数字示波器基础知识
示波器及探头使用
示波器及探头使用公司目前使用的示波器以数字示波器为主，分为两类，一类是福禄克（FLUKE）数字示波器，另一类是泰克（Tektronix ）,另外还有一台建伍（KENWO0D）模拟示波器。
示波器在生产和研发中都是非常重要的一种仪器，而且也是非常昂贵的一种仪器，所以正确使用示波器不仅能提高工作效率，也能减小对示波器的不合理损耗。
一、示波器基础知识♦什么叫示波器？示波器本质上是一种图形显示设备，它描绘电信号的图形曲线。
在大多数应用中，呈现的图形能够表明信号随时间的变化过程：垂直（Y）轴表示电压，水平（X）轴表示时间。
有时称亮度为Z轴。
这一简单的图形能够说明信号的许多特性，例如：信号的时间和电压值振荡信号的频率信号所代表电路的“变化部分” 信号的特定部分相对于其他部分的发生频率是否存在故障部件使信号产生失真信号的直流值（DC）和交流值（AC）信号的噪声值和噪声是否随时间变化。
♦波形测量频率和周期不断重复的信号具有频率特性。
频率的单位是赫兹（Hz）,表示一秒时间内信号重复的次数。
成为周期每秒。
重复信号也具有周期特性，即信号完成一个循环所需要的时间量。
周期和频率互为倒数关系，即1/ 周期等于频率，同理1/ 频率等于周期。
电压电压是电路两点间的电势能或信号强度。
有时把地线或零电压作为参考点。
如果测量的是波形从最高峰值到最低峰值的电压值，则称为电压的峰值- 峰值。
幅度幅度是指电路两点间电压量。
幅度通常指被测信号以地或零电压为参考时的最大电压。
其他有些示波器还提供了测量相位、占空比、延时、上升时间等的功能。
♦示波器的分类模拟示波器本质上，模拟示波器工作方式是直接测量信号电压，并通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。
示波器屏幕通常是阴极射线管（CRT。
电子束投到荧幕的某处，屏幕后面总会有明亮的荧光物质。
当电子束水平扫过显示器时，信号的电压是电子束发生上下偏转，跟踪波形直接反映到屏幕上。
在屏幕同一位置电子束投射频度越大，显示得也越亮。
示波器使用基础知识
示波器使用基础知识示波器（Oscilloscope）是一种用于观测和测量电信号波形的仪器，是电子实验室和工程师常用的工具之一、它能够显示电压随时间变化的波形图，并可以用于分析信号的频率、幅度、相位等特性。
本文将介绍示波器的基础知识，包括工作原理、种类、操作方法等内容。
一、示波器的工作原理示波器的工作原理基于信号的采样和显示。
当被测信号通过示波器的输入通道时，示波器会对信号进行采样，并将采样结果通过电子束扫描的方式显示在屏幕上，形成波形图。
示波器的核心部件是电子束管，它是一种真空管，内部包含有阴极、聚焦剂、水平和垂直偏转板等。
当示波器接收到信号后，会对电子束施加水平和垂直的偏转电压，使电子束在屏幕上形成波形图。
二、示波器的种类示波器根据使用范围、性能特点等因素可以分为不同的种类。
常见的示波器包括：1.模拟示波器：采用电子束管显示波形图，具有较高的输入动态范围和带宽，适用于高频、高速的信号测量。
2.数字示波器：采用数字方式对信号进行采样和处理，并通过液晶显示屏显示波形图。
数字示波器可以对波形进行数学运算、存储、触发等操作，适用于对信号进行更复杂的分析和处理。
3.存储示波器：能够将波形数据存储在内部存储器中，并可以通过接口输出到计算机进行进一步分析和处理。
4.扫描示波器：通过扫描方式显示多个信号的波形图，适用于多通道信号的观测和比较。
三、示波器的操作方法1.连接电源和信号源：示波器通常需要连接外部电源，并通过输入通道接收被测信号。
在连接信号源时，需要注意信号源的适配性和匹配阻抗。
2.调节水平和垂直控制：示波器的水平和垂直控制可以调节波形图的位置和大小。
水平控制可以调整波形图的水平偏移和触发位置，垂直控制可以调整波形图的幅度和灵敏度。
3.设置触发模式：示波器可以设置触发模式以稳定地显示波形图。
触发模式可以根据信号的上升沿、下降沿、脉冲宽度等进行设置。
4.进行波形显示和分析：根据需要可以选择采样率和时间基准进行波形显示。
数字示波器基础知识
数字示波器基础知识耦合耦合控制机构决定输入信号从示波器前面板上的BNC输入端通到该通道垂直偏转系统其它部分的方式.耦合控制可以有两种设置方式,即DC耦合和AC耦合。
DC耦合方式为信号提供直接的连接通路.因此信号提供直接的连接通路.因此信号的所有分量(AC和：DC）都会影响示波器的波形显示。
AC耦合方式则在BDC端和衰减器之间串联一个电容。
这样，信号的DC分量就被阻断，而信号的低频AC分量也将受阻或大为衰减。
示波器的低频截止频率就是示波器显示的信号幅度仅为其直实幅度为71％时的信号频率。
示波器的低频截止频率主要决定于其输入耦合电容的数值。
和耦合控制机构有关的另一个功能是输入接地功能。
这时,输入信号和衰减器断开并将衰减器输入端连至示波器的地电平。
当选择接地时,在屏幕上将会看到一条位于0V电平的直线。
这时可以使用位置控制机构来调节这个参考电平或扫描基线的位置。
输入阻抗多数示波器的输入阻抗为1MΩ和大约25pF相关联。
这足以满足多数应用场合的要求，因为它对多数电路的负载效应极小。
有些信号来自50Ω输出阻抗的源。
为了准确的测量这些信号并避免发生失真，必须对这些信号进行正确的传送和端接。
这时应当使用50Ω特性阻抗的电缆并用50Ω的负载进行端接。
某些示波器，如PM3094和PM3394A,内部装有一个50Ω的负载,提供一种用户可选择的功能.为避免误操作，选择此功能时需经再次确认。
由于同样的理由,50Ω输入阻抗功能不能和某些探头配合使用。
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,再将二者相加，实际上就实现了两个信号的相减。
这对于消除共模干扰（即交流声），或者进行差分测量都是非常有用的。
从一个系统的输出信号中减去输入信号，再进行适当的比例变换，就可以测出被测系统引起的失真。
由于很多电子系统本身就具有反向的特性，这样只要把示波器的两个输入信号相加就能实现我们所期望的信号相减。
RIGOL数字示波器【参考资料】
触发系统
持续时间触发
触发原理：在满足码型条件后的指定时间内触发 适合信号：数字信号
Page45
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触发系统
触发释抑：触发释抑指在前一次触发之后的一段时间
之内，示波器停止触发响应。
实际应用举例：复杂的脉冲串、调幅信号
释抑时间
触发系统
触发设置
可调触发灵敏度：有效滤除有可能叠加在触发信号上的 噪声，防止误触发 实际应用举例：
△t
Page20
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采样率
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
①① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ①① ① ① ① ① ① ① ①①① ① ① ① ① ①①① ① ①① ① ① ①① ① ① ① ①
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触发系统
斜率触发
适合信号：三角波、锯齿波等
边沿触发
Page41
斜率触发
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触发系统
视频触发
触发原理：对标准视频信号进行任意行或场触发。 适合信号：视频信号
场触发
Page42
Page27
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采样率
波形漏失是指由于采样率低而造成的没有反映全部实 际信号的一种现象。
脉冲消失
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DSO基础知识介绍PPT课件
项目名称
项目类别
经费（万） 负责人 起止时间
高速数字采集与波形存储技术
总装预研
300
王厚军 2011-2015
大规模并行采样及宽带数字存储示波器 国家自然基金（重点）
110
王厚军 2008-2011
优利德系列化数字存储示波器 20G采样率宽带数字三维示波器
2.5G示波表 6G示波器
横向 军工型号 军工型号 军工型号
采样率对观察信号的影响
毛刺与窄脉冲精确捕获复现能力
.
25
采样率对观察信号的影响
对单次事件精确捕获复现能力
.
26
采样率对观察信号的影响
脉冲序列精确复现能力
.
27
采样率太低的后果——混叠
.
28
如何选择采样率
.
29
存储深度
表示示波器在最高实时采样率下连续采集并存储采 样点的能力，通常用采样点数（pts）表示。
.
7
示波器的类型及区别
模拟示波器：ART 数字存储示波器：DSO 数字荧光示波器：DPO 模拟数字混合示波器：MSO
.
8
示波器的类型及区别
.
9
示波器的类型及区别
.
10
DSO的典型构成
CH1
模拟通道1
CH2
模拟通道2
采样时钟电路 A/D
存储器 FPGA
触发电路
.
SDRAM,FLASH等系统组件 DSP
6G数字示波器 数字三维示波器
推出的6GSPS数字存储示波器，采样 率指标居国内最高水平。
国内首家推出号称第三代示波器技 术的——数字三维示波器，核心指 标性能同国外主流产品相当。
数字示波器实验报告
数字示波器实验报告引言：数字示波器是现代电子学、通信工程等领域不可或缺的一种测试仪器。
它以数字信号处理技术为基础，能够准确地显示和分析电路中的信号波形和频谱等特性。
本实验旨在通过对数字示波器的实际操作和原理了解，掌握其使用方法和应用场景。
一、实验目的本次实验的主要目的是：1. 理解数字示波器的基本工作原理和结构；2. 学会使用数字示波器进行信号波形和频谱分析；3. 掌握数字示波器在电路实验中的应用。
二、实验装置与方法1. 实验装置：本次实验所使用的装置包括：数字示波器、信号发生器和待测电路。
2. 实验步骤：（1）连接实验装置：按照实验指导书的要求，正确地连接示波器、信号发生器和待测电路。
（2）设置示波器参数：根据实验要求，调整示波器参数，包括时间和电压的量程、触发模式、采样频率等。
（3）观察波形图：通过调整示波器的触发方式和水平时间基准，观察待测电路产生的波形图，并记录相关数据。
（4）进行频谱分析：通过设置示波器的频谱分析功能，对待测电路产生的信号进行频谱分析，并记录结果。
三、实验结果与分析通过实验操作，观察了示波器显示的不同波形图，并进行了频谱分析。
根据实际测量数据，得出以下结论：1. 波形图分析：通过示波器的触发功能，我们可以观察到电路中的信号波形，包括正弦波、方波等。
根据示波器的缩放和触发设置，我们可以调整波形的幅度和相位，并进行相应的测量与分析。
2. 频谱分析：示波器的频谱分析功能可以帮助我们了解信号的频域特性。
通过选择适当的分辨率和窗口函数，我们可以获取电路产生的信号的频谱图，并进一步分析信号的频谱分布和频率成分。
四、实验总结本次实验通过实际操作和观察，深入了解了数字示波器的基本原理和使用方法，并在实验中掌握了数字示波器的应用技巧。
通过对信号波形和频谱的观察和分析，我们可以更好地理解和评估电路的性能和特性。
数字示波器作为一种重要的测试仪器，在电子学和通信工程等领域具有广泛的应用前景。
通过对数字示波器的学习和实验，我们可以更好地应用该仪器解决实际问题，提高电路设计和调试的效率与精度。
数字示波器原理、基本特性和应用
数字示波器原理、基本特性和应用周恩宜【摘要】现在,电子测量示波器已经成为测量频域、时域的重要手段,能够对脉冲进行测试,能够对双时基进行观察,从而能够获取准确的测试结果,能够对数据进行运算和存储,而且能够测量电力系统的物理和化学量,现在所使用的示波器一般都是数字化的示波器,在专用集成电路和超大规模集成电路中使用比较广泛,本文主要探讨了数字测量示波器的结构和基本特性,分析了数字示波器的参数,在测试的过程中方便对数字示波器的型号进行选择,而且能够运用有效的方法进行维护.【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2015(000)018【总页数】1页(P6)【关键词】数字示波器;模拟示波器;光标【作者】周恩宜【作者单位】中船重工第七一0研究所湖北宜昌 443000【正文语种】中文现在，数字示波器虽然已经开始广泛使用，但是，其价格却比较贵，而且其电路结构比较复杂，当出现故障时就要进行全面地维护，在使用过程中流程比较复杂，而且，人们长时间的使用传统的CRT荧光屏去观察线路问题，在使用新型的数字示波器时会感到不习惯，而且，在使用新型的数字示波器时要运用很多知识，如软件技术、微电子技术等，这给数字示波器的应用人员带来了很大的挑战，所以，对数字示波器的原理和特点进行了解是很有必要的。
现在，数字示波器主要有三种类型，第一种是UP参与型的示波器，能够对运算的数据进行存储，第二种是UP观测示波器，这类示波器主要起到的是观测的作用，能够实现对信号的测量，并且能偶与字符进行控制，但是不能显示波形，不能实现信号的转换，要不能对信号进行数据处理，第三中是实时与存储示波器，这类示波器能够实现对数据的显示，而且能够及时对数据存储。
上述的三种数字示波器中，第一种示波器具有强大的数据存储功能，能够对数据进行读取，这类示波器具有横向和纵向的双向数据通道，当两个通道输入和输出数据的时候，都需要对数据进行转换，转换成统一格式的数据才能输入和输出，能够对数据进行数字化的处理，并且能够对波形观测，这类示波器的波形总线和处理器的总线是用收发器连接在一起的。
示波器探头基础知识培训
TekProbeTM 探头接口
TekProbeTM 探头接口
基于BNC的探头接口形式 泰克在80年代中期发明 提供有源探头的供电 提供探头倍率的自动识别 提供探头类型的自动识别 提供工程单位的显示 理论上最好的BNC系统的带宽是4GHz
C2 = low frequency compensation. Scope input C varies.
系统的带宽
系统的上升时间 tr(10%~90%) tr(System)=√tr(scope)2+tr(probe)2
系统的带宽
BW(-3dB)
1
BW(SYSTEM)=
√(1
)2 + ( 1
f0 =
1
2 p (RC||RP)(CC+CP)
NOTE: Vcc is an AC Ground
探头对被测点的影响
例如：Rc＝10K Re＝10 Cc= 100pF
Rp＝1M Cp=20pF
原电路增益和截止频率： 增益＝ 1000 截止频率 ＝ 1/2 *p*10k *100pF=160KHz
等效阻抗
标准附件
与各种电路连接的附件
探头附件
泰克的无源探头家族
1X无源探头 － P6101B 通用无源探头－10X，1 MΩ 输入阻抗
P3010 • P6103B • P6109B • P6111B • P6112 • P6114B • P6117 高性能无源探头－ 10X读出，10 MΩ 输入阻抗
探测小尺寸电路
当今的小 尺寸/表面 贴封电路 已经非常 普及
各种探头附件应 对小尺寸电路
各种探头附件应对小尺寸电路
无源探头选型考虑的因素
示波器触发基础知识
示波器触发基础知识包括：◆进入任何输入通道的信号◆应用到输入通道上的信号之外的外部来源◆工频电源信号示◆波器内部根据一条或多条输入的评估结果计算得出的信号在大多数时间内，都可以把示波器设置成在显示的通道上触发。
但是，仪器可以在任何通道输入上触发，而不管其是否显示；也可以从与连接专用触发输入的来源上触发。
大多数泰克示波器还提供了一个离散输出，为另一台仪器提供触发信号，如计数器、信号源、等等。
独立触发电平设置许多电子器件包括各种逻辑家族，这些逻辑家族具有不同的输入电压要求，进而要求为每个逻辑家族设置单独的触发门限电压。
过去，示波器在所有源通道中共享触发电平设置。
每次在选择不同的通道作为触发源时，用户都不得不改变门限。
Pinpoint?触发系统提供了一个选择：可以为每个输入源使用唯一的触发电平设置，也可以在所有通道中应用全局设置。
触发电平和斜率触发电平和斜率控制功能提供了基本触发点定义，确定波形的显示方式，如图3 所示。
对边沿触发，可以选择斜率(正或负)和电平，示波器会在信号满足这些条件时触发采集，这称为越过门限。
显示屏右侧的小箭头表示TriggerLevel(触发电平)(图4a-4c)。
箭头颜色与选择的触发源通道颜色对应。
一般会把触发电平设置在峰峰值电压偏移的50%，但这不是必须的要求。
图3. 触发电平和斜率。
触发位置示波器前面板上的HorizontalPosition(水平位置)旋钮用来定位触发事件在屏幕上显示的位置。
改变水平位置可以在触发事件前捕获信号行为，称为预触发查看。
这样，它可以确定触发点之前和之后可以查看的信号长度。
数字示波器之所以能够提供预触发查看功能，是因为它们一直处理输入信号，而不管是否收到触发。
一条稳定的数据流流到示波器存储器中；触发只是告诉示波器发生触发时在内存中保存数据。
预触发查看功能是一个重要的调试辅助工具。
如果问题是间歇发生的，。
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。
示波器基础及基本功能介绍
有帮助。并不要求有数学和电子学的基础知识。初级
信号完整性
信号完整性的意义
任何好的示波器系统的关键点在于精确地重建波形的能力，称为信号完 整性。摄像机捕获信号图象，以便我们随后能够进行观察和解释。在这 一点上，示波器很是类似。信号完整性有两个关键点。
如果不预防地进行一些测量，高速带来的问题可能会影响其他常规的数 字设计。如果电路时断时续发生故障，或者如果电路在电压和温度的极 限条件下发生差错，可能就是里面隐藏着信号完整性的问题。最终，影 响的是投放市场的时间、产品的可靠性、电磁兼容性（ E M I compliance），等等。
阅读完本读本，您可以掌握如下内容： 描述示波器如何工作 区别模拟、数字存储、数字荧光和数字采样示波器的异同 描述电波的类型 理解示波器的基本控制 进行简单的测量
从物理学家到电视维修人员，各种人士都使用示波器。汽车工程师使用
示波器来测量发动机的振动。医师使用示波器测量脑电波。描述示波器 在实际工作中使用示波器时，借助随同示波器一同提供的手册，能帮助
整性的能力。探头也对测量系统的信号完整性有影响。
意味着对细节的关注，比如时钟的分布、信号通道的设计、白噪声、负
信号完整性影响许多电子设计规律。但在数年以前，数字设计者并不以 载的影响、传输线的影响、总线终端、解耦和功率的分配。现在，上述
为重。他们着重于逻辑的设计，便能使逻辑电路顺利工作。在进行高速 规则仍旧适用，但是……
计。
第 5 页，共 85 页
深入了解示波器 初级
过去为预测电路中的信号状态，常常单独考虑各个基本的电路模块。但 是当边缘速度比信号通道延迟还要快四到六倍时，简单的划分模块就不 再可行。
不考虑周期速率，当驱动低于四到六纳秒边缘速率的信号时，六英寸长 的电路板已经变成波导线。其结果，产生新的信号通道。这些无形中形 成的连接并不属于设计的初衷，但是不可预料地影响着正常信号。
TBS1000X系列数字存储示波器技术资料说明书
数字存储示波器TBS1000X 系列产品技术资料TBS1000X 系列数字存储示波器设计紧凑，性价比高。
它旨在满足如今的教育机构、嵌入式设计工程师和创客社区的需求。
该仪器配备 7 英寸 WVGA 彩色显示屏，具有最高 1 GS/s 的采样速率，带宽为 100 MHz ，享受一年保修。
该仪器配备了创新的课件系统，将实验室练习与分步使用说明整合在一起，供学生使用。
HelpEverywhere ® 系统在整个用户界面中提供有用的技巧和提示，使新用户更容易使用仪器。
主要性能指标100 MHz 带宽型号2 通道型号全部通道均实现 1 GS/s 采样率所有通道上均为 20k 点记录长度高级触发，包括脉冲触发、欠幅触发和行触发主要功能具有 15 个水平分度的 7 英寸 WVGA 彩色显示器显示信号增加 50%32 种自动测量双窗口 FFT ，带模拟时域和频域视图触发频率计数器平移和缩放能力占用空间小和重量轻无风扇设计，运行噪音低连接能力前面板上的 USB 2.0 主控端口，可快速简便地存储数据。
后面板上的 USB 2.0 设备端口用于连接到 PC 并远程控制仪器。
教育HelpEverywhere为用户提供有帮助的屏显小贴士内置示波器手册提供了操作说明和示波器基础知识集成课件功能在显示屏上提供实验室练习指导可以禁用自动设置、光标和自动测量，帮助教育工作者向学生讲授基础概念TBS1102X 前面板TBS1000X 系列示波器技术资料TBS1102X 后面板旨在使您学习和工作更快TBS1000X 系列示波器是为快速动手教学和简便操作而设计，带有适当的特征和功能组合。
专用前面板控件便于访问所有重要设置。
刻度带有 10 个垂直分度和 15 个水平分度，使您可以在每个屏幕上看到更多信号。
屏幕上带有清晰标记和彩色信息的大菜单使导航和查找感兴趣的信息变得容易。
缩放功能使您可以迅速卷动记录并放大，查看感兴趣区域中的信号细节。
示波器基本知识及其操作培训
另一方面，触发隔离的使用显然在 波形捕获方面遭到了损失。
隔离时间过短波形混迭 正确隔离时间
记录长度
定义：
一个波形记录是指可被示波器一次性采集的波形点数。
模拟示波器 1200
模拟数字混合示波器 1000
数字示波器 800
数字荧光示波器 600
取样示波器 400
200
0 1993
1994
1995
1996
模拟示波器
1997
1998
数字示波器
1999
2000
示波器的典型结构
ART 放大器
延迟线
垂直 放大器
Hale Waihona Puke 触发水平 放大器DSO 放大器
A/D
多路 分解器
测量仪表的带宽将影响脉冲和方波的上升时间，上升时间和带宽的关 系由下式决定：
T上升＝0.35/BW
BW=带宽（－3dB时的频率）（单位Hz） 波形从最小值过渡到最大值越快，所含谐波就越多，波形所含的频率
量也越高。 仪表的上升时间应小于被测量信号波形的上升时间。
测量所得的上升时间＝ 信号上升时间2＋测量仪表上升时间2
实际工作中，比如：冲击电流、破坏性试验的捕捉和测量，对欠幅脉 冲、单脉冲、毛刺、电源中断、电压击穿、开关特性等等瞬态信号和非重 复信号进行捕捉和分析，这些都是每天都要面对的。
（稳态和瞬态的分析）
欠幅脉冲捕捉
毛刺捕捉
数字实时采样技术
只需一次触发已采集信号所有资料
Di gi tal Real -Ti me Sampl i ng: Each w aveform cycl e produces more than enough data poi nts to bui l d a ful l record (screen di spl ay)
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
示波器探头基础学习知识入门基础指南
示波器探头基础入门指南(上)示波器探头是示波器使用过程中不可或缺的一部分，它主要是作为承载信号传输的链路，将待测信号完整可靠的传输至示波器，以进一步进行测量分析。
很多工程师很看重示波器的选择，却容易忽略对示波器探头的甄别。
试想如果信号经过前端探头就已经失真，那再完美的示波器所测得的数据也会有误。
所以正确了解探头性能，有效规避探头使用误区对我们日常使用示波器来说至关重要！在绝大多数示波器测量环境下，我们都需要使用探头。
示波器探头有很多种，内部原理构造迥异，使用方法也各不相同。
本文主要给大家介绍示波器探头的种类及工作原理，探头使用过程注意事项以及如何选择示波器探头。
1 示波器探头种类及工作原理对于DC直流或一般低频信号而言，示波器探头只是一个由特定阻抗R所形成的一段传输线缆。
而随着待测信号频率的增加和不规则性，示波器探头在测量过程中会引入寄生电容C以及电感L，寄生电容会衰减信号的高频成分，使信号的上升沿变缓。
寄生电感则会与寄生电容一起构成谐振回路，使信号产生谐振现象。
所有这些都会对我们测量信号的准确性带来挑战。
图1 探头电气特性示意图示波器探头按供电方式分可分为无源探头和有源探头。
无源探头又分为无源低压、无源高压及低阻传输线探头等，有源探头又分为有源单端、有源差分、高压差分探头等。
此外，在一些特殊应用下，还会使用到电流探头（AC、DC）、近场探头、逻辑探头以及各类传感器（光、温度、振动）探头等。
无源探头是最常用的一类电压探头，也是我们在购买示波器时标配赠送的探头。
如图2所示。
图2 无源探头示意图无源探头一般使用通用型BNC接口与示波器相连，所以大多数厂家的无源探头可以在不同品牌的示波器上通用（某些厂家特殊接口标准的探头除外），但由于示波器一般无法自动识别其他品牌的探头类型，所以此时需要手动在示波器上设置探头衰减比，以保证示波器在测量时正确补偿探头带来的信号衰减。
图3所示为日常最为常见的一类无源探头原理示意图，它由输入阻抗Rprobe、寄生电容Cprobe、传输导线（一般1至1.5米左右）、可调补偿电容Ccomp组成。
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
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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
示波器的使用
示波器的使用电磁测量是物理实验中最重要的基础内容，它在当今生活、生产和科学研究中有着最广泛的应用。
电子产品的正确使用和维护也是必不可少的，很多仪器仪表如万用表、示波器常被用到。
仪器种类虽然很多，但使用方法类似。
接下来我们以万用表的使用、示波器的使用学习这些仪器的使用，认识一些常见的电子元件，掌握基本安全用电知识。
【实验目的】1.了解示波器显示波形的原理，了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合；2.熟悉使用示波器的基本方法，观察信号特征（正弦波、三角波、方波），学会用示波器测量波形的幅值、周期和相位的方法。
；3.观察李萨如图形。
【实验前准备】1.粗略阅读讲义，了解大致的实验过程；2.认真阅读讲义，掌握示波器各主要组成部分及波形显示的原理；3.记住示波器面板各调节旋钮作用及如何配合使用；4.自己不懂的地方问同学或老师，清除一切障碍，为顺利完成实验。
【自学资料】(一)示波器种类及主要功能示波器用来测量各种信号形状的仪器，由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。
除观测电电压的波形外，还可以测定频率、相位等。
凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。
示波器分为数字示波器和模拟示波器。
模拟示波器采用的是模拟电路（示波管，其基础是电子枪）电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上。
屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。
而数字示波器则是数据采集，A/D 转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。
模拟示波器又分通用示波器（单综）、二踪示波器。
各种类型的示波器都是以频率作为最大量程的。
如YB4325型二踪示波器为20MHz。
(二)示波器显示原理及使用示波器结构如图6-1由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成，图6-1示波器的基本结构简图1.示波管如图6-2所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。
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脉冲消失
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。
实例：利用示波器进行点火系统波形分析
触发：只有稳定的触发才能有稳定的显示 自动触发：不论是否满足触发条件都有波形显示 普通触发：不满足触发条件就不显示波形 单次触发：满足触发条件后显示波形，每次触发仅刷
新一次，直到下一次触发开始
触发系统
正确理解触发的概念
State1：无信号输入（可 见水平线）；
State2：一通道输入方波 ，仪器未触发，观察到晃 动的波形；
定 化常变机沿 态
时复发触波 据
信 信 信 信 毛 信 重复信 测 单 功 发 器 处
号 号息号刺号 号
量次能
带理
示波器类别
信
宽
号
模拟示波器 好 好 差 差 差 差 好 CRT显示技术
差不边不低 不
能沿能
能
DSO示波器 好 差 差 好 差 好 差 等效采样技术
好差多能高 能 种
DSO示波器 好 好 好 好 好 好 差 实时采样技术
1.0 0.707
BW
带宽
示波器带宽的经验公式:BW ＝ 0.35 / △ t（ 保证信号的上升时间足够快）
90％
△t
10％
带宽
带宽不够通常会产生什么明显后果？
高频信号幅度下降 信号高频成分消失（也有好处，抑制噪声）
采样率
指示波器按照一定的时间间隔将模拟信号转换为数 据，并且顺序存储的过程。
采样率 = 1 / △t
△t
采样率
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
①① ① ①
① ① ① ①
① ①
① ①
① ① ①①①①①①①①①①①①
①①①①①①①①①①①①①①①
采样率
等效采样率
等效采样即重复采样， 指的是示波器把多次采集(触发)到的波形拼凑成一个波形 两次采集触发点有一定的偏移，最后形成的两个点间的最小采
始创于二十世纪四十年代 最早应用于雷达和电视的开发 泰克成功开发带宽10MHz的同步示波器，这是近代示
波器的基础
示波器发展史
中期数字示波器独领风骚 （DSO）
始创于二十世纪九十年代， 数字示波器提高带宽到1GHz以上，全面性能超越模
拟示波器。
模拟和数字示波器的比较
简单重复信号
非
波形显示 稳 变 异 缓 随 快 复杂动 定 重 触 预 示 数
微伏每格 用以测量和显示一般示
波器不能观察到的各种 微弱的电信号
示波器发展史
虚拟示波器
利用计算机资源做数 据处理和显示
体积小巧 可通过互联网进行远
程控制
讲座内容
1 示波器发展 2 示波器基本概念及原理 3 RIGOL示波器
波的组成
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。
例如：方波是由基波以及3，5，7，9……次 谐波分量递加而成。
1次（基波） 3次 5次 7次 方波(2500次)
波的基本参数
波的基本参数
模拟示波器
DSO串行处理
带宽
带宽
称为模拟带宽，指示波器系统的带宽。 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。
样间隔的倒数称为等效采样速率。
采样率
平均采样 ：指将多次普通采样的波形进行算术 平均，多用于信号本身噪声比较大时。
采样率
峰值检测：指通过采集采样间隔信号的最大值 和最小值，获取信号的包络或可能丢失的窄脉 冲。
100ms
要求观察整个周期，当使用普通 采样方式时，采样率为10K，如前面 描述存在波形漏失现象，无法捕获完 整信号。使用峰值检测，采样率为1G， 获取间隔最大最小值，就可以获取完 10ns 整的周期信号。
采样率
示波器采样率高低对波形构建的真实性有直接 影响（采样率高的好处）。
采样率低会对波形产生哪些影响：
波形失真 波形混淆 波形漏失
采样率
波形失真是由于某些原因导致示波器采样显示的波形 与实际信号存在较大的差异。
采样率
波形混淆是指由于采样率低于实际信号频率的2倍（奈 奎斯特频率）时，对采样数据进行重新构建时出现的 波形的频率小于实际信号频率的一种现象。
State3：“按下快门” （ 选择上升沿触发，将触发 电平调整到波形内） ，将 仪器触发；
State4：信号稳定显示， 获取稳定的图像，并可以 保存。
触发系统
的概率。
波形n
死区时间 波形n＋1 死区时间 波形n＋2
波形刷新率
高波刷新获率的好处：
对于示波器来说，波形刷新率高，就能够组 织更大数据量的波形质量信息，尤其是在动 态复杂信号和隐藏在正常信号下的异常波形 的捕获方面，有着特别的作用。
触发系统
触发系统
对于数字示波器，工作时都是在不断地采集波形不论 仪器是否稳定触发
好好多能高 能 种
示波器发展史
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。
示波器发展史
高灵敏度示波器
带宽很低，1MHz左右 灵敏度很高，可到几十
汽车点火波形
U-次级：汽缸１
充磁开始 E
F
击穿电压 B
燃烧时间 D
C
A 燃烧电压
燃烧震荡波
存储深度
存储深度：指在波形存储器中存储波形样本的数量。
波形存储时间＝存储深度/采样率
示波器的存储深度将决定能采集信号的时间以及能用
到的最大采样速率。
触发点
预采样
延迟采样 存储深度
波形刷新率
刷新率是指1秒内示波器捕获波形的次数 刷新率的高低直接影响波形捕获偶然事件发生
数字示波器基础知识
讲座内容
1 示波器发展 2 示波器基本概念及原理 3 RIGOL示波器
什么是示波器
概念
幅度随时间变化的波形显示仪器 相当于一个时域上的万用表
示波器发展史
示波器类型
模拟示波器 数字示波器 取样示波器 高灵敏度示波器 虚拟示波器
示波器发展史
初期主要是模拟示波器（CRT）