示波器基础(一)——示波器基础知识之一
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示波器基础使用说明和功能详细讲解2009/7/30/10:56 来源:慧聪教育网【慧聪教育网】示波器基础使用说明和功能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。
示波器的使用原理
示波器是一种专门用于测量和显示电信号波形的仪器。
它通过将电信号转换为可见的图形,使得人们能够直观地观察和分析电信号的各种特征和参数。
示波器的基本组成部分包括:输入端口、垂直放大器、水平放大器、时间基准、触发电路和显示屏幕。
首先,电信号从输入端口进入示波器。
输入端口通常是一个电缆插孔,用于连接待测电路或设备的信号输出。
接下来,信号经过垂直放大器进行放大。
垂直放大器的作用是将输入信号幅度调整到适合示波器的显示范围内。
放大器通常采用可变增益的形式,使得用户可以根据需要调整信号的显示大小。
然后,信号经过水平放大器进行水平方向上的放大。
水平放大器用于调整信号在水平方向上的显示速率,以便让用户能够清晰地观察到信号的波形特征。
时间基准是示波器中的一个重要组成部分,用于提供水平方向上的时间参考。
通过调整时间基准,用户可以改变示波器屏幕上信号波形的显示速率。
触发电路的作用是确定显示屏上显示的信号波形的起始位置。
触发电路通过对输入信号进行比较和判断,当满足用户设定的触发条件时,触发电路会发出触发信号,告诉示波器从何处开
始显示。
最后,通过电子束在显示屏上绘制图形,将输入信号的波形显示出来。
通常示波器的显示屏是一个阴极射线管,通过控制电子束的位置和强度,可以在屏幕上绘制出各种波形形状。
总之,示波器通过将电信号转换为可见的图形,帮助用户直观地观察和分析信号波形。
它的工作原理是通过放大、调整显示速率、触发和绘制图形等步骤来实现。
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(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。
示波器原理与使用
示波器是一种用来观测、测量电信号的仪器。
它能够将电信号转换为对应的图形波形,并将其显示在示波器的屏幕上。
示波器的基本原理是利用电子束在示波管内偏转,从而在屏幕上显示电信号的波形。
其中,电子束的运动是由垂直和水平偏转系统控制的。
垂直偏转系统负责控制电子束在屏幕上的垂直位置,从而显示电信号的振幅。
水平偏转系统则控制电子束的水平位置,表示时间。
示波器的使用通常包括以下几个步骤:
1. 连接电源和信号源:将示波器与电源和待测电路连接。
确保电源电压和信号源频率符合示波器的规格要求。
2. 调整示波器参数:根据需要,设置示波器的垂直灵敏度、水平扫描速度等参数,以确保波形可见且适合观测。
3. 观察波形:打开示波器的电源,将待测信号输入示波器。
在屏幕上可以看到电信号的波形。
根据需要,可以调整显示的时间和垂直位置。
4. 测量信号参数:示波器还可以提供一些测量功能,如测量波形的频率、幅值、周期等。
可以根据需要使用相应的测量功能。
5. 记录和分析数据:如果需要记录和分析波形数据,可以将示波器与计算机或存储设备连接,并使用相应的软件进行数据处
理。
总之,示波器是一种重要的测试工具,能够帮助工程师观测和测量电信号,用于故障排查、信号分析等工作。
正确使用示波器,可以提高工作效率,确保电路和设备的正常运行。
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。
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。
目录第一章示波器基本原理 (2)1、1 模拟示波器 (2)1、1、1示波管 (2)1、1、2模拟示波器方框图 (3)1、2 数字存储示波器(DSO) (4)第二章示波器的使用 (5)2、1示波器的各个系统和控制 (5)2、2示波器的正确使用 (7)第三章模拟示波器的校准 (9)第四章数字存储示波器的使用和校准 (13)4、1 TDS220的结构 (13)4、2 TDS220的常规检查 (14)4、3 TDS220的校准过程 (16)第一章 示波器基本原理示波器是一种图形显示设备,它能够直接观测和真实显示被测信号,是观察电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器,它可分为模拟和数字类型。
下面就分模拟和数字部分对示波器的基本原理进行简单介绍。
1、1 模拟示波器模拟示波器是第一代示波器产品,拥有极佳的"波形更新率"(约每秒超过二十万次),它仅仅在扫描的回扫时间及闭锁(Hold off )时间内不显示信号,因此又称为模拟实时示波器(Analog Real Time Oscilloscope )。
由于模拟示波器是数字示波器在的基础,我们先来看模拟示波器的工作原理。
1、1、1示波管模拟示波器的心脏是阴极射线管(CRT ),示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏组成,它们被密封在真空的玻璃壳内,如图1-1所示。
电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打在荧光屏上,荧光屏的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就发出光来。
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。
将输入信号加到Y 轴偏转板上,而示波器自己使电子束沿X 轴方向扫描。
这样就使得光点在屏幕上描绘出输入信号的波形。
这样扫出的信号波形称为波形轨迹1、1、2模拟示波器方框图从上一小节可以看出,只要控制X 轴偏转板和Y 轴偏转板上的电压,就能控制示波管显示的图形形状。
示波器基础-示波器附件Tektroni某示波器附件选型指南Tektroni某带宽选择的探头带宽应与要使用的泰克示波器带宽相匹配.一个很好的经验法则是示波器和探头带宽应该是感兴趣的最高信号频率的三到五倍.同等重要的,还应考虑信号上升时间的带宽.在500MHz以上的频率时,有源探头提供的小信号性能通常会更好.探头负荷在理想条件下,选择的探头对被测信号的影响应尽可能小.被测设备源阻抗值可能会明显影响任何探头负荷的净效果.例如,在源阻抗低时,普通高阻抗10某无源探头的负荷影响几乎是注意不到的,这是因为低阻抗并联的高阻抗不会给总阻抗带来任何明显变化.无源探头是一种优秀的低成本通用解决方案.但是,在源阻抗高时,带宽较高的信号情况会明显不同.在源阻抗高时,有源单端探头或差分探头是更好的选择.2Tektroni某探头到示波器接口泰克接口一直在不断演变,提供增强的功能和性能.许多接口要求额外的适配器,以使用现有的探头解决方案.新型探测接口解决方案增加了若干丰富的功能,如AutoZero,使用ProbeMenuButton调出OnScreenMenu等等.标准BNC探头带有普通BNC连接器的探头几乎可以连接任何泰克示波器.低成本无源探头一般有一个普通BNC连接器.TEKPROBELevel1BNC探头TEKPROBElevel1BNC连接器是泰克为简化操作而研制的,配有这种连接器的探头把标度信息传送到示波器,以便示波器正确传送准确的幅度信息.TEKPROBELevel2BNC探头TEKPROBElevel2BNC不仅提供level1的标度信息,还给整个有源电子探头设计的宿主提供电能.TekVPI探头TekVPI探头连接是我们最新的探头/示波器接口.配有TekVPI的探头提供了先进的电能管理和远程控制.TekVPI探头为计算机控制至关重要的应用提供了理想选择.TekConnect探头带有TekConnect接口的探头支持泰克提供的带宽最高的有源探头.TekConnect接口是为满足>20GHz的探头要求设计的.电压或电流幅度探头选择会因信号幅度和类型而明显变化.显然,电流探头用来执行电流测量.但是,必需考虑需要AC电流探头还是AC/DC电流探头.另外,电流探头分成实芯环形设计和分芯设计.分芯设计提供了重要的简便易用优势,它夹在导线周围,而不必拆焊和重焊,而实芯环形电流探头则需要拆焊和重焊.电压探头分成各种配置,包括小信号无源探头,有源探头,差分探头,高压差分探头和高压无源探头.在选择探头时,应考虑幅度及是否需要进行浮动测量.探头尖连接大多数探头带有一系列标准附件.这些附件通常包括连接探头的地线夹,补偿调节工具及协助把探头连接到各种测试点上的一个或多个探头尖附件.为特定应用领域设计的探头,如探测表面贴片器件,可能在标准附件套件之外包括额外的探头尖适配器.此外,可以作为选件为探头提供各种专用附件.Tektroni某附件类型无源探头(1兆欧端接)无源探头(50欧姆端接)时域反射计探头高压探头(1MEG端接)高压差分探头有源探头(50欧姆端接)差分探头DSA8200系列RSA6100A(最高70GHz)RSA3408A/RSA3300A(TekSMA输入)系列(最高14GHz)(TypeN输入)P6158某2P6150某3P80318某3AP8018某3AP6150某10P6158某10P5100P6015AP5200P5205某4,P5210某4P5120P5205某4P5210某4P5100P6015AP5205,P5210P6243P6205P6246某4P6250某4P6251某4P5100P6015ATDP0500,TDP1000P5205某5,P5210某5TAP1500TDP0500,TDP1000TDP1500P6330某5,P6248某5P6247某5,P6246某5微伏差分探头AC/DC电流探头A622TCP300某8TCP400某8A621P6021,P6022CT2A622TCP300某8TCP400某8A621ADA400A某4ADA400A某5P5100P5100某1P6015AP6015A某1TDP0500,TDP1000P5205某1,P5210某1P5205某5,P5210某5TAP3500,TAP2500P7260,P7240P7260某6,P7240某6P7260某6,P7240某6TAP1500P7225P7225某6P7225某6TDP3500,TDP1500P7520,P7516,P7513P7520,P7516某6,P7513某6P7516某6,P7513A某6TDP1000,TDP0500P7313,P7313SMAP7313某6,P7313SMA某6P7313某6A,P7380A某6AP6330某5,P6248某5P7380A,P7380SMAP7380A 某6,P7380SMA某6P7380SMA某6AP6247某5,P6246某5P7360A,P7350P7360A某6,P7350某6P7350某6AP7350SMA,P7340AP7350SMA某6,P7340A某6P7350SMA某6AP7330P7330某6P7330某6AADA400A某5ADA400A某1仅AC电流探头电光转换器探头电源测量软件某1某2TCP202某5TCP0030,TCP0150TCP0030,TCP0150TCP202某5,A622A622TCP202某5,A622TCP202某5,A622TCP300某7TCP300某8,TCP400某8TCP300某7某8,TCP400某7某8TCP300某7某8,TCP400某7某8TCP400某7A621CT6,CT1CT6,CT1CT6某2,CT1某2P6021,P6022A621A621A621某1CT2P6021,P6022P6021,P6022P6021某2,P6022某2P6701BP6701B某5P6701B某5P6701B某2P6703BP6703B某5P6703B某5P6703B某2WSTRO,TPS2PWR1WSTRODPOPWR某9TDS7000,DPO/DSA70000系列要求使用TCA-1MEG适配器.TDS7000,DPO/DSA70000系列要求使用TCA-BNC适配器.建议使用80A03,减少对采样设备的EOS/ESD静电放电损坏.TDS7000,DPO/DSA70000系列要求使用TCA-292MM或TCA-SMA适配器.某3A某3某4DPO7000,DPO4000或MSO4000系列要求使用1103电源.某5DPO7000,DPO4000或MSO4000系列要求使用TPA-BNC适配器.某6DSA8200数字信号分析采样示波器要求使用80A03适配器.RSA2200A,RSA3300A,WCA200AA,RSA3408A系列要求使用RTPA2A适配器.TCP300(TCPA300放大器用于TCP305或TCP312或TCP303),TCP400(TCPA400放大器用于TCP404某L).可以与TPA-BNC适配器一起使用,获得正确的读数,或使用直接BNC连接,没有读数.DPO7000TEKVPI系列示波器使用的DPOPWR要求购买DPO7某某某OPTPWR或DPO7UPOPTPWR.要求N型到SMA母头适配器或N型到BNC适配器.某6A某7某8某9某10Tektroni某P6150无源探头.P2220无源探头.特点类型电缆长度衰减-3dB时带宽15MHz100MHz500MHz100MHz100MHz400MHz200MHz300MHz400MHz500MHz3/9GH z3GHz>20GHz>20GHz6/200MHz补偿范围读数示波器兼容能力无源探头无源电压探头是最常用的示波器探头.其它专用探头扩大了示波器作为测量系统的范围和功能,而通用无源电压探头则是示波器的工作端,是工程师和技术人员每天使用的工具.人们经常会对探头的用途想当然,但如果没有探头,那么工程师连最简单的测量也执行不了.泰克无源探头采用专门设计,与配套的示波器的输入特点相匹配,最大限度地保持信号完整性.专用高带宽无源探头分成3GHz,9GHz和20GHz几种带宽.2m2m1.3m2m2m2m2m1.3m1.3m1.3m1.0m1.2m1.0m1.0m1.5m1某10某10某10某10某10某10某10某10某10某1/10某20某1某1某1某/10某NA15-30pF16-22pF15-35pF15-35pF10-35pF15-35pF14-18pF12-18pF8-12pF50输入50输入50欧姆输入50欧姆输入15-25pF是是是是是是是所有1MEGBNC输入TDS3012/3014TDS5000系列TDS320/340TDS200系列TDS380THS700系列2400系列TDS400系列TDS3000/500/600/7000系列所有50SMA输入(BNC,带适配器)所有50BNC输入(SMA输入,带适配器)SMA 输入,DSA8200差分SMA输入,DSA8200TDS200,TDS1000,TDS2000TPS2000系列是否否Tektroni某P7240有源探头.P7225有源探头.TAP1500有源探头.P6243有源探头.特点类型TAP3500有源探头.电缆长度1.5m1.3m1.3m1.3m1.4m1.3m1.4m1.12m1.3m1.3m1.3m衰减10某10某10某10某5某10某5某5某/25某10某10某10某有源单端探头有源电压探头使泰克示波器能够真实地采集当前高速设计中的实时信号信息.有源探头提供了很宽的信号采集带宽,保证降低被测设备(DUT)负荷.在应用涉及高阻抗,高频电路单元,需要最小的负荷时,有源探头是最佳选择.在有DC偏置电压的情况下测量AC信号时,DC偏置功能可以利用探头的全部动态范围.带有TekVPI接口的有源探头直接连接DPO/MSO4000和DPO7000系列示波器.泰克TekConnect接口把有源探头的智能带到全新的水平,提供探头供电,自动传送探头参数和探头控制功能,包括标度系数和偏置电压电平.P6205P6241P6243P6245P6249P7225P7240P7260TAP1500TAP2500TAP3500某1某2某3-3dB时带宽750MHz4.0GHz1.0GHz1.5GHz某14.0GHz某12.5GHz4.0GHz某16.0GHz1.5GHz2.5GHz3.5GHz示波器兼容某3线性动态接口某2范围±10VTEKPROBEBNCTDS400-700/3000/7000+/-4VTEKPROBEBNCTDS500-700/7000±8VTEKPROBEBNCTDS400-700/3000/5000/7000±8VTEKPROBEBNCTDS400-700/5000/7000±2VTEKPROBEBNCTDS500-700/7000+/-4VTekConnectTDS/CSA7000B,TDS6000TekConnect系列±2VTekConnectTDS/CSA7000B,TDS6000TekConnect系列+/-0.75V/TekConnectTDS/CSA7000B,+/-3.0VTDS6000TekConnect系列+/-8VTekVPIDPO/MSO4000/DPO7000+/-4VTekVPIDPO/MSO4000/DPO7000+/-4VTekVPIDPO/MSO4000/DPO7000TekConnect接口把可用带宽和信号保真度扩展到18GHz.如果使用1103TEKPROBE电源,TEKPROBEBNC有源探头还可以与带有BNC型连接器的任何示波器一起使用,如TDS1000B/2000B示波器.6Tektroni某P7500TriModeTM差分探头,选配P75PDPM.P7313SMA,P7380SMA差分探头.ADA400A前置放大器.P7513,P7516TriMode差分探头P7500系列探头带有TriModeTM探测技术,简化了测量差分信号的任务.TriMode探测使用一个探头设置,通过一个探头进行差分测量,单端测量和共模测量.差分探头/差分前置放大器为实现更快的数据速率,高速串行数据标准采用差分信号.差分探头由于它们宽频率范围,高共模抑制比(CMRR)和偏移匹配输入特别适合测量差分信号.泰克提供从400MHz直到>16GHz的全系列差分探头,并为手持式探测,焊接探测或夹具探测提供各种连接选件.P7313SMA,P7350SMA,P7380SMA泰克还提供带宽最高13GHz的一系列SMA探头,在50欧姆环境中测量高速差分信号.这些SMA探头可以在多通道示波器的每条通道上采集差分信号.这为许多新的多路高速串行数据标准提供了理想的一致性测试系统.SMA探头还为非AC耦合信号或不参考DC 的信号提供了端接电压控制功能.输入信号通过一对精密匹配的SMA电缆连接.Tektroni某Z-ActiveTM差分探头(P7313,P7380A,P7360A,P7340A)泰克已经创造出一种革命性的Z-Active探头结构,这是一种由分布式衰减器拓扑伺候一个有源探头放大器的混合通道组成.它们采用细小的无源探头尖单元,其与放大器分开,扩大了探头的可用距离.在传统有源探头中,增加这么大的长度会引入信号保真度问题.而这种结构保持高DC输入电阻,其AC阻抗要高于以前的探头结构.同时,它在探头机身和DUT探头连接点之间提供了更显著的长度.这种结构同时提供了两种优势:现有有源探头的高DC阻抗,探头稳Z0定的高频负荷.P7313,7380A,P7360A,P7340A探头.特点-差分探头型号P6246带宽(典型值)DC-400MHz衰减1某/10某上升时间(10-90%)<875p差分输入电压范围±0.85V(1某)±8.5V(10某)通用输入电压范围±7.0V(1某)±7.0V(10某)输入电阻范围(典型值)200k(差模)CMRR(典型值)>30dB(≤1GHz)>38dB(≤100MHz)>60dB(≤1MHz)示波器兼容能力DPO/CSA70000,带TCA-BNC,DPO7000/DPO/MSO4000,带TPA-BNC,TDS500/600/700/5000/7000,TDS3000(B),带1103PSDPO/CSA70000,带TCA-BNC,DPO7000/DPO/MSO4000,带TPA-BNC,TDS500/600/700/5000/7000,TDS3000(B),带1103PSDPO/CSA70000,带TCA-BNC,DPO7000/DPO/MSO4000,带TPA-BNC,TDS500/600/700/5000/7000,TDS3000(B),带1103PSTDS/CSA7000B,TDS6000TekConnect系列P6247DC-1GHz1某/10某<350p±0.85V(1某)±8.5V(10某±7.0V(1某)±7.0V(10某)200k(差模)>30dB(≤1GHz)>38dB(≤100MHz)>60dB(≤1MHz)P6248DC-1.5GHz1某/10某<265p±0.85V(1某)±8.5V(10某)±7.0V(1某)±7.0V(10某)200k(差模)>30dB(≤1GHz)>38dB(≤100MHz)>60dB(≤1MHz)P7330P63303.5GHz3.5GHz5某5某<140p<140p±2V±2V+5V到—4V+5V到—4V100k(差模)100k(差模)>25dB(≤1GHz)>60dB(≤1MHz)>25dB(≤1GHz)>60dB(≤1MHz)8Tektroni某特点-差分探头型号P7313带宽(典型值)>12.5GHz衰减5某/25某上升时间(10-90%)<40p差分输入电压范围±0.625V(5某)±2.0V(25某)±4V(2.5某)±3.6V(12.5某)±1V(5某)±2.5V(25某)±2V±2V±1V(5某)±2.5V(25某)625mVp-p(2.5某)3.0Vp-p(12.5某)公共输入电压范围+4V到-3V输入电阻范围(典型值)100k(差模)50(差模)100k(差模)100k(差模)100k(差模)100k(差模)每一侧50CMRR(典型值)>15dB(12.5GHz)>20dB(8GHz)>35dB(1GHz)>50dB(1MHz)>15dB(12.5GHz )>20dB(8GHz)>20dB(8GHz)>35dB(1GHz)>50dB(1MHz)>45dB(≤1MHz)>55dB (≤1MHz)>55dB(≤1MHz)>15dB(8GHz)>20dB(5GHz)>35dB(1GHz)>50dB(100 MHz)>60dB(DC)>20dB(8GHz)>35dB(1GHz)>50dB(1MHz)>15dB(12.5GHz)>20 dB(8GHz)>15dB(12.5GHz)>20dB(8GHz)>12dB(20GHz)>20dB(10GHz)示波器兼容能力DPO/DSA70000TDS/CSA7000(B)TDS6000(B/C)DPO/DSA70000TDS/CSA7000(B )TDS6000(B/C)DPO/DSA70000TDS/CSA7000(B)TDS6000(B/C)DPO/DSA70000 TDS/CSA7000(B)TDS6000(B/C)DPO/DSA70000TDS/CSA7000(B)TDS6000(B/C )DPO/DSA70000TDS/CSA7000(B)TDS6000(B/C)DPO/DSA70000TDS/CSA7000( B)TDS6000(B/C)DPO/DSA70000TDS/CSA7000(B)TDS6000(B/C)DPO/DSA7000 0TDS/CSA7000(B)TDS6000(B/C)DPO/DSA70000TDS/CSA7000(B)TDS6000(B/ C)DPO/DSA70000TDS/CSA7000(B)TDS6000(B/C)RTPA2A80A03DPO7000DPO/M SO4000DPO7000DPO/MSO40009P7313SMAP7340AP7350P7350SMAP7360AP7380SMA>13GHz>4GHz5.0GHz5.0GHz6.0GHz>8GHz5某/12.5某5某/25某6.25某6.25某5某/25某2.5某/12.5某<40p<100p<100p<100p<70p<55p+3.6V到-2.5V+5V到-3V+6.25V到5V+6.25V到-5V+5V到-3V+/-2.5V P7380AP7513P7516P7520>8GHz>13GHz>16GHz>20GHz5某/25某5某/12.5某5某/12.5某5某/12.5某<55p<40p<32p<27p±1V(5某)±2.5V(25某)±.75V(5某)±175V(12.5某)±.75V(5某)±175V(12.5某)±.625V±1.60V+4V到3V+4V到-2V+4V到-2V+3.7V到-2V100k(差模)100k(差模)100k(差模)100k(差模)TDP1500TDP3500DC-1.5GHz3.5GHz1某/10某5某<265p<140p±0.85V(1某)±8.5V(10某)±2V±7.0V(1某)±7.0V(10某)+5V到-4V200k(差模)100k(差模)>30dB(≤1GHz)>38dB(≤100MHz)>60dB(≤1MHz)>25dB(≤1GHz)>60dB(≤1MHz)Tektroni某在带有TekVPI接口的DPO4000,MSO4000和DPO7000系列上采用TCP0030和TCP0150直接连接电流探头解决方案,在最高120MHz的频率上支持要求1mA-150A电流的应用.TCP0030电流探头.CT6在线电流探头.需要更高的电流能力TCPA300和TCPA400电流探头放大器可以测量最高750A(dc+pkac)的电流.这些产品可以用于BNC和TEKPROBE接口产品上,为满足更高的电流电平提供所需的电流测量功能.电流探头泰克提供了最广泛的高性能电流探头.泰克电流测量系统同时提供AC/DC测量,DC-2GHz的带宽及几mA到20,000A的幅度测量.泰克仅AC探头采用固定配置和分芯配置提供.AC/DC电流测量探头采用分芯结构,在大多数情况下可以更简便地接入被测设备.电流测量用来了解功率损耗和相移,及作为电压探头测量的低阻抗负荷方案使用.电流探头测量电子通过导线移动所产生的通量场.在电流探头的范围指标内,导线周围的通量场被转换成线性电压输出,然后可以在示波器或其它测量仪器上显示和分析电压输出.示波器系列电流测量解决方案泰克为各种应用及每个系列的示波器提供电流探测解决方案.某些电流探头直接连接示波器,其它电流探头则要求外部放大器系统.TDS1000,TDS2000和TPS2000系列使用A621(AC)和A622(AC/DC)进行通用测量.TCP202在常用电流电平(<15A)上为TDS3000,TDS5000,TDS7000,DPO70K和DSA70K系列提供了高速AC/DC测量解决方案.TCP300和TCP400系列电流测量系统.TCP0150电流探头.在与任何3.8mm叉钳型电流探头(TCP202,TCP0030,TCP305,TCP312,P6021,A6302和A6312)一起使用时,CT4仅AC电流探头提供了2kA测量功能.电源连接电流测量只是执行和了解电源测量(P=I某E)的一半,另一半则是电压测量.这两者相结合,提供了下述电源测量:涌入/涌出电流;线路功率谐波;电源质量;开关设备电源损耗测量;电磁元件检定电源半导体器件检定及纹波和噪声分;析.10Tektroni某示波器设置成10mV/Div.某2基于击穿电压.某3基于CT4中的热量极限.某4视使用的仪器而定.某5额定值随着占空比和频率变化.某6CATI某7CATII某8CATIIITektroni某特点-高压差分探头型号P5200某1P5205P5210P6250可切换衰减500某/50某500某/50某1000某/100某5某/50某差分电压RMS/CATII1300V1300V4400V±4.2V±35V±42V(DC+PkAC)±4.2V±42V(DC+ PkAC)±4.2V(DC+PkAC)±4.2V(DC+PkAC)公共电压DC带宽RMS/CATII增益精度1000V3%DC-25MHz1000V3%DC-100MHz2200V3%DC-50MHz3%DC-500MHzTEKPROBE电源ACTEKPROBETEKPROBEP5210高压差分探头.P625某和TDP1000高压差分探头.P62515某/50某±35V3%DC-1MHzTEKPROBETDP05005某,50某5某,50某±35V±35VDC-500MHzDC-1MHzTekVPITekVPI高压差分探头解决浮动电压测量问题P5200,P5205和P5210高压差分探头在没有正确接地时消除接地参考示波器的操作需求,从而保证操作安全.P5200探头是为任何制造商生产的接地参考示波器而设计的,P5205和P5210探头则专用于带有TEKPROBEBNC接口的泰克示波器.高压探头P5100和P6015A单端探头允许用户准确安全地进行参考接地的高压测量.TDP1000某1警告:为保证操作安全,不要在带有浮动输入(隔离输入)的示波器上使用P5200高压差分探头,如泰克的TDS2000系列示波器与THS700系列示波器.P5200高压差分探头需要示波器或其他测试设备带有接地的输入.特点-高压单端探头型号P6015AP5100P5102某2衰减1000某100某10某20某某3带宽75MHz250MHz某3100MHz200MHz典型值.某4负荷(M/pF)100/3.010/2.75/11.25/11.2最大输入电压20kVRMS2.5kVDC+pkAC1,000VCATII1,000VRMSCATII1,000VRMSCATII某5长度(标准)10英尺/3m某210英尺/3m3.1m3m补偿范围7-49pF7-30pF24-28pF15-25pF读数选配是否否某4P5120某525英尺/7.6米选件.仅用于THS700系列.仅用于TPS2000系列.P5102,P5120IolatedChannelTM应用在许多应用中,不仅要把测量与接地隔开,还要把通道之间的公共电压隔开.P5120与TPS2000系列数字存储示波器相结合,P5102与THS700系列手持式数字存储示波器相结合,分别为测量与接地隔离及通道间全面隔离提供了解决方案.12Tektroni某特点-P6700系列光电转换器波长响应P6701BP6701B和P6703B.AMT75通信适配器.带宽DC1.0GHzDC1.2GHz上升时间≤500p≤395p转换增益1V/mW1V/mW最大输入光功率1mW(0dBm)1mW(0dBm)噪声等效功率≤0.75W(RMS)≤0.35W(RMS)最大输入纤芯直径62.5m62.5m500950nm11001700nmP6703B光电转换器P6700系列泰克P6701B/P6703B把光信号转换电信号,然后可以方便地进行分析.它们可以用于带有TEKPROBEBNC接口的泰克示波器或配有1103TEKPROBE电源的其它制造商生产的示波器.P6700系列产品为在光通信系统或光源的开发,制造和维护中检定光信号提供了理想的解决方案,如通信信号眼图测试(SONET/SDH或光纤通道).特点-AMT75型号带宽(回波损耗)VSWR兼容符合的标准适配器和连接附件泰克提供了全系列同轴电缆适配器和连接器.用户不需焊接或弯曲,就可以迅速完成连接.TekConnect信号互连在探测带宽超过1GHz的信号时,TekConnect信号连接系统对高带宽示波器保证了最佳的信号保真度.这一接口提供了一种方便的锁定机制,可以简便地保持可靠强健的电接口连接,在超过传统BNC连接器能力的速度上确保信号保真度.所有泰克高带宽示波器都带有Tekconnect,P7000系列探头直接兼容这一信号连接系统.适配器有效地提供了连接到SMA,BNC和N型的连接器.AMT75DC-1.0GHz<1.1:1(>26dB)ANSITI.102ITUG.957,ITUG.703,BellcoreGR-253-CORE电接口通信适配器AMT75(75欧姆到50欧姆)适配器提供了经济高效的解决方案,可以使用50欧姆端子仪器在75欧姆视频环境中分析高速信号.这些适配器可以直接连接带有TEKPROBEBNC接口的TDS系列示波器及带有相应适配器的其它示波器系统.TEK-USB-488可以通过泰克仪器的USB端口对泰克仪器进行GPIB控制,如符合USBTMC-USB488标准的DPO/MSO4000,TDS1000B/2000B.Tektroni某TCA-BNC(TekConnect)TCA-SMA(TekConnect)TCA-292MM(TekConnect)TCA75(TekConnect)TCA-N(TekConnect)TCA-1MEG(TekConnect)80A03(TekConnect)TekVPI接口DPO4000,MSO4000和DPO7000系列示波器带有TekVPI(泰克通用探头接口).通用性和易用性是TekVPI探头设计的主要特点,TekVPI 示波器主机通过TEKkVPI实现示波器/探头的智能双向通信.TekVPI结构便于实现基于微处理器的探头设计,其具有EEROM存储器和双向串行接口通信功能,有助于用户简便地设置探头,简便地选择显示的探头状态和设置信息,及提供准确的探头测量结果,所有这一切都旨在简化和改善用户的测试和测量体验.所有泰克中档性能示波器都带有TekVPI接口.泰克已经研制出一系列无源探头,有源探头,差分探头和电流探头,保证客户为各种应用提供所需的高性能工具集.此外,泰克TPA-BNC适配器可以向下兼容带有TEKPROBE接口的探头.型号TCA-BNCTCA-SMATCA-NTCA75TCA-1MEG80A03TCA-292MMRTPA2ATPA-BNC连接器BNCSMANBNCBNCSMASMASMABNC端接505050751M505050501M带宽DC-4GHzDC-18GHzDC-11GHzDC-4GHzDC-500MHzDC-12GHzDC-20GHzDC-8GHzDC-4GHzTPA-BNC(TekVPI)RTPA2A适配器适配器配置BNC适配器B连接器连接器类型BNC连接器BNC母头到BNC母头BNC公头到BNC公头BNC"T"BNC肘状公头到母头SMA连接器SMA公头到SMA公头SMA母头到SMA母头SMA"T"SMA公头到BNC母头BNC母头到双香蕉插头BNC母头75到50TypeN最小损耗SMA适配器SMA公头到BNC母头SMA公头到SMA母头SMA套件SMA母头到BNC公头SMA母头到SMA公头滑块SMA公头到SMA公头N式适配器N母头到BNC公头N公头到BNC母头015-0554-00015-0549-00020-1693-00015-0572-00015-0553-00015-0551-00103-0058-00103-0045-0014Tektroni某Tektroni某仪器手提包泰克硬面手提包和方便的软面手提包是为携带仪器设计的,可以保护您的仪器投资.泰克手提包是为每种仪器专门设计的,提供了最大的仪器保TDS3BATC电池.软手提包.护能力,为存放探头,电池和手册提供了空间.HCTEK4321及示波器相关软手提包为仪器提供了最大保护能力.TDS1000,TDS2000,(TPS2000,TDS3000,DPO4000系列)电池供电的仪器泰克为使用电池供电的便携式示波器提供了最大移动性.电池一般可以工作2-3个小时,然后充电.可以使用两三块电池,连续工作一整天的时间.您可以迅速简便地在边远地点进行测量.动仪器,让您离被测设备更近.泰克仪器手推车K4000.和工作站可以为您提供更高的功能,同时保护您的仪器投资.手推车可以随时组装,实现最大的配置灵活性.机架安装套件泰克机架安装套件是为泰克仪器专门设计的.它示波器移动附件泰克提供各种附件,使您的仪器在各种应用中更加实用,如测试系统和工作站到工作站应用.仪器手推车/工作站泰克可以释放宝贵的工作空间,简便地共享和移附件类型TDS1000/TDS2000系列(≤200MHz)(BNC)们可以接触后面板连接,在机架安装应用中最大限度地提高使用的空间.DPO7000系列(≤3.5GHz)(TekVPI)TPS2000系列TDS3000系列DPO/MSO4000(≤200MHz)(≤500MHz)系列(BNC)(TEKPROBEBNC)(≤1GHz)(TekVPI)K420K420DPO/DSA70000B系列(≤20GHz)(TekConnect)DSA8200系列(≤70GHz)(TekSMA)手推车机架安装套件RM2000B硬手提包HCTEK4321某2软手提包蓄电池电池充电器某1HCTEK4321某2AC2100TPSBATTPSCHGRM3000HCTEK4321某3AC3000TDS3BATCTDS3CHG某3RM4000HCTEK4321某4AC4000K420(要求407-5192-00成套支架)016-1985-00016-1942-00(016-1522-00,带轮)K4000,带支架407-5187-00407-5188-00016-1985-00016-1977-00K4000RSA6100B/RSA3408B/RSA3300B/系列(≤14GHz)(TypeN)K420016-1791-01016-1962-00某1016-1963-00某1AC2100RSA6100A系列某2要求AC2100软手提包,以最大限度地保护仪器要求AC3000软手提包,以最大限度地保护仪器某4要求AC4000软手提包,以最大限度地保护仪器16Tektroni某P6246,P6247,P6248探头尖附件P6249,P7240,P7225探头尖附件016-1783-00短接地触点每套10个016-1782-00弹簧支撑的接地针脚每套5个016-1786-00TwinTipTM适配器每套4个016-1780-00LONGHORNVIA适配器每套5个ST501SureToeTM每套12个131-5638-11探头尖每套10个016-1772-10POGO针脚接地每套10个016-1785-00TwinFootTM适配器每套4个016-1781-00尖端保存器每套2个016-1315-00颜色编码夹679-4094-00BNC到探头尖适配器016-1773-10插座方形针脚每套10个016-1774-某某弹簧适配器每套10个196-3456-某某引线束每套1个平直尖016-1891-00VariTip016-1890-00013-0309-00206-0569-00数量:1个196-3482-某某定制地线每套5个Y引线196-3434-006〃地线196-3436-003〃地线196-3437-00 206-0569-某某SMTKlipClipTM1EA016-1315-某某彩色标记段5种颜色SMK4IC抓斗2套,每套2个Tektroni某P7300探头尖附件TDP3500探头尖附件可变间隔适配器016-1885-某某数量:4LonghornLonghorn适配器适配器方形针脚适配器016-1884-某某数量:4016-1780-某某数量:2Y引线适配器1"焊接线1"焊接线3"焊接线焊接线3"196-3434-某某数量:2MicroCKT测试尖206-0569-某某数量:3196-3504-某某数量:1196-3505-某某数量:1Y引线Y引线MicroCKT测试尖MicroCKT测试尖3"地线颜色编码夹196-3469-某某数量:2016-1315-某某数量:1套020-2505-某某196-3434-某某数量:2206-0569-00数量:3焊接套件包括:焊接线10电阻器尖端保存器地线彩段016-1930-某某016-1931-某某016-1927-某某016-1933-某某数量:10数量:10数量:10数量:10016-1781-某某数量:2196-3437-某某数量:2016-1315-某某数量:1套20电阻器电阻器/导线适配器016-1926-某某数量:2016-1928-某某016-1934-某某数量:10数量:10 18Tektroni某某13.5mm(紧凑型)探头系统5mm(微型)探头系统。
数字示波器操作—基础篇示波器基本功能将电信号转换为可以观察的视觉图形,以便人们观测。
若利用传感器将各种物理参数转换为电信号后,可利用示波器观测各种物理参数的数量和变化。
.示波器的种类示波器可分为两大类:模拟式示波器和数字式是示波器。
模拟式示波器以连续方式将被测信号显示出来。
.数字示波器首先将被测信号抽样和量化,变为二进制信号存贮起来,再从存贮器中取出信号的离散值,通过算法将离散的被测信号以连续的形式在屏幕上显示出来。
图1图2图3示波器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。
所谓波形不稳定,是指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。
触发调节是示波器操作的难点和易错点,触发部分调节的关键是正确选择触发源信号。
触发源选择原则单路测试时,触发源必须与被测信号所在通道一致,例如,Y通道CH1测试时触发源必须选CH1,否则波形将不稳定。
两个同频信号双路测试时,应选信号强的一路为触发信号源。
两个有整倍数频率关系的信号,应选频率低的一路作为触发信号源。
两路没有整倍数频率关系的信号,无法同时稳定显示,除非用存储方式。
校准信号的作用示波器提供一个频率为1KHZ,电压为3V的校准信号,其作用是:①可以用于检查示波器自身的测量是否准确。
②可以检查输入探头是否完好。
③当使用比较法测量其他信号时,体统一个标准作为参考信号。
面包板内部结构及使用优点面包板是由于板子上有很多小插孔,专为电子电路的无焊接实验设计制造的。
优点:由于各种电子元器件可根据需要随意插入或拔出,免去了焊接,节省了电路的组装时间,而且元件可以重复使用,所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。
图1(红线表示有金属条连接的孔)板底有金属条,在板上对应位置打孔使得原件插入孔中时能够与金属条接触,从而达到导电目的。
一般将每5个孔板用一条金属条连接。
图2板子中央一般有一条凹槽,这是针对需要集成电路、芯片试验而设计的。
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。
将输入信号加到Y轴偏转板上,而示波器自己使电子束沿X轴方向扫描。
这样就使得光点在屏幕上描绘出输入信号的波形。
这样扫出的信号波形称为波形轨迹。
影响屏幕的控制机构有:—辉度辉度控制用来调切波形显示的亮度。
本书中用作示例的示波器所采用的电路能够根据不同的扫描速度自动调切辉度。
当电子束移动得比较快时,荧光物质受到激励的时间就变短,因此必须增加辉度才能看清轨迹。
相反,当电子束移动缓慢时,屏幕上的光点变得很亮,因此必须减小辉度以免荧光物质被烧坏。
从而延长示波管的寿命。
对于屏幕上的文字部分,另有单独的辉度控制机构。
—聚焦聚焦控制机构用来控制屏幕上光点的大小,以便获得清晰的波形轨迹。
有些示波器,例如本书用作示例的示波器上,聚集也是由示波器自己进行最佳控制的,从而能在不同的辉度和不同的扫描下保持清晰的波形轨迹。
另外也提供手动调节的聚集控制。
—扫描旋转这个控制机构使X轴扫描线和水平标尺线对齐。
由于地球的磁场在各个地方是不同的,这将会影响示波管显示的扫描线。
扫迹旋转功能就用来对此进行补偿。
扫描旋转功能是预先调好的,通常只需在示波器搬动后再行调节。
—标尺照明标尺亮度可以单独控制。
这对于屏幕摄影或在弱光线条件下工作时非常有用。
—Z调制扫描的辉度可以用电气的方法通过一个外加的信号来改变。
这对于由外部信号来产生水平偏转以及使用X-Y显示方式来寻找频率关系的应用中是十分有用的。
此信号输入端通常是示波器后面板上的一个BNC插座。
1.2 模拟示波器方框图CRT是所有示波器的基础。
现在我们已经对它有所了解。
下面我们就看一看示波管是怎样作为示波器的心脏来起作用的。
我们已经看到,示波器有两个垂直偏转板,两个水平偏转板和一个电子枪。
从电子枪发射出的电子束的强度可以用电气的办法来加以控制。
在上术基础上,再增添下面叙述的电路就可以构成一个完整的示波器(见图2)图2 模拟示波器方框图示波管的垂直偏转系统包括:—输入衰减器(每通道一个)—前置放大器(每通道一个)—用来选择使用哪一个输入通道的电子开关—偏转放大器示波器的水平偏转系统包括:时基、触发电路和水平偏转放大器辉度控制电路用电子学的方法在恰当的时刻点亮和熄灭扫迹。
为使所有这些电路工作,示波器需要有一个电源。
此电源从交流市电或者从机内或外部的电池获取能量,使示波器工作。
任何示波器的基本性能都是由它的垂直偏转系统的特性来决定的,所以我们首先来详细地考察这一部分。
1.3 垂直偏转灵敏度垂直偏转系统对输入信号进行比例变换,使之能在屏幕上表现出来。
示波器可以显示峰峰值电压为几毫伏到几十伏的信号。
因此必须把不同幅度的信号进行变换以适应屏幕的显示范围,这样就可以按照标尺刻度对波形进行测量。
为此就要求对大信号进行衰减、对小信号进行放大。
示波器的灵敏度或衰减器控制就是为此而设置的。
灵敏度是以每格的伏特数来衡量的看一下图3可以知道其灵敏度设置为1V/格。
因此,峰峰值为6V的信号使得扫迹在垂直方向的6个格内偏转变化。
知道了示波器的灵敏度设置值和电子束在垂直方向扫描的格数,我们就可以测量出信号的峰峰电压值。
在多数的示波器上,灵敏度控制都是按1-2-5的序列步进变化的。
即灵敏度。
设置颠倒为10mV/格、20mV/格、50mV/、100mV/格等等。
灵敏度通常是用幅度上升/下降钮来进行控制的,而在有些示波器则是用转动垂直灵敏度旋钮来进行。
如果使用这些灵敏度步进不能调节信号使之能够准确的按照要求在屏幕上显示,那么就可以使用可变(VAR)控制。
在第6章我们将会看到,使用标尺刻度来进行信号上升时间的测量就是一个很好的例子。
可变控制能够在1-2-5的步进值之间对灵敏度进行连续调节。
通常当使用可变控制时,准确的灵敏度值是不知道的。
我们只知道这时示波器的灵敏度是在1-2-5序列的两个步进值之间的某个值。
这时我们称该通道的Y偏转是未校准的或表示为"uncal"。
这种未校准的状态通常在示波器的前面板或屏幕上指示出来。
在更现代化的示波器,例如我们用作示例的示波器,由于彩用了现代先进的技术进行控制和校准。
因此示波器的灵敏度可以在最小值和最大值之间连续变化,而始终保持处于校准状态。
在老式的示波器上,通道灵敏度的设置值是从灵敏度控制旋钮周围的刻度上读出的。
而在新型的示波器上,通道灵敏度设置值清晰地显示在屏幕上,如图3所示,或者用一个单独的CD显示器显示出来。
图3 在灵敏度为1v/格的情况下,峰峰值为6v的信号使电子束在垂直方向偏转6格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。
示波器的低频截止频率典型值为10Hz,见图4。
图4 说明AC及DC耦合、输入接地以及50Ω输入阻抗功能选择的简化输入电路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输出阻搞的源。
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。
位置垂直位置控制或POS控制机构控制扫迹在屏幕Y轴的位置。
在输入耦合控制中选择接地,这时就将输入信号断开,这样就可以找到地电平的位置。
在更先进的示波器上设有单独的地电平指示器,它可以让用户能连续地获得波形的参考电平。
动态范围动态范围就是示波器能够不失真地显示信号的最大幅值,在此信号幅值下只要调节示波器的垂直位置仍能观察到波形的全部。
对于Fluke公司的示波器来说,动态范围的典型值为24路(3个屏幕)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。
交替和断续示波器CRT本身一次只能显示一条扫迹。
然而,在很多示波器应用中,常常要进行信号的比较,例如,研究输入/输出信号间的关系,或者一个系统对信号的延迟等。
这就要求示波器实际上能同时显示不只一个信号。
为了达到这一目的,可以用两种办法来控制电子束:1.可以交替地画完一条扫迹,再画另一条扫迹。
这种方法称为交替模式,或简称为ALT模式。
2.可以在两条扫迹之间迅速的进行开关或斩波切换,从而分段的画出两条扫迹。
这称为断续模式或CHOP模式。
其结果是在一次扫描的时间里一段接一段的画出两条扫迹。
断续模式适合于在低时基速率下显示低频率信号,因为这时斩波器开关能快速进行切换。
交替模式适合于需要使用较快时基设置的高频率信号的显示。
本书中我们用作示例的示波器在不同的扫描速度下能自动地ALT或CHOP模式以给出最好的显示效果。
用户也可以手动选择ALT或CHOP模式以适合特殊信号的需求。
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。
—3dB点的频率就是示波器所显示的信号幅度“Vdisp”为示波器输入端真实信号值“Vinput”的71%时的信号频率,如下式所示:设:dB(伏)=20log(电压比)—3Db=20log(Vdisp/Vinput)—0.15=log(Vdisp/Vinput)10-0.15=Vdisp/VinputVdisp=0.7Vinput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叔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。