数字示波器基础原理PPT课件
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《数字示波器的使用》PPT课件
表-2 数字示波器测量方波信号参数表
信号源输出 波形参数 自动设置测量值 自动测量档值 光标测量值
Vpp=4V
f=1Khz 对称方波
电压(Vpp) 频率f(hz ) 周期T(ms)
上升时间(us)
关对称旋钮 正频宽(ms)
调节
最大脉宽(us)
对称旋钮 最小脉宽(us)
2020/12/21
精选ppt
13
L游Ra耦对CnE标gHT合比u2２aBge 中噪周减5声关文0期u抑弱闭(…s简制)
栏
CH1旋钮 位移光标
CH1 位移栏 菜单键 运算键
专用菜单栏 CH1 幅度钮
调节栏
输入/输出栏
Ch1 输入端
水平 位移钮
水平 菜单键 归0键 时间 基准钮
x轴
输入端
触发/ 释抑钮 触发 菜单键
观察键 探 输出 信号
③还可在选项菜单中按对应键，可选择显示相应测量参量。
例1：对脉冲信号，在选项菜单中按上升时间或正频宽可读取相应值。
3）采用自动测量功能的测量步骤：
①先按Y轴的菜单，然后根据被测信号，选择耦合方式，选择 电压基准与时间基准。
②按自动测量功能键：
③再按选项菜单中对应键，先确定测量信号源，最后循环选择，读取波形
有关参数值(电压、周期、频率、正频宽、上升时间等)。
注意：在测量脉冲上升时间时，应调整时间基准，否则，测量值大范围变
化，误差很大！
2020/12/21
精选ppt
12
4）采用光标测量功能的测量步骤：
①按Y轴的菜单键，根据信号，选择耦合、电压与时间基准。 ②按光标测量功能键，在选项菜单中，可用第1键循环选择： 关闭/电压/时间的测量。 ③调节Y1与Y2光标位移旋钮，对准被测波形相关位置，就在屏 幕显示栏中读取测量的电压或时间的增量值△Y=(Y2-Y1)。 ④测量信号上升时间：先按X轴归零键使初始时间归0，再调小 时间基准单位。调光标对准波形位置，准确测量微小时间。
数字示波器的使用方法课件
01
02
03
04
采样率
选择合适的采样率，确保信号 的完整性。
带宽
根据测试需求选择合适的带宽 ，确保信号无失真。
幅度和偏置
调整幅度和偏置，使信号在示 波器上显示最佳。
触发模式
选择合适的触发模式，确保信 号的稳定显示。
数字示波器的信号处理与分析
滤波功能
利用低通、高通、带通等滤波 器对信号进行滤波处理，提高
详细描述
在开机之前，应确保电源线连接良好，示波器没有故障。开机时，按下电源键， 等待示波器自检并正常启动。关机时，先关闭测量菜单，再按下电源键关闭示 波器。
数字示波器的界面与菜单介绍
总结词
熟悉示波器的界面布局和菜单功能，以便快速找到所需的操作选项。
详细描述
数字示波器的界面通常包括显示屏、控制面板和菜单按钮。菜单按钮用于进入各 种测量、设置和显示选项。熟悉这些界面和菜单布局，可以更快地完成操作。
总结词
掌握示波器的测量和计算功能，以便准确获取信号的参数和性能指标。
详细描述
数字示波器具有多种测量功能，如时间、幅度、频率、相位等。通过选择相应的测量菜单，可以对信号波形进行 测量并计算出相应的参数和性能指标。此外，还可以使用自动测量功能，自动测量信号的多种参数。
03 数字示波器的使用技巧
数字示波器的参数设置
数字示波器的使用方法课件
目录
• 数字示波器简介 • 数字示波器的操作方法 • 数字示波器的使用技巧 • 数字示波器的常见问题与解决方案 • 数字示波器的维护与保养
01 数字示波器简介
数字示波器的定义与特点
定义
数字示波器是一种用于测量、观 察和记录电压波形的电子仪器。
特点
数字示波器基础知识精品文档
采样率 = 1 / △t
△t
青岛科技大学物 理 实验Pa中ge2心0
祝卫堃 Restricted documents of RIGOL
采样率
206实验室
实时采样率：实时采样率是指示波器一次采集 (一次触发)采样间隔时间的倒数。
示波器所需实时采样率＝被测信号最高频率分 量×5
①①①
①①
①①
206实验室
实例：利用示波器进行点火系统波形分析
现代汽车直接点火系统的检查中，常规的断缸 测试已经无法精确判断系统是否正常，而示波 器由于其具有实时性、不间断性、直观性，越 来越得到广泛的应用。
青岛科技大学物 理 实验Pa中ge2心9
祝卫堃 Restricted documents of RIGOL
触发信号 触发电平
输出差分对
触发信号
触发灵敏度
输出差分信号
计数脉冲（10ns）
青岛科技大学物 理 实验Pa中ge3心8
20ns
祝卫堃 Restricted documents of RIGOL
触发系统
脉宽触发
适合信号：方波、脉冲信号等
206实验室
边沿触发
青岛科技大学物 理 实验Pa中ge3心9
脉宽触发
祝卫堃 Restricted documents of RIGOL
好好多能高 能 种
青岛科技大学物 理 实验P中age7心
祝卫堃 Restricted documents of RIGOL
示波器发展史
206实验室
数字示波器——模拟效果（荧光效果DPO）
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。
如TEK所说的数字荧光（DPO）、安捷伦的MageZoom 技术。
△t
青岛科技大学物 理 实验Pa中ge2心0
祝卫堃 Restricted documents of RIGOL
采样率
206实验室
实时采样率：实时采样率是指示波器一次采集 (一次触发)采样间隔时间的倒数。
示波器所需实时采样率＝被测信号最高频率分 量×5
①①①
①①
①①
206实验室
实例：利用示波器进行点火系统波形分析
现代汽车直接点火系统的检查中，常规的断缸 测试已经无法精确判断系统是否正常，而示波 器由于其具有实时性、不间断性、直观性，越 来越得到广泛的应用。
青岛科技大学物 理 实验Pa中ge2心9
祝卫堃 Restricted documents of RIGOL
触发信号 触发电平
输出差分对
触发信号
触发灵敏度
输出差分信号
计数脉冲（10ns）
青岛科技大学物 理 实验Pa中ge3心8
20ns
祝卫堃 Restricted documents of RIGOL
触发系统
脉宽触发
适合信号：方波、脉冲信号等
206实验室
边沿触发
青岛科技大学物 理 实验Pa中ge3心9
脉宽触发
祝卫堃 Restricted documents of RIGOL
好好多能高 能 种
青岛科技大学物 理 实验P中age7心
祝卫堃 Restricted documents of RIGOL
示波器发展史
206实验室
数字示波器——模拟效果（荧光效果DPO）
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。
如TEK所说的数字荧光（DPO）、安捷伦的MageZoom 技术。
示波器基础知识 ppt课件
水平偏转放大器
辉度控制电路用电子学的方法在恰当的时刻点亮
和熄灭扫迹。
为使所有这些电路工作，示波器需要有一个电源。
此电源从交流市电或者从机内或外部的电池获取能量，
使示波器工作。任何示波器的基本性能都是由它的垂直
偏转系统的特性来决定的，所以我们首先来详细地考察
这一部分。
ppt课件
11
1．3 垂直偏转 （一）
ppt课件
17
动态范围
动态范围就是示波器能够不失真地显示信号 的最大幅值，在此信号幅值下只要调节示波 器的垂直位置仍能观察到波形的全部。对于 Fluke公司的示波器来说，动态范围的典型 值为24路（3个屏幕）
ppt课件
18
相加和反向
简单的把两个信号相加起来似乎没有什么实
际意义。然百，把两个有关信号之一反向，再将二
量。如上所述，受到电子轰击后，CRT上的荧光物质就会发
光。当电子束移开后，荧光物质在一个短的时间内还会继续
发光。这个时间称为余辉时间。余辉时间的长短随荧光物质
的不同而变化。最常用的荧光物质是P31，其余辉时间小于
一毫秒(ms).而荧光物质P7的余辉时间则较长，约为
300ms，这对于观察较慢的信号非常有用。P31材料发射绿
ppt课件
3
显 示 系 统 （二）
在屏幕的内表面用刻划或腐蚀的方法作出许多水平和垂
直的直线形成网络，称为标尺。标尺通常在垂直方向有8个，
水平方向有10个，每个格为1cm。有的标尺线又进一步分 成小格，并且还有标明0％和100％的特别线。这些特别的 线和标明10％和90％的标尺配合使用以进行上升时间的测
上升时间是一个示波器从理论上来说能够显示的最快的瞬变的时
泰克数字示波器PPT课件
33
第33页/共38页
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。
31
第31页/共38页
波形的存储
• 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
起点
延时时间
触发点
记忆长度
终点
32
第32页/共38页
记录长度的计算
• 记录时间＝存储长度 / 采样率 • 举例：TDS3012B，记录长度10K约为10000点 • 时基与采样率的关系
内，对捕获信号才能精确复现
例：示波器带宽100Mhz 采样率1Gs/S,200Ms/S,100Ms/S,
（不考虑带宽对波形的影响）
24
第24页/共38页
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
采集信号 存储器
uP
显示 存储器
DPO 放大器
A/D
数字 荧光器
uP
第3页/共38页
模拟实时 显示
串行 处理
并行 处理
3
数字荧光技术提高波形捕获率
模拟 示波器 数字存储 示波器 数字荧光 示波器
4
第4页/共38页
放大器的带宽
• 测量AC波形的仪表通常有某种最大频率，超过它，测量精度就会下降，这一频 率就是仪表的带宽，它由仪器的幅频特性决定。
第33页/共38页
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。
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波形的存储
• 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
起点
延时时间
触发点
记忆长度
终点
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记录长度的计算
• 记录时间＝存储长度 / 采样率 • 举例：TDS3012B，记录长度10K约为10000点 • 时基与采样率的关系
内，对捕获信号才能精确复现
例：示波器带宽100Mhz 采样率1Gs/S,200Ms/S,100Ms/S,
（不考虑带宽对波形的影响）
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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
采集信号 存储器
uP
显示 存储器
DPO 放大器
A/D
数字 荧光器
uP
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模拟实时 显示
串行 处理
并行 处理
3
数字荧光技术提高波形捕获率
模拟 示波器 数字存储 示波器 数字荧光 示波器
4
第4页/共38页
放大器的带宽
• 测量AC波形的仪表通常有某种最大频率，超过它，测量精度就会下降，这一频 率就是仪表的带宽，它由仪器的幅频特性决定。
PPT课件-5.6 数字示波器
18
第5章 波形测试技术 §5.6 数字示波器
11、延迟调节（Delay） • 延迟调节的目的是改变触发参考点的位置，以便观察触发前或
触发后的波形情况，负的延迟值表示触发前的时间，正的延迟 值表示触发后的时间。 12、单次捕捉（Single） • 单次捕捉实际上只是其中的一个采集周期对信号进行取样的结 果，因此，所得到的样品点之间的间隔等于采样频率的倒数， 在最高采样速率为40MSa/s时，样点间隔为25ns。
• 水平分辨率由取样速率和存储器容量决定，常以荧光屏每格含多 少个取样点或用百分数来表示。
例如，若为10位编码，则有210＝（1024）个单元，将水平扫描长度 调至10.24div，则分辨率为100Sa/div（=1024/10.24）。
9
第5章 波形测试技术 §5.6 数字示波器
5测试技术 §5.6 数字示波器
2、取样速率
• 取样速率是指单位时间内取样的次数，也称数字化速率，用每秒
完成的A/D变换的最高次数来衡量，常以频率fs来表示，单位为
MSa/s或GSa/s（千兆次每秒）。
fS
s
N
div
fs——实时取样速率，单位为取样点/秒（Sa/s）；
N——每格的取样点数； s/div——时基因数。
储器只能存一个波形，如果存储一个波形到已有内容的存储器中 ，存储器中原来的内容将被覆盖。波形存储器是非易失性存储器 ，即关机后，存储内容不会丢失。 • 像素存储器是为存储复杂波形而设的，它是在显示RAM中开辟 的一个空间，这个RAM空间中的每个比特（每1位）都对应着显 示屏上波形区域的一个像素点，利用像素存储器可以把在无限长 余辉方式下波形的变化积累（多值的）结果存储起来，也可以利 用“Add to Memory”键把每次测量的波形累加写入像素存储器 中。像素存储器中的内容，关机后将消失。
第5章 波形测试技术 §5.6 数字示波器
11、延迟调节（Delay） • 延迟调节的目的是改变触发参考点的位置，以便观察触发前或
触发后的波形情况，负的延迟值表示触发前的时间，正的延迟 值表示触发后的时间。 12、单次捕捉（Single） • 单次捕捉实际上只是其中的一个采集周期对信号进行取样的结 果，因此，所得到的样品点之间的间隔等于采样频率的倒数， 在最高采样速率为40MSa/s时，样点间隔为25ns。
• 水平分辨率由取样速率和存储器容量决定，常以荧光屏每格含多 少个取样点或用百分数来表示。
例如，若为10位编码，则有210＝（1024）个单元，将水平扫描长度 调至10.24div，则分辨率为100Sa/div（=1024/10.24）。
9
第5章 波形测试技术 §5.6 数字示波器
5测试技术 §5.6 数字示波器
2、取样速率
• 取样速率是指单位时间内取样的次数，也称数字化速率，用每秒
完成的A/D变换的最高次数来衡量，常以频率fs来表示，单位为
MSa/s或GSa/s（千兆次每秒）。
fS
s
N
div
fs——实时取样速率，单位为取样点/秒（Sa/s）；
N——每格的取样点数； s/div——时基因数。
储器只能存一个波形，如果存储一个波形到已有内容的存储器中 ，存储器中原来的内容将被覆盖。波形存储器是非易失性存储器 ，即关机后，存储内容不会丢失。 • 像素存储器是为存储复杂波形而设的，它是在显示RAM中开辟 的一个空间，这个RAM空间中的每个比特（每1位）都对应着显 示屏上波形区域的一个像素点，利用像素存储器可以把在无限长 余辉方式下波形的变化积累（多值的）结果存储起来，也可以利 用“Add to Memory”键把每次测量的波形累加写入像素存储器 中。像素存储器中的内容，关机后将消失。
《数字示波器实验》课件
通过实验数据，验证了示波器测量信号参数的并记录示波器显示的波形变化， 分析其对信号参数测量的影响。
实验总结
01
02
03
04
实验不足与改进
在操作过程中，存在对示波器 设置不熟悉导致波形显示不稳
定的问题。
在测量信号参数时，存在读数 误差。
针对以上问题，可以通过加强 理论学习和多加练习来提高实
形。
数据记录与分析
记录数据
在实验过程中，记录下关键的 波形参数，如幅度、频率等。
整理数据
将记录的数据整理成表格或图 表形式，便于分析。
分析波形特征
根据观察到的波形特征，分析 信号的特性，如周期、占空比 等。
得出结论
结合实验数据和波形特征，得 出实验结论，并评估实验效果
。
04
实验结果与讨论
实验结果展示
03
实验步骤
连接设备
准备工具
数字示波器、信号发生器、连接 线等。
连接方式
将信号发生器与数字示波器通过 适当的连接线进行连接，确保连 接稳定且信号传输畅通。
设置参数
01
02
03
04
打开示波器
打开数字示波器，进入操作界 面。
调整垂直灵敏度
根据信号幅度调整垂直灵敏度 ，使得信号在屏幕上显示清晰
。
设置触发方式
思考题与答案
答案
使用合适的触发方式和水平速度，确保信号波形稳定显 示。
调整垂直增益，使信号幅度适中，避免过载或欠载。 使用示波器的测量功能时，尽量选择精度高的测量点。
THANKS
感谢观看
02
实验设备
数字示波器
数字示波器是一种电子测量仪器 ，用于观察、分析和测量各种电
实验总结
01
02
03
04
实验不足与改进
在操作过程中，存在对示波器 设置不熟悉导致波形显示不稳
定的问题。
在测量信号参数时，存在读数 误差。
针对以上问题，可以通过加强 理论学习和多加练习来提高实
形。
数据记录与分析
记录数据
在实验过程中，记录下关键的 波形参数，如幅度、频率等。
整理数据
将记录的数据整理成表格或图 表形式，便于分析。
分析波形特征
根据观察到的波形特征，分析 信号的特性，如周期、占空比 等。
得出结论
结合实验数据和波形特征，得 出实验结论，并评估实验效果
。
04
实验结果与讨论
实验结果展示
03
实验步骤
连接设备
准备工具
数字示波器、信号发生器、连接 线等。
连接方式
将信号发生器与数字示波器通过 适当的连接线进行连接，确保连 接稳定且信号传输畅通。
设置参数
01
02
03
04
打开示波器
打开数字示波器，进入操作界 面。
调整垂直灵敏度
根据信号幅度调整垂直灵敏度 ，使得信号在屏幕上显示清晰
。
设置触发方式
思考题与答案
答案
使用合适的触发方式和水平速度，确保信号波形稳定显 示。
调整垂直增益，使信号幅度适中，避免过载或欠载。 使用示波器的测量功能时，尽量选择精度高的测量点。
THANKS
感谢观看
02
实验设备
数字示波器
数字示波器是一种电子测量仪器 ，用于观察、分析和测量各种电
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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
5次
7次
方波(2500次)
u F(x)=2E/ Π(sin(ωt)+1/3sin(3 ωt)+1/5sin(5 ωt)+1/7sin(7 ωt)+……)
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。
仪器带宽
f
幅频特性曲线
带宽对波形的影响
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
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。
、
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%)
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
模拟示波器
纯“模拟”技术实现。
•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
数字滤波幅频特性
① 低通
-3dB
② 高通
-3dB
频率上限
③ 带通 频率下限
-3dB
④ 带阻
-3dB
频率下限 频率上限
频率下限 频率上限
频率上限
频率下限
数字化需要的 保持时间
等效采样率
数字示波器一般有两种采样方式
采样方式
实时(real-time) 采样
等效 (repetitive) 采样
Trig 1 Trig 2
Trig n
等效采样
触发点
实时采样捕捉不到的高速信号，可多次触 发并将采集到的数据按时间顺序排列并显 示。
重复信号是前提。
15
Yokogawa Electric Corporation
正弦波 方波 三角波 脉冲波（占空比50％） 脉冲波（占空比25％） 脉冲波（占空比10％）
无谐波分量 1:9 1:3 1:9 1:14 1:26
示波器的带宽限制功能
u 大多数示波器中存在限制示波器带宽的电路。限制带宽后， 可以减少显示波形中不时出现的噪声，显示的波形会显得 更为清晰。请注意，在消除噪声的同时，带宽限制同样会 减少或消除高频信号成分。
l 记录功能 o 画面的打印和保存
l 保存功能 o 以各种文件形式保存
可观察的信号举例
重复周期信号 单次/瞬态信号
重复周期信号中的异常波形
视频信号
调制信号
数据串
低频脉冲群
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
秒
ｓ
电压单位
伏特
Ｖ
电流单位
（ａ）模拟示波器
示波器分类
信号
衰减器 前置放大器
垂直轴 放大器
触发 电路
扫描 电路
水平轴 放大器
显示器
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
•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
模拟输入
电压
A/D转换
电压
采样保持
采样时钟
时间
数字输出
二进制代码化
电压
Voltage
量化 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
安培
Ａ
频率单位
赫兹
Ｈｚ
■前缀
倍数 ：１０１２ １０９
１０－６
１０－９ １０－１２
１０６
１０３
１０－３
名称 ：ｔｅｒａ ｇｉｇａ ｍｅｇａ ｋｉｌｏ ｍｉｌ ｉ micro ｎａｎｏ ｐｉｃｏ
记号 ： Ｔ
Ｇ
Ｍ
ｋ
ｍ
μ
ｎ
ｐ
前缀一览
倍数 1015 1012 109 106 103 102
10
10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15
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？
■存储容量
⇒最多可以记录多少数据？
■触发(触发模式)
⇒什么时候开始观测波形？
波的组成
u 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。
数字存储示波器基础知识培训
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总体概述
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Yokogawa Electric Corporation
示波器功能
n 具有观测随时间变化的电信号的功能 o 电信号的大小（振幅）、形状 o 同一电信号的2点间的时间差 o 2个电信号间的时间差
前缀名称 ｐｅｔａ ｔｅｒａ ｇｉｇａ ｍｅｇａ ｋｉｌｏ ｈｅｃｔｏ ｄｅｃａ ｄｅｃｉ ｃｅｎｔｉ ｍｉｌｉ
micro ｎａｎｏ ｐｉｃｏ ｆｅｍｔｏ
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
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。
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。
u 1次（基波） 3次
5次
7次
方波(2500次)
u F(x)=2E/ Π(sin(ωt)+1/3sin(3 ωt)+1/5sin(5 ωt)+1/7sin(7 ωt)+……)
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。
仪器带宽
f
幅频特性曲线
带宽对波形的影响
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
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。
、
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%)
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
模拟示波器
纯“模拟”技术实现。
•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
数字滤波幅频特性
① 低通
-3dB
② 高通
-3dB
频率上限
③ 带通 频率下限
-3dB
④ 带阻
-3dB
频率下限 频率上限
频率下限 频率上限
频率上限
频率下限
数字化需要的 保持时间
等效采样率
数字示波器一般有两种采样方式
采样方式
实时(real-time) 采样
等效 (repetitive) 采样
Trig 1 Trig 2
Trig n
等效采样
触发点
实时采样捕捉不到的高速信号，可多次触 发并将采集到的数据按时间顺序排列并显 示。
重复信号是前提。
15
Yokogawa Electric Corporation
正弦波 方波 三角波 脉冲波（占空比50％） 脉冲波（占空比25％） 脉冲波（占空比10％）
无谐波分量 1:9 1:3 1:9 1:14 1:26
示波器的带宽限制功能
u 大多数示波器中存在限制示波器带宽的电路。限制带宽后， 可以减少显示波形中不时出现的噪声，显示的波形会显得 更为清晰。请注意，在消除噪声的同时，带宽限制同样会 减少或消除高频信号成分。
l 记录功能 o 画面的打印和保存
l 保存功能 o 以各种文件形式保存
可观察的信号举例
重复周期信号 单次/瞬态信号
重复周期信号中的异常波形
视频信号
调制信号
数据串
低频脉冲群
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
秒
ｓ
电压单位
伏特
Ｖ
电流单位
（ａ）模拟示波器
示波器分类
信号
衰减器 前置放大器
垂直轴 放大器
触发 电路
扫描 电路
水平轴 放大器
显示器
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
•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
模拟输入
电压
A/D转换
电压
采样保持
采样时钟
时间
数字输出
二进制代码化
电压
Voltage
量化 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
安培
Ａ
频率单位
赫兹
Ｈｚ
■前缀
倍数 ：１０１２ １０９
１０－６
１０－９ １０－１２
１０６
１０３
１０－３
名称 ：ｔｅｒａ ｇｉｇａ ｍｅｇａ ｋｉｌｏ ｍｉｌ ｉ micro ｎａｎｏ ｐｉｃｏ
记号 ： Ｔ
Ｇ
Ｍ
ｋ
ｍ
μ
ｎ
ｐ
前缀一览
倍数 1015 1012 109 106 103 102
10
10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15
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？
■存储容量
⇒最多可以记录多少数据？
■触发(触发模式)
⇒什么时候开始观测波形？
波的组成
u 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。
数字存储示波器基础知识培训
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总体概述
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Yokogawa Electric Corporation
示波器功能
n 具有观测随时间变化的电信号的功能 o 电信号的大小（振幅）、形状 o 同一电信号的2点间的时间差 o 2个电信号间的时间差
前缀名称 ｐｅｔａ ｔｅｒａ ｇｉｇａ ｍｅｇａ ｋｉｌｏ ｈｅｃｔｏ ｄｅｃａ ｄｅｃｉ ｃｅｎｔｉ ｍｉｌｉ
micro ｎａｎｏ ｐｉｃｏ ｆｅｍｔｏ
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
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。
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。