数字示波器及其简单原理图
实验53+数字示波器的原理与使用
配合多功能旋钮对较大范围变动的参数进行调节．
2. EE1641B1 型函数信号发生器
图 53-5 是 EE1641B1 函数信号发生器的面板配置图，它可以产生频率从 0.2Hz 到 2MHz 的多种波形信号，输出电压为 10mV～10V，最大衰减达 60dB．下面介绍实验中常用按键 和旋钮的功能．
采样与 A/D 转换
存储器
显示
程．显示波形时，数字示波器 在 CPU 和逻辑控制电路的参
外触发
触发电路
逻辑控 制电路
控制 地址
CPU
与下将数据从存储器中读出 并稳定的显示在显示屏上．
输入/输出接口
由于已将模拟信号转换
图 53-1 数字示波器的原理框图
成数字量存放在存储器中，利用数字示波器可对其进行各种数学运算（如两个信号相加、 相减、相乘、快速傅里叶变换）以及自动测量等操作，也可以通过输入/输出接口与计算 机或其他外设进行数据通信．
TTL输出端口
输出一频率可调的方波信号．
【实验内容与步骤】
1．示波器的设置及其与探头的匹配
(1) 按动功能控制区中的存储按键“Storage”，如图 53-4 所示．在屏幕上出现选项菜 单之后再按动“默认设置”选项所对应的功能菜单设置键，从而将示波器恢复到默认设置 状态．
(2) 将无源探头的 Q9 头固定示波器的信号输入通道 CH2/CH1，从外部接入一安全信 号，按动自动按键“AUTO”，检查无源探头的信号线（探针）及屏蔽线（接地鳄鱼夹）有 无故障或接触不良．
显示“光标”菜单．可选择自动、手动、跟踪等模式，屏幕上能自动显示光标 所在位置对应的数据，可通过“多功能旋钮”改变菜单高亮光标的位置．
显示“显示”菜单．可对显示类型、菜单保持时间、屏幕网格、亮度等进行设 置．
示波器的原理和使用[详细讲解]
![示波器的原理和使用[详细讲解]](https://img.taocdn.com/s3/m/f74489f3162ded630b1c59eef8c75fbfc77d94ca.png)
项目编号：12011109示波器的原理和使用示波器能够显示各种电信号的波形，一切可以转化为电压的电学量和非电学量及它们随时间作周期性变化的过程都可以用示波器来观测，示波器是一种用途十分广泛的测量和显示仪器。
目前大量使用的示波器有两种：模拟示波器和数字示波器。
模拟示波器发展较早，技术已经非常成熟。
随着数字技术的飞速发展，数字示波器拥有了许多模拟示波器不具备的优点：能长时间保存信号；测量精度高；具有很强的信号处理能力；具有输入输出功能，可以与计算机或其它外设相连实现更复杂的数据运算或分析；具有先进的触发功能等等。
而且随着相关技术的进一步发展，其使用范围将更加广泛。
所以，学习示波器，尤其是数字示波器的使用十分重要。
本实验介绍模拟示波器的主要结构和基本原理，重点学习数字示波器的使用。
【实验目的】1、了解模拟示波器的主要结构和基本原理。
2、熟悉数字示波器的特点，学会使用数字示波器观察波形以及测量未知信号的信息。
3、学会使用信号发生器。
4、利用李萨如图形测频率。
【实验仪器】模拟示波器，数字示波器，信号发生器，信号线【实验原理】1、模拟示波器示波器的电路组成是多样而复杂的，这里仅就主要部分加以介绍。
示波器的主要部分有示波管、带衰减器的Y轴放大器、带衰减器的X轴放大器、扫描发生器（锯齿波发生器）、触发同步和电源等，其结构如图1所示。
图1模拟示波器主要结构图⑴示波管示波管是示波器的主要部分，如同示波器的心脏。
示波管主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分，全都密封在高真空的玻璃外壳内。
下面分别说明各部分的作用。
电子枪：由灯丝H、阴极K、控制栅极G、第一阳极A1、第二阳极A2五部分组成。
灯丝通电后加热阴极，阴极被加热后发射电子。
控制栅极是一个顶端开孔的圆筒，套在阴极外面。
它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。
示波器面板上的“亮度”调整就是通过调节栅极电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变屏上的光斑亮度。
示波器基础系列之一-关于示波器的带宽(1)
关于示波器的带宽汪进进美国力科公司深圳代表处带宽被称为示波器的第一指标，也是示波器最值钱的指标。
示波器市场的划分常以带宽作为首要依据，工程师在选择示波器的时候，首先要确定的也是带宽。
在销售过程中，关于带宽的故事也特别多。
通常谈到的带宽没有特别说明是指示波器模拟前端放大器的带宽，也就是常说的-3dB截止频率点。
此外，还有数字带宽，触发带宽的概念。
我们常说数字示波器有五大功能，即捕获（Capture），观察（View），测量(Measurement)，分析（Analyse）和归档（Document）。
这五大功能组成的原理框图如图1所示。
图1，数字示波器的原理框图捕获部分主要是由三颗芯片和一个电路组成，即放大器芯片，A/D芯片，存储器芯片和触发器电路，原理框图如下图2所示。
被测信号首先经过探头和放大器及归一化后转换成ADC可以接收的电压范围，采样和保持电路按固定采样率将信号分割成一个个独立的采样电平，ADC将这些电平转化成数字的采样点，这些数字采样点保存在采集存储器里送显示和测量分析处理。
图2，示波器捕获电路原理框图示波器放大器的典型电路如图3所示。
这个电路在模拟电路教科书中处处可见。
这种放大器可以等效为RC低通滤波器如图4所示。
由此等效电路推导出输出电压和输入电压的关系，得出理想的幅频特性的波特图如图5所示。
图3，放大器的典型电路图4，放大器的等效电路模型图5，放大器的理想波特图至此，我们知道带宽f2即输出电压降低到输入电压70.7%时的频率点。
根据放大器的等效模型，我们可进一步推导示波器的上升时间和带宽的关系式，即我们常提到的0.35的关系：上升时间=0.35/带宽，推导过程如下图6所示。
需要说明的是，0.35是基于高斯响应的理论值，实际测量系统中这个数值往往介于0.35-0.45之间。
在示波器的datasheet上都会标明“上升时间”指标。
示波器测量出来的上升时间与真实的上升时间之间存在下面的关系式。
实验2 示波器的原理与应用 (数字示波器) h 10.9
实验2 示波器的原理与应用（补充教材）示波器是用来测量被测信号随时间变化特性的电子测量仪器。
示波器既能观测反映电压和电流信号（需用采样示波器）随时间变化的特性，还能捕捉各种非周期性信号（如随机脉冲）。
用示波器测量的物理量包括：幅度、频率、直流偏置、占空比等，用双踪示波器还可以检测两路信号在幅度、频率和相位之间的相对关系。
在科研和生产实践中，常使用各类传感器（热敏、光电、压电、磁电等传感器），先将待检测的物理量（如温度、光强、压力、磁场、密度、距离等）转化成电学信号，再用示波器来监测。
实验室中，常用的两大类示波器：模拟示波器和数字示波器。
1900年，物理学教授卡尔·费丁南德·布劳恩( Karl Ferdinand Braun)发明了世界上第一个阴极射线管（显像管，Cathode Ray Tube，简称CRT））模拟示波器，他将待测量的电压信号施加在平板电容两端引起电子束的纵向偏转，以便在荧光屏上观测信号的变化。
在1946年，人们发明更通用的触发-扫描功能的模拟示波器。
后来，WalterLeCory借助高速的模拟-数字转换芯片（也叫模数转换器，Analog-to-Digital Converter，以下简称ADC），发明了数字存储示波器（DigitalStorageOscilloscope，以下简称DSO）。
DSO先用ADC将待测的物理量转换成数字量，保存在存储芯片中，后续处理单元读取数据后再进行分析、显示。
随着半导体技术的不断发展，数字存储示波器的触发、分析、测量等功能越来越强大，1980年之后逐步普及开来，使示波器广泛应用在科研、工业、国防等很多领域中。
【实验目的】1．了解示波器的结构与工作原理，学习示波器的使用方法；2．学习函数信号发生器的使用方法；3．观察交流信号波形，测量信号的幅度与周期；4．观察李萨如图，测量信号频率。
5．观测两正弦信号波形的相位差。
【预备问题】1．从CH1通道输入1 V、1 kHz的正弦波，如何操作显示该信号波形？2．当波形水平游动时，如何调节才能使波形稳定？3．如何测量波形的幅度与周期？4．观察李萨如图形时，李萨如图形一般都在动，原因是什么？如何使波形稳定？【实验仪器】示波器、函数信号发生器。
物理实验：数字示波器
实验13 数字存储示波器实验目的1．了解示波器的基本工作原理和结构；2．学习示波器的基本使用方法；3．学习使用示波器测量正弦波信号的电压和周期；4．学习使用示波器观察李萨如图形。
实验仪器GDS2062数字存储示波器、F05A型数字信号发生器等实验原理1．数字存储示波器的基本原理数字存储示波器（简称数字示波器）与模拟示波器的结构完全不同，它是以微处理器系统（CPU）为核心，再配以数据采集系统、显示系统、时基电路、面板控制电路、存储器及外接控制器等组成。
其简单工作原理见图。
图13-1 数字示波器的工作原理图输入的模拟信号首先经垂直增益电路进行放大或衰减变成适于数据采集的模拟信号,随后的数据采集是将连续的模拟信号通过取样保持电路离散化,经A/D变换器变成二进制数码,再将其存入存储器中,采集是在时基电路的控制下进行的,采集的速率可通过“秒/格”旋钮来控制。
采集到的是一串数据流(二进制编码信息),在CPU的控制下依次写入随机存储器中,这些数据就是数字化的波形数据,CPU再不断地将这些数据以定速依次读出,通过显示电路将其还原成连续的模拟信号,使其在显示器上显示出来,屏幕在显示波形的同时,还通过微处理器对采集到的波形数据进行各种运算和分析,并将结果在显示器的适当位置上数字显示出来。
面板上的按钮和旋钮的功能设置都可直接在显示器上数字显示,数字示波器还有RS-232、GPIB 等标准通信接口,可根据需要将波形数据送到计算机作更进一步的处理或送打印机打印记录。
2．GDS2062数字存储示波器基本操作打开示波器后面的电源开关，按ON/键，示波器通电自检，按AUTOSET 键，示波器自动显示合适的波形。
（1）垂直控制区的操作 通道选择：按下CH1，黄色指示灯亮，示波器显示黄色线为CH1通道信号，按“AUTOSET ”键，示波器自动显示合适的波形。
同样按下CH2，蓝色指示灯亮，示波器显示蓝色线为CH2通道信号。
垂直功能的设置调节“位置”旋钮，曲线上下移动，调节“垂直档位”旋钮波形在垂直方向发生变化。
数字存储示波器工作原理 示波器工作原理
数字存储示波器工作原理示波器工作原理数字存储示波器是2023年泰克公司针对中国市场推出的具备更多功能和更多性能的入门机型，截止2023年6月，TDS数字存储示波器系列凭借其在数字实时采样方面的性能表现，加上所具备的多样的分析功能和简洁直观的操作获得"全球zui受欢迎的示波器"称号，更累积销量达到15万台。
数字存储示波器定义数字存储示波器（Digital Storage oscilloscopes—DSO），所谓数字存储就是在示波器中以数字编码的形式来储存信号。
一般具有以下数字存储示波器特点：1.可以显示大量的预触发信息2.可以通过使用光标和不使用光标的方法进行全自动测量3.可以长期存储波形4.可以将波形传送到计算机进行储存或供进一步的分析之用5.可以在打印机或绘图仪上制作硬考贝以供编制文件之用6.可以把新采集的波形和操作人员手工或示波器全自动采集的参考波形进行比较7.可以按通过/不通过的原则进行判定8.波形信息可以用数学方法进行处理数字存储示波器工作原理数字存储示波器有别于一般的模拟示波器，它是将采集到的模拟电压信号转换为数字信号，由内部微机进行分析、处理、存储、显示或打印等操作。
这类示波器通常具有程控和遥控本领，通过GPIB接口还可将数据传输到计算机等外部设备进行分析处理。
其工作过程一般分为存储和显示两个阶段，在存储阶段，首先对被测模拟信号进行采样和量化，经A/D转换器转换成数字信号后，依次存入RAM中，当采样频率充分高时，就可以实现信号的不失真存储。
当需要察看这些信息时，只要以合适的频率把这些信息从存储器RAM中按原次序取出，经D/A转换和LPE滤波后送至示波器就可以察看的还原后的波形。
一般模拟示波器 CRT 上的 P31 荧光物质的余辉时间小于 1ms。
在有些情况下，使用 P7 荧光物质的 CRT 能给出大约 300ms 的余辉时间。
只要有信号照射荧光物质，CRT 就将不断显示信号波形。
超级数字示波器教程
本课程所用到的示波器
示波器简介
• 示波器是有着极其广泛用途的测量仪器之一．借助示波器能形象地观察
波形的瞬变过程，还可以测量电压、电流、周期和相位，检查放大器的 失真情况等。示波器的型号很多，它的基本使用方法是差不多的。下面 以通用UTD2102CEX-EDU 数字示波器为例，介绍示波器的使用方法。
切换合适的探头档位
配合调整触发电平
调整水平刻度 和垂直刻度至合适范围
接入被测信号
调整水平位置 和垂直位置
直接进行观测、读数或 使用测量模式读数
注：使用基准信号 对探头进行校准也 是这一系列步骤。
触发调节的作用
• 当触发调节不当时，显示的波形将出现不稳定现象，即波形左右移动不
能停止在屏幕上，或者出现多个波形交织在一起，无法清楚地显示波形。
调节该旋钮可 缩放时间轴
垂 直 刻 度 调 节
调节该旋钮可 切换电压档位
水 平 位 置 调 节
该旋钮可调节 水平位置
垂 直 位 置 调 节
该旋钮可调节 垂直位置
注 意
垂直通道的两个 旋钮是可以通道 1、通道2独立控 制的，而水平通 道的两个旋钮是 通道1、2共用的。
归零按钮
• 在不确定水平和垂直位置时，按下此键可以把水平和垂直位置都设为0，
归零按钮
控 制 面 板
多用途选择旋钮及按钮
控 制 面 板
菜单操作按钮
控 制 面 板
自动测量设置按钮
控 制 面 板
光标测量设置按钮
控 制 面 板
通道1输入端口
通道2输入端口
控 制 面 板
基准信号源输出端子
基准信号源的接地端子
显 示 面 板
当前采样率
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。
数字示波器的原理与使用
数字示波器的原理与使用示波器一般分为模拟示波器和数字示波器；在很多情况下，模拟示波器和数字示波器都可以用来测试，不过我们一般使用模拟示波器测试那些要求实时显示并且变化很快的信号，或者很复杂的信号。
而使用数字示波器来显示周期性相对来说比较强的信号，另外由于是数字信号，数字示波器内置的CPU或者专门的数字信号处理器可以处理分析信号，并可以保存波形等，对分析处理有很大的方便。
数字存储示波器是20世纪70年代初发展起来的一种新型示波器。
这种类型的示波器可以方便地实现对模拟信号波形进行长期存储并能利用机内微处理器系统对存储的信号做进一步的处理，例如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量以及多种复杂的处理。
数字存储示波器的出现使传统示波器的功能发生了重大变革。
【实验目的】1、了解数字式示波器的基本原理；2、学习数字式示波器的基本使用方法；3、使用数字示波器观测信号波形和李萨如图形。
【实验仪器】SDS1072CNL数字示波器，SIN一2300A系列双轨道DDS信号发生器【仪器介绍】SDS1072CNL数字示波器的前面板功能介绍见图4-11-7所示。
1.电源开关2.菜单开关3.万能旋钮4.功能选择键5.默认设置6.帮助信息7.单次触发8.运行/停止控制9.波形自动设置10.触发系统11.探头元件12.水平控制系统13.外触发输入端14.垂直控制系统15.模拟通道输入端16.打印键17.菜单选项B Host图4-11-7数字示波器的前面板1、垂直控制可以使用垂直控制来显示波形(按CH1或CH2)、调整垂直刻度(V-mV)和位置(Position)。
每个通道都有单独的垂直菜单。
每个通道都能单独进行设置。
1.CH1、CH2：模拟输入通道。
两个通道标签用不同颜色标识，且屏幕中波形颜色和输入通道连接器的颜色相对应。
按下通道按键可打开相应通道及其菜单，连续按下两次可关闭该通道。
2.MATH：按下该键打开数学运算菜单，可进行加、减、乘、除、FFT运算。
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。
数字示波器双踪显示Uo和Uc的波形
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1.迅速显示波形
利用数字存储示波器的自动测量功能 使之出现稳定的波形.
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2. 进行自动测量
利用菜单区和显示屏右侧的菜单键，自 动测量显示屏当前所显示波形.
光标测量电压峰峰值
图3-2-13 光标测量电压峰峰值
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光标测量电压频率
图3-2-14 光标测量电压频率
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测量555振荡电路
图3-2-15 测量555振荡电路的接线图
“动画演示示波器测量555振荡电路的操作步骤3D互动模型动画。
屏幕刻度和标注信息
实验32 数字示波器-讲义
fx ny 3 f y 几种方法？
五、实验内容及要求
1、熟悉信号发生器与数字示波器的相关旋钮和使用方法； 2、连接信号发生器与示波器，观察相关波形；
（1）调节信号发生器相关旋钮，分别设置信号为方波、正弦波和三角波，500Hz，5.00Vpp，偏移-2.500VDC，占空
“AutoSet”，在示波器上显示出稳定的波形，示波器显示的时基按钮选择“X-Y”，示波器以李萨如图模式显示； （4）保持 CH1 输入端信号发生器的频率不变（fx=600Hz）,调节 CH2 输入端信号发生器的频率,使屏中出现大小
适中的图形，即出现如讲义中所示的李莎如图形,计算出 fy，读出信号发生器上 CH2 输入端信号的频率 fy,比较 fy 和 fy。 利用李萨如图形测频率 （拍照片）
手动测量 以下练习将详细说明手动波形测量方法。 将示波器复位到已知起点，并使用前面板控件创建如下所示的显示。
1
通常，要获得最高的精度，需要在垂直方向上调节波形，以使其尽量填充显示器。在本 练习中，保持如上所示的波形。 按下默认设置 (Default Setup) 前面板按钮 按下自动设置 (AutoSet) 前面板按钮 使用前面板上的垂直刻度 (Scale) 旋钮，将垂直刻度系数调节为 1 V/格； 使用前面板上的垂直位置 (Position) 旋钮，将波形定位到显示器底部； 使用前面板上的水平刻度 (Scale) 旋钮，将水平刻度系数设置为 250μs/格； 练习 通过计算刻度上的垂直格数，并用格数乘以垂直刻度系数，确定信号的幅度。
值值值值值值值值值值值值
信号
1
6
绝对 误差 信号 2 绝对 误差
4、利用李萨如图形测信号频率 （1）调节信号发生器相关旋钮，设置两个信号为正弦波； （2）按下信号发生器面板上输出按钮“output”，信号经信号线输出； （3）将两信号发生器分别从示波器的 CH1 输入端和 CH2 输入端输入,按下示波器面板上自动设置按钮
华东理工大学数字示波器实验讲义
华东理⼯⼤学数字⽰波器实验讲义数字⽰波器实验⽰波器是⼀种⽤途⼴泛的电⼦仪器，可分为普通模拟⽰波器（Cathode Ray Tube,CRT）和数字存储⽰波器（Digital Storage oscilloscopes-DSO）。
DSO是在ART的基础上发展起来的，其核⼼单元为数字存储器，以数字编码的形式贮存信号，贮存的数据⽤来在⽰波器的屏幕上重建信号波形。
模拟和数字⽰波器都能够胜任⼤多数的应⽤，但是，每种类型各有优缺点，具备不同特性。
进⼀步划分，数字⽰波器可以分为数字存储⽰波器（DSO）、数字荧光⽰波器（DPO）和采样⽰波器。
【实验⽬的与要求】1．熟练掌握双踪数字合成函数信号发⽣器和双踪数字⽰波器的操作；2．进⼀步学习⽤数字⽰波器观察和测量信号波形；3．利⽤数字⽰波器捕捉⾮周期性瞬态信号。
【实验原理】数字存储⽰波器（DSO）将信号以数字编码的形式贮存在存储器中，其结构如图1所⽰，当信号进⼊DSO的偏转电路之前，⽰波器将按⼀定的时间间隔对信号电压进⾏采样，对输⼊信号进⾏采样的速度称为采样速率。
然后，⽤⼀个模/数变换器（ADC）对这些瞬时采样值进⾏变换，⽣成代表每⼀个采样电压的⼆进制数值，这个过程称为数字化。
获得的⼆进制数值贮存在存储器中，贮存的数据⽤来在⽰波器的屏幕上重建信号波形。
所以，在⽰波器屏幕上显⽰的波形总是由所采集到的数据重建的波形，⽽不是输⼊连接端上所加信号的⽴即的、连续的波形显⽰。
图1数字⽰波器结构⽰意图DSO和CRT相⽐，具有更多的优点和功能：体积⼩、重量轻、便于携带、液晶显⽰器，可以显⽰⼤量的预触发信息，波形可以长期储存，可以在计算机或打印机上制作硬拷贝，可捕获单次信号和⾮周期信号，波形信息可⽤数学运算⽅法进⾏处理和显⽰，与计算机相连后进⾏遥控操作，通过光标和参数⾃动测量可实现对多项波形参数（频率、上升时间、脉冲宽度等）进⾏测量，通道之间没有时间误差。
但是，也有不⾜：失真⽐较⼤，测量复杂信号能⼒差，可能出现假象和混淆波形。
《数字示波器实验》课件
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
数字示波器的使用与原理
主要内容1. 电子测量课程内容概述2. 示波器的发展过程3. 模拟示波器的工作原理4. 数字存储示波器的工作原理与使用方法5. 一个由数字示波器构成的自动测试系统电子测量课程内容概述❖测量总论及误差理论❖基本电参量测量⏹时间与频率测量：频率计。
⏹电压测量：直流、交流电压表。
⏹阻抗测量：阻抗分析仪。
❖时域测量：示波器❖频域测量⏹信号分析和频域测量：频谱分析仪。
⏹频率特性测量：扫频仪。
⏹线性系统网络分析：网络分析仪。
❖数据域测量（逻辑分析仪、误码仪）❖测试系统集成技术机械工业出版社古天祥等编著CH1信号的峰峰值约为：2div*50mV/div=100mV。
周期约为：3.6div*0.4ms/div=1.44ms CH2信号的峰峰值约为：2.5div*2V/div=5V。
数字示波器与模拟示波器数字示波器的内部功能框图数字示波器的采样率❖数字示波器的一个非常重要的指标：采样率⏹采样率是指采样设备单位时间内对待测信号采样的次数。
⏹单位为S/s（采样点/秒）。
⏹采样率分为实时采样率和等效采样率。
❖对示波器探头的要求：⏹将待测信号以较小的失真引入示波器。
⏹对待测系统产生最小的影响。
❖探头的功能⏹在测试点或信号源与示波器之间建立一条信号的物理连接。
❖理想的探头⏹连接方便。
⏹绝对的信号保真度。
⏹零信号源负荷。
⏹能够全面抗噪声。
探头的动态范围❖所有探头都有其电压安全极限，我们称其为动态范围。
❖通常无源探头的动态范围可以从几百伏到上千伏，而有源探头的动态范围一般只有十几伏。
❖可利用衰减功能来提高探头的动态范围。
⏹如一个1：1时动态范围为50V的无源探头，若将其衰减切换开关放在10：1的位置，其动态范围就变为500V。
数字示波器的基本操作触发位置7 触发电平运行、停止状态8 光标或测量读数波形基线9 触发设置信息通道读数显示数字示波器的按键区数字示波器的光标操作❖光标(Cursor)⏹光标是为了在屏幕上进行波形测量而放置的标记。
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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（DSO）数字荧光示波器（DP09、混合信号示波器（MSO9和米样示波器。
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。
Agile nt DSO-X 2002A 型数字示波器面板介绍Rm — "PSiD (l#~ja o o o a 二Mr 强； AT ef kiLol&£i^ li^fiiu]\'ioanSvaixli| Analiif]PnOi 伽Fui£Dto-X :ua ；A[*■4■討心十!•山皿町p . *3 ® ® ®山唤附■血品1 lnlensity(^fe )2 Entry HW3 LCD^TF ◎IWI 控制 S <K*OMRfliL '.'oLLnol___ u 13e£i«h '|f Al* 1Tri&^r I FvtK fer 加帚*LM£-ni.l11 TWPish E H EmM 渣示.子 13帝百彳諭 12朗幢入SSlfi 1M£1 =ljJ抽"M CAT]ACwnfeTIA ： MhA [〔Bfcfhfr)| PriNf )号菜单键7Q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。
输入耦合方式：模拟示波器输入耦合方式有三种选择：交流（AC）地（GND）直流（DC；部分数字示波器则没有GND耦合这种方式，其通过在屏幕上直接标注零电平线的位置的方法来实现GND耦合（用来确定零电平线）的功能。
当选择“地”时，扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。
直流耦合用于测定信号直流绝对值和观A<|Ment测极低频信号或者需同时观察含有直流成分的交流信号中的交、直流成分。
交流耦合 用于观测交流和含有直流成分的交流信号中的交流分量。
在数字电路实验中，一般选 择“直流”方式，以便观测信号的绝对电压值。
幅度灵敏度和时间灵敏度： 在单位输入信号作用下，光点在屏幕上偏移的距离称 为偏移灵敏度，这一定义对 X 轴和丫轴都适用。
灵敏度的倒数称为偏转因数。
垂直灵 敏度的单位是为 cm/V ，cm /mV 或者DIV /mV , DIV /V ,垂直偏转因数的单位是 V / cm , mV /cm 或者V /DIV, mV /DIV 。
实际上因习惯用法和测量电压读数的方便，有 时也把偏转因数当灵敏度。
・按下通道键1或2,调 岀通道菜单-・在菜单上可调节耦合 DC/AC （是否显示直 流成分），探头（默 认为10:1,否则读数 和实际值有倍乘关系）・屏幕右侧显示“通道” 菜单的选择可以通过幅度灵敏度旋钮和时间灵敏度旋钮调整波形在屏幕上的显示情况。
下图中CH1和CH2均有输入波形，黄色1和绿色2分别代表2个波形的零电平点 所在位置，在DC 耦合方式下，高于零点的波形幅度即为正值，低于零点即为负值。
■ 1 ■ •通道—DC 10,0:1 DC 10.0:1•调节位棒旋钮，坐标轴可左右、上下移动• push to zero,坐标系在止中间•灵敏度旋钮，控制坐标刻度单位•坐标刻度显示在屏幕上方触发：在模拟示波器中，被测信号从丫轴输入后，一部分送到示波管的Y轴偏转板上，驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动；另一部分分流到x轴偏转系统产生触发脉冲，触发扫描发生器，产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上，使光点沿水平方向移动，两者合一，光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。
数字示波器的工作流程和模拟示波器类似。
当波形在屏幕上左右移动时，即不同步，此时要选择正确的触发源。
触发源（Source选择：要使屏幕上显示稳定的波形，则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。
触发源选择确定触发信号由何处供给。
通常有三种触发源：内触发（INT）电源触发（LINE）夕卜触发EXT）内触发使用被测信号作为触发信号，是经常使用的一种触发方式。
由于触发信号本身是被测信号的一部分，在屏幕上可以显示出非常稳定的波形。
双踪示波器中通道1 或者通道2 都可以选作触发信号。
当单独观察某一通道的信号时，通常选择该通道信号作触发源。
若双踪同时观察时，若两路信号存在某种相关性，则选波形质量较好的那路作触发源。
若两路信号是非相关信号，为了时这两路信号同时在示波器上稳定，需使用交替触发模式。
电源触发使用交流电源频率信号作为触发信号。
这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的。
特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效。
卜触发使用卜加信号作为触发信号，卜加信号从卜触发输入端输入。
卜触发信号与被测信号间应具有周期性的关系。
由于被测信号没有用作触发信号，所以何时开始扫描与被测信号无关。
正确选择触发信号对波形显示的稳定、清晰有很大关系。
例如在数字电路的测量中，对一个简单的周期信号而言，选择内触发可能好一些，而对于多个具有复杂周期的信号，且存在一个与它有周期关系的信号时，选用卜触发可能更好。
触发电平调节又叫同步调节，它使得扫描与被测信号同步。
电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。
一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时，扫描即被触发。
顺时针旋转旋钮，触发电平上升；逆时针旋转旋钮，触发电平下降。
当电平旋钮调到电平锁定位置时，触发电平自动保持在触发信号的幅度之内，不需要电平调节就能产生一个稳定的触发。
在模拟示波器中，当信号波形复杂，用电平旋钮不能稳定触发时，用释抑（Hold Off）旋钮调节波形的释抑时间（扫描暂停时间），能使扫描与波形稳定同•按Trigger键调出屏幕菜单，将菜单上源与显示调为一致〔内触发情况下）•如仍不同步（波形向一个方向流动），用Force Trigger键或Level旋钮辅助调整・外触发EXT,互相关联的多个波形需要用到外触发（数电实验）Agile nt DSO-X 2002A示波器示波器的定量测定：有三种方法可以实现定量测量（1）类似模拟示波器的读刻度法根据要测量的水平/垂直方向的量，读取水平/垂直方向波形所占的刻度，乘以对应的水平/垂直灵敏度，即可得到对应的周期/幅度读数。
若需读取高、低电平等以零电平线做参考的参数，则需要从零电平新开始读取格数。
（2）使用” Measure”功能自动测量数字示波器通常都具有自动测量功能，按下measure菜单，在弹出的菜单中选择对应的测量参量后，添加参量后，即可自动显示该值。
（3）使用“ Cursor ”功能测量按下“Cursor ”键后，根据待测量选定X或者Y方向的一根或两根光标线，移动“ Cursor ”旋钮，读取该光标处，或两根光标线之间的数值。
•按下Cursors 键，调出光标菜单“首先选择 源（要测量的信号）.然后选择光标标尺（共四条，选中的标尺颜色略浅）o・自动跟踪或手动模式下使用Cursors 旋钮调节选中标尺的位置・屏幕右下有标尺数值显示 和差值显示示波器的通用使用方法：当使用示波器观测待测信号时，遵循如下步骤：（1） 、打开电源，预热（模拟）或者静待其启动完毕 （数字）；（2） 、选择模拟输入通道，将该通道探头的信号拾取端（通常为钩子）和待测信号 相连，探头的公共端和待测信号地端相连；（3） 、正确选择探头的衰减比率（如果有需要选择的话），对于固定衰减率的探头, 无法在探头上改动，只需设置示波器各个通道的内置衰减率，与示波器探头的实际衰 减率想匹配；（4） 、在示波器面板上选择对应的通道和该通道的耦合方式；（5） 、配合调整水平、垂直灵敏度和水平、垂直位移旋钮，使得示波器屏幕上显 示待测波形（通常此时待测波形无法稳定显示）；（6） 、根据选择的通道设置触发源，并调整触发电平在波形显示区域内，使待测 波形稳定。
VI 360G5W|X1 -493 MOOOCui IXZAgile nt DSO-X 2002A 型数字示波器带有一个信号输出功能，即可当成信号发生器来使用:键：蓝色有效，此时信号输出端提供相应信号 2.屏幕菜单键：波形、频率、高/低电平or 幅度/偏移 3.复用旋钮 4•信号输出端口艮用 施钮Wave Gen•屏幕菜单键和复用旋钮结合，选择波形类型；调节频率/周期：高/低电平或幅度/偏移：等-屏幕菜单键选择类型-复用旋钮选择类型，pushto select；调节数值。