信号波形测量

第七章信号波形测量一、填空题1: 示波管由____、偏转系统和荧光荧三部分组成。

电子枪2: 示波器荧光屏上，光点在锯齿波电压作用下扫动的过程称为____。

扫描3: 调节示波器“水平位移”旋钮，是调节____的直流电位。

X偏转板4: 欲在x=10cm长度对的信号显示两个完整周期的波形，示波器应具有扫描速度为_____。

20ms/cm5: 取样示波器采用_____取样技术扩展带宽，但它只能观测_____信号。

非实时，重复6: 当示波器两个偏转板上都加_____时，显示的图形叫李沙育图形，这种图形在_____和频率测量中常会用到。

正弦信号相位7、示波器为保证输入信号波形不失真，在Y轴输入衰减器中采用_______ 电路。

RC分压(或阻容分压)8、示波器的“聚焦”旋钮具有调节示波器中________极与________极之间电压的作用。

第一阳(或A1) 第二阳(或A2，或G2)9、在没有信号输入时，仍有水平扫描线，这时示波器工作在________状态，若工作在_____状态，则无信号输入时就没有扫描线。

连续扫描触发扫描10、双扫描示波系统，采用A扫描输出________波，对B扫描触发，调节________来实现延迟扫描的延时调节。

锯齿延迟触发电平二、判断题：1、双踪示波器中电子开关的转换频率远大于被测信号的频率时，双踪显示工作在“交替”方式。

( )错2、示波器的电阻分压探头一般为100∶1分压，输入阻抗很高，一般用来测量高频高电压。

( )错3、用示波器测量电压时，只要测出Y轴方向距离并读出灵敏度即可（）错4、电子示波器是时域分析的最典型仪器。

（）对5、用示波法测量信号的时间、时间差、相位和频率都是以测量扫描距离D为基础的。

（）对三、选择题：1: 通用示波器可观测（ C）。

A:周期信号的频谱； B:瞬变信号的上升沿C:周期信号的频率； D:周期信号的功率2: 在示波器垂直通道中设置电子开关的目的是_ A ___。

存在共模电压时测量信号波形的正确方法摘要：测量对地存在共模电压的信号波形，若测量仪器或测量方法不正确，轻则影响测量结果，重则危害生命财产安全。

本文通过典型的两个实例，说明不当的测量方法对结果的影响和可能引起的安全问题，并提出正确的测量方法。

一、实例1客户的产品是一个压电陶瓷及其驱动电路，图1是产品原理和测试连接图，开关管以约100kHz的频率通断，带抽头的电感实现升压功能驱动压电陶瓷片，电感与容性负载形成谐振使开关管处于软开关状态。

图1 压电陶瓷驱动器原理及测量连接客户用我司示波器和单端无源探头观察负载RL两端电压波形，探头正端（尖端）和负端（地夹）分别连接电路的Vo+和Vo-，电路使用隔离的可调电源供电。

发现当示波器探头连接后电路的工作电流增大了许多，客户怀疑我司示波器有问题。

我们搭建同样的测试系统测量客户的产品，发现探头连接后可调电源显示的电流从约100mA增大到原来的6倍多。

换国外某品牌示波器对比测试，发现也存在同样的问题。

究其原因，如图1所示，可调电源对保护接地线PE实际上存在电容，以下称为Ciso，而示波器探头负端是接PE的，在高频下，探头负端→PE→Ciso→GND形成一条低阻抗通路。

电路的Vo+和Vo-对GND都存在100kHz的电压，无论探头负端接Vo+或Vo-，都产生额外的电流通过探头负端→PE→Ciso→GND，在电感的电阻和回路电阻上产生热量，使电源电流增大，另外并联的低阻抗通道改变了驱动器的谐振状态。

所以并非是示波器的问题，而是不正确的测量方法导致。

通常人们可能对隔离电源的理解有些误区，认为是“完全隔离”的，往往只看到隔离的电阻而忽略了电抗。

实际上由市电供电的隔离电源对大地存在寄生电容，来源有变压器初次级绕组间寄生电容、次级电路对机壳的空间电容，特别地有时为了满足EMC标准会在次级与PE间连接一定容量的Y电容。

隔离电源所谓“隔离”是指提供安全操作所需的绝缘要求，保证在直流和工频下有足够高的隔离阻抗。

示波器测量汽⻋LIN总线信号及波形分析汽⻋⽹络通信中除了CAN的通信⽅式外，还有另外⼀种低成本通信⽅式——LIN系统。

它的英⽂是“Local Interconnect Network”，LIN总线基于UART/SCI（通⽤异步收发器/串⾏接⼝）的串⾏通信协议，主要⽤于智能传感器和执⾏器的串⾏通信，⻋上各个LIN总线系统之间的数据交换是由控制单元通过CAN数据总线实现的。

LIN特点是⽤作主从控制系统，⼀个主控系统可以带最多16个⼦系统，并且⼦系统只具备与主系统通信的功能，各个⼦系统之间⽆法通信，也不能与LIN⽹络之外的系统模块进⾏通信。

LIN⼀般应⽤于⻋⻔控制系统，⽐如福特蒙迪欧致胜和克鲁兹的⻋⻔电动玻璃控制系统就采⽤LIN控制。

我们这⾥以测量奥迪汽⻋LIN总线控制的⾬刷电机为例。

连接⼀条BNC转⾹蕉头线到示波器的通道⼀上。

连接⼀根刺针到红⾊⾹蕉头，刺⼊到⻋辆上的插头⾥⾯的LIN总线数据信号端⼦上。

⾹蕉头的⿊⾊接头接⼀个鳄⻥夹到蓄电池负极或良好的底盘接地上。

由于LIN总线⼀般最⼤值在12V左右，因此可以设置示波器的垂直档位为2V/div，时基可以设置为500μs左右。

然后打开示波器的解码菜单，进⾏LIN总线配置，选择与被测信号相匹配的波特率。

调节总线阈值电平到波形显示范围内，就可以看到解码数据了。

可以将触发⽅式改为总线解码触发，设置合适的帧ID来稳定波形。

如下图就是奥迪汽⻋⾬刷电机LIN总线控制信号。

LIN总线波形是⼀个⽅波，代表着串⾏数据流⾥的⼆进制状态。

所⻅的波形应该没有明显的变形和噪⾳⽑刺。

解码数据包以⼗六进制显示总线活动时的实时数据内容。

“帧ID”显示颜⾊为⻩⾊，上图中即是23，“数据”显示颜⾊为⽩⾊，“校验和”显示颜⾊为绿⾊，如果校验和错误，以红⾊“E”显示。

如果⽆信息发送到LIN数据总线上（总线空闲）或者发送到LIN数据总线上的是⼀个隐性位，LIN总线信号上的最⼤值即隐性电平。

当传输显性位时，发送控制单元内的收发器将LIN数据总线接地。

周期信号波形识别及参数测量装置的设计与实现作者：***来源：《现代信息科技》2022年第03期摘要：文章所设计测量装置采用的控制系统是STM32F103C8T6 32位单片机，各种波形经过零比较和放大电路处理后，由控制系统的ADC模块采集波形数据，通过各种算法的运算，用OLED屏将波形显示出来。

该测量装置能够识别出给定信号的波形类型（包括正弦波、三角波、矩形波），能够测量信号的参数（包括峰峰值、频率、周期、占空比等），还能够识别50 mV～10 V电压以及1 Hz～50 kHz频率范围内的正弦波、三角波和矩形波。

关键词：STM32F103C8T6;放大电路处理;过零比较中图分类号：TP368.1 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）03-0039-06Design and Implementation of Periodic Signal Waveform Recognition and Parameter Measurement DeviceLI Xiaoqin（Intelligent Electronics Development and Technology Service Center， Ningbo Polytechnic，Ningbo 315800， China）Abstract： The control system of the measuring device designed in this paper isSTM32F103C8T6 32-bit single-chip microcomputer. After various waveforms are processed by zero crossing comparison and amplification circuit， the ADC module of the control system collects waveform data， and displays the waveform with OLED screen through the operation of various algorithms. The measuring device can identify the waveform type of a given signal （including sine wave， triangular wave and rectangular wave）， measure the parameters of the signal （including peak-to-peak value， frequency， period， duty ratio， etc.）， and can also identify sine wave，triangular wave and rectangular wave in the voltage range of 50 MV～10 V and in the frequency range of 1 Hz～50 kHz.Keywords： STM32F103C8T6; amplification circuit processing; zero crossing comparison0 引言2021年全國大学生电子设计竞赛J题要求设计一台周期信号波形识别装置，能够识别出给定信号的波形类型以及测量信号的参数。

第1篇一、实验目的1. 熟悉常用信号测量仪器的操作方法。

2. 掌握信号的时域和频域分析方法。

3. 学会运用信号处理方法对实际信号进行分析。

二、实验原理信号测量实验主要包括信号的时域测量、频域测量以及信号处理方法。

时域测量是指对信号的幅度、周期、相位等参数进行测量；频域测量是指将信号分解为不同频率成分，分析各频率成分的幅度和相位；信号处理方法包括滤波、放大、调制、解调等。

三、实验仪器与设备1. 示波器：用于观察信号的波形、幅度、周期、相位等参数。

2. 频率计：用于测量信号的频率和周期。

3. 信号发生器：用于产生标准信号，如正弦波、方波、三角波等。

4. 滤波器：用于对信号进行滤波处理。

5. 放大器：用于对信号进行放大处理。

6. 调制器和解调器：用于对信号进行调制和解调处理。

四、实验内容与步骤1. 时域测量（1）打开示波器，调整波形显示，观察标准信号的波形。

（2）测量信号的幅度、周期、相位等参数。

（3）观察不同信号（如正弦波、方波、三角波）的波形特点。

2. 频域测量（1）打开频率计，调整频率显示，测量信号的频率和周期。

（2）使用信号发生器产生标准信号，如正弦波，通过频谱分析仪分析其频谱。

（3）观察不同信号的频谱特点。

3. 信号处理方法（1）滤波处理：使用滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波前后信号的变化。

（2）放大处理：使用放大器对信号进行放大处理，观察放大前后信号的变化。

（3）调制和解调处理：使用调制器对信号进行调制，然后使用解调器进行解调，观察调制和解调前后信号的变化。

五、实验结果与分析1. 时域测量结果通过时域测量，我们得到了不同信号的波形、幅度、周期、相位等参数。

例如，正弦波具有平滑的波形，周期为正弦波周期的整数倍，相位为正弦波起始点的角度；方波具有方波形，周期为方波周期的整数倍，相位为方波起始点的角度；三角波具有三角波形，周期为三角波周期的整数倍，相位为三角波起始点的角度。

2. 频域测量结果通过频域测量，我们得到了不同信号的频谱。

测量waveform使用方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：测量waveform是一项重要的技术，它在各种领域都有广泛的应用，比如电子工程、通信工程、生物医学工程等。

在测量waveform 时，有许多技术和方法可以帮助我们获得准确的数据。

本文将介绍一些常见的测量waveform使用方法，并详细说明它们的原理和操作步骤。

我们需要了解什么是waveform。

Waveform是指随时间变化的信号形态，可以用图形的方式表示。

在电子设备中，波形通常是指电压、电流或功率随时间的变化。

了解波形的形态和特征可以帮助我们分析电路的工作状态、性能和问题，从而进行相应的调试和优化。

测量waveform的方法有很多种，其中比较常用的包括示波器测量、频谱分析仪测量、数字多用表测量等。

接下来我们将详细介绍这些方法的原理和操作步骤。

1. 示波器测量示波器是一种用于显示电信号波形的仪器，可以直观地观察波形的形态、幅度、频率等。

示波器的工作原理是通过探头测量电路中的电压信号，并将其转换成图形显示在屏幕上。

在使用示波器进行测量时，我们首先需要连接示波器和被测电路，并设置示波器的垂直和水平参数，如电压范围、时间基准等。

然后观察示波器屏幕上显示的波形，分析其中的特征和问题。

2. 频谱分析仪测量频谱分析仪是一种用于分析信号频谱的仪器，可以将信号分解成不同频率的成分。

频谱分析仪的工作原理是通过傅里叶变换将时域信号转换成频域信号，并显示在屏幕上。

在使用频谱分析仪进行测量时，我们需要输入被测信号，并设置频谱分析仪的参数，如频率范围、分辨率等。

然后观察频谱分析仪屏幕上显示的频谱图，分析其中的频率成分和功率分布。

3. 数字多用表测量数字多用表是一种用于测量电压、电流、电阻等电学参数的仪器，可以提供数字显示和自动测量功能。

在使用数字多用表进行测量时，我们需要选择合适的测量范围和功能，并将测量探头连接到被测电路。

然后读取数字多用表上显示的数值，进行分析和判断。

实验示波器观测信号波形示波器是一种用途广泛的电子测量仪器，它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。

根据示波器对信号的处理方式，可将示波器分为模拟示波器和数字示波器。

本实验主要使用数字示波器。

一、实验目的1.理解示波器的基本显示原理；2.熟悉示波器的常用功能，并使用示波器观察信号电压的波形；3.学会用示波器测量交、直流信号电压的峰值和频率；4.学会用示波器观察李萨如图形。

二、实验仪器DS2072A型数字示波器，DG4062型函数信号发生器等。

图1-1 DS2072A型数字示波器图1-2 DG4062型函数信号发生器三、实验原理(一)示波器显示波形原理示波器上的波形是Y轴和X轴输入电压共同作用的结果。

Y轴输入正弦波，X轴输入锯齿波，则屏幕上显示正弦波。

现举例说明示波器是如何扫描出被测波形的。

如图2所示，设垂直偏转板（即Y轴）上加一正弦电压U y，水平偏转板（即X轴）上加一锯齿波电压U x，二者周期相同（T x= T y）。

在t=0时刻，U x=U y=0，光点在屏上A点（称为起扫点）；在t=c时刻，U y随时间上升到最大值U ym，到达图（a）中Y方向的C y点，U x增加到U xc，到达图（b）中X方向的C x点，两者合成使光点运动到图（c）中的C点；在t=e时刻，U y的值下降到0，到达图（a）中Y方向的E y点，U x增加到U xe，到达图（b）中X方向的E x点，两者合成使光点运动到图（c）中的E点；在t=g，i时，两者合成，使光点分别运动到图（c）中的G点和I点。

在i时刻U x由U xi突然变为0，而U y不变，则光点由图（c）中的I 点突然反跳回原起扫点A，完成一次扫描。

以后不断重复这样一个过程，使屏上显示出一个稳定的正弦波形。

这样一个正弦波形，实质上是沿Y轴方向的简谐运动与沿X轴方向的匀速运动合成的一种合运动。

图2 示波器显示波形原理当T x = 2T y 时，则合成的是2个正弦波形。

厦门大学实验三示波器的应用-信号的测量实验报告（2400字）实验三示波器的使用—信号的测量一实验目的1.了解示波器的基本工作原理和主要技术指标；2.掌握示波器的使用方法；3.应用示波器测量各种信号的波形参数。

二实验仪器；1.双踪示波器 1台2.函数信号发生器1台3.“四位半”数字万用表1台三实验原理；1数字示波器显示波形原理示波器是将输入的周期性信号以图像的形式展现在显示器上，以便对信号进化观察和测量的仪器；示波器显示器是一种电压控制器件，根据电压的有无来控制屏幕的亮灭，并根据电压大小控制光点在屏幕的位置。

2数字存储示波的原理；数字存储示波器只要由信号调理部分，采集存储部分，触发部分，软件处理部分和其他部分。

3 双通道数字存储示波器结构框图4示波器的主要技术特性（1）模拟带宽；由前置放大器的带宽决定；（2）采样频率；由模拟转换电路决定；（3）存储深度；由存储器决定；（4）由触发电路决定。

5 功能键及旋钮的作用说明6示波器的使用方法；（1）打开电源开关30秒后，屏幕上应有光迹，否则检查有关开关及按钮的位置；（2）将示波器的探头接到被测信号，确定触发源选择在所接通道位置；（3）键入相应的通道的开关，启动该通道工作；（4）将垂直和水平灵敏度旋钮调到合适的位置，V-pp/8=选择Y轴灵敏度；T/10=选择X轴灵敏度；（5）屏幕上应有被测信号的波形；（6）若需测信号各点的电平，耦合方式应选DC耦合，若只需观测信号幅度，则选AC耦合；（7）调节Y和X位移旋钮将波形调到便于测量的位置。

四实验内容1.校验示波器的灵敏度：对于首次接触的示波器，必须对其灵敏度进行校验。

方法为：在示波器正常显示状态下，将探头接示波器本身提供的校准方波信号源（demo2端子）：采用自动或者手动方法观察校准信号，若测量得到的波形幅度、频率与校准信号（f=1KHZ，Vp-p=2.5V）相同，说明示波器准确，若不同，应记下其误差。

2.调整、测量含有直流电平的信号若要求信号发生器输出方波信号（f=1KHZ、占空比50%，Vp-p=4V、VH=3V、VL=-1V），则调整、测量方法为：1. 令信号发生器输出方波，调整信号频率为1KHZ；2. 调整信号幅度为4V，偏移量为1V，或者通过设置高低电平的方法设置VH=3V,VL=-1V。

信号波形的概念信号波形是指描述信号随时间变化的曲线或图像。

它可以反映出信号的幅度、频率、相位以及时间特性等信息。

在信号处理领域中，波形是对信号进行分析、处理和传输的基础。

信号波形可以通过观察来获得，也可以通过仪器设备进行测量和记录。

在实际应用中，常使用示波器、频谱仪等仪器来显示和分析信号的波形特征。

通常情况下，信号波形可以分为模拟波形和数字波形两种。

模拟波形是连续的、无限细分的波形。

它在时间和幅度上都具有无限的取值范围。

常见的模拟波形有正弦波、方波、三角波等。

正弦波具有周期性和连续性，可以用数学函数sin(t)来描述。

方波信号在一定的时间间隔内保持固定幅值，幅值突变时会有一个跳变。

三角波信号则在一定的时间间隔内连续变化，上升和下降的斜率相等。

数字波形是离散的、有限取值的波形。

它在时间和幅度上都有一定的量化精度。

数字波形是通过对模拟信号进行采样和量化得到的，因此具有离散的特点。

通过合适的采样频率和量化位数，可以将连续的模拟信号转化为离散的数字信号。

数字波形可以用数字序列来表示，并可以进行数字信号处理、存储和传输。

信号波形的特征可以通过观察波形的形状、周期、频率、幅度和相位等来进行分析。

波形的形状和周期可以提供信号的基本特征，例如正弦波的形状是光滑的曲线，周期是连续的。

频率是指波形在单位时间内重复的次数，通常用赫兹（Hz）来表示。

幅度是指波形的最大偏离值，可以用来反映信号的强度或能量。

相位是指波形在时间轴上的位置，常用相位差来描述不同波形之间的相对位置。

信号波形在不同领域中具有广泛的应用。

在通信领域中，波形可以用来表示传输的模拟或数字信号，通过对波形的分析可以提取信号的关键信息。

在音频和视频领域中，波形可以表示声音和图像的变化，通过分析波形可以实现语音和图像的处理和识别。

在医学领域中，波形可以表示心电图、脑电图等生物信号，通过对波形的检测可以进行疾病诊断和监测。

总之，信号波形是描述信号随时间变化的曲线或图像。

手机常见信号波形的测试手机中很多关键测试点，用万用表测量很难确定信号是否正常，此时，必须借助示波器进行测量。

示波器是反映信号瞬变过程的仪器，它能把信号波形变化直观显示出来。

手机中的脉冲供电信号、时钟信号、数据信号、系统控制信号，QXL ／Q、TXI／Q以及部分射频电路的信号等，都能在示波器的荧屏上看到。

通过将实测波形与图纸上的标准波形(或平时积累的正常手机波形)作比较，就可以为维修工作提供判断故障的依据。

一、13MHz时钟和32.768kHz时钟信号波形1．指导手机基准时钟振荡电路产生的13MHz时钟，一方面为手机逻辑电路提供了必要条件，另一方面为频率合成电路提供基准时钟。

无13MHz基准时钟，手机将不开机，13MHz基准时钟偏离正常值，手机将不入网，因此，维修时测试该信号十分重要。

手机的13MHz基准时钟电路，主要有两种电路：一是专用的13MHzVCO组件，它将13MHz的晶体及变容二极管、三极管、电阻电容等构成的13MHz振荡电路封装在一个屏蔽盒内，组件本身就是一个完整的晶振振荡电路，可以直接输出13MHz时钟信号。

现在一些新式机型，如诺基亚3310、8210、8850手机等，使用的基准时钟VCO组件是26MHz，26MHzVCO电路产生的26MHz信号再进行2分频，来产生13MHz信号供其它电路使用。

基准时钟VCO组件一般有4个端El：输出端、电源端、AFC控制端及接地端。

另一种是由一个13MHz石英晶体、集成电路和外接元件构成晶振振荡电路，现在一些机型，如摩托罗拉V998、L2000等，使用的是26MHz晶振，三星A188手机使用的是19．5MHz晶振，电路产生的26MHz或19.5MHz信号再进行2或1.5倍分频，来产生13MHz信号供其它电路使用。

13MHz信号在手机开机后均可方便地测到。

另外，手机中的32．768~z实时时钟信号也可方便地用示波器进行测量，波形为正弦波。

2．操作以摩托罗拉T2688手机为例，用示波器测试13MHz时钟信号放大管IC402的4脚输出的13MHz时钟波形。

示波器检测全电视视频信号的波形图解彩电维修更是示波器用武之地, 图①②③是全电视视频信号的波形, 这种波形贯穿图像通道的全过程。

对有光栅有伴音而无图像的故障此波形的有无处就是故障所在点。

图④是场输出波形, 当光栅出现异常是此波形将有明显变形。

最下边是三幅波形图和对应的电视屏幕图像场畸形⑤是行输出变形, 一般情况下不要测行管集电极,以免击穿探头。

可测低压绕组的输出端,也可在 1比 10衰减探头后再接一个 9M 的电阻去测试。

图⑩是行振荡电路输出的行激励波形。

当行输出波形变成图 11波形时多是行激励不足,行管发热温升快,易烧坏。

图 12是高压包局部短路的波形。

图⑥是晶体振动器的波形,在示波器频率指标不够时看到的是一条亮带。

它是判断 CPU 是否工作的主要依据。

图⑦是开关电源开关管集电极的波形,是判断电源是否振荡的基本条件。

如波形上沿有毛刺将导致开关变压器支支响和开关管损坏。

图⑧是沙堡脉冲波形, 它是由三个作用不同的脉冲组合而成, 在场频时将观察不到它的全貌。

它的有无将影响视频信号的色彩和亮度处理。

图⑨是视放尾板上三个电子枪阴极的波形, 与一些图纸上所标波形不一样, 因图纸所标是彩条信号的波形,这是电视图像的信号波形。

笔者最近将 ET521A 及健伍 CS-4035模拟 (40M示波器进行了实际波形测试,并拍下了一些彩电波形供大家参考。

健伍 CS-4035为带宽 40MHz 的实时模拟示波器, 属典型的手动调节(无 CRT 读出功能测试示波器,其所有测试均需手动调节, 需对水平扫描速度、垂直灵敏度、同步电平等控制功能进行适当调节方能获得稳定合适的波形显示,由于其采用屏幕为 8*10cm内刻度高亮度示波管进行波形显示, 故而扫描线亮度清晰度高, 内设有电视行场同步触发滤波通道, 能方便观察到稳定的行场同步电视信号波形, 是比较适合的常用模拟示波器。

ET521A 波形测量采用数字取样、液晶显示, 显示采用几秒刷新一次, 方便人眼观察, 当波形变化较多时, 其显示的波形在显示一种波形后, 下一次显示的波形又会有所不同, 初次接触到的该类显示方式的朋友会不习惯,感觉到波形老是一跳一跳的, 实际上是示波表在捕捉动态波形,进行静态显示, 此时更能观察到波形的各个细节;当测量的波形为稳定而变化很小的信号时,则显示波形的稳定性与 CRT 模拟示波器显示无多大差别的,以上是笔者对数字示波表测量显示的粗浅理解,请大家多多指教。