电子式电测仪表

(1)采样方式
(a) 实时采样
所有采样点是示波器一次触发而获得。
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(b) 等效时间采样
① 随机采样
随机采样
多点随机采样
ห้องสมุดไป่ตู้
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② 顺序采样
对较低频率信号采用实时采样技术，对较高频率信号采用等 效时间采样技术。
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(2)采样速率
即数字化速率，通常可用3种方式描述：
① 采样次数，表示成单位时间内采样的次数； ② 采样频率

通常一个CPU为主CPU，具有相应的存储器(ROM、 RAM )、输入输出接口(I/O )和外设(键盘、显示器等)， 执行管理整个仪器的软件；其余CPU为从CPU，在主 CPU管理下完成一部分工作，如数据采集CPU、数据处 理CPU、通信管理CPU等。

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5.主要性能指标
(1) 最高采样速率
即单位时间内采样次数，也称数字化速率，用每秒完成的
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3.两个同频率信号相位差的测量
直接测量法
d 360 0 D
1 360 0 40 0 9
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李萨育图形法
2 x x y Ym [sin t cos cos t sin ] Ym cos sin 1 Xm X m
③ 信息率，表示为单位时间存储多少位(bit)的数据。
采样速率受存储容量(记录长度)的限制，为防止采样存储器的溢 出，在不同的扫描速率时，要求采样速率具有对应关系
记录长度 扫描速率 屏幕水平宽度
采样速率＝
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(3)采样器件
并联比较式A/D转换器
多个A/D交叉复用，以成倍提高采样速率
两路组合采样原理
“VOLTS/DIV”的指示值为0.5，则Vp-p=0.53.7=1.85V。
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2.时间的测量
时间间隔的测量
时间间隔s
格 扫描时间系数时间 / 格 两点间水平距离 水平扩展系数
8格 2m s / 格 时间间隔 16m s 1
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上升时间的测量
1.8格 1s / 格 上升时间 0.36s 5
采用连续扫描时，如果 TnnTs，屏幕上的波形 会有“移动”现象
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触发扫描
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(3)双踪显示
双踪显示实现的方法一般是用双束示波管或用单束示波管 外加电子开关。 采用双束示波管的示波器结构复杂、价格较贵。可利用单 束示波管实现双踪显示。
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控制S1、S2的方法有两种：交替法和断续法
(a)交替法显示波形
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5.3 取样示波器
通用示波器采用实时测量的方法，受限于Y轴放大器带宽、时基 扫描速度，上限工作频率1500Mhz。 将高频信号经过采样变换，变换成与原波形相似的低频信号，使 得普通示波器可以显示高频被测信号。
1.取样原理
取样保持器的基本原理
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取样示波器的工作波形
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取样脉冲周期
T mTi t
将通道灵敏度选择开关(VOLT/DIV)的微调位置以顺时针方向 旋至满度的校准位置。
交流电压的测量
VP P V / DIV H ( DIV)
V有效值 VP P 2 2
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直流电压的测量
先将Y轴耦合方式开关置“GND”位置，调节Y轴移位使扫描基 线在一个合适的位置，再将耦合开关置“DC”位置。
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CCD＋A/D技术
先高速模拟存储，再进行慢速A/D数字化处理
CCD＋A/D组合采集原理
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(4)采样存储器
各存储单元按串行方式依次寻址，且首尾相接，每次采样的数
据按顺序依次存储。
采样存储器的环形结构
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(5)触发方式
数字示波器的触发可看作是从存储器中选取信号的一个标志。
延迟触发
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毛刺触发
对于一个电信号，可以用它的瞬时幅值随时间的变化情况 来表示，例如，用各种电子示波器对电信号的波形及表征 它的各种参数进行测试的方法，称为时域分析方法。 电子示波器是时域测量技术中最为灵活而应用广泛的电子 测量一仪器。
电子示波器又称阴极射线示波器或电子射线示波器，是可 观测时域电压信号波形或两时域电压信号间函数关系的快 速显示仪器。
y1 y2 Ym sin
h1 y1 y2
h2 2Ym
h1 arcsin h2
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4.频率的测量
先测出信号的周期，再计算出频率 f ( Hz ) 1 T (s) 对较高频率被测信号
f Hz N 10格周期数 SEC / DIV 指示值 10
频率测量的另一种方法是李萨育图形法，即在示波器 的X轴加可调标准频率信号，在Y轴加被测信号。反复 调节标准信号的频率和幅值，使示波器显示稳定的圆 形或椭圆形，则被测频率 f Y f X ，式中 f X 为标准信 号的频率值。

频率响应（频带宽度） 时域响应（瞬态响应）表示放大电路在输入方波脉冲信
号作用下的过渡特性。

偏转灵敏度 指输入信号在无衰减情况下，亮点在屏幕 上偏转1cm或1格）所需信号电压的峰－峰值。 输入阻抗 扫描速度（时基因素）

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标准矩形方波的示波器显示图形
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5.2 电子示波器的应用
1.电压的测量
取样次数
Ti n t
所需取样时间
TT Te nT i t Ti min t 2
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步进间隔△t与信号最高频率的周期之间应满足采样定理
2.取样示波器的基本组成
取样示波器原理框图
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5.4 数字存储示波器
1.数字存储示波器的基本组成
典型数字示波器原理框图
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2.数字存储示波器的信号采集技术
通用示波器原理框图
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(1)示波管
简称CRT，它是一种利用高速电子冲击荧光屏使它发光的 显示器件。示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分 组成，整个结构密封在一个喇叭状的抽成真空的玻璃壳中。 就其用途而言，它是把电信号变成光信号的转换器。
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被测信号经垂直偏转板显示
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偏转原理
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(2)扫描方式
连续扫描
毛刺触发捕捉尖峰干扰的波形
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3.数字存储示波器的波形显示技术
(1)点显示技术
视觉混淆示意图
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(2)数据点插入技术
用数据点插入技术可以解决视觉错误问题，主要有两 种插入方法，即线性插入和曲线插入。
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4.数字存储示波器的控制系统
数字存储示波器的控制系统需要完成数据采集、数 据处理、显示、人机控制等功能，用一个微处理器很 难及时完成这些任务，因此现代数字存储示波器出现 多CPU系统。
垂直分辨率：电压分辨率，与A/D转换器的分辨率 相对应，以每格的分级数或百分数表示；

水平分辨率：时间分辨率，由采样速率和存储器容 量决定，以屏幕每格含多少点或用百分数表示。

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(4) 存储容量
存储容量即记录长度，由采样存储器的最大容量表示， 数字存储示波器常用256、512、1K、4K等容量的高速 半导体存储器。
(b)断续法显示波形
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(4)其它
放大器作用

灵敏度选择开关(“V/DIV”或“VOLTS/DIV”)


扫描速度控制(“T/DIV”或“SEC/DIV”)
示波器电源（高压部分和低压两部分 ）
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2.示波器的主要性能指标
示波器的主要性能有几十项，为了正确选择和使用示波 器，必须了解下列五项性能指标。
A/D转换的最高次数来衡量。实时采样速率
N t DIV N—每格的采样点数；t/DIV—扫描速率 fs
(2) 存储带宽BW
(a) 重复带宽 (等效带宽)
(b) 单次带宽 (有效存储带宽)
f s max BW k
fsmax—最高采样速率；k—每周期采样点数
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(3) 分辨率 分辨率指示波器能分辨的最小电压增量，即量化的最 小单元。
(5) 读出速度 读出速度指将数据从存储器中读出的速度，常用 “时间/DIV”表示，其中，“时间”为屏幕上每格 对应的存储容量×读脉冲周期。使用中应根据显示 器、记录装置或打印机等对速度的要求进行选择。
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按用途与特点分类：
通用示波器
取样示波器
数字存储示波器
专用示波器 矢量示波器、环扫描示波器、逻辑示波器等
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5.1 电子示波器原理
1.示波器的基本结构
电子示波器是利用被测电压控制示波管中的电子束，通过电子 束的偏转反映被测信号的变化。由电子束轰击在荧光屏上而激 发出亮光，亮光连成的轨迹就代表了被测信号的波形。