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。
带宽
示波器最生根的技术指标就是带宽。示波器的带宽表明了该示波器垂直系统的频率响应。示波器的带宽定义为示波器在屏幕上能以不低于真实信号3dB的幅度来显示信号的最高频率。
图5表示出一个100MHz示波器的典型频率响应曲线。
图5 一台典型为100MHz示波器的频率响应曲线（简化的曲线和实际的曲线）出于现实的理由，通常把带宽想象成为频响曲线一直平坦延伸至其截止频率，然后从该频率以－20dB/+倍频程的斜率下降。当然，这是一种简化的考虑。实际上，放大器的灵敏度从较低的频率就开始下降，百在其截止频率达到－3dB。图5中中同时给出了简化的频率响应曲线和实际的频率响应曲线。
数字存储
你可能还记得，第一章中我们谈到，普通模拟示波器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CRT就将不断显示信号波形。而当信号去掉以后使用P31材料的CET上扫迹迅速变暗，而使用P7材料的CRT上扫迹停留时间稍长一些。
那么，如果信号在一秒钟内只有几次，或者信号的周期为数秒至珍长，甚至于信号只发生一次，那又将会怎么样呢？在这种情况下，使用我们上面介绍过的模拟示波器则几乎乃至于完全不能观察这些信号。
因此我们需要找到在荧光物质上保持信事情轨迹的方法。为达到这一目的而采用的一种老式方法是使
用一种称为存储示波管的特殊CRT。这种示波管的荧光物质后面装有栅网，通过在栅网上充载电荷的方法存贮电子束的路径。这种示波管价格很昂贵又比较脆弱，并且只能耐有限的时间内保持轨迹。
数字存储的方法克服了所有这些缺点，并且还带来了很多附加的特色，下面列出部分特点：
·可以显示大量的预触发信息。
·可通通过使用光标和不使用光标的方法进行全自动的测量。
·可以长期贮存波形。
·可以在打印机或绘图仪上制作硬考贝以供编制文件之用。
·可以翻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。
·可以按通过/不通过的原则进行判断。
·波形信息可用数学进行处理。
何谓数字存储
从字意上不难看出，所谓数字存储就是在示波器中以数字编码的形式来贮存信号。
当信号进入数字存储示波器，或称DSO以后，在信号到达CRT的偏转电路之前（图18），示波器将按一定的时间间隔对信号电压进行采样。然后用一个模/数变换器（ADC）对这些瞬时值或采样值进行变换从而生成代表每一个采样电压的二进制字。这个过程称为数字化。
图18 数字存储示波器的方框图
获得的二进制数值贮存在存储器中。对输入信号进行采样的速度称为彩样速率。采样速率由采样时钟控制。对于一般使用情况来说，采样速率的范围从每秒20兆次（20MS/s）到200MS/s。
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DSO中的输入信号接头和示波器CRT之间的电路不只是仅有模拟电路。输入信号的波形在CRT上获得显示之前先要存贮到存储器中去我们在示波器屏幕上看到的波形总是由所采集到数据重建的波形，而不是输入连接端上所加信号的立即的、连接的波形显示。
采样和数字化
数字存储分两步来实现。第一步，获取输入电压的采样值。这是通过采样及保持电路来完成的，见图19。
图19 基本的采样保持电路
当开关S闭合时，输入放大器A1，通过开关S对保持电容进行充放电，而当开关S断开时保持电容上的电压就不再变化，缓冲放大器A2将此采样值送往模/数变换器（ADC），ADC则测量此采样电压值，并用数字的“字”的形式表示出来。
模/数字变换器围绕一组比较器而构成，见图20，每一个比较器都检查输入睬样电压是高于或低于其参考电压。如果高于其参考电压则该比较器的输出为有效；反之则输出为无效。
图20 模数变换器基本电路
各个比较器的参考电压彼此略有不同，这此参考电压都是用一个电阻链从一个基准电压源而得到的。对于某一采样电压值来说，若干个比较器输出为有效，而其余的比较器输出为无效，接着ADC中的编码变换器就把该采样电压值变为一个“数字”，并将其送往数字存储器。
这种类型的ADC称为闪其速式（flash)模/数字变换器。因为它能在“一闪”间把一个模拟输入电压变换为一个“数字”。除此之外，还可以使用其它类型的模/数变换器，。其模/数变换是由几步动作来完成的，但是其缺点是完成一个采样压的变换所需时间较长。
模/数变换器和垂直分辨率
ADC通过把采样电压和许多参考电压进行比较来确定采样电压的幅度。构成ADC所用的比较器越多，其电阻链越长，ADC可以识别的电压层次也赵多。这个特性称为垂直分辨率，垂直分辨率越高，则示波器上的波形中可以看到的信号细节越小（见图21）。
图21 垂直分辨对显示波形的影响
垂直分辨率用比特来表示，垂直分辨率就是构成输出的字的总比特数（即数字输出字的长度大小）。
这样ADC可以识别并进行编码的电压层次数可以用下式来计算：
层次数=2比特数
多数示波器使用比特的模/数变换器，所以能够按28=256个不同的电压层次来表示信号电平，这样就能够提供足够的细节以便研究信号和进行测量，在这种垂直分辨率下，可以显示的最小分辩率号步进值大约和CRT屏幕上光点的直径大小相同，代表采样电压值的一个ADC输出字包含8个比特，并称为一个字节。
在现实当中，增加垂直分辨率的限制因素之一是成本问题，在制造ADC时，输出字每多增加一个比特，就需要将所用的比较器数增加一倍并使用更大的编码变换器，这样一来就使得ADC电路在电路板上占据大一倍的芯片空间，并消耗多一倍的功率（这又将进一步影响周围电路）结果，增加垂直分辨率又带了价格的提高。
时基和水平的分辨率
在数字存储示波器中，水平系统的作用是确保对输入信号采集足够数量的采样值，并且每个采样值取自正确的时刻，和模拟示波器一样，水平偏转的速度取决于时基的设置（s/格）。
构成一个波形的组全部的采样叫作一个记录，用一个记录可以重建一个或多个屏莫的波形，一个示波器可以贮存的采样点数称为记录长度或采集长度，记录长度用字节或千字节来表示，1千字节（1KB）等于1024个采样点。
通常，示波器沿着水平轴显示512采样点，为了便于使用，这些采样点以每格50个采样点的水平分辨率来进行显示，这就是说水平轴的长为512/50=10.24格。
据此，两个采样之间的时间间隔可按下式计算：
采样间隔=时基设置（s/格）/采样点数
若时基设置为1ms/格，且生格有50个采样，则可以计算出采样间隔为：采样间隔=1ms/50=20us
采样速率是采样间隔的倒数：采样速率=1/采样间隔
通常示波器可以显示的采样点数是固定的，时基设置的改变是通过改变采样速率来实现的，因此一台特定的示波器所给出的采样速率只有在某一特定的时时设置之下才是有效的。在较低的时基设置之下，示波器使用的采样速率也比较低。
设有一台示波器，其最大采样速率为100MS/s那么示波器实际使用这一采样的速率的时基设置值应为时基设置值=50样点×采样间隔
=50/采样速率
=50/（100×106)
=500ns/格
了解这一时基设置值是非常重要的，因为这个值是示波器采集非重复性信号时的最快的时基设置，使用这个时基设置时示波器能给出其可能的最好的时间分辨率。
此时基设置值称为“最大单次扫描时基设置值”，在这个设置值之下示波器使用“最大实进采样速率”进行工作。这个采样速率也就是在示波器的技术指标中所给出的采样速率。
实用上升时间
在很多示波器应用场合，都要进行信叼开关我的测量，即测量上升时间和下降时间。
从第一章我们已经知道，示波器的上升时间决定了该示波器能够精密进行测量的最快瞬变我对于模拟示波器来说，上升时间特性。对于模拟示波器来说，上升时间特性完全取决于示波器的模拟电路。
如果DSO，则示波器可以采集到的最快的瞬变特性不仅取决于其模拟电路，也取决于其时间分辨率。为了正确的进行上升时间的测量，必须在我们关心的信号边缘上采集到足够的细节信息，这就是说，在瞬变期间必须采集很多采样点。这个上升时间称为DSO的有用上升时间。并且其时间值是时基设置值的函数。
最大捕捉频率及香农(Shannon)采样准则
当人们最初探索将信号进行数字化的时候研究工作就已揭示，为了很好的恢复原来的信号，在进行信号数字化的时候就要求采样时钟的频率至少应为信号本身所包含的最高频率的两倍，这个要求通常称为香农采样定理。
然而，这项研究工作是针对通信应用领域而并非针对示波器为进行的，现在来看图22。从图中看出。当使用两倍于信号频率的采样时钟时。信号频率确实可以恢复。使用恰当的波形重建装置我们就可可得到和原始的波形十分相象的波形。但是问题目的是这样简单吗？
现在我们设想在进行波形的数字化时仍然使用相同的采样时钟，但是将采样点选在和原来略为不同的时刻，不定在信号的峰值点，这样一来，信号的幅度信息就会严重失误，甚至可能完全丢失，事实上。如果采样点准确地取在信号地过零零碎碎点（见图22下图）那么由于所有的采样取到的采值均为零零碎碎，我们将完全观测不到信号。
图22 用两倍于信号频率的采样速率对正弦波进行采样。
分别示出采样点位于信号峰值点和采样点接近信号过零零碎碎点两种情况示波器是用来研究信号的，为了很好的研究主事情不仅要求正确的表示信号频率并且还要求准确地表示信号波形的幅度。从图23可以看出，如果每个周期用三个采样点对信号进行采样。则再现的波形也会发生很大的失真。
图23 以每周期约三个采样点进行采样的信号波形
根据经验通常认为每周期最小要了十个采样点才能给出足够的信号细节。在有些情况下，对信号怕细节要求低一些，这时每周期取五个样点可能就足以给出有关信号的特性（见图24）。这样，对于一个最大样率为200Ms/s的示波器来说，能够准确采集的最大信号频率即为20于40MHz。在这种情况下，还可以使用特殊的显示系统来提高显示波开有的保真度。其方法是通过各个采样点画出最佳拟合的正弦曲线。这种方法称为正弦内插。
图24 以每周期五个采样点进行采样的信号波形
假象（Aliasing)现象
我们已经知道，为了重建一个波形，至少需要一定数量的采样点，而且在任何情况下采样时钟的频率都必须比信号频率高五至十倍。
如果采样时钟频率比信号频率代，那么我们将会得到不可预料的结果。
让我来看一下图25所示的情况。如图所示，我们从信号波形的不同周期连续获到采样点，然而。每一个新的采样点的采集都发生在相对信号过零点的时间间隔略为长一点的时刻。如果我们现在来显示这些采
样点并用它来重建信号波形，则显示出的仍然是一个正弦波。但是这个正弦波的频率和原来输入信号的频率完全不同。这种现象称为假象信号或者不正确频率的幻影信号。然而，它却可能表示出正确的波形形状，而且往往还具有正确的波度幅度。
图25 假象信号正弦波
多数现代示波器都调用有所谓自动设置功能，一旦输入信号连好以后，示波器就能自动地造反适当的偏转系数和时基设置值。这种自动设置功能也能帮助避免假象现象。
在有些情况下，信号的频率变化得非常快，以致于在某一时刻选定的时基设置是正确的，而在另一时刻（或者对于信号的另一部分而言）示波器又显示出假象信事情，这时可以用峰值检测功能（见2.2节）来发现任何时刻信号的真正幅值。
为了获得这种复杂信号的起初波形，建议使用组合示波器的模拟方式来观察信号，归要结底，模拟方式是不可能发生假象现象的。
实理采样和等效时间采样
到现在为止我们所介绍的波形数字化方法称为实时采样。这时所有的采样点都是按照一个固定的次序来采集的。这个波形采样的次序和采样点在示波器屏幕上出现的次序是相同的。只要一个触发事件就可以启动全部的采集动作。
在很多多应有和场合，实时采样方式所提供的时间分辨率仍然不能满足工作的要求，在这些应用场合中，要观察的信号常常是重复性的，即相同的信号图形按有规则的时间间隔重复地出现。
图26 实时采样
对于这些信号来说，示波器可以从若干连续的信号周期中采集到的多组采样点来构成波形，第一组新的采样点都是由一个新的触发事件来启动采集的。这称为等效时间采样，在这种模式下，一个触发事伯到来以后，示波器就采集信号波形的一部分，例如采集五个采样点并将它们存入存储器。另一个触发事件则用来采集另外的五个采样点，并将其存贮在同一存储器的不同位置，如此进行下去经过若干次触发事伯以后，存储器内存贮的足够的采样点，就可以在屏幕上重建一个完整的波形，等效时间采样使得示波器在高时基设置值之下给出很高的时间分离率，这样一来，就好象示波器具有了比共实际要样速率要高得多的一个虚拟采样速率或称等效时间采样速率。
等效时间采样速率
等效时间采样的方法采用从重复性信号的不同的周期取得采样点来重建这个重复性信号的波形，这样就提高了示波器的时间分辨率。
举例来说，有一台DSO的时基设置值为5ns/格，每格显示50个采样点，则可以求出等效时间采样速率为：等效时间采样速率=50/5ns=50/5*10^-9=10000MS/s
等效时间采样速率是在高进基设置之下表示示波器不平分辨率的一种间接的方法.它也表明假如使用实时采样的方法要获得相同的时间分辩集约所需要的采样速率,等效时间采样速率比现今能够达到的实时采样速率要高得多。
可以采用两种不同的技术来实现等效时间采样,即顺序采样和随机采样.
单次捕捉应用
模拟示波器和DSO的主要区别在于DSO能够存贮波形信息。这使得DSO在研究低重复速率的现象或者研究完全不重复的现象即所谓单冲信号的工作中具有特别宝贵的价值。这种应用情况的例子包括诸如测量一个电系统的冲击电流、破坏性试验中只能进行一次测量，事实上，非重复性信号或单位信号在很多系统中都可以见到。虽然很多模拟示波器也常常有单次测量能力，即可以产生单次的进基扫描。但是DSO在采集波形细节方面则是首屈一指的。在进行单次采集时，示波器首先诮进行触发准备（armedfor trigering)。通常用一个标有“单次”或者“单次复位”的传门控制机构来提供此项功能。
触发位置
具有预触发或后触发延迟能力的示波器必须具有某种方法来控制延迟时间的大小，这可以用触发位置控制机构来完成。这个控制机构可以舍不得触发位置在屏幕上或者在采集记录中移动。
在有些示波器中，触发位置只能设置为几个预先规定的数值，例如在采集的信号记录的开关、中间和结尾。但如示波器具有很宽的触发位置控制范围，使用起来将会是很方便的
预触发和后触发
在第一章中我们谈到，每次时基扫描都是由一个触发事件启动的。这样一来我们就只通用性研究观察触发时刻以后的信号变化情况。
在很多应用场合，我们感兴趣的波形部分并不紧跟在引起稳定触发的信号部位的后面，而是在触发以后一段时间，或者甚至可能在触发这前。
毛刺捕捉
图29所示的是一个带有快速的毛刺或尖峰的失真正弦波。产生这种波形的原因可能是由于其它电路的干扰，也可能是由于连线离被测系统过近的缘故。这些毛刺常常会引起系统发生误动作。那么，我们能用示波器来发现这些毛刺吗？
图29 叠加了毛刺的正弦波
如果我们使用模拟示波器来观察，只有当毛刺信号是重复性的并且和主信号（即这个例子中的正弦波）同步时，我们才能看到毛刺信号。或者，如果我们的运气好，出现了很多的毛刺的朦胧形象。
由于毛刺源于其它的电路系统，所以这些毛刺通常只是偶尔发生，并且和主信号不同步。
那么，如果DSO，我们能发能这些毛刺吗？未必，首先我们必须确保示波器已准备好去捕捉这些快速毛刺。
我们知道，DSO在特定时刻对输入信号进行采样，如本章开头所述，采样点之间的时间间隔取决于时基设置。如果毛刺的宽度比示波器的时间分辨率还要小，那么能否捕捉到毛刺就看运气如何了。为了能够捕捉到毛，我们的办法就是峰值检测或毛刺捕捉。
彩峰值检测的方法时，示波器将对信号波形的幅度连续地进行监测，并由正负峰值检测器将信号的峰值幅度暂地存贮起来。当示波器要显示采样点的时候，示波器就将正或负峰值检测器保存的峰值进行数字化，并将该峰值检测器清零。这样在示波器上就用检测到的信号的正，负峰值代替了原来的采样点数值。因此，峰值检测的方法能够帮助我们发现由于使用的采样速率过低而丢失的信号或者由于假象而引起失真的信号。峰值检测的方法对于捕捉调制信号，例如图30所示的AM波形，也是非常有用的。为了显示这类信号，必须将示波器的时基设置得和调制信号在频率相配合，而在这种信号中，调制信号的频率通常在音频范围但载波频率通常为455KHz或者更高。在这种情况下，不使用行刺捕捉功能，就不能正确地采集信号，而使用了毛刺捕捉功能就可以看到类似模拟示波器所显示的波形。
图30 使用和不使用峰值检测模式两种情况下捕捉到AM调制信号波形示波器上的峰值检测功能是通过硬件（模拟）峰值检测器的方法或者快速采样的方法来实现的，模拟峰值检测器是一个专门的硬件电路，它以电容上电压的形式存贮信号的峰值，这种缺点是速度比较慢，它通常只能存贮宽度大于几个微秒且具有相当幅度的毛刺。
数字式峰值检测器围绕ADC而构成，这时ADC将以可能的最高采样速率连续对信号进行采样，然后将峰值存贮在一个专用的存储器中，当要显示采样点的值时，贮存的峰值就作为该时刻的采样值来使用。数字式峰值检测器的优点是其速度和数字化过程的速度一样快，本书中用作示例的示波器PM3394A就能够在很低的时基速率设置下，如1秒/格，以正确的幅度采集到窄至5ns的毛刺。
滚动模式
至此，我们已经知道DSO能用和模拟示波器类似的方式显示波形，从触发事件开始，示波器采集信号的采样点，并将其存于采集在储器中的连续位置中。一旦新的数据已将存储器的最后一个单元填满以后，采集过程既告结束，示波器就将采集存储器中的波形数据复制到显示存储器中去在此时期示波器不再采集新的数据，就像模拟示波器在时基复位期间不能显示波形扫迹一样。
对于低频应用的场合，信号的变化周期可达分钟量级而远不只是微秒的量级，这时DSO可以应用于一种全连续的显示方式：滚动模式。而这种背后的极样点显示于屏幕的右面，屏幕上已有的波形则向左滚动（见图31）。老的采样点一旦移动到屏幕的左面即行消失。这样一来示波器屏幕上显示的波形总是反映出最新信号对时间变化的情况。
图31 滚动模式
由于有了这种滚动模式，我们就可以用示波器来代替图表记录仪来显示慢变化的现象，诸如化学过程、电池的充放电周期或温度对系统性能的影响等。
波形存贮
被测信号的波形形存入存储器以后，可以将其复制到所谓的后备存储器或寄存器中，供以后进行分析或作参考及比较的目的使用，DSO中通常装有多个这种存储器可以按扫迹存储器的方式设置，这时示波器多通道采集的每一条扫迹将分别存贮，也可将后务存储器设置为记录存储器，这时示波器将多通道采集所有数据同时存贮了所有有关的时间信息。
示波器配备大量的后备存储器对于在现场工作的工程师是很方便的。这时工程师可以把现场测量期间所有有关的波形都存贮下来，以便以后生成硬考贝，或将这些波形传往计算机再作进一步的分析。
显示算法，内插和点连接
我们在DSO屏幕上看到的波形是由存储器中的采样点重建出来的信号波形。这时示波器在屏幕上显示出这些采样点，并在这些采样点之间画出连线，这种波形显示的工作可以按几种方法来作，最简单的方法是在各个采样点之间用直线连接，这种京都我为线性内差，只要各采样点之间告得很近，例如每格50个采样点，用这种方法就能获得足够的重建波形，如果在信号跳变沿前后都采集了采样点，那么用这种方法就
可以观察领事的沿，如果将显示的波形在水平方向放大，使得采集的采样点之间的距离变大，那么示波器屏幕上信号波形的亮度就会降低，所以，示波器是通过计算出内插的或显示的采样值来保持屏幕上显示的采样点数足够高，当屏幕上的波形在水平方向放大得很大时，在屏幕上显示出一条通过各采样点的连续的曲线就比在采点之间用直线连接要好得多，为此可用使用正弦内插法。采用这种方法时，在屏幕上将各个采集的采样点用幅度和频率均为可变的最佳正弦拟合曲线连接直来。采用了内插的方法以后，既使当屏幕上每格的采样点数较少时也能得到和模拟示波器显示波形类似的自然平滑的重建波形。
采用平均的方法来提高分辨率
平均的方法是把连续的各次波形采集的结果组合在一起，采用平均的方法可以减少叠加在信号上的噪音，经过平均处理以后的波形的第一个采样点都是由各次连续采集的波形上相同位置的采样值通过平均运算而获得的。
由于噪音的本质所决定，噪音对每次新的采集来说都是不同的，所以各次连续采集波形的采样值就会略有不同，通过平均减少了这种差别，获得了更加平滑的波形，但是并不影响带宽，然而，当使用平均的方法时，示波器要用更长的时间才能响应信息的变化。多数DSO的垂直分辨率为8比特。这就是说，采集的波形完全由256个不同的电压电平来表示，通过对各次连续采集的波形进行平均可以提高分辨率，进行平均计算时所用的连续采集波形数越多，垂直分辨率就越高。每当所用的连续采集波形数增加一倍时，垂直分辨率就增加一个比特。
数字滤波
对波形进行滤波是一种通过对采集的波形数据进行数学处理以咸小波形带宽的得理过程。“滤波”一词说明这种处理功能和在示波器的输入端加入低通滤波器具有相同的效果。
数字滤波是通过把波形记录中的每个采样点和同一波表记录中与该点相邻的若干采样点进行平均来实现的。这样作的结果减小了信号的噪音，但同时也减少了带宽的目的是为了减小噪音。数字滤波也可用于单次信号的情况，而平均的方法却要求对重复性信号进行多次波形采集。
快速付里叶变换（FFT）
快速付里叶变换是一种数学运算方法。它从被测信号中提取信号所包含的各个频率分量，并将各个频率分量的幅度显示出来。
FFT对于发现信号失真的大小，确认复杂波形中包含的频率万分或者寻找系统间的相互干扰等工作都是非常有用的。
接口
在很多情况下，我们需要把示波器中的信号传往PC机，而在另一些情况下，我们可能希望用PC机来对示波器进行控制，这两种情况都要求示波器具有通讯能力。也就是说，示波器必须装有通讯硬件及其支持软件。我们称此通讯用软硬件为“接口”。常用的接口有两种，好RS-232接口和通用接口总线（GPIB），后者又称为IEEE-488总线，对多数示波器来说，这些通讯接口都是选件。
RS-232接口是一种串行接口，这种接口在PC机上一般用来通过调制解调器进行通讯，还用来连接鼠标器，打印机等设备。连接到PC机上的每个设备都需要单独占用PC机上的一个RS-232接口，也就是说在一台PC机上只能连接有限个设备，常常只能连接一个。
很多软件包都使用串行通讯方式，因为这种通讯方式要求对PC机的改动最小，并且可以使用比较简单的电缆，所以在示波器上配备这种软件比较容易。我们只要使用一台PC机就可以存贮示波器采集的波形以作后备之用。GPIB总线是一种为在仪器系统中使用而设计的的并行总线，这种总线允许多台仪器同时连至同一总线。这种总线还允许各仪器在测试协议之下随时（例如，当某台仪器在测量发生错误时）请求控制器给予注意，按GPIB总线的计算机可以是专用的GPIB控制器，但当今最常用的还是配有GPIB插卡的标准的PC机，由于GPIB插卡不是PC机的标准配置，所以必须另外加配。
供GPIB使用的软件通常都在计算机上生成一个完整的测试环境，将我台仪器集成为一个单独的测试系统。
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。 带宽
DS1000E-EDU 数字示波器实验操作指导 一、显示和测量正弦信号 观测电路中的一个未知信号，迅速显示和测量信号的频率和峰峰值。 1、欲迅速显示该信号，请按如下步骤操作： (1) 信号发生器输出一正弦信号，将通道1连接到信号发生器。 (2) 按下 示波器将自动设置使波形显示达到最佳状态。在此基础上，您可以进一步调节垂直、水平档位，直至波形的显示符合您的要求。 2. 进行自动测量 示波器可对大多数显示信号进行自动测量。欲测量信号频率和峰峰值，请按如下步骤操作 (1) 测量峰峰值 按下 Measure 按键以显示自动测量菜单。 按下1号菜单操作键以选择信源 CH1 。 按下2号菜单操作键选择测量类型： 电压测量 。 在电压测量弹出菜单中选择测量参数： 峰峰值 。 此时，您可以在屏幕左下角发现峰峰值的显示。 (2) 测量频率 按下3号菜单操作键选择测量类型： 时间测量 。 在时间测量弹出菜单中选择测量参数： 频率 。 此时，您可以在屏幕下方发现频率的显示。 3、用Cursor 光标测量功能进行手动测量 (1) 信号发生器输出一任意频率的正弦信号，将信号发生器输出端连接示波器通道1。 (2) 按下Cursor 光标测量键，选择手动测量，测量出信号的周期、频率，电压峰峰值，画出信号波形，标出周期、频率，电压峰峰值。 二、X －Y 功能的应用，观察李沙如图形 1. 将信号A 连接通道1，将信号B 连接通道2。 2. 若通道未被显示，则按下 CH1 和 CH2 菜单按钮。 3. 按下 AUTO （自动设置）按钮。 4. 调整垂直旋钮使两路信号显示的幅值大约相等。 5. 按下水平控制区域的 MENU 菜单按钮以调出水平控制菜单。 6. 按下时基菜单框按钮以选择 X －Y 。示波器将以李沙如（Lissajous ）图形模式显示。 7. 调整垂直、垂直和水平旋钮使波形达到最佳效果。 8．调节信号发生器A 路信号频率为f X =50Hz ，根据频率比值关系和f X =50Hz ，算出相应的f Y 值。缓慢调节信号发生器B 路信号频率频率f Y ，分别调出 ==Y X X Y N N f f ::3:1；2:1；3:2；1:1的稳定李萨如图形，将所见稳定图形描绘在记录表格（参考下表）中并同时记录信号发生器相应的频率读数f Y 。并计算f Y 信和f Y 的相对偏差
预备实验：数字示波器使用方法（简介） 内容提示：1、数字示波器功能简介 2、示波器面板照 3、示波器各按钮操作功能 4、示波显示状态的含义 5、常用功能按钮的操作 6、垂直控制按钮的操作 7、水平控制按钮的操作显示 8、触发电平控制按钮的操作 9、操作注意事项 10、显示、测量直流信号 11、显示、测量交流信号 一、数字示波器功能简介 数字示波器是一种小巧，轻型、便携式的可用来进行以接地电平为参考点测量的数字式实时示波器。它的屏幕既能显示被测信号的波形，还能显示被测信号的电压幅度、周期、频率等有关电参数。 ADS1000CA特点： ●全新的超薄外观设计、体积小巧、携带更方便 ●彩色TFT LCD 显示，波形显示更清晰、稳定 ●双通道，带宽: 25MHZ-100MHZ ●实时采样率：1GSa/s ●存储深度：2Mpts ●丰富的触发功能：边沿、脉冲、视频、斜率、交替、延迟 ●独特的数字滤波与波形录制功能 ●Pass/Fail 功能 ●32 种自动测量功能 ●2 组参考波形、20 组普通波形、20 组设置内部存储/调出；支持波形、设置、CSV 和位图文件U 盘外部存储及调出 ●手动、追踪、自动光标测量功能 ●通道波形与FFT 波形同时分屏显示功能 ●模拟通道的波形亮度及屏幕网格亮度可调 ●弹出式菜单显示模式，用户操作更灵活、自然 ●丰富的界面显示风格：经典、现代、传统、简洁 ●多种语言界面显示，中英文在线帮助系统 ●标准配置接口：USB Host：支持U 盘存储并能通过U 盘进行系统软件升级； USB Device：支持PictBridge 直接打印及与PC 连接远程控制；RS-232
数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点，其使用日益普及。由于数字示波器与模拟示波器之间存在较大的性能差异，如果使用不当，会产生较大的测量误差，从而影响测试任务。 区分模拟带宽和数字实时带宽 带宽是示波器最重要的指标之一。模拟示波器的带宽是一个固定的值，而数字示波器的带宽有模拟带宽和数字实时带宽两种。数字示波器对重复信号采用顺序采样或随机采样技术所能达到的最高带宽为示波器的数字实时带宽，数字实时带宽与最高数字化频率和波形重建技术因子K相关（数字实时带宽=最高数字化速率/K），一般并不作为一项指标直接给出。从两种带宽的定义可以看出，模拟带宽只适合重复周期信号的测量，而数字实时带宽则同时适合重复信号和单次信号的测量。厂家声称示波器的带宽能达到多少兆，实际上指的是模拟带宽，数字实时带宽是要低于这个值的。例如说TEK公司的TES520B的带宽为500MHz，实际上是指其模拟带宽为500MHz，而最高数字实时带宽只能达到400MHz远低于模拟带宽。所以在测量单次信号时，一定要参考数字示波器的数字实时带宽，否则会给测量带来意想不到的误差。 有关采样速率 采样速率也称为数字化速率，是指单位时间内，对模拟输入信号的采样次数，常以MS/s表示。采样速率是数字示波器的一项重要指标。 1.如果采样速率不够，容易出现混迭现象 如果示波器的输人信号为一个100KHz的正弦信号，示波器显示的信号频率却是50KHz，这是怎么回事呢？这是因为示波器的采样速率太慢，产生了混迭现象。混迭就是屏幕上显示的波形频率低于信号的实际频率，或者即使示波器上的触发指示灯已经亮了，而显示的波形仍不稳定。混迭的产生如图1所示。那么，对于一个未知频率的波形，如何判断所显示的波形是否已经产生混迭呢？可以通过慢慢改变扫速t/div到较快的时基档，看波形的频率参数是否急剧改变，如果是，说明波形混迭已经发生；或者晃动的波形在某个较快的时基档稳定下来，也说明波形混迭已经发生。根据奈奎斯特定理，采样速率至少高于信号高频成分的2倍才不会发生混迭，如一个500MHz的信号，至少需要1GS/s的采样速率。有如下几种方法可以简单地防止混迭发生： ·调整扫速； ·采用自动设置（Autoset）； ·试着将收集方式切换到包络方式或峰值检测方式，因为包络方式是在多个收集记录中寻找极值，而峰值检测方式则是在单个收集记录中寻找最大最小值，这两种方法都能检测到较快的信号变化。 ·如果示波器有Insta Vu采集方式，可以选用，因为这种方式采集波形速度快，用这种方法显示的波形类似于用模拟示波器显示的波形。 2.采样速率与t/div的关系 每台数字示波器的最大采样速率是一个定值。但是，在任意一个扫描时间t/div，采样速率fs由下式给出： fs=N/(t/div) N为每格采样点
数字示波器使用小方法 前言 本文的结构逐条编排，目的是使内容成为开放性和可添加型的，欢迎有经验的同事增加新的内容。 对本文中用到按键符号作如下规定： TRIGGER MENU→Type(main)→Edge(pop-up)→Coupling(main)→DC(Side) 代表按面板上的TRIGGER MENU键，再按显示屏下方的T ype键，重复按这个钮直到Edge高亮显示，再按显示屏下方的Coupling，再按显示屏右侧的DC键。 注：main代表显示屏下方的键，Side代表显示屏右方的键,pop-up代表一直按此键，直到项目高亮显示。 目录 一．安全问题 (1) 二．使用探头 (2) 三．触发方式 (11) 四．测试方法 (15) 五．小常识、小经验 (23)
一．安全问题 结论一示波器电源线要用三相插头良好接地（即接实验室的地线）说明为了避免电冲击对示波器造成损伤，输出及输入端进行电气连接前要保证示波器良好接地。 结论二探头地线只能接电路板上的地线，不可以搭接在电路板的正、负电源端说明交流供电系统或经整流后直流供电的系统的地一般都是接大地的。探头的地也是经示波器安全地线接大地的。如果探头的地搭在电路板上不是地的点上，就会造成此点和电源地短路，轻者使电路板工作不正常，重者会烧坏电路板或探头，造成严重后果。 尤其注意不能把探头的地接到电路板上的正、负电源端。 结论三不允许在探头还连接着被测试电路时插拔探头。 说明避免对示波器和探头造成损伤，尤其是有源探头。厂家说明。 结论四信号的幅度不要超过探头和示波器的安全幅度，以免造成损坏说明信号幅度超过±40V时，用有源探头P6245和P6243测量会造成探头的损坏。不同探头的幅度量程是不同的，要留心探头及示波器上的说明文字。
数字示波器使用 §1 基本操作常识 一、功能检查 1．接通仪器电源. 仪器执行所有自检项目,并确认通过自检,按SA VE/RECALL按钮,从顶部菜单框,默认的探头菜单衰减系数设值定为10X. 2．将p2100探头上的开关设定为10x,并将示波器探头与通道1连接.将探头连接器上的插对准ch1同轴电缆插接件上的插头并插入,然后向右旋转以拧紧探头. 把探头端部和接地夹接到探头补偿器的连接器上. 3．按自动设置钮.几秒钟内,可见到方波显示 按ch1 菜单按钮两次以关闭通道1 , 按ch2 菜单按钮以打开通道2.. 二、探头补偿 在首次将探头与任一输入通道连接时,进行此调节,使探头与输入通道相匹配. 1．将探头菜单衰减系数设定为10x, 将探头上的开关设定为10x 并将示波器探头与通道1连接. 将探头端部与探头补偿器的5伏连接器相连,基准导线与探头补偿器的地线连接器相连,打开通道,然后按自动门置. 2．检查所显示波形的形状. 3．如必要,调节探头. 自校准：应将所有探头或导线与输入连接器断开，然后，按UTILITY辅助功能钮，选择DO SELF CAL执行自校准，以确认准备就绪。 三、探头衰减系数设定: 探头有多种衰减系数,它们会影响示波器垂直标尺度数. 如改变(检查)探头衰减系数设定值,按所使用通道的---垂直功能菜单钮, 然后按---探头钮旁的选择钮,直至显示正确的设定值. 该设定在再次改变前一直有效. 注意:出厂时预定值为10x. 确认在探头上衰减开关的设定与示波器上探头探头菜单的选项相同.探头开关的设定值为1 和10. 注意:衰减开关,设定在1 时探头将示波器的带宽限制在7兆,欲全带宽时,必将开关设定为10-. 四、基本概念 （一）触发: 触发决定了示波器何时开始采集数据和显示波形,一旦触发被正确设定.它可以把不稳定的显示或黑屏转换成有意义的波形. 示波器在开始采集数据时,先收集足够的数据用来在触发点的左方画出波形,示波器在等待触发条件发生的同时连续地采集数据.当检测到触发后,示波器连续地采集足够的数据以在触发点的右方画出波形. 1．信源: 触发可从多种信源得到:输入通道,市电,外部触发.
数字示波器使用注意事项 首先在使用仪器前应仔细阅读说明书,对功能、使用注意事项有详细的了解。以下内容如果和说明书有出入以说明书和机身标示或其他声明的厂商数据、说明为准 1.一般情况下要求被测量设备和测量设备都应可靠连接参考地，如不能满足时应使用隔离系统做良好的隔离后才能测量，例如：使用隔离变压器，示波器使用电池供电，使用隔离探头等。 2.一般数字示波器配合探头使用时，只能测量(被测信号到信号地就是大地)信号端输出幅度小于300V CAT II信号的波形。绝对不能测量市电AC220V 或与市电AC220V不能隔离的电子设备的浮地信号。 3. 通用示波器的外壳，信号输入端BNC 插座金属外圈，探头接地线，AC220V电源插座接地线端都是相通的。如仪器使用时不接大地线，直接用探头对浮地信号测量，则仪器相对大地会产生电位差; 电压值等于探头接地线接触被测设备点与大地之间的电位差。这将对仪器操作人员、示波器、被测电子设备带来严重安全危险。 4.用户如须要测量与市电AC220V不能隔离的电子设备进行浮地信号测试时，必使用高压隔离差分探头或示波器使用电池供电。
非隔离示波器探头使用注意事项 1、首先要注意带宽是否满足要求，通常探头上标明多少MHz。 2、探头在使用之前应注意阻抗是否匹配。 3、探头电容和阻抗在不同档时并不相同，通常探头上会标明什么 档位多少pF的电容，一般高衰减档电容值小于低衰减档，测量敏感信号时，如高阻输出信号、晶振信号等一般要求使用10X 档测量。 4、示波器探头在使用时，要保证地线夹子可靠连接参考点 5、使用多通道测量时，由于非隔离探头底线连通，地线夹子应连 于相同点，如需测量非共地信号时需使用隔离探头并注意隔离电压不可超过隔离探头耐压范围 6、注意！！！现有的Agilent 1000X探头为非隔离探头，探头负 接头和BNC外圈是连通的。 7、
数字示波器的使用 实验报告 姓名： 学号： 座位号： 指导教师： 报告箱号： 实验日期：年月日星期第节
数字示波器的使用 预习提示：完整地学习使用某一仪器的最好方法一般是对照着用户手册，按照提示一步一步地操作，并观察记录实验现象和结果，思考自己所完成的仪器操作的作用。但初次接触像示波器这样的通用仪器，一方面，我们不可能在短时间内学会其所有的操作；另一方面，通用仪器的各种功能之间并不一定有直接的相互关联，我们可以选择其中的部分功能进行学习，其他功能可以留到以后用到时再参考用户手册来学习和实践。实验预习时，学生可以粗读用户手册中与实验内容相关的章节（第一章和第二章），知道有关功能/操作大致是哪些步骤、可以得到哪些结果。千万不要尝试去“背诵”用户手册的某个章节甚至整本用户手册。 实验目的： 预习作业： 1.示波器是一个什么样的仪器？它有哪些应用？ 2.本实验所用数字示波器的电压显示范围V pp是_________；若待测量信号的V pp小于此值，则可将信号 直接接到数字示波器的信号输入端（通道1或通道2）；若待测量信号的V pp大于此值，则需用示波器10:1衰减探头，且在探头线___________开关打开的情况下才能将信号接入示波器。 3.信号接入示波器之后，如果发现信号幅度纵向只占屏幕的很小部分或上下均超出屏幕显示范围，应调 节相应通道的________旋钮；若信号纵向偏离屏幕中心位置，则应调节相应通道的_________旋钮。若屏幕上显示的信号周期数太少或太多，则应调节该通道的________旋钮。 4.若屏幕上显示的信号一直在左右移动，很可能是因为_________源/模式选择或________电平设置不当。 5.（本题可在实验过程中完成）电压档位显示在液晶屏的_________位置，时基档位显示在液晶屏的 _________位置，触发源和触发模式选择显示在液晶屏的________位置。 6.（本题可在实验过程中完成）屏幕上，信号电压的零点由显示屏________位置的_______符号来指示。 信号以直流耦合方式输入时的指示符号是________；信号以交流耦合方式输入时的指示符号是 ________。
调整与使用示波器 郭明超 09015008 1．实验目的 （1）了解示波器的基本结构，熟悉数字示波器的调节和使用； （2）学会用数字示波器观测电压波形； （3）通过观测李萨如图形，学会一种用示波器测量频率和相位的方法。 2．实验仪器 GDS-2062数字示波器一台，F-05数字合成函数信号发生器一台。 3．实验原理 (1) 示波器的基本机构 示波器的规格和型号较多，但所有的示波器所具有的基本结构都相同，大致可分为：示波管（又称阴极射线管）、X 轴放大器和Y 轴放大器（含各自的衰减器）、锯齿波发生器等，见图8-1所示。 ○1示波管 示波管是示波器的核心部件，它主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分，这三部分全部被密封在高真空的玻璃外壳内（如图8-2所示）。电子枪有灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极共五部分组成。灯丝通电后加热表面涂有氧化物的金属圆筒（即阴极），使之发射电子。控制栅极是一个套在阴极外面的金属圆筒，其顶端有一小孔，它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起减速作用， 只有初速度较大的电子才可能穿过栅极顶端的小孔，进入加速区的阳极。因此控制栅极实际上起控制电子流密度的作用。调整示波器面板上的“亮度”旋纽，其实就是调节栅极电位改变飞出栅极的电子数目，飞出的电子数目越多，荧光屏上亮斑就越亮。从栅极飞出来的电子再经过第一阳极和第二阳极的加速与聚焦后打到荧光屏上形成一个明亮清晰的小圆点。偏转系统是由两对相互垂直的电极板组成。电子束通过偏转系统时，同时受到两个相互垂直方向的电场的作用，荧光屏上小亮点的运动轨迹就是电子束在这两个方向运动的叠加。 ○ 2X 、Y 轴电压放大器和衰减器 由于示波管本身的X 及Y 偏转板的灵敏度不高（约0.1~1mm /V ），当加在偏转板上的信号电压较小时，电子束不能发生足够的偏转，屏上的光点位移较小，不便观测。这就需要 Y 输入 X 图8-1 示波器的基本结构图 偏转系统 图8-2 示波管结构图
DS1052E 型数字示波器使用说明 概述 DS1052E 型示波器以优异的技术指标及众多功能特性的完美 结合，向用户提供了简单而功能明晰的前面板，以进行所有的基本操作。各通道的标度和位置旋钮提供了直观的操 作，完全符合传统仪器的使用习惯，用户不必花大量的时间去学习和熟悉示波器的操作， 即可熟练使用。为加速调整，便于测量，用户可直接按AUTO 键，立即获得适合的波形显 现和档位设置。除易于使用之外，示波器还具有更快完成测量任务所需要的高性能指标和 强大功能。通过1GSa/s 的实时采样和25GSa/ s 的等效采样，可在示波器上观察更快的信号。 强大的触发和分析能力使其易于捕获和分析波形。清晰的液晶显示和数学运算功能，便于 用户更快更清晰地观察和分析信号问题。
技术性能 50MHz 。双模拟通道，每通道带宽： 分辨率。×234 320高清晰彩色液晶显示系统： USB 存储设备以及USB 接口打印机，并可通过USB 存储设备进支持即插即用闪存式 行软件升级。 模拟通道的波形亮度可调。 AUTO ）。自动波形、状态设置（ 波形、设置、CSV 和位图文件存储以及波形和设置再现。 精细的延迟扫描功能，轻易兼顾波形细节与概貌。 自动测量20 种波形参数。 自动光标跟踪测量功能。 独特的波形录制和回放功能。 内嵌FFT。 LPF，HPF，BPF，BRF 。实用的数字滤波器，包含 Pass/ Fail 检测功能，光电隔离的输出端口。Pass/ Fail 多重波形数学运算功能。 独一无二的可变触发灵敏度，适应不同场合下特殊测量要求。多国语言菜单显示。 弹出式菜单显示，用户操作更方便、直观。
实验原理 1、双踪示波器的原理： 双踪示波器控制电路主要包括：电子开关、垂直放大电路、水平放大电路、扫描发生器、同步电路、电源等。 Y CH1 Y CH2 图1. 双踪示波器原理方框图 其中，电子开关使两个待测电压信号YCH1和YCH2周期性地轮流作用在Y偏转板，这样在荧光屏上忽而显示YCH1信号波形，忽而显示YCH2信号波形。由于荧光屏荧光物质的余辉及人眼视觉滞留效应，荧光屏上看到的是两个波形。 如果正弦波与锯齿波电压的周期稍不同，屏上出现的是一移动的不稳定图形，这是因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的起点均不一样所造成的。为了获得一定数量的完整周期波形，示波器上设有“time/div”调节旋钮，用来调节锯齿波电压的周期，使之与被测信号的周期呈合适的关系，从而显示出完整周期的正弦波形。 当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍，屏上一般会显示出完整周期的正弦波形，但由于环境或其他因素的影响，波形会移动，为此
示波器内装有扫描同步电路，同步电路从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”。如果同步电路信号从仪器外部输入，则称为“外同步”。操作时，使用“电平（LEVEL）”旋钮，改变触发电平高度，当待测电压达到触发电平时，扫描发生器开始扫描，直到一个扫描周期结束。但如果触发电位高度超出所显示波形最高点或最低点的范围，则扫描电压消失，扫描停止。 2．示波器显示波形原理： 如果在示波器的YCH1或YCH2端口加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期与正弦电压的变化周期相等时，则在荧光屏上将显示出完整周期的正弦波形，如图2所示。如果在示波器的YCH1、YCH2端口同时加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，则在荧光屏上将得到两个正弦波。 图2. 示波器显示正弦波形的原理 3、数字存储示波器的基本原理 数字存储示波器的基本原理框图如图3所示：
别看一个示波器探头很简单，其实还是很有讲究的。以下是圈圈使用示波器探头的一点小经验，供大家使用时参考一下。 首先是带宽，这个通常会在探头上写明，多少MHz。如果探头的带宽不够，示波器的带宽再高也是无用，瓶颈效应。 另外就是探头的阻抗匹配。探头在使用之前应该先对其阻抗匹配部分进行调节。通常在探头的靠近示波器一端有一个可调电容，有一些探头在靠近探针一端也具有可调电容。它们是用来调节示波器探头的阻抗匹配的。如果阻抗不匹配的话，测量到的波形将会变形。调节示波器探头阻抗匹配的方法如下：首先将示波器的输入选择打在GND上，然后调节Y轴位移旋钮使扫描线出现在示波器的中间。检查这时的扫描线是否水平（即是否跟示波器的水平中线重合），如果不是，则需要调节水平平衡旋钮（通常模拟示波器有这个调节端子，在小孔中，需要用螺丝刀伸进去调节。数字示波器不用调节）。然后，再将示波器的输入选择打到直流耦合上，并将示波器探头接在示波器的测试信号输出端上（一般示波器都带有这输出端子，通常是1KHz的方波信号），然后调节扫描时间旋钮，使波形能够显示2个周期左右。调节Y轴增益旋钮，使波形的峰-峰值在1/2屏幕宽度左右。然后观察方波的上、下两边，看是否水平。如果出现过冲、倾斜等现象，则说明需要调节探头上的匹配电容。用小螺丝刀调节之，直到上下两边的波形都水平，没有过冲为止。当然，可能由于示波器探头质量的问题，可能调不到完全无失真的效果，这时只能调到最佳效果了。 另外就是示波器上还有一个选择量程的小开关：X10和X1。当选择X1档时，信号是没经衰减进入示波器的。而选择X10档时，信号是经过衰减到1/10再到示波器的。因此，当使用示波器的X10档时，应该将示波器上的读数扩大10倍（有些示波器，在示波器端可选择X10档，以配合探头使用，这样在示波器端也设置为X10档后，直接读数即可）。当我们要测量较高电压时，就可以利用探头的X10档功能，将较高电压衰减后进入示波器。另外，X10档的输入阻抗比X1档要高得多，所以在测试驱动能力较弱的信号波形时，把探头打到X10档可更好的测量。但要注意，在不确信号电压高低时，也应当先用X10档测一下，确认电压不是过高后再选用正确有量程档测量，养成这样的习惯是很有必要的，不然，哪天万一因为这样损坏了示波器，要后悔就来不及了。经常有人提问，为什么用示波器看不到晶振引脚上的波形？一个可能的原因就是因为使用的是探头的X1档，这时相当于一个很重的负载（一个示波器探头使用×1档具有上百
数字示波器的原理及使用 【摘要】示波器是以直角坐标为参数系，以时间扫描为时基两维地显示物理量——电量瞬时变化的仪器，它不但能观测低频信号（包括单次信号)，同时也能观测高频信号和快速脉冲信号，并能对其表征的参量进行分析和测量。随着数字集成电路技术的发展而出现的数字存储示波器，不但能对波形进行显示，还能对波形进行存储、分析、计算，并能组成自动测试系统，使之成为了电子测量领域的基础测试仪器之一。 关键词：示波器，信号，数字集成电路，数字存储 【Abstract】Oscilloscope is an instrument that can display electrical signals in rectangular coordinates system based on amplitude and time. It can not only observe the low-frequency signal (including single signal), but also the high-frequency signal and pulse signal, and parameters on the characterization of the analysis and measurement. The digital storage oscilloscope was invented with the development of digital integrated circuit technology, which can not only display the waveform but also can store, analysis, calculate the Parameters of the signal and can form an automatic testing system. The digital storage oscilloscope have become one of the basic testing instrument for electronic measurement . Keywords: oscilloscope,signal,digital integrated circuit, digital storage oscilloscope 1.前言 随着数字集成电路技术的发展，数字式示波器的出现以其存储波形及多种信号分析、计算、处理等优良的性能逐步取代模拟示波器。与模拟示波器相比，数字示波器可以实现高带宽及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。 2.数字示波器的基本原理 2.1数字存储示波器的组成原理 典型的数字示波器原理框图如图2.1所示，它分为实时和存储两种工作状态，当其以实时状态工作时，其电路组成原理与模拟示波器相同。当其以存储状态工作时，它的工作过程一般分为存储和显示两个阶段，在存储工作阶段，模拟输入信号先经过适当的放大或衰减，然后经过采样和量化两个过程的数字化处理，将模拟信号转化成数字信号后，在逻辑控制电路的控制下将数字信号写入到存储器中。量化过程就是将采样获得的离散值通过 A/D转换器转换成二进制数字。采样,量化及写入过程都是在同一时钟频率下进行的。在显示工作阶段，将数字信号从存储器中读出来，并经D/A转换器转换成模拟信号，经垂直放大器放大加到CRT 的Y偏转板。与此同时，CPU的读地址计数脉冲加之D/A转换器，得到一个阶梯波的扫描电压，加到水平放大器放大，驱动CRT的X偏转板，从而实现在CRT上以稠密的光点包络重现模拟信号。
一.数字示波器存储时间长度计算 以常见示波器TDS220(存储深度2.5k)为例，如测一个300kHz方波 时间轴设定25us/div , 此时取样点间隔0.1us , 总记录时长250us , 一个周期的波形约由34个点组成 时间轴设定50us/div , 此时取样点间隔0.2us , 总记录时长500us , 一个周期的波形约由17个点组成 时间轴设定100us/div , 此时取样点间隔0.4us , 总记录时长1ms , 一个周期的波形约由8个点组成二. 如何选择示波器 1了解您的信号？ 您要知道您用示波器观察什么？既您要捕捉并观察的信号其典型性能是什么？您的信号是否有复杂的特性？您的信号是重复信号还是单次信号？您要测量的信号过渡过程带宽，或者上升时间是多大？您打算用何种信号特性来触发短脉冲、脉冲宽度、窄脉冲等？您打算同时显示多少信号？ 2模拟还是数字？ 参见前面的《示波器发展》。总之，传统的观点认为模拟示波器具有熟悉的面板控制，价格低廉，因而总觉得模拟示波器“使用方便”。但是随着A/D转换器速度逐年提高和价格不断降低，以及数字示波器不断增加的测量能力和实际上不受限制的各种功能，数字示波器已独领风骚。 3带宽如何？ 带宽一般定义为正弦输入信号幅度衰减到-3dB时的频率，即70.7%，带宽决定示波器对信号的基本测量能力。随着信号频率的增加，示波器对信号的准确显示能力将下降，如果没有足够的带宽，示波器将无法分辨高频变化。幅度将出现失真，边缘将会消失，细节数据将被丢失。如果没有足够的带宽，得到的关于信号的所有特性，响铃和振鸣等都毫无意义。 一个决定您所需要的示波器带宽有效的经验法则是“5倍准则”；即将您要测量的信号最高频率分量乘以5。 这将会使您在测量中获得高于2%的精度。 在某些应用场合，您不知道你的感兴趣的信号带宽，但是您知道它的最快上升时间，大多数字示波器的频率响应用下面的公式来计算关联带宽和仪器的上升时间：带宽= 0.35 ÷信号的最快上升时间。 带宽有两种类型：重复（或等效时间）带宽和实时（或单次）带宽。重复带宽只适用于重复的信号，显示来自于多次信号采集期间的采样。实时带宽是示波器的单次采样中所能捕捉的最高频率，且当捕捉的事件不是经常出现时要求相当苛刻。实时带宽与采样速率联系在一起。 由于更宽的带宽往往意味着更高的价格，因此应对照你的预算来评定通常要观察信号的频率成分。 4采样速率怎样？ 定义为每秒采样次数（Sa/s），指数字示波器对信号采样的频率。示波器的采样速率越快，所显示的波形的分辨率和清晰度就高，重要信息和事件丢失的概率就越小。 如果需要观测较长时间范围内的慢变信号，则最小采样速率就变得较为重要。为了在显示的波形记录中保持固定的波形数，需要调整水平控制按钮，而所显示的采样速率也将随着水平调节按钮的调节而变化。 如何计算采样速率？计算方法取决于所测量的波形的类型，以及示波器所采用的信号重建方式。 为了准确地再现信号并避免混淆，奈奎斯定理规定：信号的采样速率必须不小于其最高频率成分的两倍。 然而，这个定理的前提是基于无限长时间和连续的信号。由于没有示波器可以提供无限时间的记录长度，而且，从定义上看，低频干扰是不连续的，所以采用两倍于最高频率成分的采样速率通常是不够的。 实际上，信号的准确再现取决于其采样速率和信号采样点间隙所采用的插值法。一些示波器会为操作者提供以下选择：测量正弦信号的正弦插值法，以及测量矩形波、脉冲和其他信号类型的线性插值法。 有一个在比较取样速率和信号带宽时很有用的经验法则：如果您正在观察的示波器有内插（通过筛选以便在取样点间重新生成），则（取样速率/信号带宽）的比值至少应为4∶1。无正弦内插时，则应采取10∶1的比值。 5屏幕刷新率多快？ 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，
SDS5000型数字示波器操作规程 一、使用前须知 1.仪器标配 2.注意事项 a．使用适当的电源线：只允许使用国家认可的本产品专用电源线 b．见本产品接地：本产品通过电源电缆的保护接地。为了防止电击，在连接本产品的任何输入端或输出端连接之前，请务必将本产品正确接地 c．正确连接信号线：信号地线与地地电势相同，请勿将地线连接到高压线上 d．查看所有终端额定值：为了避免火灾或电击，请查看本产品的所有额定值和标记说明。请在连接产品前阅读产品手册，以便了解有关的额定值的详细信息 e．防静电保护：静电会造成仪器的损坏，尽可能在防静电区进行测试。在连接电缆到仪器之前，应将其内外导体短暂接地以释放静电 f．保持良好的通风：通风不当会引起仪器温度升高，进而引起仪器损坏。使用时应保持良好的通过风，定期检查通风口和风扇 g．避免电路外露：电源接通后，请勿接触外露的接头和原件 h．请勿开盖操作：请勿将本仪器机箱打开时运行本产品 i．使用合适的保险丝：只允许使用本产品指定规格的保险丝（5x20mm，T-Rated， 3.15A/250V AC） j．保持产品表面干燥和清洁 k．请勿在潮湿环境下操作 l．请勿在易燃易爆环境下操作 m．注意搬运安全：为了避免仪器在搬运时滑落，造成仪器面板上的按键，旋钮或接口等部件损坏，请搬运仪器的过程中注意安全 n．怀疑产品出故障时，请勿操作：如怀疑本产品有故障，请联系SIGLENT授权
的维修人员进行检测，任何对于本产品的维护、调节或零件的更换必须有SIGLENT授权的维修人员执行。 二、仪器参数 三、操作方法 1.连接电源 SDS5000X可输入交流电源的规格：100-240V,50/60Hz；100-120，440Hz。请使用附件提供的电源线缆将示波器与交流电连接。电源开关按钮控制示波器的运行状态。长按电源按钮两秒可令示波器进入待机状态。若需要测底关机则需要断开示波器的交流电源输入。 本仪器还提供“上电开机”选项，当“上电开机”功能有效时，示波器通过连接电源线接入交流电，示波器马上开机；如果禁用此功能，在示波器通过电源线输入交流电时，需要按电源按钮，示波器才能才开机。 设置“上电开机”选项操作为： 通过触摸屏功能-菜单-上电开机功能。 2.语言选择：开机后按下Utility按钮，再按系统设置，再按Language。 3.启动触摸屏，按下Touch按钮即可。示波器整个屏幕都是触摸屏，可以直接 使用手指进行触控，大部分的显示和控制都可以通过触摸屏实现，效果等于按钮和旋钮。
示波器的触发功能 汪进进美国力科公司深圳代表处 我记得初入力科的时候，在关于示波器的三天基础知识培训中有一整天的时间都是在练习触发功能。“触发”似乎是初学者学习示波器的难点。我们常帮工程师现场解决关于触发 的测试问题的案例也很多。通常有些工程师只知道“Auto Setup”之后看到屏幕上有波形然后“Stop”下来再展开波形左右移动查看细节。因此，我有时候甚至接到这样的电话，质疑我们的示波器有问题，因为他在”Auto Setup”之后看到的波形总是在屏幕上来回“晃动”。但是当我问他触发源设置得对不对，触发电平设置得合适否，是否采用了合适的触发方式等问题时，我没有得到答案; 即使有时遇到我心目中的高手，我也常发现他们对触发的基本概念都没有建立起来。我喜欢在写作某个主题之前google一下，但是很遗憾我没有找到一篇堪称完整的启蒙文章。虽然三家示波器厂家的PPT讲稿中都有很多关于触发的，但细致介绍触发的 中文文章真的很少。当然，这也是幸运的，因为我的拙文也许将是很多工程师茅塞顿开的启蒙之作。 触发是数字示波器区别于模拟示波器的最大特征之一。数字示波器的触发功能非常地丰富，通过触发设置使用户可以看到触发前的信号也可以看到触发后的信号。对于高速信号的分析，其实很少去谈触发，因为通常是捕获很长时间的波形然后做眼图和抖动分析。触发可能对于低速信号的测量应用得频繁些，因为低速信号通常会遇到很怪异的信号需要通过触发来隔离。假如示波器的触发电路坏了，示波器仍然可以工作，只是这时候看到的波形在屏幕上来回“晃动”，或者说在屏幕上闪啊闪的。这其实相当于您将触发模式设置为“Auto”状态并把触发电平设置得超过信号的最大或最小幅值。示波器的采集存储器是一个循环缓存，新的数据会不断覆盖老的数据，直到采集过程结束。如图一所示。没有触发电路，这些采集的数据不断地这样新老交替，在屏幕上视觉上感觉波形在来回“晃动”。Auto Setup是自动触发设置，示波器根据被测信号的特点自动设置示波器的水平时基，垂直灵敏，偏置和触发条件，使得波形能显示在示波器上。其主要目的是保证波形能显示出来，这对于拿到示波器不知道如何使波形“出来”的新手是有用的。但如果不理解触发的概念，通过Auto Setup的设置就开始观察，测量甚至得出结论是不对的。示波器毕竟是工程师的眼睛，工程师需要透彻掌握这个工具，用好这双眼睛。 所谓触发，按专业上的解释是：按照需求设置一定的触发条件，当波形流中的某一个波形满足这一条件时，示波器即实时捕获该波形和其相邻部分，并显示在屏幕上。触发条件的唯一
示波器使用教程 示波器是一种图形显示设备，它描绘电信号的波形曲线。这一简单的波形能够说明信号的许多特性：信号的时间和电压值、振荡信号的频率、信号所代表电路中“变化部分”信号的特定部分相对于其它部分的发生频率、是否存在故障部件使信号产生失真、信号的直流成份（DC）和交流成份（AC）、信号的噪声值和噪声随时间变化的情况、比较多个波形信号等。 一、数字示波器与模拟示波器的异同及选择 示波器通常分模拟示波器和数字示波器两种。初期主要为模拟示波器。中期数字示波器独领风骚。 廿世纪八十年代数字示波器异军突起，成果累累，大有全面取代模拟示波器之势，模拟示波器逐渐从前台退到后台。 但是在发展初期模拟示波器的某些特点，却是数字示波器所不具备的： ○操作简单：全部操作都在面板上可以找到，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：每秒捕捉几十万个波形，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。 简而言之，模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形，在规定的带宽内可非常放心进行测试。人类五官中眼睛视觉神经十分灵敏，屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断，细微变化都可感知。因此，刚开始模拟示波器深受使用者的欢迎。 如何选择示波器 自从示波器问世以来，它一直是最重要、最常用的电子测试工具之一；由于电子技术的发展，示波器的能力也在不断提升，其性能与价格也五花八门，市场参差不齐，本文从多方面阐述您如何选择示波器。 了解您的信号？ 您要知道您用示波器观察什么？既您要捕捉并观察的信号其典型性能是什么？您的信号是否有复 杂的特性？您的信号是重复信号还是单次信号？您要测量的信号过渡过程带宽，或者上升时间是多大？您打算用何种信号特性来触发短脉冲、脉冲宽度、窄脉冲等？您打算同时显示多少信号？ 模拟还是数字？ 传统的观点认为模拟示波器具有熟悉的面板控制，价格低廉，因而总觉得模拟示波器“使用方便”。