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示波器基础知识

作者:广州市明测电子仪器有限公司 浏览: 发表时间:2021-04-03 16:31:54

估计从初中物理课玩到现在,大小盆友们对示波器都很不陌生。为虾米呢?因为自然界存在各种形式的波,通过示波器我们便能够进行观察和研究。示波器是任何设计、制造或是维修电子设备的必备之物。


示波器是一种形象地显示信号幅度随时间变化的波形显示仪器,是一种综合的信号特性测试仪,是电子测量仪器的基本种类。示波器不仅可以定性的观察电路(或元件)的动态过程,而且还可以定量的测量各种电学量,如电压、周期、波形的宽度及上升、下降时间等。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差,显示两个相关函数的图像。示波器还可以用作其他显示设备,如晶体管特性曲线、雷达信号等。配上各种传感器件,还可用于各种非电量测量。示波器类型电子设备基本划分两类:模拟设备和数字设备。同样,示波器也分为模拟和数字两类。



示波器原理尽管示波器的型号和规格很多,但都由四个基本组成部分:示波管(CRT)、电子放大系统、扫描触发系统、电源。



发展历程

初期主要为模拟示波器

20世纪四十年代是电子示波器兴起的时代,雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具,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。


中期数字示波器独领风骚

进入九十年代,数字示波器除了提高带宽到1GHz以上,更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。出现所谓数字示波器模拟化的现象,换句话说,尽量吸收模拟示波器的优点,使数字示波器更好用。


数字示波器要有模拟功能

数字示波器做出模拟效果,克服数字示波器的缺陷


数字荧光示波器

数字荧光示波器(DPO)为示波器系列增加了一种新的类型,能实时显示、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。


手持示波表

由于其便携性,重量轻可有电池供电,特别适合现场使用


基于PC机的虚拟示波器

基于PC机的虚拟示波器诞生以来就充分利用了现成即用的PC 机所带来的性能上的优势。缩短了独立的传统仪器和PC机之间的距离。除了融合诸多功能强大的特性,还可以使用虚拟仪器满足特定需要。

 

示波器的主要指标

示波器主要技术指标—保证示波器精确的显示信号波形的前提条件:

示波器的带宽

数字示波器采样率

示波器存储长度

波形捕获率(先进的DPO)


带宽是示波器的首要规格参数

示波器的结构决定了带宽的重要性,放大器的模拟带宽决定了示波器的带宽;放大器是信号进入示波器的大门,他的带宽决定了示波器的带宽,示波器能进什么样的信号由这个大门决定。

示波器所谓带宽是指垂直放大器的频率响应,定义为:随着正弦波频率增加,信号幅度下降3dB

(70.7%),在此频点为示波器的带宽。


带宽不足将导致波形幅度衰减和波形失真。


2. 采样

采样是等间隔地进行

采样率以“点/秒”来表示。

实时采样、随机等效采样、顺序等效采样方式


示波器采样率不足,将会使信号失去高频成分,影响对信号的完整性测量。


3.示波器存储深度

存储深度是指在波形存储器中存储波形样本的数量。

示波器的存储由两方面来完成:

触发信号和延时的设定确定了示波器存储的起点,示波器的存储深度决定了数据存储的终点。



存储深度与采样的联系:

波形存储时间=存储深度/采样率


4.示波器的触发

触发电路的作用就是保证每次时基扫描或采集的时候。都从输入信号上与定义的相同的触发条件开始,这样每一次扫描或采集的波形就同步,可以每次捕获的波形相重叠,从而显示稳定的波形,或保证单次信号的捕获、重复信号中的异常波形和单词事件中的特殊波形的隔离捕获。


触发器:边缘(门限电压)、释抑、脉冲、逻辑、视频、B触发等


触发模式:自动、普通、单次、滚动模式


示波器的触发电路主要用于帮助对所要的波形进行定位。根据不同的信号特征和测量目的,可以选择不同的触发类型。但是最常用的还是边沿触发。


预触发

数字示波器最显著的一个特点就在于它容许用户观看触发位置之前的事件,其称之为预触发。


触发点以后的数据称之为延迟触发。


触发耦合

由于示波器的输入信号经放大器分两路,一路进入A/D采样器;一路到触发电路,形成触发信号。

触发耦合是触发信号与触发电路的耦合方式,就像垂直系统输入一样,可为触发信号选择各种触发方式。正确的选择触发方式可使示波器稳定触发。

耦合方式:DC耦合、交流耦合、HF抑制、LF抑制.


脉宽触发

脉宽触发是让示波器通过寻找波形中比其他脉冲宽、窄或相等的脉冲来确认脉冲宽度触发。



视频标准

有4种电视(TV)触发工作方式:525(NTSC或PAL-M)、625(PAL 或 SECAM)、875(High Definition Zenith 标准)和用户自定义标准。

视频触发用于捕获电视设备中复杂的电视(TV)波形。


触发释抑

触发释抑通过控制释抑时间—触发电路重新启动的时间,可使复杂的波形稳定下来。如下图,使用触发释抑让触发点总位于脉冲序列的某个同一脉冲上。



5.捕获率(DPO技术)


示波器捕获模式是控制如何从采样点中产生出的波形点。


捕获模式的类型:采样模式、峰值检测模式、高分辨率模式、包络模式、平均值模式。


对于重复信号中存在的异常波形(未知信息)和观测复杂重复信号,使用DPO技术是发现故障信息的最佳选择。


Posted in 仪器仪表.


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