电子测量技术基础-示波器
示波器基础知识
• 统一带宽的标准
– 模拟带宽＝重复信号带宽＝单次信号带宽 – 每一通道都有同样的表现
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数字示波器的波形捕获率
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波形捕获速率是示波器重要的指标
• 示波器是观察电信号的窗口
–不但要观察重复信号并要捕获单次信号， –而且需要捕获重复信号中的毛刺和偶然事件。 –不但显示简单信号而且能显示复杂信号 –实时显示波形变化，并可生成丰富的数据，准确地反映 波形的活动情况。
– 被测上升时间＝ /信号上升时间²＋仪表上升时间²
例：信号上升3.5nS,仪表上升3.5nS,测得上升时间为： 上升时间与测量精度 示波器与信号上升时间之比 1:01 2:01 3:01 4:01 5:01 7:01 10:01 测量精度 41% 22% 12% 5% 2% 1% 0.50%
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数字等效采样技术
需要对信号进行多次触发
从重复性信号的不同的周期经过多次单采样， 从重复性信号的不同的周期经过多次单采样，取得足够的采样点 来重建这个重复信号的波形。等效采样必须满足两个前提条件： 来重建这个重复信号的波形。等效采样必须满足两个前提条件： 1、信号必须是重复的 2、必须能稳定触发
每秒8个采样点 每秒 个采样点
采样率＝ 采样率＝8S/s 1 最快扫 （显示屏上每格 显示点数目） 描速度 显示点数目） 等效转换率 ＝1 / (5nS/25) =5GS/s
其他定义（等效） 其他定义（等效）
是指最快的水平扫描速度 转换率是指最快的水平扫描速度下 转换率是指最快的水平扫描速度下，把 对重复信号多次触发收集的采样点 收集的采样点显 从对重复信号多次触发收集的采样点显 示在屏幕上时 上时， 示在屏幕上时，点与点之间的最小时间 距离。 距离。
常用的示波器操作方法
常用的示波器操作方法示波器是电子工程师和技术人员常用的一种测量仪器，用于观察和分析电信号的波形。
以下是一些常用的示波器操作方法：1. 示波器的基本控制：示波器通常有开关、旋钮和按钮等控制元件。
首先打开示波器的电源开关，然后调节亮度和对比度使显示屏清晰可见。
接下来，选择适当的触发方式（如边沿触发、脉冲触发等）和触发电平。
最后，选择合适的时间和电压基准，设置示波器的主控钮（包括水平、垂直和触发控制），使波形在屏幕上合适地显示。
2. 时间和水平缩放：示波器的时间和水平缩放功能使得用户能够放大或缩小波形或测量信号的特定部分。
用户可以通过旋转示波器的水平和时间旋钮来调整水平和时间缩放比例。
例如，当检测到的波形周期很长时，可以通过缩小时间比例使其在屏幕上显示更清晰。
3. 垂直缩放和偏置：示波器的垂直缩放和偏置功能使用户能够调整波形的幅度和对地的偏移量。
用户可以通过旋转示波器的垂直旋钮来调整垂直缩放系数，从而放大或缩小波形的幅度。
另外，通过按下示波器的偏置按钮或旋转示波器的偏置旋钮，用户可以将波形上下移动，从而调整波形相对于基准线的位置。
4. 触发设置：在示波器上观察波形时，用户经常需要设置适当的触发条件以确保所观察到的波形是稳定和可重复的。
示波器的触发功能允许用户选择触发方式、触发电平和触发源等参数。
例如，用户可以选择边沿触发，并设置上升沿或下降沿触发电平。
触发源可以是测量信号本身或外部信号。
5. 自动测量功能：许多现代示波器都配备了自动测量功能，可以快速准确地测量波形的各种参数。
常见的自动测量参数包括频率、周期、峰峰值、最大值、最小值、上升沿时间、下降沿时间等。
用户只需按下示波器上的自动测量按钮，示波器将自动对所选择的波形进行测量并在显示屏上显示结果。
6. 存储和回放波形：示波器通常有存储和回放功能，可以记录和重播测量的波形。
用户可以通过按下示波器上的存储按钮，将当前的波形保存到示波器的内部存储器或外部存储介质（如USB闪存驱动器）。
实验一常用电子测量仪器使用
实验一常用电子测量仪器使用实验一：常用电子测量仪器的使用引言：电子测量仪器是现代科学研究和工程技术中的基础工具，广泛应用于电子、电力、通信、自动化控制等领域。
本实验将介绍几种常见的电子测量仪器，包括示波器、信号发生器和万用表，并详细介绍它们的使用方法。
一、示波器示波器是一种用来显示电信号波形的仪器。
它通过垂直和水平方向上的偏转来显示电压随时间的变化。
在使用示波器之前，首先要了解它的基本组成部分。
1.输入通道：示波器通常有两个或四个输入通道，每个通道都有一个探头插座。
在使用示波器时，将测量信号与探头连接。
2.控制面板：示波器的控制面板上有各种旋钮和按钮，用于控制示波器的工作模式和显示方式。
例如，扫描速度旋钮控制示波器屏幕上波形的水平展示速度。
3.屏幕：示波器的屏幕用于显示波形。
通过调整各种参数，如垂直和水平缩放，观察和分析电信号的波形。
在使用示波器时，按照以下步骤进行操作：1.将探头连接到测量信号。
通过探头的夹具将其连接到电路上，确保连接良好。
2.打开示波器。
按下开关或旋钮将示波器开启。
3.调整示波器的垂直和水平缩放。
根据信号的幅度和波形确定垂直和水平缩放的合适值，以便在屏幕上显示清晰的波形。
4.调整触发。
示波器可以通过设置触发电平来忽略噪声并稳定显示波形。
5.观察并分析波形。
通过示波器屏幕上的波形，可以了解信号的频率、幅度和相位等信息。
二、信号发生器信号发生器是一种产生各种频率和波形的仪器，可用于测试和调试电子设备。
下面是信号发生器的使用方法：1.连接输出：将信号发生器的输出连接到待测设备上，可以通过BNC线或者夹具进行连接。
2.设置频率和幅度：在信号发生器的控制面板上，可以设置所需的频率和幅度。
频率可以通过旋钮或键盘输入进行控制，幅度可以通过旋钮进行调节。
3.选择波形：信号发生器可以产生不同类型的波形，如正弦波、方波、脉冲波等。
根据需要选择相应的波形。
4.发生信号：按下信号发生器的启动按钮或命令，开始发生信号。
示波器基础(一)——示波器基础知识之一
示波器基础（一）——示波器基础知识之一1．1 说明和功能我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。
普通的电压表是在其度盘上移动的指针或者数字显示来给出信号电压的测量读数。
而示波器则与共不同。
示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化，即波形。
示波器和电压表之间的主要区别是：1.电压表可以给出祥测信号的数值，这通常是有效值即RMS值。
但是电压表不能给出有关信号形状的信息。
有的电压表也能测量信号的峰值电压和频率。
然而，示波器则能以图形的方式显示信号随时间变化的历史情况。
2.电压表通常只能对一个信号进行测量，而示波器则能同时显示两个或多个信号。
显示系统示波器的显示器件是阴极射线管，缩写为CRT，见图1。
阴极射线管的基础是一个能产生电子的系统，称为电子枪。
电子枪向屏幕发射电子。
电子枪发射的电子经聚焦形成电子束，并打在屏幕中心的一点上。
屏幕的内表面涂有荧光物质，这样电子束打中的点就发出光来。
图1 阴极射线管图电子在从电子枪到屏幕的途中要经过偏转系统。
在偏转系统上施加电压就可以使光点在屏幕上移动。
偏转系统由水平（X）偏转板和垂直（Y）偏转板组成。
这种偏转方式称为静电偏转。
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量。
我们后面会讨论这个问题。
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材料发射绿光，而P7材料发光的颜色为黄绿色。
示波器测量原理
示波器测量原理
示波器是一种用于测量电压信号波形的仪器。
它的工作原理基于振动的物理原理。
示波器的基本构成包括垂直放大器、水平放大器、扫描系统、触发器和显示系统。
垂直放大器负责对输入的电压信号进行放大，使其能够在显示系统上显示出来。
水平放大器负责对时间轴进行放大，以便观察波形的快慢变化。
扫描系统负责水平方向上的扫描，使波形能够在显示屏上连续显示出来。
触发器用于控制波形的稳定显示，确保波形具有连续性和稳定性。
当电压信号输入示波器后，垂直放大器对其进行放大，然后通过水平放大器进行时间轴的放大，得到一个具有一定幅度的电压波形。
扫描系统以一定的速率扫描时间轴，将得到的电压波形转化为屏幕上的图形。
同时，触发器通过检测电压信号的特定条件，如上升沿或下降沿，来控制波形的显示方式，以保证波形的稳定显示。
在示波器的显示系统上，通过操作旋钮和按钮，用户可以调整垂直放大倍数、水平放大倍数、扫描速率等参数，以获得所需的波形显示效果。
此外，示波器还具有一些附加功能，如触发电平调节、电压测量等。
总体来说，示波器测量原理就是通过放大、扫描和触发等操作，将输入的电压信号转化为屏幕上的波形图形，以便用户观察和
分析电压信号的特性。
它在电子工程、通信技术等领域中具有广泛的应用。
2024版示波器的基础操作初学者必看教程
示波器的基础操作初学者必看教程•示波器概述与基本原理•示波器基本结构与组成部分•示波器基本操作方法与步骤•典型信号测量实例分析目•示波器在电子实验和维修中应用举例•示波器使用注意事项和故障排除方法录01示波器概述与基本原理0102示波器定义示波器是一种电子测量仪器，用于显示和测量电信号的波形。
它能够将随时间变化的电压信号转换为可见的光信号，从而在屏幕上显示出波形的形状、幅度、频率和相位等信息。
示波器作用示波器在电子测量领域具有广泛的应用，主要用于以下几个方面信号波形的显示和观测通过示波器的屏幕，可以直观地观察信号波形的形状、幅度和频率等特征。
信号参数的测量示波器可以测量信号的幅度、频率、周期、相位等参数，为电子设备的调试和维修提供依据。
故障诊断通过观察信号波形的异常变化，可以判断电子设备是否存在故障，并定位故障点。
030405示波器定义及作用工作原理简介垂直系统示波器的垂直系统负责将输入信号进行放大和偏转，使其在屏幕上形成垂直方向的波形。
该系统包括输入耦合电路、衰减器、放大器和偏转板等部分。
水平系统水平系统控制信号在屏幕水平方向上的扫描速度和时间基准。
它主要由扫描发生器、触发电路和水平偏转板等组成。
扫描发生器产生与时间相关的扫描电压，触发电路则根据输入信号的特征控制扫描的起始点和稳定性。
显示系统显示系统负责将经过垂直和水平系统处理的信号转换为可见的光信号，并在屏幕上显示出来。
该系统包括示波管或液晶显示屏等显示器件，以及相应的驱动电路和亮度控制电路等。
模拟示波器采用模拟电路技术，具有较快的响应速度和较高的带宽。
它们通常使用示波管作为显示器件，能够提供较为直观的波形显示。
但是，模拟示波器的精度和稳定性相对较低，且功能较为单一。
模拟示波器数字示波器采用数字化技术，具有较高的精度、稳定性和灵活性。
它们使用高速模数转换器将输入信号转换为数字信号，然后通过数字信号处理技术对信号进行处理和分析。
数字示波器通常具有较大的存储深度和多种触发模式，能够实现复杂的波形分析和测量功能。
任务 2 使用模拟式示波器测量波形(电子测量技术)
任务2 使用模拟式示波器测量波形使用模拟式示波器可以对信号的幅度、频率及周期等参数进行测量。
测量时，首先要在屏幕上显示清晰、稳定的被测信号波形，调整垂直偏转因数和扫描时间因数来优化波形显示。
在观测波形的过程中，如果发现波形不同步（连续左移或右移），就需要调整触发部分；如果需要改变波形在屏幕上显示的“高低”，则需要调整垂直偏转因数；如果需要改变波形在屏幕上显示的“宽窄”，则需要调整扫描时间因数。
读数时，需要确保垂直因数微调旋钮、扫描时间微调旋钮处于校准（CAL）位置，记录波形的高度为H，单个周期所占宽度为D。
信号的幅度U、周期T计算方法如下：①幅度U=KHDy式中，D———垂直偏转因数；yK———探头衰减系数。
②周期T= DDx式中，D———扫描时间因数；xM———扫描时间因数扩展倍率。
测量直流电压或含直流分量的交流电压时，先将通道的输入耦合方式选择开关置于“GND”，屏幕上水平扫描线所处的位置表示““”电平的位置，再将输入耦合方式选择开关置于“DC”，就可观测直流电压的大小、交直流电压的正峰值、负峰值和直流分量的大小。
【认识仪器】本任务实施需要使用测量信号的模拟式示波器、产生各种信号的信号发生器、提供直流电压的稳压电源以及相应的探头，测量所用仪器的面板如图3-2-1 所示。
图 3-2-1 测量所用仪器的面板1.准备工作完成测量前的准备工作，具体步骤参见表 3-1-6。
2.校准工作完成校准工作，具体步骤参见表 3-1-7。
3.测量直流电压调整稳压电源输出的直流电压，用模拟式示波器测量该直流电压，测量步骤见表 3-2-1。
表 3-2-1 测量直流电压步骤活动一 测量接线活动二 确定 。
电平线位置活动三 测量直流电压“适正【任务实施】4.测量交流电压调整信号发生器输出正弦交流信号，并与模拟式示波器连接，观察并测量该输入信号的参数，测量步骤见表3-2-2，测量结果记录在表3-2-3。
表3-2-2 测量交流电压步骤活动一测量接线活动二确定。
电子测量技术实验报告
电子测量技术实验报告实验一：示波器的一般应用一、实验目的：了解通用电子示波工器工作原理的基础上，学会正确使用示波器测量各种电参数的方法。
二、实验仪器：1、函数信号发生器，SG1646，1台；2、双踪示波器，型号CA8000系列，数量1台。
三、实验原理在时域信号测量中，电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。
它可以精确复现作为时间函数的电压波形（横轴为时间轴，纵轴为幅度轴），不仅可以观察相对于时间的连续信号，也可以观察某一时刻的瞬间信号，这是电压表所做不到的。
我们不仅可以从示波器上观察电压的波形，也可以读出电压信号的幅度、频率及相位等参数。
电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的，如果在示波管的_偏转板（水平偏转板）上加一随时间作线性变化的时基信号，在Y偏转板（垂直偏转板）加上要观测的电信号，示波器的荧光屏上便能显示出所要观测的电信号的时间波形。
若水平偏转板上无扫描信号，则从荧光屏上什么也看不见或只能看到一条垂直的直线。
因此，只有当_偏转板加上锯齿电压后才有可能将波形展开，看到信号的时间波形。
一般说来，Y偏转板上所加的待观测信号的周期与_偏转板上所加的扫描锯齿电压的周期是不相同的，也不一定是整数倍，因而每次扫描的起点对待观测信号来说将不固定，则显示波形便会不断向左或向右移动，波形将一片模糊。
这就有一个同步问题，即怎样使每次扫描都在待观测信号不同周期的相同相位点开始。
近代电子示波器通常是采用等待触发扫描的工作方式来实现同步的。
只要选择不同的触发电平和极性，扫描便可稳定在待观测信号的某一相应相位点开始，从而使显示波形稳定、清晰。
在现代电子示波器中，为了便于同时观测两个信号（如比较两个信号的相位关系），采用了双踪显示的办法，即在荧光屏上可以同时有两条光迹出现，这样，两个待测的信号便可同时显示在荧光屏上，双踪显示时，有交替、断续两种工作方式。
交替、断续工作时，扫描电压均为一种，只是把显示时间进行了相应的划分而已。
示波器的使用
点，这样每次扫描的起始点就与被测信号的同相位 点保持一致，每次扫描的波形也就能完全重复而 稳定地显示。 由图5所示的锯齿波扫描信号可知一周期内， 电压U与时间t成正比，而水平方向偏转距离x与电 压U成正比，故水平方向偏转X距离与时间t成正比， 即有：t＝Sx， S为扫描时基系数，单位用“时间/格”表示， 或用“s/cm及ms/cm、μ s/cm”表示，经过定标可 通过测量电子束在水平方向的偏移距离x来确定相 应偏转所需的时间。
（3）荧光屏 示波管前端的玻璃屏上涂有一层荧光 粉，当电子束打到荧光屏上时可使荧光粉发光，显示 出电子束的运动轨迹，即被测信号的波形。 要注意避免电子束长时间射在荧光屏上一点，以 免烧坏该点。因此暂不用示波器时，可将“辉度”调 暗。
二、电压放大电路
一般示波管偏转板的灵敏度不高，偏转 1cm得有几十伏的电压。被测信号的电压一般 较低，只有几伏、几毫伏，甚至更低。因此为 了使电子束能在荧光屏上获得明显的偏移，必 须对被测信号进行电压放大，垂直（Y轴）和 水平（X轴）放大器就起这一作用。
示波器可分为模拟示波器和数字示波器两种基 本类型，二者的系统结构和功能原理有明显不同。 本实验以YB4320B型双踪模拟示波器为例来让大家 了解模拟示波器基本原理，熟悉其使用操作，为今 后使用各类示波器打下基础；并学习EE1641B型函 数信号发生器的操作使用方法；最后用示波器测量 出电压波形，及用李萨如图形测量正弦波的频率。
思考题
1、示波器是好的，但荧光屏上不出现图像，试分析 在什么情况下会出现这种现象？ 2、扫描时基系数开关上标出的是扫描时间系数，如 何测定扫描波的频率？如果荧光屏显示出一个完整波 形，但图像向右缓慢移动，扫描波频率比被测信号频 率高还是低？你能用实验确定吗？ 3、如何使李萨如图稳定？不稳定时对测量结果有 什么影响？ 4、信号源SYS、OFFSET及示波器的微调旋钮未关 上时对测量会有何影响？
示波器基础知识.
仪器显示的信号上升时间＝ 3.5ns2＋0.7ns2 ＝3.5692ns
测量误差＝（3.569ns－3.5ns）/ 3.5ns＝0.0198＝2％ （选择示波器的5倍法则）
5 倍准则 (The 5 times rule)
带宽与最高频率
RIGOL
示波器所需带宽＝被测信号的频率× 5
示 波 器 带 宽
波
几种典型的波
RIGOL
调幅波
调幅又程为振幅调制。它是用调幅信号去控制高频载 波的振幅V，使其随调制信号的变化而变化。
调幅波
波
载波
F(t)=E(1+mcosΩ t)cosabt
调制波
RIGOL
调频波
调频又称频率调制。它是用调制信号去控制高频载波 信号的角频率，使其随调试信号变化而变化。
调幅波
波
载波
RT(上升时间)＝0.35/BW
示 BW系统＝ BW示波器2＋BW探头2 RT系统＝ RT示波器2＋RT探头2 波
器 RT测量＝ RT系统2＋RT信号2
误差（RT）＝（ RT信号－ RT测量）/ RT信号
带
宽
由上式可知，当探头带宽过低时（低于示波器的带宽）将影响到
整个测量系统的带宽，从而影响信号的一些测量参数的精确度。
种综合的信号特性测试仪，是电子测量仪器的基本种类。
示 用途
波
电压表，电流表，功率计
器 概
频率计，相位计
述
脉冲特性，阻尼振荡
应用
电子，电力，电工
压力，振动，声，光，热，磁
对象
高校实验室，研发单位，生产企业，维修团体
示波器类型
RIGOL
模拟示波器
示
数字存储示波器＝数字示波器
电子示波器的实验原理
电子示波器的实验原理
电子示波器（oscilloscope）是一种专门用于测量电压信号波形和频率的仪器。
它利用电子技术对待测电信号进行采样、放大、垂直位移和水平扫描等处理，然后将处理后的信号以波形的形式显示在示波器的屏幕上。
示波器的测量原理基于垂直和水平扫描的方式。
垂直扫描通过放大电信号并将其在显示屏上的位置进行调整，从而实现对电信号波形的观测。
示波器的垂直放大倍数可以通过选择增益档位来调节，通常以伏特-每-分（V/div）来表示。
水平扫描则是控制示波器屏幕上波形的水平位置和宽度，以便观测整个波形。
水平扫描的速度是通过控制示波器木洛滋管上的扫描电子束的移动来实现的。
水平方向的刻度通常以时间-
每-分（s/div）来表示。
在实际应用中，示波器还可以进行触发操作，以确保在屏幕上显示稳定的波形。
触发功能可以使示波器只显示符合一定条件的波形，例如只显示特定电压阈值以上或以下的波形，或者只显示特定频率的波形。
总的来说，电子示波器的工作原理是通过对电信号进行采样、放大和调整位置，然后通过垂直和水平扫描方式在示波器屏幕上显示波形。
这种显示方式使得通过示波器可以对电信号的波形、幅度和频率等特性进行观察和分析。
示波器原理,条件,方法
示波器原理,条件,方法示波器原理、条件和方法示波器是一种用于显示电信号波形的仪器，它利用电子技术和光学原理来观察和测量电信号的变化。
示波器广泛应用于电子工程、通信、医学等领域，可用于测量频率、幅值、相位等参数。
下面将从示波器的原理、使用条件和常用方法三个方面进行介绍。
一、示波器的原理示波器的基本原理是利用电子束在荧光屏上产生亮度变化的原理来显示电信号的波形。
当电信号进入示波器后，经过放大、滤波等处理后，被连接到电子枪的垂直偏转板和水平偏转板上。
电子枪会发射出一束高速电子，经过垂直和水平偏转板的作用，电子束在荧光屏上形成一个点。
由于电信号的变化，垂直和水平偏转板会控制电子束的位置，从而在荧光屏上显示出相应的波形。
二、示波器的使用条件示波器的使用条件主要包括以下几个方面：1. 输入信号的频率范围应在示波器的测量范围之内。
示波器一般会标注其最高可测量的频率范围，用户在选择示波器时需要根据实际需要来确定。
2. 输入信号的幅度范围应在示波器的测量范围之内。
如果输入信号的幅度超过示波器的测量范围，可能会导致显示不准确甚至损坏示波器。
3. 输入信号的波形形状应与示波器的测量模式匹配。
示波器一般支持多种测量模式，如正弦波、方波、脉冲等，用户需要选择合适的测量模式来保证测量结果的准确性。
三、示波器的常用方法示波器作为一种测量仪器，有多种常用方法可以用来观察和测量电信号的波形。
以下是一些常用的方法：1. 垂直调节：通过调节示波器的垂直偏移、增益和衰减等参数，可以使波形在荧光屏上居中、放大或缩小，以便更好地观察和测量。
2. 水平调节：通过调节示波器的水平扫描速度和水平偏移等参数，可以改变波形在时间轴上的显示位置和速度，以便更好地观察和测量波形的周期和相位。
3. 触发设置：通过设置示波器的触发模式、触发电平和触发源等参数，可以使波形在荧光屏上稳定显示，以便更好地观察和测量。
4. 自动测量：示波器一般提供自动测量功能，可以自动测量波形的频率、幅值、占空比等参数，方便用户进行快速测量和分析。
示波器知识
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Agenda
3000系列 系列 Click to edit Master subtitle style
带宽:60MHz带宽:60MHz- 200MHz :60MHz 采样率: 采样率: 1G Sa/s 存储深度:4K 存储a
Click to edit Master subtitle style
存储深度 = 时基 ×采样率
(固定 固定) 固定 (可调 可调) 可调 (被决定 被决定) 被决定
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Waveform/s
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示波器的屏幕刷新率
所有的示波器都会闪烁。也就是说，示波器每秒钟以特定的次数捕获信 号，在这些测量点之间将不再进行测量。这就是波形捕获速率，也称屏 幕刷新率，表示为波形数每秒（wfms/s）。采样速率表示的是示波器在 一个波形或周期内，采样输入信号的频率; 波形捕获速率则是指示波器采 集波形的速度。波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别，且有着 很大的变化范围。高波形捕获速率的示波器将会提供更多的重要信号特 性，并能极大地增加示波器快速捕获瞬时的异常情况，如抖动、矮脉冲 、低频干扰和瞬时误差的概率。
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Agenda
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示波器的分类
模拟示波器 数字示波器
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Analogical scope
Click to edit Master subtitle style 优点： 优点：
模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形 操作简单——全部操作都在面板上，波形反应及时，数字示波器往往要较长 处理时间 垂直分辨率高——连续而且无限级，数字示波器分辨率一般只有8位至10位 数据更新快——每秒捕捉几十万波形，数字示波器每秒捕捉几十个波形 实时带宽和实时显示——连续波形与单次波形的带宽相同，数字示波器的 带宽与取样率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形 缺点： 缺点： 模拟示波器要提高带宽，需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进
电子示波器的使用实验报告
电子示波器的使用实验报告电子示波器的使用实验报告引言：电子示波器是一种用于测量和显示电信号波形的仪器。
它通过将电信号转换为图像，方便我们观察和分析电路中的各种波形。
本次实验旨在探究电子示波器的基本使用方法和原理，并通过实际操作加深对其工作原理的理解。
实验一：示波器的基本操作1. 实验目的：熟悉电子示波器的基本操作，包括通电、调整参数、连接信号源等。
2. 实验步骤：a. 将电子示波器与电源连接，并打开电源开关。
b. 调整示波器的水平和垂直控制旋钮，使屏幕上显示出合适的波形。
c. 连接信号源（如函数发生器）与示波器的输入端，调整信号源的频率和幅度。
d. 观察示波器屏幕上显示的波形，并记录相关数据。
3. 实验结果与分析：通过调整示波器的水平和垂直控制旋钮，我们成功地调整了屏幕上的波形。
同时，通过改变信号源的频率和幅度，我们观察到了不同形态的波形，如正弦波、方波和三角波等。
这些波形的频率和幅度可以通过示波器上的刻度线进行测量。
实验二：示波器的触发功能1. 实验目的：了解示波器的触发功能，并掌握其应用方法。
2. 实验步骤：a. 将信号源与示波器连接，并调整信号源的频率和幅度。
b. 打开示波器的触发功能，并调整触发电平和触发边沿。
c. 观察示波器屏幕上的波形，并记录相关数据。
3. 实验结果与分析：通过调整示波器的触发电平和触发边沿，我们可以使示波器只显示我们感兴趣的特定波形。
触发功能可以帮助我们稳定地观察到重复性波形，并减少噪音的干扰。
在实验中，我们成功地触发了正弦波和方波，并观察到了清晰的波形。
实验三：示波器的X-Y模式1. 实验目的：探究示波器的X-Y模式，并了解其在信号分析中的应用。
2. 实验步骤：a. 将两个信号源分别连接到示波器的X和Y输入端。
b. 调整信号源的频率和幅度，观察示波器屏幕上显示的图形。
c. 分别尝试正弦波、方波和三角波等不同形态的信号。
3. 实验结果与分析：在X-Y模式下，示波器屏幕上显示的是两个信号源之间的相互关系。
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输 入
R1
C1
R2
C2 输 出
通常用一个波段开关换接不同的R2C2来改变衰减量。在面板上， 直接标注与各档衰减量对应的偏转灵敏度，单位为V/DIV。
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阻抗变换器
常采用射极跟随器, ①输入阻抗大,使示波器对外呈现高输入阻抗.
②输出阻抗小,使后接低阻延迟线相匹配.
前置放大器
前置放大器将信号适当放大，从中取出内触发信号，并具有 灵敏度微调、校正、Y轴移位、极性反转等控制作用。
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例：用示波器观测正弦波时，荧光屏上得到如图 所示波形，试分析示波器哪个部分工作不正常?
(1)为扫描锯齿波线性度不好； (2)Y放大器引入失真，出现削顶，产生截止失真； (3)有扫描回线，增辉电路工作不正常。
44
日立V252模拟示波器面板
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三、双踪示波器
其垂直偏转通道由A和B两个通道组成。两个通道 的信号在电子开关的控制下，交替加在示波管的垂直 偏转板上，从而显示两个波形。
在两个脉冲间隔时间内没有扫描.故不会产生很亮的时间基线.一般 示波器采用此方法.
Ts
(a)被测脉冲 t
(d)触发扫描 t 能较好地观测脉冲 扫描 等待
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比较各自情况
无法观察细节
波形底部（时间基线） 很亮，而波形自身不亮
底部没有基线
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扫描过程的增辉和隐熄
上面的分析都假定扫描回程时间为零，实际上回扫是需要 一定时间的，为了在荧光屏上不显示回扫过程，可采用增辉 行程或隐熄回程的办法，将电子束在回程期间关闭。 增辉是对应扫描行程，隐熄则是对应扫描回程。
C 将示波器输入耦合开关置于“GND”地输入位置，调节垂直
位移旋钮，使屏幕上的扫描线（零电平线）移到荧光屏的中间 位置，即确定零电平线。以后不再调制垂直位置旋钮。
D 调节垂直灵敏度开关至适当位置，将示波器输入耦合开关拨 至“DC”挡，观察此时水平线的位置。 E 若位于零水平线上面，则被测直流电压为正极性；若位于零 水平线的下面，则被测直流电压为负极性。
具有把信号电压拉向右侧的作用。
扫描：电子束在扫描电压作用下水平偏转，使光点在水平方向 上反复移动。分为：
扫描正程：光点自左向右的连续扫动称为“扫描正程” 扫描逆程：自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程
14
（3）Y偏转板加正弦波信号电压，X偏转板加锯齿波 电压，荧光屏上将显示出被测信号随时间变化的一个 周期的波形曲线。
uy 1 5(6) 10 6 1 10 5
0
2 3 Ty
4
7
9
11
t
0 7 8
2 9 3
4 11
8
ux
5 Tx Ty 4
17
t
不同步时的波形
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触发同步
用触发信号使波形同步：
y
设置与信号波形相对应的触发电平电压，当信号电压达到触发电平 电压时，就会产生触发脉冲，并产生与触发脉冲同步的锯齿波。 (触发扫描)
示波器探头
调整可调电容，可实现最佳补偿，图c为最佳补偿波形， d为过补偿波形，为欠补偿波形。
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输入耦合选择器
选择DC档,输入的交直流成分都通过. 选择AC档,由于C的隔直,只有交流成分能通过.
选择GND档,输入信号通路被断开,示波器荧光屏上显示时间基线,即为0 电平线.
衰减器
用途:用来衰减输入信号,以保 证在荧光屏上的信号不致因过 大而失真. 技术要求:频带足够宽,输入阻 抗足够高. RC衰减器: 当R1C1=R2C2时,k0=R2/(R1+R2) (使输出与输入的比与频率无关)
通用双踪示波器框图
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用双踪示波器观察波形
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四、双踪示波器的典型应用
测量信号周期、频率、时间差 测量信号幅度、比较信号幅度 测量两信号相位差 测量脉冲信号的上升、下降时间等
（1）直流电压的测量方法
a首先将示波器的垂直偏转灵敏度微调旋钮置于校准挡，否则 电压读数不准确。
b把被测信号送入示波器垂直输入端。
触发电路结构示意：
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触发电平调节
触发极性和触发电平 决定了触发脉冲产生
的时刻，并决定了扫 描的起点。 触发极性：指触发点位 于触发源信号的上升沿或下 降沿。
触发电平：触发点 位于触发源信号的什 么电平上
1
2
3
4
5 触发电平 触发源信号
触发脉冲 1 2 3 4 5
闸门信号
扫描电压
触发源选择
11
（二）波形显示原理
1．显示随时间变化的图形 （1）Y偏转板上分别加变化电压，有下面情况：
Uy Uy 1 0 2 3 4 t 1 2 04 3
（2）X偏转板上分别加变化电压， 有下面情况：
Ux Ux 2 1 0 -Ux
13
3 t 4
4 0
3 1
2
扫描电压：称加在X轴上的锯齿波为扫描电压。锯齿波信号
（一）CRT示波管的结构
发明人：德国物理学家布劳（1850∽1918)
组成:
电子枪 偏转系统 荧光屏
电子枪 G1 K F G2
功能: 电信号变成光信号并显示
偏转系统
荧光 屏
Y偏转板 A1 A2
X偏转板 荧 光 屏
-E
辉度
聚焦
辅助聚焦
+E
电子枪的作用是发射电子并形成很细的高速 电子束，。 通过调节“辉度”控制电子束的强弱，从而 调节光点的亮度。 调节 “聚焦”旋钮，改变电子束的粗细度， 从而实现电子束在荧光屏上的聚焦。
3
日立 V252 双踪示波器 20M 带宽
4
TDS1000B系列 示波器
100M带宽，报价1000~2000$
5
DPO/DSA/MSO70000系列 数字和混合信号示波器 4~33GHZ带宽和25~100GS/S的采样率
6 其高级型号DSA73304D，带宽高达33Ghz，报价达8~30万$
一 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。
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
2 数字示波器
——对信号进行数字化处理后再显示。
可分为数字存储示波器DSO、数字荧光示波器DPO 数字采样示波器等
翻转，输出高电平，闸门打开；当输入电平小于下触发电平时，电
路又翻转，输出低电平，关闭闸门。
40
2.扫描发生器：积分电路。当闸门打开时，充电过程，产生
线性良好的锯齿波电压，即扫描正程；当关闭闸门时，放电 过程，产生扫描回程。
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3.释抑电路：在扫描回程期间，扫描电压U0迅速上升，而释抑 电路中的RC较大，使时基闸门输入保持一个较低的电平，保 证每次扫描都开始在同样的起始电平上，从而稳定波形。
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。 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。
x
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扫描方式
连续扫描:
特点：扫描电压是连续的周期性锯齿波电压,适用于观察连续信号. 不利于观察脉冲信号.
Ts
(a)被测脉冲 t
(c)连续扫描， 且T= 脉冲得到展宽，但 波形显示暗，而时基线太亮 T= t
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触发扫描:
特点：只有在被测信号到来时,扫描电路才产生一个扫描电压,由于
扫描电路
去 水平放大器 水 平 水平位移 偏 转 板 水平放大器
触发源选择
触发输入 整形电路
闸门 电路
扫描 发生器 释抑 电路
功能:
触发电平
校 准
扩 展
1.产生扫描电压 2.保持与Y通道输入信号间的同步关系，选择适当的 触发源信号，并在此信号的作用下产生稳定的扫描 电压，显示稳定的波形。 3.能产生增辉和消隐信号，去控制示波器的Z轴。
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例4.1 如图所示，h =5cm、Dy =1V/cm、k =10:1， 求被测直流电压的值。
0.5 1 2 5 10 5 V/div V mV＝h*Dy*k＝5*1*10＝50V
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（2）交流电压的测量方法 A 首先将示波器的垂直偏转灵敏度微调旋钮于 校准挡，否则电压读数不准确。 B 把被测信号送入示波器垂直输入端。 C 将示波器输入耦合开关置于“AC”输入位置。 调节扫描速度和触发选择，使显示的波形稳定。 D 调节垂直灵敏度开关，使荧光屏上的波形位置 适当，记下Dy值。 E 读出被测交流电压波峰和波谷的高度或任意两 点之间的高度h。
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（一）垂直偏转通道
探头 输入 衰减器 射极跟随 前置放大器 延迟线 末级放大
Y极板
用示波器测量信号时，通常使用同轴电缆做成 的探头作为输入引线，探头内设计为可调电容 C(5～l0pF)和电阻并联形式，再与示波器输入 电容、输入电阻组成补偿式分压器。 当探头中设置10：1的衰减器时，被测电压值 是示波器测得电压的10倍。
衰减器
射极跟随
前置放大器
延迟线
末级放大
延迟线
作用:使垂直通道的信号延迟一定的
时间,以便在荧光屏上能观察到脉冲
信号的前沿.
末级（Y输出）放大器 Y输出放大器是将延迟线传来 的被测信号放大到足够的幅度， 用以驱动示波管的垂直偏转系统， 使电子束获得Y方向的满偏转。
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（二）水平偏转通道
触发同步电路 触发源耦合 方式 触发极性
42
通用示波器的其他电路