数字示波器基础知识

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。

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。

数字示波器实验报告引言：数字示波器是现代电子学、通信工程等领域不可或缺的一种测试仪器。

它以数字信号处理技术为基础，能够准确地显示和分析电路中的信号波形和频谱等特性。

本实验旨在通过对数字示波器的实际操作和原理了解，掌握其使用方法和应用场景。

一、实验目的本次实验的主要目的是：1. 理解数字示波器的基本工作原理和结构；2. 学会使用数字示波器进行信号波形和频谱分析；3. 掌握数字示波器在电路实验中的应用。

二、实验装置与方法1. 实验装置：本次实验所使用的装置包括：数字示波器、信号发生器和待测电路。

2. 实验步骤：（1）连接实验装置：按照实验指导书的要求，正确地连接示波器、信号发生器和待测电路。

（2）设置示波器参数：根据实验要求，调整示波器参数，包括时间和电压的量程、触发模式、采样频率等。

（3）观察波形图：通过调整示波器的触发方式和水平时间基准，观察待测电路产生的波形图，并记录相关数据。

（4）进行频谱分析：通过设置示波器的频谱分析功能，对待测电路产生的信号进行频谱分析，并记录结果。

三、实验结果与分析通过实验操作，观察了示波器显示的不同波形图，并进行了频谱分析。

根据实际测量数据，得出以下结论：1. 波形图分析：通过示波器的触发功能，我们可以观察到电路中的信号波形，包括正弦波、方波等。

根据示波器的缩放和触发设置，我们可以调整波形的幅度和相位，并进行相应的测量与分析。

2. 频谱分析：示波器的频谱分析功能可以帮助我们了解信号的频域特性。

通过选择适当的分辨率和窗口函数，我们可以获取电路产生的信号的频谱图，并进一步分析信号的频谱分布和频率成分。

四、实验总结本次实验通过实际操作和观察，深入了解了数字示波器的基本原理和使用方法，并在实验中掌握了数字示波器的应用技巧。

通过对信号波形和频谱的观察和分析，我们可以更好地理解和评估电路的性能和特性。

数字示波器作为一种重要的测试仪器，在电子学和通信工程等领域具有广泛的应用前景。

通过对数字示波器的学习和实验，我们可以更好地应用该仪器解决实际问题，提高电路设计和调试的效率与精度。

数字示波器原理、基本特性和应用周恩宜【摘要】现在,电子测量示波器已经成为测量频域、时域的重要手段,能够对脉冲进行测试,能够对双时基进行观察,从而能够获取准确的测试结果,能够对数据进行运算和存储,而且能够测量电力系统的物理和化学量,现在所使用的示波器一般都是数字化的示波器,在专用集成电路和超大规模集成电路中使用比较广泛,本文主要探讨了数字测量示波器的结构和基本特性,分析了数字示波器的参数,在测试的过程中方便对数字示波器的型号进行选择,而且能够运用有效的方法进行维护.【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2015(000)018【总页数】1页(P6)【关键词】数字示波器;模拟示波器;光标【作者】周恩宜【作者单位】中船重工第七一0研究所湖北宜昌 443000【正文语种】中文现在，数字示波器虽然已经开始广泛使用，但是，其价格却比较贵，而且其电路结构比较复杂，当出现故障时就要进行全面地维护，在使用过程中流程比较复杂，而且，人们长时间的使用传统的CRT荧光屏去观察线路问题，在使用新型的数字示波器时会感到不习惯，而且，在使用新型的数字示波器时要运用很多知识，如软件技术、微电子技术等，这给数字示波器的应用人员带来了很大的挑战，所以，对数字示波器的原理和特点进行了解是很有必要的。

现在，数字示波器主要有三种类型，第一种是UP参与型的示波器，能够对运算的数据进行存储，第二种是UP观测示波器，这类示波器主要起到的是观测的作用，能够实现对信号的测量，并且能偶与字符进行控制，但是不能显示波形，不能实现信号的转换，要不能对信号进行数据处理，第三中是实时与存储示波器，这类示波器能够实现对数据的显示，而且能够及时对数据存储。

上述的三种数字示波器中，第一种示波器具有强大的数据存储功能，能够对数据进行读取，这类示波器具有横向和纵向的双向数据通道，当两个通道输入和输出数据的时候，都需要对数据进行转换，转换成统一格式的数据才能输入和输出，能够对数据进行数字化的处理，并且能够对波形观测，这类示波器的波形总线和处理器的总线是用收发器连接在一起的。

示波器触发基础知识包括：◆进入任何输入通道的信号◆应用到输入通道上的信号之外的外部来源◆工频电源信号示◆波器内部根据一条或多条输入的评估结果计算得出的信号在大多数时间内，都可以把示波器设置成在显示的通道上触发。

但是，仪器可以在任何通道输入上触发，而不管其是否显示；也可以从与连接专用触发输入的来源上触发。

大多数泰克示波器还提供了一个离散输出，为另一台仪器提供触发信号，如计数器、信号源、等等。

独立触发电平设置许多电子器件包括各种逻辑家族，这些逻辑家族具有不同的输入电压要求，进而要求为每个逻辑家族设置单独的触发门限电压。

过去，示波器在所有源通道中共享触发电平设置。

每次在选择不同的通道作为触发源时，用户都不得不改变门限。

Pinpoint?触发系统提供了一个选择：可以为每个输入源使用唯一的触发电平设置，也可以在所有通道中应用全局设置。

触发电平和斜率触发电平和斜率控制功能提供了基本触发点定义，确定波形的显示方式，如图3 所示。

对边沿触发，可以选择斜率(正或负)和电平，示波器会在信号满足这些条件时触发采集，这称为越过门限。

显示屏右侧的小箭头表示TriggerLevel(触发电平)(图4a-4c)。

箭头颜色与选择的触发源通道颜色对应。

一般会把触发电平设置在峰峰值电压偏移的50%，但这不是必须的要求。

图3. 触发电平和斜率。

触发位置示波器前面板上的HorizontalPosition(水平位置)旋钮用来定位触发事件在屏幕上显示的位置。

改变水平位置可以在触发事件前捕获信号行为，称为预触发查看。

这样，它可以确定触发点之前和之后可以查看的信号长度。

数字示波器之所以能够提供预触发查看功能，是因为它们一直处理输入信号，而不管是否收到触发。

一条稳定的数据流流到示波器存储器中；触发只是告诉示波器发生触发时在内存中保存数据。

预触发查看功能是一个重要的调试辅助工具。

如果问题是间歇发生的，。

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。

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示波器探头基础入门指南(上)示波器探头是示波器使用过程中不可或缺的一部分，它主要是作为承载信号传输的链路，将待测信号完整可靠的传输至示波器，以进一步进行测量分析。

很多工程师很看重示波器的选择，却容易忽略对示波器探头的甄别。

试想如果信号经过前端探头就已经失真，那再完美的示波器所测得的数据也会有误。

所以正确了解探头性能，有效规避探头使用误区对我们日常使用示波器来说至关重要！在绝大多数示波器测量环境下，我们都需要使用探头。

示波器探头有很多种，内部原理构造迥异，使用方法也各不相同。

本文主要给大家介绍示波器探头的种类及工作原理，探头使用过程注意事项以及如何选择示波器探头。

1 示波器探头种类及工作原理对于DC直流或一般低频信号而言，示波器探头只是一个由特定阻抗R所形成的一段传输线缆。

而随着待测信号频率的增加和不规则性，示波器探头在测量过程中会引入寄生电容C以及电感L，寄生电容会衰减信号的高频成分，使信号的上升沿变缓。

寄生电感则会与寄生电容一起构成谐振回路，使信号产生谐振现象。

所有这些都会对我们测量信号的准确性带来挑战。

图1 探头电气特性示意图示波器探头按供电方式分可分为无源探头和有源探头。

无源探头又分为无源低压、无源高压及低阻传输线探头等，有源探头又分为有源单端、有源差分、高压差分探头等。

此外，在一些特殊应用下，还会使用到电流探头（AC、DC）、近场探头、逻辑探头以及各类传感器（光、温度、振动）探头等。

无源探头是最常用的一类电压探头，也是我们在购买示波器时标配赠送的探头。

如图2所示。

图2 无源探头示意图无源探头一般使用通用型BNC接口与示波器相连，所以大多数厂家的无源探头可以在不同品牌的示波器上通用（某些厂家特殊接口标准的探头除外），但由于示波器一般无法自动识别其他品牌的探头类型，所以此时需要手动在示波器上设置探头衰减比，以保证示波器在测量时正确补偿探头带来的信号衰减。

图3所示为日常最为常见的一类无源探头原理示意图，它由输入阻抗Rprobe、寄生电容Cprobe、传输导线（一般1至1.5米左右）、可调补偿电容Ccomp组成。

示波器的使用电磁测量是物理实验中最重要的基础内容，它在当今生活、生产和科学研究中有着最广泛的应用。

电子产品的正确使用和维护也是必不可少的，很多仪器仪表如万用表、示波器常被用到。

仪器种类虽然很多，但使用方法类似。

接下来我们以万用表的使用、示波器的使用学习这些仪器的使用，认识一些常见的电子元件，掌握基本安全用电知识。

【实验目的】1.了解示波器显示波形的原理，了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合；2.熟悉使用示波器的基本方法，观察信号特征（正弦波、三角波、方波），学会用示波器测量波形的幅值、周期和相位的方法。

；3.观察李萨如图形。

【实验前准备】1.粗略阅读讲义，了解大致的实验过程；2.认真阅读讲义，掌握示波器各主要组成部分及波形显示的原理；3.记住示波器面板各调节旋钮作用及如何配合使用；4.自己不懂的地方问同学或老师，清除一切障碍，为顺利完成实验。

【自学资料】(一)示波器种类及主要功能示波器用来测量各种信号形状的仪器，由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。

除观测电电压的波形外，还可以测定频率、相位等。

凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。

示波器分为数字示波器和模拟示波器。

模拟示波器采用的是模拟电路（示波管，其基础是电子枪）电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上。

屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。

而数字示波器则是数据采集，A/D 转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。

模拟示波器又分通用示波器（单综）、二踪示波器。

各种类型的示波器都是以频率作为最大量程的。

如YB4325型二踪示波器为20MHz。

(二)示波器显示原理及使用示波器结构如图6-1由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成，图6-1示波器的基本结构简图1.示波管如图6-2所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。