数字示波器使用说明书

使用与维修　

智能数字示波器的使用　

谭永红　（广西柳州运输职业技术学院广西５４５００７）　

摘要本文从带宽、采样速率、上升时间及时基和水平的分辨率方面，叙述如何正确地　

使用数字示波器。　关键词　带宽采样速率　混迭现象上升时间　时基设置　

智能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。　

１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）。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。数字示波器厂家声称的带宽能达到多少ＭＨｚ，　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［１，２１　

２采样速率　

采样速率也称为数字化速率，是指单位时间内　ｘ，１ｔ￣拟输入信号的采样次数，常以Ｍ￣Ｓ／ｓ来表示。　

采样速率是数字示波器的一项重要指标。　

２．１　混迭现象　如果采样速率不够，容易出现混迭现象。例如，　

输入信号为一个１００ＫＨｚ的正弦信号，示波器显示的　

信号频率却是５０ＫＨｚ，这是因为示波器的采样速率　太慢，产生混迭现象。混迭就是屏幕上显示的波形　

频率低于信号的实际频率，或者即使示波器一Ｉ－的触　发指示灯已经亮，而显示的波形仍不稳定。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　

示

波

器

的

使

用

方

法

1

前言

本篇文章力求从众多的品牌型号中归纳出示波器使用的一般规律，目的是让

读者阅读这篇文章后，能掌握大部分数字示波器使用的方法。

本文章所涉及的范围不包括大型台式示波器。

本文分为两部分：基础篇和进阶篇。

学习基础篇之后，会对示波器的使用有基础了解，能够对大部分常用信号进

行调试、显示，并做一些快速自动测量。

学习进阶篇之后，会对示波器的使用有较为深刻的了解，可以对信号进行分

析，对信号进行合适的调试、保存、分析等。

2

目录

前言 .................................................................................................................................................. 1

目录 .................................................................................................................................................. 2

基础篇 .............................................................................................................................................. 4

第一章 初识示波器 ......................................................................................................................... 4

数字示波器的使用

一 实验目的

1. 掌握利用数字示波器观察和测量波形的方法

2. 了解整流电路

二 实验器材

数字示波器、信号发生器、电源变压器、九孔实验板、电阻等

三 实验原理

1． 数字示波器

数字示波器与模拟示波器的关系类似数码相机与传统胶片相机。数字示

波器利用数字电子技术将待测电压波形转换成数字信息，再对其进行显示、

存储与分析等操作。由于在触发设置、波形测量与数据图像存储等方面都更

方便，更灵活，在实际应用中数字示波器已经逐步取代了模拟示波器。本实

验使用的是Tektronix TDS1002C-EDU型数字示波器，包含两个通道，带宽

60MHz，其使用说明见用户手册。

2. 快速傅里叶变换(FFT)

对于严格周期性的信号（比如正弦波），其频率可以根据波形的周期计算得到。

而对于含有多个频率分量或者较强噪声干扰的信号，仅从波形曲线(即时域波

形)很难得到其准确的频率信息。

这时一个常用的方法是利用傅里叶变换将时域波形变换成频域波形（即频谱图）。在频谱图中，频率不同的成分对应不同

的峰（参考下图，两个叠加的正弦波经傅里叶变换后得到两个分立的峰）。

除此之外，即便是严格周期的信号，只要它不是理想的正弦波，其频谱图中

在其频率（称为基频）的整数倍（称为倍频）的地方一般也有一些小的峰。

所以频谱分析也常用于研究电路中非线性效应对波形的畸变。

数字示波器采用快速傅里叶变换(FFT)算法计算信号的频谱，显示的波形横坐

标为频率，纵坐标为振幅，并采用对数标度显示（单位为分贝，dB）。

为了得到包含不同频率分量的信号，本实验采用下图所示的简单方法将信号

发生器两路的信号相加。 3. 整流

利用二极管的单向导通特性将交流电转变成直流电的过程称为整流。常见的

整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流几种方式，它们的原理图如下。

四 实验内容

1. 练习数字示波器的使用

用数字示波器观察信号发生器产生的波形（正弦、三角、方波等）。熟悉时间、

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。

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YCH1

YCH2

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