时域测量
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❖ 通用示波器：采用单束示波管，根据能在荧光屏上显示出的 信号数目，可分为单踪、双踪和多踪示波器。
❖ 多束示波器：又称多线示波器。它采用多束示波管，荧光屏 上显示的每个波形都由单独的电子束扫描产生，能同时观测、 比较两个以上的波形。
❖ 取样示波器：采用时域采样技术将高频周期信号转换为低频 离散时间信号显示，从而可以用较低频率的示波器测量高频 信号。
❖ 记忆示波器：采用具有记忆功能的示波管，能实现模拟信号 的存储、记忆和反复显示，特别适宜观测单次瞬变信号。
❖ 专用示波器：能够满足特殊用途的示波器。如矢量示波器、 心电示波器、电视示波器、逻辑示波器等。
2。数字示波器（DSO:Digital Storage Oscilloscope）
数字示波器将输入信号数字化（即时域取样和幅值量化）后， 经D/A转换器再重建波形显示。
第六章 时域测量
part1
第六章 时域测量
本章要点： · 示波器的功用、分类、组成和波形显示原理 · 通用示波器的组成原理、特性与应用 · 取样技术在示波器中的应用 · 数字示波器的组成原理、信号采集处理技术、特性与功能
本章开始将介绍几种图示式仪器，从三个方面去进行研究，即
时域(Time Domain)反映的幅度U与时间T的关系(如示波器)、 频域(Frequency Domain)反映的幅度U与频率F的关系(如频
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。
• 示波器不但可将电信号作为时间的函数显示在屏幕上，更广 义地讲，示波器是一种能够反映任何两个参数互相关联的 X—Y坐标图形的显示仪器，只要把两个有关系的变量转化为 电参数，分别加至X、Y通道，就可以在荧光屏上显示这两个 变量之间的关系。如频谱仪和逻辑分析仪都可以看成为广义 示波器。
• 因此，示波测量技术是一类重要的基本测量技术。示波器是 时域分析的最典型、最常用的仪器。
谱仪)及调制域(Modulation Domain)。下面将分三章介绍三 种图示式仪器：时域——示波器、频域——频谱仪和数据域 ——逻辑分析仪。
F
频域
调制域
U
时域
T
图6.1 调频波频谱图
概述
• 在电子测量中，通常希望直观地看到电信号随时间变化的图 形，时域波形测量技术及电子示波器就是实现人们这种愿望 的。
上升时间tr：是与带宽相关的参数，表示由于示波器Y通道的 频带宽度的限制，当输入一个理想阶跃信号（上升时间为0） 时，显示波形的上升沿从10%上升到90%所需时间。它反映 了示波器Y通道跟踪输入信号变化的能力：
2。扫描速度
tr[s] 0.35
BW [MHz ]
• 扫描速度：指荧光屏上单位时间内光点水平移动的距离，单位 为“cm/s”。由于荧光屏上通常以1cm间隔做坐标线刻度，1cm称 为“1格”(用div表示)，故扫描速度的单位也为“1div/s”。
偏转灵敏度：偏转因数的倒数称为灵敏度。
4。输入阻抗
当被测信号接入示波器时，其输入阻抗形成被测信号的等效 负载。当输入直流信号时，输入阻抗表现为输入电阻，一般 为1M；当输入为交流信号时，输入阻抗用输入电阻和输入 电容Ci的并联表示，Ci一般在33pF左右，当使用有源探头时， Ri=10M ，Ci<10pF。
6.1.1 示波器的功用
1. 示波器是一种基本的、应用最广泛的时域测量仪器。 2. 是一种全息仪器。示波器能让人们观察到信号波形的全貌， 能测量信号的幅度、频率、周期等基本参量，能测量脉冲信 号的脉宽、占空比、上升（下降）时间、上冲、振铃等参数， 还能测量两个信号的时间和相位关系。这些功能是其它电子 仪器难以胜任的。
触发源是指用于提供产生扫描电压的同步信号来源。一般有内触发 （INT）、外触发（EXT）、电源触发（LINE）。
内触发：用输入信号产生同步触发信号。 外触发：由外部输入信号产生同步触发信号，通常此信号与被
测信号具有某种时间同步关系。
电源触发：即利用50Hz工频电源产生同步触发信号。
6.1.3 示波器的组成
（2）数字式——数字存储示波器（采用A/D、DSP等技术实现 的数字化示波器）。
从性能上，按示波器的带宽可分为：
（1）中、低档示波器，带宽在60MHz以下。 （2）高档示波器，带宽在60MHz以上，大多在300MHz以下。
更高档的有1GHz～2GHz以上。
1、模拟示波器（信号频率一般在200MHz以下）
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
一、当前常用的示波器从技术原理上可分为：
（1）模拟式——通用示波器（采用单束示波管实现显示，当前 最通用的示波器）。
5。输入方式
指输入的耦合方式。一般有直流（DC）、交流（AC）和接地 （GND）三种。
直流方式：即直接耦合方式，输入信号的所有成分都加到示波
器上。
交流方式：通过隔直电容去掉直流和低频分量，仅将交流分量
加到示波器。
接地方式：断开输入信号，将Y通道接地。常用来在测量信号幅
度时确定零电平位置。
6。触发源自文库选择方式
• 时基因数：扫描速度的倒数称为时基因数，表示单位距离代表 的时间，单位为“s/cm”或“ms/div”。在示波器面板上有此参 数的旋钮，用以展开高频信号的时间轴。同时设有微调和扩展旋 钮。
3。偏转因数
偏转因数：指在输入信号作用下，光点在荧光屏上垂直（Y）
方向移动1cm（即1div）所需的电压值，单位为 “V/cm”、”mV/cm”、（或“V/div”、”mV/div”）。示波 器面板上也有其旋钮和微调旋钮。
它具有记忆、存储被观察信号功能，可用来观测和比较单次 过程和非周期现象、低频和慢速信号。
根据取样方式不同，数字示波器可分为：实时取样、随机取 样和顺序取样三大类。
由于模拟电路的带宽限制，100MHz以上的示波器，以数字示 波器为主。
二、主要技术指标
1。频带宽度BW和上升时间tr
频带宽度BW:一般指Y通道的频带宽度，为Y通道输入信号的 上、下限频率。下限频率一般为0Hz，故以信号上限频率为其 带宽。
❖ 多束示波器：又称多线示波器。它采用多束示波管，荧光屏 上显示的每个波形都由单独的电子束扫描产生，能同时观测、 比较两个以上的波形。
❖ 取样示波器：采用时域采样技术将高频周期信号转换为低频 离散时间信号显示，从而可以用较低频率的示波器测量高频 信号。
❖ 记忆示波器：采用具有记忆功能的示波管，能实现模拟信号 的存储、记忆和反复显示，特别适宜观测单次瞬变信号。
❖ 专用示波器：能够满足特殊用途的示波器。如矢量示波器、 心电示波器、电视示波器、逻辑示波器等。
2。数字示波器（DSO:Digital Storage Oscilloscope）
数字示波器将输入信号数字化（即时域取样和幅值量化）后， 经D/A转换器再重建波形显示。
第六章 时域测量
part1
第六章 时域测量
本章要点： · 示波器的功用、分类、组成和波形显示原理 · 通用示波器的组成原理、特性与应用 · 取样技术在示波器中的应用 · 数字示波器的组成原理、信号采集处理技术、特性与功能
本章开始将介绍几种图示式仪器，从三个方面去进行研究，即
时域(Time Domain)反映的幅度U与时间T的关系(如示波器)、 频域(Frequency Domain)反映的幅度U与频率F的关系(如频
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。
• 示波器不但可将电信号作为时间的函数显示在屏幕上，更广 义地讲，示波器是一种能够反映任何两个参数互相关联的 X—Y坐标图形的显示仪器，只要把两个有关系的变量转化为 电参数，分别加至X、Y通道，就可以在荧光屏上显示这两个 变量之间的关系。如频谱仪和逻辑分析仪都可以看成为广义 示波器。
• 因此，示波测量技术是一类重要的基本测量技术。示波器是 时域分析的最典型、最常用的仪器。
谱仪)及调制域(Modulation Domain)。下面将分三章介绍三 种图示式仪器：时域——示波器、频域——频谱仪和数据域 ——逻辑分析仪。
F
频域
调制域
U
时域
T
图6.1 调频波频谱图
概述
• 在电子测量中，通常希望直观地看到电信号随时间变化的图 形，时域波形测量技术及电子示波器就是实现人们这种愿望 的。
上升时间tr：是与带宽相关的参数，表示由于示波器Y通道的 频带宽度的限制，当输入一个理想阶跃信号（上升时间为0） 时，显示波形的上升沿从10%上升到90%所需时间。它反映 了示波器Y通道跟踪输入信号变化的能力：
2。扫描速度
tr[s] 0.35
BW [MHz ]
• 扫描速度：指荧光屏上单位时间内光点水平移动的距离，单位 为“cm/s”。由于荧光屏上通常以1cm间隔做坐标线刻度，1cm称 为“1格”(用div表示)，故扫描速度的单位也为“1div/s”。
偏转灵敏度：偏转因数的倒数称为灵敏度。
4。输入阻抗
当被测信号接入示波器时，其输入阻抗形成被测信号的等效 负载。当输入直流信号时，输入阻抗表现为输入电阻，一般 为1M；当输入为交流信号时，输入阻抗用输入电阻和输入 电容Ci的并联表示，Ci一般在33pF左右，当使用有源探头时， Ri=10M ，Ci<10pF。
6.1.1 示波器的功用
1. 示波器是一种基本的、应用最广泛的时域测量仪器。 2. 是一种全息仪器。示波器能让人们观察到信号波形的全貌， 能测量信号的幅度、频率、周期等基本参量，能测量脉冲信 号的脉宽、占空比、上升（下降）时间、上冲、振铃等参数， 还能测量两个信号的时间和相位关系。这些功能是其它电子 仪器难以胜任的。
触发源是指用于提供产生扫描电压的同步信号来源。一般有内触发 （INT）、外触发（EXT）、电源触发（LINE）。
内触发：用输入信号产生同步触发信号。 外触发：由外部输入信号产生同步触发信号，通常此信号与被
测信号具有某种时间同步关系。
电源触发：即利用50Hz工频电源产生同步触发信号。
6.1.3 示波器的组成
（2）数字式——数字存储示波器（采用A/D、DSP等技术实现 的数字化示波器）。
从性能上，按示波器的带宽可分为：
（1）中、低档示波器，带宽在60MHz以下。 （2）高档示波器，带宽在60MHz以上，大多在300MHz以下。
更高档的有1GHz～2GHz以上。
1、模拟示波器（信号频率一般在200MHz以下）
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
一、当前常用的示波器从技术原理上可分为：
（1）模拟式——通用示波器（采用单束示波管实现显示，当前 最通用的示波器）。
5。输入方式
指输入的耦合方式。一般有直流（DC）、交流（AC）和接地 （GND）三种。
直流方式：即直接耦合方式，输入信号的所有成分都加到示波
器上。
交流方式：通过隔直电容去掉直流和低频分量，仅将交流分量
加到示波器。
接地方式：断开输入信号，将Y通道接地。常用来在测量信号幅
度时确定零电平位置。
6。触发源自文库选择方式
• 时基因数：扫描速度的倒数称为时基因数，表示单位距离代表 的时间，单位为“s/cm”或“ms/div”。在示波器面板上有此参 数的旋钮，用以展开高频信号的时间轴。同时设有微调和扩展旋 钮。
3。偏转因数
偏转因数：指在输入信号作用下，光点在荧光屏上垂直（Y）
方向移动1cm（即1div）所需的电压值，单位为 “V/cm”、”mV/cm”、（或“V/div”、”mV/div”）。示波 器面板上也有其旋钮和微调旋钮。
它具有记忆、存储被观察信号功能，可用来观测和比较单次 过程和非周期现象、低频和慢速信号。
根据取样方式不同，数字示波器可分为：实时取样、随机取 样和顺序取样三大类。
由于模拟电路的带宽限制，100MHz以上的示波器，以数字示 波器为主。
二、主要技术指标
1。频带宽度BW和上升时间tr
频带宽度BW:一般指Y通道的频带宽度，为Y通道输入信号的 上、下限频率。下限频率一般为0Hz，故以信号上限频率为其 带宽。