数字示波器原理与应用
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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。
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探头的补偿
大多数探头都有补偿功能。 大多数探头都有补偿功能。 调节探头内的补偿网络， 调节探头内的补偿网络，可 使信号失真达到最小。 使信号失真达到最小。 补偿时应使用示波器上提供 的标准信号。 的标准信号。
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5 波形记录图标
6 触发状态
数字示波器的探头输入端
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数字示波器的按键区
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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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实验： 实验：观察瞬态非周期信号的波形
利用示波器的触发功能观察一个瞬态非周期信号的波形， 利用示波器的触发功能观察一个瞬态非周期信号的波形， 比较各种不同触发功能。 比较各种不同触发功能。
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实验：使用数字示波器计算信号的 实验：使用数字示波器计算信号的FFT
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数字示波器的探头
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探头的频率特性
多数示波器探头可以看作一个低通滤波器。 多数示波器探头可以看作一个低通滤波器。 针对不同带宽的示波器应选用不同的探头。 针对不同带宽的示波器应选用不同的探头。
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输入方式
直流（DC）：直接耦合。 交流（AC）：通过隔直电容耦合。 接地（GND）：将输入接地，用于测量前确定零电平位置。
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模拟示波器的主要技术指标
触发源选择方式
触发源是指用于提供产生扫描同步信号的来源。 内触发（INT）：由被测信号产生同步触发信号。 外触发（EXT）：由外部输入信号产生同步触发信号。 电源触发（LINE）：利用50Hz工频电源产生同步触发信号。
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数字示波器的互连特性
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超声部件方向图测量系统
麦克风 转台
计算机
RS232
USB 同轴线
放大器
示波器
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超声部件方向图测量系统
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数字示波器的基本操作
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模拟示波器的主要技术指标
输入阻抗
当被测信号接入示波器时，输入阻抗成为被测信号的等效负载。 当输入直流信号时，输入阻抗用输入电阻表示，一般为1MΩ 。 当输入交流信号时，输入阻抗用输入电阻和输入电容并联表示， 一般输入电阻为1MΩ ，输入电容一般为33pF。 输入阻抗通常还与使用的探头有关。
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。 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， 通常无源探头的动态范围可以从几百伏到上千伏，而有源 动态范围一般只有十几伏。 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。 可利用衰减功能来提高探头的动态范围。
观察由信号源产生的正弦信号的FFT变换 观察由信号源产生的正弦信号的 变换
掌握如何对信号进行FFT变换。 掌握FFT变换中频域的读数。
ห้องสมุดไป่ตู้
观察失真后的正弦信号的FFT变换 变换 观察失真后的正弦信号的
比较失真后的正弦信号的FFT与原信号的FFT之间的区别。 FFT FFT
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FFT计算中的假波现象 计算中的假波现象
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模拟示波器的主要技术指标
一些典型信号的上升时间与信号带宽
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模拟示波器的主要技术指标
时基因数
时基因数：表示单位距离代表的时间，单位为us/cm或 ms/div。 当选择较小的时基因数时，可将高频信号在水平方向上展开。
偏转因数
实验： 实验：使用数字示波器观察基本波形
观察由信号源产生的正弦信号，并测量其各项参数： 观察由信号源产生的正弦信号，并测量其各项参数：
频率、周期。 峰峰值（Vpp）、有效值（RMS）。
观察由信号源产生的方波信号，并测量其各项参数： 观察由信号源产生的方波信号，并测量其各项参数：
频率、周期。 峰峰值（Vpp）、有效值（RMS）。 占空比。 上升时间、下降时间。
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数字示波器的探头
对示波器探头的要求： 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。
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数字示波器的触发功能
触发功能
数字化仪器区别于传统仪器的功能之一。 在使用者设置一定的触发条件后，仪器对输入信号进行监测，当 输入信号达到之前所设置的触发条件后，将触发点前后的一段信 号存储并显示。 触发方式分为：自动触发、正常触发和单次触发。 触发条件有：边沿、视频等。
0.35 tr [ µ s ] ≈ BW [ MHz ]
例如，对于带宽为 的示波器， 例如，对于带宽为100MHz的示波器，上升时间约为 的示波器 上升时间约为3.5ns。 。
五倍准则： 示波器带宽应为待测信号最高频率的五倍。
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模拟示波器的主要技术指标
图中所示三个信号分别 是400MHz，100MHz和 ， 和 10MHz带宽下获得的信号。 带宽下获得的信号。 带宽下获得的信号
数字存储示波器 原理与应用
大连理工大学 电信学院 赵泰洋 taiyang@dlut.edu.cn
主要内容
1. 电子测量课程内容概述 2. }, 3. G 拟 发 过 工
4. 数字存储示波器的工作原理与使用方法 5. n 个 数 构 动测试系 动测试系统
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电子测量课程内容概述
数字示波器的一个非常重要的指标：采样率 数字示波器的一个非常重要的指标：
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。
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数字示波器的等效采样
等效采样的工作原理与模拟取样示波器相似。 等效采样的工作原理与模拟取样示波器相似。 通常的数字示波器的等效采样率可达几GS/s到几十 通常的数字示波器的等效采样率可达几 到几十 GS/s。 。
偏转因数：在输入信号作用下，光点在荧光屏上垂直方向移动 1格所需的电压值，单位为“V/div”或“mV/div”。 偏转因数越小，表示示波器观测微弱信号的能力越强。
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模拟示波器的主要技术指标
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。
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数字示波器的操作
基本操作
正弦、方波信号的测量。 自动设置功能。 使用光标。
高级操作
使用触发捕捉单次信号。 信号的FFT运算。
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数字示波器的基本操作
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数字示波器的屏幕显示
4 展开点 3 触发位置 7 触发电平 2 运行、停 止状态 8 光标或测 量读数 1 波形基线 9 触发设置信息 13 通道读数显示 11 水平读数显示
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： 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、 数据域测量（逻辑分析仪、误码 仪） 测试系统集成技术
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模拟示波器的工作原理
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取样示波器的工作原理
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数字示波器与模拟示波器
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数字示波器的内部功能框图
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数字示波器的采样率
机械工业出版社 古天祥等编著
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模拟示波器的主要技术指标
频带宽度BW和上升时间 和上升时间 频带宽度
频带宽度：输入信号上、下限频率之差。 上升时间：与频带宽度有关，它表示由于输入信号频 带宽度的限制，当输入一个理想阶跃信号时，显示波 形的上升沿的幅度从10%上升到90%所需的时间。 频带宽度与上升时间的关系可近似表示为：
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探头的补偿
大多数探头都有补偿功能。 大多数探头都有补偿功能。 调节探头内的补偿网络， 调节探头内的补偿网络，可 使信号失真达到最小。 使信号失真达到最小。 补偿时应使用示波器上提供 的标准信号。 的标准信号。
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5 波形记录图标
6 触发状态
数字示波器的探头输入端
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数字示波器的按键区
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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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实验： 实验：观察瞬态非周期信号的波形
利用示波器的触发功能观察一个瞬态非周期信号的波形， 利用示波器的触发功能观察一个瞬态非周期信号的波形， 比较各种不同触发功能。 比较各种不同触发功能。
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实验：使用数字示波器计算信号的 实验：使用数字示波器计算信号的FFT
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数字示波器的探头
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探头的频率特性
多数示波器探头可以看作一个低通滤波器。 多数示波器探头可以看作一个低通滤波器。 针对不同带宽的示波器应选用不同的探头。 针对不同带宽的示波器应选用不同的探头。
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输入方式
直流（DC）：直接耦合。 交流（AC）：通过隔直电容耦合。 接地（GND）：将输入接地，用于测量前确定零电平位置。
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模拟示波器的主要技术指标
触发源选择方式
触发源是指用于提供产生扫描同步信号的来源。 内触发（INT）：由被测信号产生同步触发信号。 外触发（EXT）：由外部输入信号产生同步触发信号。 电源触发（LINE）：利用50Hz工频电源产生同步触发信号。
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数字示波器的互连特性
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超声部件方向图测量系统
麦克风 转台
计算机
RS232
USB 同轴线
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示波器
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模拟示波器的主要技术指标
输入阻抗
当被测信号接入示波器时，输入阻抗成为被测信号的等效负载。 当输入直流信号时，输入阻抗用输入电阻表示，一般为1MΩ 。 当输入交流信号时，输入阻抗用输入电阻和输入电容并联表示， 一般输入电阻为1MΩ ，输入电容一般为33pF。 输入阻抗通常还与使用的探头有关。
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。 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， 通常无源探头的动态范围可以从几百伏到上千伏，而有源 动态范围一般只有十几伏。 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。 可利用衰减功能来提高探头的动态范围。
观察由信号源产生的正弦信号的FFT变换 观察由信号源产生的正弦信号的 变换
掌握如何对信号进行FFT变换。 掌握FFT变换中频域的读数。
ห้องสมุดไป่ตู้
观察失真后的正弦信号的FFT变换 变换 观察失真后的正弦信号的
比较失真后的正弦信号的FFT与原信号的FFT之间的区别。 FFT FFT
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FFT计算中的假波现象 计算中的假波现象
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模拟示波器的主要技术指标
一些典型信号的上升时间与信号带宽
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模拟示波器的主要技术指标
时基因数
时基因数：表示单位距离代表的时间，单位为us/cm或 ms/div。 当选择较小的时基因数时，可将高频信号在水平方向上展开。
偏转因数
实验： 实验：使用数字示波器观察基本波形
观察由信号源产生的正弦信号，并测量其各项参数： 观察由信号源产生的正弦信号，并测量其各项参数：
频率、周期。 峰峰值（Vpp）、有效值（RMS）。
观察由信号源产生的方波信号，并测量其各项参数： 观察由信号源产生的方波信号，并测量其各项参数：
频率、周期。 峰峰值（Vpp）、有效值（RMS）。 占空比。 上升时间、下降时间。
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数字示波器的探头
对示波器探头的要求： 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。
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数字示波器的触发功能
触发功能
数字化仪器区别于传统仪器的功能之一。 在使用者设置一定的触发条件后，仪器对输入信号进行监测，当 输入信号达到之前所设置的触发条件后，将触发点前后的一段信 号存储并显示。 触发方式分为：自动触发、正常触发和单次触发。 触发条件有：边沿、视频等。
0.35 tr [ µ s ] ≈ BW [ MHz ]
例如，对于带宽为 的示波器， 例如，对于带宽为100MHz的示波器，上升时间约为 的示波器 上升时间约为3.5ns。 。
五倍准则： 示波器带宽应为待测信号最高频率的五倍。
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模拟示波器的主要技术指标
图中所示三个信号分别 是400MHz，100MHz和 ， 和 10MHz带宽下获得的信号。 带宽下获得的信号。 带宽下获得的信号
数字存储示波器 原理与应用
大连理工大学 电信学院 赵泰洋 taiyang@dlut.edu.cn
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1. 电子测量课程内容概述 2. }, 3. G 拟 发 过 工
4. 数字存储示波器的工作原理与使用方法 5. n 个 数 构 动测试系 动测试系统
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数字示波器的一个非常重要的指标：采样率 数字示波器的一个非常重要的指标：
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。
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数字示波器的等效采样
等效采样的工作原理与模拟取样示波器相似。 等效采样的工作原理与模拟取样示波器相似。 通常的数字示波器的等效采样率可达几GS/s到几十 通常的数字示波器的等效采样率可达几 到几十 GS/s。 。
偏转因数：在输入信号作用下，光点在荧光屏上垂直方向移动 1格所需的电压值，单位为“V/div”或“mV/div”。 偏转因数越小，表示示波器观测微弱信号的能力越强。
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模拟示波器的主要技术指标
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。
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数字示波器的操作
基本操作
正弦、方波信号的测量。 自动设置功能。 使用光标。
高级操作
使用触发捕捉单次信号。 信号的FFT运算。
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数字示波器的屏幕显示
4 展开点 3 触发位置 7 触发电平 2 运行、停 止状态 8 光标或测 量读数 1 波形基线 9 触发设置信息 13 通道读数显示 11 水平读数显示
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： 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、 数据域测量（逻辑分析仪、误码 仪） 测试系统集成技术
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模拟示波器的工作原理
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取样示波器的工作原理
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数字示波器与模拟示波器
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数字示波器的内部功能框图
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数字示波器的采样率
机械工业出版社 古天祥等编著
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模拟示波器的主要技术指标
频带宽度BW和上升时间 和上升时间 频带宽度
频带宽度：输入信号上、下限频率之差。 上升时间：与频带宽度有关，它表示由于输入信号频 带宽度的限制，当输入一个理想阶跃信号时，显示波 形的上升沿的幅度从10%上升到90%所需的时间。 频带宽度与上升时间的关系可近似表示为：