“t/cm”或 “t/div”，时间t可为μs、ms或s。 扫描速度越高（ “t/cm” 愈小），表明示波器 能够展开高频信号或窄脉冲波形的能力愈强； 为了观测缓慢变化的信号，要求示波器具有较低 的扫描速度。 因此，示波器扫描速度的范围愈宽愈好。
5.2.2 波形显示的基本原理
1．显示随时间变化的图形（续）
Ux Ux 2 1 0 -Ux 3 t 4 4 0 3 1 2
b) 仅在水平偏转板 的两板间加锯齿电 压，则光点只在荧 光屏的水平方向来 回移动，出现一条 水平线段。
第27页
5.2.2 波形显示的基本原理
1．显示随时间变化的图形（续） （3）Y偏转板加 正弦波信号电压， X偏转板加锯齿波 电压
5.2.1 CRT (Cathode
成。
偏转系统 电子枪 G1 K F G2 Y偏转板 A1 A2 X偏转板 荧 光 屏 荧光 屏
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上升时间（tr）：方波的
前沿从基本幅度A的10%上
升到90%所需的时间；
下降时间（tf）：方波的
后沿从下垂后幅度A1的90% 下降到10%所需的时间；
上冲（so）：上升沿之后的
幅度起伏。是脉冲波前沿的 上冲量b与A之比的百分数
b
so
100% A
第6页
5.1.2 主要技术指标
2．时域响应（瞬态响应）
为了示波器有较高的测量灵敏度，Y偏转板置于靠近电子 枪的部位，而X偏转板在Y的右边。
第17页
2 偏转系统
电子束在偏转电场作用下的偏转距离与外加偏转电压成 正比：
Ll
l为偏转板的长度；L为偏转板右侧边
y 2dUA2 Uy
缘到屏幕的距离；d为偏转板间距； UA2为第二阳极与阴极间的电压。
Uy
l
L
第10页
5.1.2 主要技术指标
5．输入阻抗
当被测信号接入示波器时，输入阻抗Zi形成被测信号的等效 负载。反映了示波器对被测电路的影响-->希望电阻值越大， 电容值越小。
6．输入方式
即输入耦合方式，一般有直流（DC）、交流（AC）和接地 （GND）三种，可通过示波器面板选择。
7、扫描方式
示波器中的扫描电压是一种线性时基扫描。线性时基扫描可 分为连续扫描和触发扫描两种方式。
下冲(sn)：脉冲后沿的下冲
量f与A之比的百分数
sn
f 100% A
预冲(sp)：脉冲波阶跃之
前的预冲量d与A之比的百
分数
sp
d 100% A
下垂( )：脉冲波平顶部分
的倾斜幅度e 与A之比的百
分数 e 100%
A
第7页
5.1.2 主要技术指标
2．时域响应
示波器的上限截至频率fH（单位MHz）与其自身的上升时间 tr（单位:ns)的关系:
偏转系统
荧光 屏
G1 K
电子枪 G2 A1 A2
F 电子枪
Y偏转板 -E 辉度
聚焦
辅助聚焦 +E
第13页
1 电子枪
电子枪的作用： 发射电子并形成很细的高速电子束。
电子枪的组成： 由灯丝F、阴极K、栅极G1和前加速级G2和阳极A1、A2组成。 G1、G2和A1、A2 构成一个对电子束的控制系统。
通过调节G1对K的负电位可控制电子束的强弱，从而调节 光点的亮度，即进行“辉度”控制。
调节A1的电位器称为“聚焦”旋钮，可调节G2与A1和A1 与A2之间的电位；调节A2电位的旋钮称为“辅助聚焦”。
第14页
1 电子枪
电子束聚焦的原理：电子从阴极K发射，经G1、 G2、A1、A2聚焦和加速后进入偏转系统。
由于示波器中的放大器是线性网络，放大器的频带宽度fB与
上升时间tr之间有确定的内在关系： fBtr 350
当频带宽度(单位：MHz)给定时，上升时间(单位： ns)为：
350 tr fB
第8页
5.1.2 主要技术指标
3．扫描速度 无扩展情况下，亮点在屏幕x轴方向移动单位长度
1cm（或1格）所表示的时间，单位为“t/cm”或 “t/div”，时间t可为μs、ms或s。扫描速度越高 （ “t/cm” 愈小），表明示波器能够展开高频信号 或窄脉冲波形的能力愈强；为了观测缓慢变化的信号， 要求示波器具有较低的扫描速度。因此，示波器扫描 速度的范围愈宽愈好。
第4页
5.1.2 主要技术指标
1．频率响应（频带宽度）
当示波器输入不同频率的等幅正弦信号时，屏幕上对应于基 准频率fR的显示幅度随频率下降3dB时的上限频率fH与下限频 率fL之间的宽度。
fBfHfLfH
第5页
5.1.2 主要技术指标
2．时域响应（瞬态响应）
表示放大电路在方波脉冲输入信号
作用下的过渡特性。
第5章 时域测量
5.1 概述 5.2 CRT显示原理 5.3 通用示波器 5.4 取样示波器 5.5 波形存储及显示技术 5.6 示波器的基本测试技术
第1页
5.1 概述
5.1.1 示波器的分类
根据示波器对信号的处理方式的不同可分为模拟、 数字两大类： 1 模拟示波器 ——采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。 2 数字示波器 ——对信号进行数字化处理后再显示。
电子束聚焦示意图 第15页
1 电子枪
电子在电子枪中的运动轨迹。
G1 K
G2
A1
A2
电子束在电子枪内产生两次会聚，又称双凸透镜系统
第16页
2 偏转系统
示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金属板组成，分 别称为垂直偏转板和水平偏转板 。
当有外加电压作用时，偏转板之间形成电场；在偏转电场 作用下，电子束打向由X、Y偏转板共同决定的荧光屏上 的某个坐标位置。
储、记忆和反复显示。 ➢ 专用示波器是能够满足特殊用途的示波器，又称特种示波
器。
第3页
2 数字示波器
数字示波器将输入信号数字化（时域取样和幅度 量化）后，经由D/A转换器再重建波形。
数字示波器具有记忆、存贮被观察信号功能，又 称为数字存贮示波器。
根据取样方式不同，数字示波器又可分为实时取 样、随机取样和顺序取样三大类。
第9页
5.1.2 主要技术指标
4．偏转灵敏度 偏转灵敏度指在输入信号作用下，光点在荧光
屏上的垂直（Y）方向移动1cm（即1格）所需的电 压值（峰-峰值），单位为“V/cm”、“mV/cm” （或“V/div”、“mV/div”）。
偏转灵敏度表示示波器Y通道的放大/衰减能力。 偏转灵敏度值越小，表示灵敏度越高。
第11页
5.1.2 主要技术指标
回扫后没有等待时间，适 用于观察连续信号。
只在触发信号的激励下才 开始扫描，每完成一次扫描 后就处于等待状态，直到下 一次触发信号到来再进行扫 描。
第12页
5.2 CRT显示原理
5.2.1 CRT (Cathode Ray Tube)
CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组 成。
第2页
1 模拟示波器
模拟示波器可分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、 记忆示波器和专用示波器等。
➢ 通用示波器采用单束示波管，又可分为单踪、双踪、多踪 示波器。
➢ 多束示波器采用多束示波管，荧光屏上显示的每个波形都 由单独的电子束扫描产生。
➢ 取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。 ➢ 记忆示波器采用有记忆功能的示波管，实现模拟信号的存
第18页
2 偏转系统
示波管的Y轴偏转灵敏度（单位为V/cm）：
Sy
2dUA2 Ll
(V/cm)
表示亮点在荧光屏上偏转1cm所需要加于偏转板上的电