数字示波器基础原理
数字示波器原理
数字示波器原理
数字示波器是指采用数字技术对信号进行处理和显示的示波器。
其原理是利用模拟-
数字转换技术，将信号从模拟量变换成数字量，然后经过数字信号处理系统处理后，最终
将结果显示为示波器所能识别的形式。
数字示波器所采用的数字处理技术和微处理器技术，相较于传统的模拟示波器来说具
有许多优势：数字示波器可以模型技术实现信号获取、存储、锁定、放大增益、光滑、缩
放等功能；它的度量性能更加准确，测量范围更加宽泛；它的分析能力更强，能够分析连
续变化的信号；它的波形即时可视和趋势分析，灵敏度高；它的多路复用能力更强，能够
连接多个通道的信号记录。
此外，数字示波器可以通过网络连接将波形信号传输至远端，方便用户在远距离处监
测分析，使维修检修更加便捷，可以悬浮球获取的远程控制，从而更加容易的认识问题，
提高维修检修的效率。
总之，数字示波器具有较高的精度、多功能性、灵敏性等显著优势，广泛应用于各种检修场合，是工程人员在维护时有极大的帮助。
数字示波器的原理
数字示波器的原理
数字示波器是一种基于数字信号处理技术的电子测量仪器，它主要由输入信号采集模块、模数转换器、存储器、数字信号处理器、显示器等部分组成。
数字示波器的原理如下：
1.输入信号采集模块。
输入信号采集模块负责将要测试的模拟信号转换为数字信号。
通常采用的方式是使用模数转换器将模拟信号转换成数字信号。
模数转换器将模拟信号所代表的数值转换成等效数字信号，数字信号的大小取决于模数转换器的位数。
例如，8位模数转换器可以转换成256级数字信号。
2.存储器。
存储器用于存储采集到的数字信号，它通常是一个高速存储器，能够在很短的时间内存储大量的数据。
3.数字信号处理器。
数字信号处理器负责对数字信号进行处理和分析。
它可以对存储器中存储的数据进行处理，从而得到所要测量的信号在时间和幅度上的波形。
4.显示器。
显示器用于显示所测量的信号波形。
数字信号处理器将处理后的信号波形发送给显示器，实时显示出信号的振幅、频率、相位等参数。
综上所述，数字示波器利用数字信号处理技术，将模拟信号转换成数字信号，然后存储、处理、分析、显示，实现了求取信号的各种参数和波
形形态的功能。
这可以让电子工程师或者电子技术人员更加准确地评估、分析和诊断电路和系统的性能。
数字示波器的原理是怎样的呢
数字示波器的原理是怎样的呢数字示波器是一种电子测量仪器，它可以用来测量和显示电信号的波形、频率、幅度和相位等参数。
与模拟示波器相比，数字示波器具有采样频率高、带宽宽、测量精度高、测量速度快、易于使用和自动化处理等优点，已经成为现代电子工程师和科学家电路测量和分析的主要工具之一。
数字示波器的原理可以分为三个部分：信号采集、数字化和处理显示。
1.信号采集数字示波器的第一部分是信号采集。
它通常包括前置放大器、带通滤波器和采样电路。
前置放大器负责放大电信号，以便后面的电路可以带宽度为宽的信号进行采样。
带通滤波器负责去除在已定波形之外的杂散信号，以保证精度。
采样电路负责在一个定频率下对信号进行采样，并将采样后的信号发给数字化电路。
2.数字化数字示波器的第二部分是数字化。
在这个部分中，采集到的模拟信号需要被转换为数字信号，而数字量不能被直接读取，所以需要进行模拟信号转换。
转换过程使用了一种称为模数转换器的芯片。
这些器件使用一种称为时间分频的技术来将信号转换成数字。
它包括一个可编程时钟，通过改变其周期来确定采样速度，然后将采样电路输出的电压值进行比较，产生与信号幅值相对应的数字代码。
3.处理和显示数字示波器的最后部分是处理和显示。
在这个部分中，被数字化的信号将被处理以给出波形、幅度和频率等的有用信息。
通常，处理涉及下采样、插值、数学函数计算和存储等操作。
最终，处理好的波形数据将被显示在数字示波器的屏幕上。
这个过程可以通过编辑波形的颜色、增加标注和测量测量属性，轻松地操纵数据以获得需要的信息。
总的来说，数字示波器的原理是将输入的电信号转换成数字信号，然后对数字信号进行处理以获得波形、频率和幅度等的有效信息，最终将处理好的数据显示在数字示波器的屏幕上。
这种测量仪器已经成为现代电子工程师和科学家进行电路测量和分析的主要工具之一。
数字示波器的原理
数字示波器的原理
1.采样：数字示波器通过内置的模数转换器将连续的模拟信号转换为
离散的数字信号。
采样率是指每秒对模拟信号进行采样的次数，一般为其
信号带宽的两倍。
例如，如果信号带宽为100MHz，则通常需要至少
200MS/s的采样率。
2.数字化：采样后的模拟信号被转换为数字形式的样本。
转换的精度
由示波器的分辨率决定，分辨率越高，则样本越准确。
3.存储：示波器将采样到的数字样本存储在内存中，形成数字波形。
存储深度是示波器内存的大小，深度越大，则可存储的波形越长。
4.显示：示波器将存储的数字波形通过内置的显示器显示出来。
用户
可以通过控制面板或计算机软件对波形进行观察和操作。
一般来说，示波
器的显示器能够以较高的分辨率和刷新率显示波形。
5.分析：数字示波器提供多种分析功能，例如测量信号的幅值、频率、相位等，还可以进行波形的加减乘除、傅里叶变换等操作。
这些分析功能
有助于用户对信号进行深入的分析和理解。
总的来说，数字示波器通过采样、数字化、存储、显示和分析等步骤，能够准确地捕捉和展示信号的各种特征，为工程师和科研人员提供了强大
的测量和分析工具。
数字示波器实验原理
数字示波器实验原理
数字示波器是一种测量和显示电信号波形的仪器。
它通过将输入的模拟电信号转换为数字信号，并使用数码技术进行处理和显示。
数字示波器实验原理主要包括以下几个方面：
1. 信号采集：示波器使用探头将待测电信号接入到示波器的输入端口。
在输入端口，示波器通过电阻分压、差动放大等方式对信号进行预处理和保护。
2. 信号转换：示波器将输入的模拟电信号转换为数字信号。
这需要经过模数转换（A/D 转换），将输入的连续模拟信号转为离散的数字信号。
3. 信号处理：示波器通过对数字信号进行处理，如滤波、放大、补偿等，以改善信号质量和测量的准确性。
4. 波形显示：示波器会将处理后的数字信号转换为模拟信号，然后通过电子束在显示屏上扫描绘制出波形。
示波器的水平和垂直扫描功能能够控制波形的水平和垂直位置，从而实现波形的调整。
5. 触发功能：示波器通过设置触发条件，可以选择信号波形的起始点，也可以分析特定的波形细节。
数字示波器相对于模拟示波器具有更高的精度和稳定性，可提
供更多的测量和调整功能。
它具有高带宽、高分辨率、多通道、存储和回放等特点，广泛应用于电子工程、通信、医疗、科研等领域。
数字示波器原理与应用
数字示波器原理与应用数字示波器是一种基于数字信号处理技术的电子测试设备，用于观测和测量电信号的波形和各种电气参数。
其工作原理是将被测信号采样并转换为数字信号，然后通过数字处理算法恢复出原始信号的形态和参数。
数字示波器的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 采样：示波器通过内部或外部的采样电路对被测信号进行采样，通常采用的是均匀采样方式。
采样定理要求采样频率至少是被测信号最高频率的两倍，以确保采样的准确性。
2. AD转换：模拟信号经过采样后，通过模数转换器（A/D转换器）将其转换为数字信号。
A/D转换器将连续的模拟信号转换为离散的数字数值，采用的常见方式有闩锁式转换、逐次逼近转换等。
3. 存储：数字示波器将转换后的数字信号进行存储，并按照一定的时间顺序排列。
存储器的容量决定了示波器能够存储的信号长度，而存储速度则影响了示波器的最大采样率。
4. 数字处理：通过数字信号处理算法，示波器对存储的数字信号进行处理和分析，恢复出原始信号的形态和各种电气参数。
常见的处理算法包括傅里叶变换、滤波、频谱分析、触发等。
数字示波器的应用非常广泛，常见的应用领域包括电子工程、通信、计算机、医学等。
它具有以下优点：1. 储存容量大：数字示波器的存储器容量通常远大于模拟示波器，可以存储更长的信号和更多的波形，方便分析和比较。
2. 数据处理灵活：数字示波器可以通过软件对采样数据进行各种算法处理和分析，例如滤波、傅里叶变换、触发等，方便用户获取更多的信息。
3. 显示效果好：数字示波器通过数字显示技术，能够实时显示信号的波形、参数和频谱等，操作界面直观清晰。
4. 其他功能完善：数字示波器通常还具备存储和导出数据、自动测量、自动报警等功能，提高了工作效率和可靠性。
数字示波器的发展已经取代了传统的模拟示波器，在现代电子测量领域得到广泛应用。
随着技术的不断发展，数字示波器的性能和功能还将进一步提高，满足不同领域的需求。
数字示波器原理
数字示波器原理
数字示波器是一种用于显示电信号波形的仪器，通过将电信号转换为数字信号并进行处理，最终在屏幕上显示出波形图形。
数字示波器的主要原理包括采样、模数转换、数据存储和显示。
首先，数字示波器通过采样器将连续的电信号离散化为一系列的采样点。
采样率是指每秒钟采样的次数，通常以赫兹（Hz）表示。
采样率越高，信号的细节就越清晰，但同时也会增加数据处理的复杂性和存储空间的需求。
接下来，模数转换器将采样的模拟信号转换为数字信号，以便进行后续的数字处理。
这里的模数转换器通常采用了先进的集成电路技术，能够高效地将模拟信号转换为数字形式。
数据存储是数字示波器中的一个重要环节。
采样得到的一系列数字信号将被存储在内存中，以便进行后续的处理和显示。
内存的大小决定了数字示波器能够存储的信号波形的长度。
最后，数字示波器通过显示器将处理后的数字信号转换为可见的波形图形。
这一过程涉及到数据解码和图像生成，数字示波器能够将存储的数字信号以合适的时间轴和幅度比例显示出来。
用户可以通过控制按钮和旋钮来调整显示的波形图形，以获得所需的信号细节。
总的来说，数字示波器利用了数字技术和信号处理算法，能够高效地采集、转换和显示电信号的波形图形。
与传统的模拟示
波器相比，数字示波器具有采样率高、噪声低、操作简便等优势，因此在电子工程领域得到了广泛的应用。
数字示波器的工作原理
数字示波器的工作原理
数字示波器的工作原理基于模拟信号的采样和量化，并使用数字信号处理技术进行数字化处理和显示。
数字示波器首先通过输入的模拟信号通道，将模拟信号转换为数字信号。
这个过程称为采样，其目的是按照一定的时间间隔对模拟信号进行离散采样，获取离散的样本点。
采样信号经过模数转换器（ADC）将连续的模拟信号转换为
离散的数字信号。
模数转换器将模拟信号的幅度值等转换为二进制数值，并且存储在示波器的内部存储器中。
采样后，数字示波器使用数字信号处理技术对采样信号进行处理。
数字信号处理可以进行各种数学运算、滤波、波形分析等，从而获得更详细、准确的波形信息。
最后，处理后的信号通过数字显示器显示出来，供用户观察和分析。
数字示波器的显示器可以以离散的点阵形式将离散的数字信号连接成连续的波形，并按照一定的时间尺度和幅度尺度显示出来。
由于数字示波器工作的基础是数字信号处理和数字显示技术，相比于传统的模拟示波器，数字示波器具有更高的精确度和灵敏度，更丰富的功能，以及更方便的操作和存储等优势。
数字示波器原理及优缺点
数字示波器原理及优缺点数字示波器是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。
数字示波器一般支持多级菜单，能提供给用户多种选择，多种分析功能。
还有一些示波器可以提供存储，实现对波形的保存和处理。
目前高端数字示波器主要依靠美国技术，对于300MH z带宽之内的示波器，目前国内品牌的示波器在性能上已经可以和国外品牌抗衡，且具有明显的性价比优势。
数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点，其使用日益普及。
由于数字示波器与模拟示波器之间存在较大的性能差异，如果使用不当，会产生较大的测量误差，从而影响测试任务。
区分模拟带宽和数字实时带宽带宽是示波器最重要的指标之一。
模拟示波器的带宽是一个固定的值，而数字示波器的带宽有模拟带宽和数字实时带宽两种。
数字示波器对重复信号采用顺序采样或随机采样技术所能达到的最高带宽为示波器的数字实时带宽，数字实时带宽与最高数字化频率和波形重建技术因子K相关（数字实时带宽=最高数字化速率/K），一般并不作为一项指标直接给出。
从两种带宽的定义可以看出，模拟带宽只适合重复周期信号的测量，而数字实时带宽则同时适合重复信号和单次信号的测量。
厂家声称示波器的带宽能达到多少兆，实际上指的是模拟带宽，数字实时带宽是要低于这个值的。
例如说TEK公司的TES520B的带宽为500MH z，实际上是指其模拟带宽为500MHz，而最高数字实时带宽只能达到400MH z远低于模拟带宽。
所以在测量单次信号时，一定要参考数字示波器的数字实时带宽，否则会给测量带来意想不到的误差。
有关采样速率采样速率也称为数字化速率，是指单位时间内，对模拟输入信号的采样次数，常以MS/s表示。
采样速率是数字示波器的一项重要指标。
数字示波器的原理
数字示波器的原理
数字示波器是一种用于测量电信号的仪器。
它的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 信号采集：数字示波器使用一个称为“采样器”的装置来捕捉要测量的电信号。
采样器以一定的频率对信号进行离散采样，将连续的模拟信号转换为数字形式。
采样率越高，采集到的信号越准确。
2. 数字化：通过采样器采集到的模拟信号经过模数转换器（ADC）转换为数字信号。
模数转换器将每个采样点的电压值转换为对应的数字值。
3. 存储：转换后的数字信号被存储在内存中。
示波器的存储深度决定了示波器可以存储多少个采样点，从而决定了示波器可以捕捉到的时间段。
4. 显示：内存中存储的数字信号被显示在示波器的屏幕上。
示波器的屏幕会绘制所有采样点之间的连线，从而形成波形图。
波形图显示了信号幅度随时间的变化情况。
5. 测量：数字示波器通常具有丰富的测量功能，可以对波形进行各种测量，如频率、幅度、峰峰值、周期等。
总的来说，数字示波器通过采集、数字化、存储和显示信号，实现对电信号的可视化和测量。
这些过程使得数字示波器成为现代电子测量领域不可或缺的工具。
数字示波器显示原理
数字示波器显示原理
数字示波器显示原理，是一种利用模拟信号的采样和数字信号处理技术，将输入信号转换为数字化的波形图形进行显示和分析的仪器。
数字示波器的显示原理可以通过以下步骤来理解：
1. 信号采集：数字示波器通过内置的采样器将输入信号进行采样。
采样率是指每秒采样的次数，采样率越高，采样的精度越高，信号波形还原度越好。
2. 数字化：经过采样后的模拟信号转换成数字信号，即将连续的模拟信号离散化。
3. 存储：数字示波器将采集到的数字信号存储在内部的存储器中，以便后续进行数据处理和显示。
4. 数据处理：通过内置的数字信号处理器对采样到的信号进行处理，如避免信号失真、提高信噪比等。
5. 波形显示：经过处理后的数据通过数字示波器的显示屏以图形方式展示出来。
示波器的显示屏通常具有高分辨率和大屏幕，能够清晰地显示波形图形。
6. 参数分析：数字示波器可以对显示出来的波形进行测量，如测量信号的幅值、频率、周期等。
同时，数字示波器还可以对多个波形进行比较、数学运算、频谱分析等，以满足不同的应
用需求。
总的来说，数字示波器的显示原理是将输入的模拟信号经过采样、数字化、存储、数据处理和波形显示等步骤，将信号转换为数字化的波形图形进行显示和分析。
通过数字示波器，我们可以更直观地观察和分析各种信号的波形特征，从而更好地理解和掌握电路、通信、自动控制等领域的原理和应用。
数字示波器原理及应用
数字示波器原理及应用
数字示波器是一种用来显示和记录电压信号波形的仪器。
它通过将输入的模拟电信号进行采样和量化，然后将其转换成数字信号，最后通过数码显示器显示出来。
数字示波器的工作原理是基于采样和量化的过程。
当输入信号经过示波器的探头时，探头会将信号转换成电压信号，并将其送入数字示波器的输入端。
输入信号经过模拟到数字（A/D）转换器后，会被离散化成一系列的样本点，然后这些样本点会被存储在示波器的内存中。
数字示波器内部有一个时钟，它会以一定的速率重新采样已存储的样本点，并将它们转换成数字形式，然后通过数码显示器显示出来。
通过控制时钟的速率，我们可以调整示波器的时间和幅度的比例。
数字示波器广泛应用于各种领域，包括电子设备维修、电路设计、通信工程等。
它具有以下几个优势：
1. 高精度和高灵敏度：数字示波器的采样精度可以达到很高，可以准确地显示电压信号的波形，帮助工程师快速定位和解决故障。
2. 多种波形显示模式：数字示波器可以以不同的显示模式显示波形，例如点与点之间的连线、柱状图和连续曲线等，这使得工程师可以更直观地观察信号的变化。
3. 数据存储和分析：数字示波器可以将采集到的波形数据保存在内存中，并可以随时回放和进行数据分析，方便后续处理和研究。
4. 触发功能：数字示波器具有触发功能，可以设置触发条件，当输入信号满足预设条件时，示波器会自动捕获并显示波形，帮助工程师更好地分析信号。
总之，数字示波器是一种功能强大的仪器，它通过数字技术实现了对模拟信号的显示和分析，广泛应用于各种电子设备的调试和维修工作中。
示波器实验原理
示波器实验原理
示波器是一种用于测量电信号波形的仪器，常用于电子工程、通信工程、计算机科学等领域。
示波器的实验原理主要包括以下几个方面：
一、示波器的基本原理
示波器的基本原理是利用电子束在荧光屏上形成的亮度变化来显示电信号波形。
当电信号进入示波器后，经过放大、整形等处理后，被送入电子枪，电子枪发射出的电子束在荧光屏上形成亮度变化，从而显示出电信号的波形。
二、示波器的工作方式
示波器的工作方式分为模拟示波器和数字示波器两种。
模拟示波器利用模拟电路实现信号放大、整形等处理，显示出连续的波形。
数字示波器则将信号转换为数字信号，通过数字信号处理器进行处理后显示出数字波形。
三、示波器的参数
示波器的参数包括带宽、灵敏度、时间基准等。
带宽是指示波器能够显示的最高频率，灵敏度是指示波器对输入信号的响应能力，时间基准则是指示波器能够显示的最短时间间隔。
四、示波器的应用
示波器广泛应用于电子工程、通信工程、计算机科学等领域。
在电子工程中，示波器可以用于测量电路中的信号波形、电压、电流等参数；在通信工程中，示波器可以用于分析信号的频率、幅度、相位等特性；在计算机科学中，示波器可以用于调试计算机硬件和软件中的信号问题。
综上所述，示波器的实验原理包括基本原理、工作方式、参数和应用。
了解这些原理可以帮助我们更好地理解示波器的工作原理和应用范围。
数字示波器及其简单原理图
数字示波器及其简单原理图数字示波器可以分为数字存储示波器（DSOs）、数字荧光示波器（DPOs）、混合信号示波器（MSOs）和采样示波器。
数字式存储示波器与传统的模拟示波器相比，其利用数字电路和微处理器来增强对信号的处理能力、显示能力以及模拟示波器没有的存储能力。
数字示波器的基本工作原理如上图所示当信号通过垂直输入衰减和放大器后，到达模-数转换器（ADC）。
ADC 将模拟输入信号的电平转换成数字量，并将其放到存贮器中。
存储该值得速度由触发电路和石英晶振时基信号来决定。
数字处理器可以在固定的时间间隔内进行离散信号的幅值采样。
接下来，数字示波器的微处理器将存储的信号读出并同时对其进行数字信号处理，并将处理过的信号送到数-模转换器（DAC），然后DAC的输出信号去驱动垂直偏转放大器。
DAC也需要一个数字信号存储的时钟，并用此驱动水平偏转放大器。
与模拟示波器类似的，在垂直放大器和水平放大器两个信号的共同驱动下，完成待测波形的测量结果显示。
数字存储示波器显示的是上一次触发后采集的存储在示波器内存中的波形，这种示波器不能实时显示波形信息。
其他几种数字示波器的特点，请参考相关书籍。
Agilent DSO-X 2002A 型数字示波器面板介绍该示波器有两个输入通道CH1和CH2，可同时观测两路输入波形。
选择通道1时，示波器仅显示通道1的信号。
选择通道2时，示波器仅显示通道2的信号。
选择双通道时，示波器同时显示通道1信号和通道2信号。
荧光屏（液晶屏幕）是显示部分。
屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。
操作面板上的各个按钮按下后，相应参数设置会显示在荧光屏上。
开机后，荧光屏显示如下：测试信号时，首先要将示波器的地（示波器探笔的黑夹子）与被测电路的地连接在一起。
根据输入通道的选择，将示波器探头接触被测点（信号端）。
按下Auto Scale，示波器会自动将扫描到的信号显示在荧光屏上。
数字示波器的工作原理
数字示波器的工作原理
首先，数字示波器通过电压探头将被测信号转换成电压信号，
并将其输入到模拟-数字转换器（ADC）中进行数字化处理。
ADC将
连续的模拟信号转换成离散的数字信号，这样就可以在数字系统中
进行处理。
数字化的信号可以通过采样定理来还原原始信号，因此
数字示波器可以准确地显示被测信号的波形。
其次，数字示波器会将采集到的数字信号存储在内部存储器中，以便后续的显示和分析。
存储器的大小决定了数字示波器可以存储
的波形数据量，一般来说，存储器越大，可以存储的波形数据越多，时间分辨率越高。
数字示波器可以通过触发功能来选择存储特定条
件下的波形数据，以便进行详细的分析和观察。
最后，数字示波器会将存储的波形数据通过数字-模拟转换器（DAC）转换成模拟信号，并将其显示在屏幕上。
通过控制屏幕的扫
描速度和触发方式，可以实现不同时间尺度下的波形显示。
数字示
波器的屏幕可以同时显示多个波形，这样可以方便用户对不同信号
进行比较和分析。
总的来说，数字示波器的工作原理是将模拟信号转换成数字信
号进行处理和存储，然后再将数字信号转换成模拟信号进行显示。
数字示波器具有高精度、高灵敏度、大带宽等优点，广泛应用于电子、通信、医疗等领域。
希望通过本文的介绍，可以让大家对数字示波器的工作原理有一个更加清晰的认识。
数字示波器 原理
数字示波器原理
数字示波器是一种用于测量和显示电信号的仪器。
它通过将电信号转换为数字信号，并使用数字信号处理技术对信号进行处理和分析，最终将信号以波形的形式显示在示波器的屏幕上。
数字示波器的工作原理可以简单分为以下几个步骤：
1. 采样：通过示波器的输入端，将需要测量的电信号输入到示波器中。
示波器内部的采样系统根据预设的采样率，以固定间隔对输入信号进行采样，通常采用的是等间隔采样。
2. 数字化：采样后的模拟信号需要经过模数转换，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
模数转换器将模拟信号按照一定的位数进行采样并量化，将连续的模拟信号转化为数字表示。
3. 存储：模数转换后的数字信号需要存储在示波器的内存中，以便后续处理和显示。
示波器的存储器容量决定了示波器能够存储的样本点数量，从而决定了示波器的时间分辨率。
4. 处理和显示：示波器对存储的数字信号进行处理和分析，以获取所需的各种波形参数，例如幅度、频率、相位等。
处理后的信号通过数字信号处理器进行运算，并通过显示器显示出来。
示波器一般配备有高分辨率的显示屏幕，能够以较高的更新速率实时显示采样到的波形。
数字示波器相比于模拟示波器具有更多的优势，如可以实现更高的采样率、更高的垂直分辨率、更低的噪声水平等。
并且数
字示波器还能够记录并回放信号波形，方便进行详细的分析和故障排查。
因此，数字示波器在电子、通信、自动化等领域得到广泛应用。
数字示波器原理
数字示波器原理
数字示波器是一种用于观察电信号波形的电子仪器，它利用数字处理单元将原始的模
拟信号转换为数字信号，然后将其显示在屏幕上。
相对于传统的模拟示波器，数字示波器
具有采样率高、抗干扰能力强、使用方便等优点。
数字示波器的原理是将被测信号经过放大、采样和信号处理后，由DAC（数模转换器）转换为数字信号并存储在内存中，再由DSP（数字信号处理器）进行数学运算和数据处理，最终显示在显示器上。
数字示波器的重要部件包括：A/D转换器、存储器、微处理器和显示器。
A/D转换器
用于将模拟信号转换为数字信号，存储器用于存储采集到的数据，微处理器用于数据处理
和控制，显示器用于显示波形。
数字示波器的采样率是指每秒采集信号的次数，采样率越高表示数字示波器对信号的
采样越频繁，能够展示更多的细节和变化。
而采样定理要求采样率至少是信号最高频率的
两倍。
数字示波器还具备其他功能，如自动测量、自动波形捕捉、存储功能、通道校准等。
自动测量功能能够自动计算和显示信号的各种参数，如幅值、频率、相位、周期等；自动
捕捉波形功能能够快速捕捉并显示电信号的波形，便于分析和诊断；存储功能能够将波形
数据存储在内存中，以便下一次查看和分析。
总之，数字示波器是电子工程师必不可少的仪器之一，具有广泛的应用领域，如通信、电力、医疗、计算机等领域。
数字示波器的不断发展和创新，将会不断提高其采集精度、
灵敏度和分辨率，为人们探索和分析电信号提供更强大和便捷的工具。
数字示波器工作原理
数字示波器工作原理
数字示波器是一种测量电信号波形的工具，它通过使用模数转换器将连续的电信号转换为数字信号，并在显示屏上显示出波形。
数字示波器的工作原理是：首先，它通过连接信号源和示波器的输入端口来接收待测信号。
接着，待测信号将进入示波器的前置放大器，该放大器会放大信号的幅度，以便更好地观察信号波形。
接下来，前置放大器输出的信号通过采样电路，即模数转换器（ADC），将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
ADC
以高速率采样输入信号，并将每个采样点的模拟电压转换为数字表示。
数字信号然后通过示波器的处理单元进行处理，包括数学运算、特定功能的应用等。
示波器的处理单元能够对信号进行各种操作，如幅值测量、频率测量、相位测量、FFT变换等，从而提供更多有用的信息。
最后，处理后的数字信号将发送到示波器的显示单元，即显示屏上。
显示单元会将数字信号转换为可视化的波形，并以可视化的方式呈现给用户。
用户可以通过观察屏幕上的波形来分析信号的性质和特点。
总的来说，数字示波器是通过将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，然后对数字信号进行处理和显示来实现测量电信号
波形的功能。
它不仅具有高精度和高可靠性，还能提供更多的功能和操作选项，以满足用户的需求。
数字示波器的基本原理
数字示波器的基本原理数字示波器（Digital Oscilloscope，简称DSO）是一种用于测量和显示电压信号随时间变化的仪器。
它将输入的模拟电压信号经过采样和转换，转化为数字信号进行处理和显示。
数字示波器的基本原理是首先将输入的模拟信号经过模拟前端，包括放大、滤波等处理，然后将模拟信号转换为数字信号。
这个过程是通过采样和量化来实现的。
采样是指周期性地对输入信号进行测量，将连续的模拟信号转化为离散的样本，即在固定的时间间隔内获取一串离散的电压值。
量化则是指将采样得到的连续电压值转化为离散的数值，将其映射到一个特定的数字编码上，这个数字编码代表了该采样时刻的电压值。
采样定理是数字示波器采样过程的基础。
根据采样定理，对于输入信号具有的最高频率f_max，需要以大于其两倍的采样频率f_s进行采样，即f_s>2*f_max。
这是为了避免采样过程中出现混叠现象，保证采样后的数字信号能够准确地还原输入信号的频率特性。
数字示波器还包括一块内存区域，用于存储连续的采样值。
当一次采样完成后，数字信号会按照一定的速率（采样率）传递到内存中，然后在显示屏上逐点绘制出电压随时间变化的图形。
为了实现快速的显示更新，数字示波器通常使用硬件加速技术和缓存机制来提高显示帧率和响应速度。
除了基本的波形显示功能，数字示波器还常常具备触发功能，用于捕捉特定的波形事件。
通过设置合适的触发条件，可以指定在特定电压、时间等条件下进行采样和显示。
触发功能可以帮助用户抓取并显示稳定的波形信号，从而更好地进行信号分析和故障诊断。
综上所述，数字示波器的基本原理包括模拟信号处理、采样和量化、存储和显示等过程，使得用户能够通过数字形式直观地观察和分析电压信号的变化。
数字示波器的工作原理
数字示波器的工作原理
数字示波器是一种广泛应用于电子测量领域的仪器，它可以用
来观察和分析电信号的波形。
它的工作原理主要包括信号采集、数
字化处理和波形显示三个部分。
首先，数字示波器通过探头将待测信号采集到示波器内部。
探
头的作用是将电路中的信号转换成示波器可以处理的电压信号。
采
集到的信号经过探头传输到示波器的输入端，进入示波器的采样系统。
其次，采样系统是数字示波器的核心部分，它将模拟信号转换
成数字信号。
采样系统会以一定的时间间隔对输入信号进行采样，
将连续的模拟信号转换成离散的数字信号。
这一过程需要遵循奈奎
斯特采样定理，即采样频率要大于信号中最高频率的两倍，以确保
采样后的数字信号能够还原原始信号的波形。
最后，经过采样系统转换成数字信号的波形将被送入示波器的
数字处理部分进行处理。
数字处理部分会对采样得到的数字信号进
行存储、处理和显示。
存储部分将采样得到的波形数据存储在示波
器的存储器中，处理部分可以对存储的波形数据进行各种算法处理，
比如傅里叶变换、滤波、数学运算等。
最后，处理后的波形数据会被送入示波器的显示部分，显示出来供用户观察和分析。
总的来说，数字示波器的工作原理是通过探头采集模拟信号，经过采样系统进行模拟信号到数字信号的转换，再经过数字处理部分进行存储和处理，最终显示出波形图形。
这种工作原理使得数字示波器能够更加准确、灵活地观察和分析各种电信号的波形，成为电子测量领域中不可或缺的仪器之一。
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示波器分类
（ａ）模拟示波器
衰减器 前置放大器
信号
垂直轴 放大器
显示器
触发 电路
扫描 电路
水平轴 放大器
数字存储示波器
u 始于80年代初期。采用现代的A/D技术和计算机技术实现 的示波器，是示波器工业的一次革命，是当今示波器的 主流。
•数字示波器的优点：
• 带宽可以达数10GHz
• 可以捕获瞬态波形 • 可以存储波形 • 易于使用 • 功能更多、应用范围更广泛
示波器带宽
、
u 数字示波器带宽也称为模拟带宽，指示波器前端输入放大器的带宽， 相当于一个低通滤波。定义为在幅频特性曲线中，随正弦波频率的增 加，信号的幅度下降到3dB(70.7％)，此时的频率点称为示波器的带 宽。 V
0dB(100%) -3dB(70.7%)
仪器带宽
f
幅频特性曲线
带宽对波形的影响
低频脉冲群
重复周期信号中的异常波形
串行数字通讯信号
波形测量参数
数字示波器常用单位
■数字示波器经常使用的单位 单位名称 单位记号
时间单位
电压单位 电流单位
秒
伏特 安培
ｓ
Ｖ Ａ
频率单位
■前缀 倍数 ：１０１２ 名称 ：ｔｅｒａ 记号 ： Ｔ
赫兹
Ｈｚ
１０９ ｇｉｇａ Ｇ
１０６
１０３
１０－３ ｍｉｌｉ ｍ
探头分类
高压探头 u 我们可以定义高压为：任一超过典型通用的X 10 无源探头安全使用 的电压。 u 另一方面，高压探头能测量的电压最大高达 20，000 伏特。 u 如图：20kV直流电，40KV脉冲，带宽75兆HZ
探头分类
电流探头 u 电流通过导线引起导线周围电磁场的形成。电流探头感应这一场的强 度， 并且转换为电压信号由示波器测量
10 10 10 10 10 10 10 10 10
-1 -2 -3 -6 -9
-12 -15
纯“模拟”技术实现。
模拟示波器
•模拟示波器的优点：
•快速的波形捕获速度 •灰度显示 •价格便宜
•模拟示波器的缺点：
• • • • • • 不能存储波形 很难捕获瞬态现象 带宽窄，只能到几百MHz 通道数一般最多只有2个通道 参数测量很麻烦 不能作复杂的应用
a
正常触发
b
3. 选择DC耦合方式
实 际 波 形 显 示 波 形
触发基本概念
u 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 u 触发是使重复信号稳定显示 u 对单次信号进行捕获 u 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
３位Ａ／Ｄ的垂直分辨率（８等份）
４位Ａ／Ｄ的垂直分辨率（１６等份）
（位数增加、与尺子的刻度变细的道理一样。） Ｎ位的Ａ/Ｄ转换器可以把模拟量转换成２的Ｎ次方个二进制数。
39
Yokogawa Electric Corporation
通道输入耦合方式
3. 选择AC耦合方式
实 际 波 形 显 示 波 形
u
例如：方波是由基波以及3，5，7，9……次谐波分量递加而成。
u 1次（基波） 3次
u
5次
7次
方波(2500次)
u 对于非正弦波由最小值过渡到最大值的时间越短，所含的谐波分量也 就越多，波形所含谐波的频率也越高。 u 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。
F(x)=2E/ Π(sin(ωt)+1/3sin(3 ωt)+1/5sin(5 ωt)+1/7sin(7 ωt)+……)
u 如果要对波形进行准确测量应该让示波器的带宽大于波形的主要谐波 分量。因此对于正弦波可以要求示波器的带宽大于波形的频率，但是 对应非正弦波则要求示波器的带宽大于波形的最大主要谐波频率。
u 对于带宽带来的波形影响具体表现在以下两方面：
u ① 由于低带宽导致的主要谐波分量消失，使原本规则的波形呈圆
弧状接近正弦波。 u ② 低带宽给波形的上升时间和幅度的测量带来较大的误差。
•数字示波器的缺点：
• 波形捕获速度慢 • 量化噪声 • 价格相对较贵
数字存储示波器原理框图
A/D转换
采样保持
模拟输入
电压
电压
采样时钟
二进制代码化 Voltage 时间
量化
数字输出
电压
时间
采样
采样是等间隔地进行的。
采样率以 “点/秒”来表示。
有实时采样、随机等效采样、等效采样等方式
采样点
采样间隔 数字化需要的 保持时间
探头的接地
u 示波器探头在使用时，要保证地线夹子可靠地接地(被测 系统的地，非真正的大地)，不然测量时，就会看到一个
很大的50Hz的信号，这是因为示波器的地线没连好，而
感应到50Hz工频而产生的。
探头的增益“X1 X10 X100”
u 探头前端手柄上有一个量程选择的小开关，当选 择×1挡时，信号是没经衰减进入示波器的：而选 择×10挡时，信号是经过衰减1／10再到示波器 的。因此，当使用示波器的×10挡时，应该将示 波器上的读数扩大10倍才是实际的读数（数字示 波器可通过设置探头衰减比后自动换算）。另外， ×10挡的输入阻抗比×1挡要高得多，所以在测试 驱动能力较弱的信号波形时。把探头打到×10挡 可更好地测量。但要注意，在不确信号电压高低 时，也应当先用×10挡测一下，确认电压不是过 高后再选用正确量程挡测量，养成这样的习惯是 很有必要的。
记号 Ｐ Ｔ Ｇ Ｍ ｋ ｈ ｄａ ｄ ｃ ｍ μ ｎ ｐ ｆ
意思 5 怪物 巨人 大量 1000 100 10 10 100 1000 微小 小人 少量 15
语源 希腊 希腊 希腊或者拉丁语 希腊或者拉丁语 希腊 希腊 希腊 拉丁语 拉丁语 拉丁语 希腊或者拉丁语 希腊或者拉丁语 西班牙 丹麦
10 10 10
探头补偿
使用示波器之前要先校准探头，使其特性与示波 器的通道匹配。一个补偿有欠缺的探头可能导致测量错 误。 补偿探头的过程可作为一种基本测试，检验该示波 器工作是否正常。
当出现过度补偿和补偿不足时，调节右图所示的示波器探头的补偿电容器
探头补偿 电容调节
A/D转换器：采样率
时间分辨率：１００ｎｓ
动态范围限制
X1挡，它的动态测量范围同示波器一样。如果使用的示 波器只能测量4mV 到40V 范围内的信号，那么用X1 挡最大就只能测量40V 的信号。但是，如果你需要测 量一个超过40V 的信号时该怎么办？你可以通过使用 一个衰减探头，从而扩展示波器的动态范围至更高的高 电压。例如用 X10挡，将扩展动态测量范围至40 mV 到400V。它衰减输入信号10倍，有效地在增大了示波 器的测量范围。
带宽对信号测试的影响实例
•不同带宽的示波器观察到的50MHz的方波信号
60MHz带宽的 示波器
100MHz带宽的 示波器 350MHz带宽的 示波器 500MHz带宽的示波器
波形的主要谐波分量
u 由于任何非正弦波都可视为无数正弦波组成，因此谐波分 量的多少将直接影响波形的形状。为保证波形不失真，考 虑按基波幅度的10％以上谐波为影响波形的重要因素选择 示波器带宽。
减少或消除高频信号成分。
数字滤波幅频特性
① 低通
-3dB
② 高通
-3dB
频率上限
频率上限
…..
频率下限 频率下限
③ 带通
-3dB
④ 带阻
-3dB
频率下限
频率上限
频率上限
频率下限
…..
频率下限 频率上限 频率上限 频率下限
带宽与上升时间
u 上升时间通常定义为信号从上升跳变沿的10％到90％的时间长度。
触发基本概念
u 示波器的触发电路主要用于帮助对对所要的波形进行定位。根据不同的信号特征 和测量目的，可以选择不同的触发类型。但是，最常用的还是边沿触发：
u
波形进入触发比较器的正输入端，在这里与另一个输入端上的触发电平电压进行
比较。触发比较器有上升沿输出和下降沿输出。当您的波形的上升沿穿越触发电 平时，上升沿比较器输出变为高，而下降沿输出变为低。当波形的下降沿穿越触 发电平时，上升沿输出变为低，而下降沿输出变为高。示波器使用您选择的输出 作为触发输出。
90%
10%
上升时间
u 示波器的上升时间则与其带宽有直接关系
u
其关系式：T上升＝0.35 / 示波器带宽（1GHZ以下）
探头
u 探头是在一个测试点或信号源和一台示波器之间 做的物理及电路的连接，探头对于被测回路，必
须有最小的影响，同时对想要测量地信号应保证
足够的保真度。
探头分类
无源电压探头 u 无源探头由电线和接头组成，并且， 当需要补偿或衰减时，还有电阻器与 电容器。探头没有有源的部件-晶体管 或放大器，并且不需供电源给探头。 常用无源探头的最大测量的电压大约 在400～500 伏特附近(直流+ 交流峰 值)。
时间分辨率：５０ｎｓ
１０ＭＳ／ｓ
２０ＭＳ／ｓ
（１００ｎｓ时间分辨率）
（５０ｎｓ时间分辨率）
10MS/s的采样率、意味着1秒钟要进行1千万次的采样。时间分辨率是采样速度的倒 数。采样率10MS/s的时间分辨率为100ns。
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Yokogawa Electric Corporation
A/D转换器：垂直分辨率
示波器主要指标
■带宽
⇒包含在输入信号中的高频成分能够再现到什么程度？
■探头
⇒ 选择最合适的探头
■采样率
⇒ 数字化的时侯，时间轴的最小分辨率是多少？