第7章信号波形测量2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电子测量原理,第,*,页,7.3.3,通用示波器的水平通道,水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大器等部分，其,主要任务是产生随时间线性变化的扫描电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏转板，使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。,7.3.3,通用示波器的水平通道,1,触发电路,触发电路的作用是为扫描信号发生器提供符合要求的触发脉冲。包括触发源选择、触发耦合方式选择、触发方式选择、触发极性选择、触发电平选择和触发放大整形等电路。,7.3.3,通用示波器的水平通道,1,触发电路（续）,（,1,）触发源选择,内触发（,INT,）,：将,Y,前置放大器输出（延迟线前的被测信号）作为触发信号，适用于观测被测信号。,外触发（,EXT,）,：,用外接的、与被测信号有严格同步关系的信号作为触发源，用于比较两个信号的同步关系。,电源触发（,LINE,）,：,用,50Hz,的工频正弦信号作为触发源，适用于观测与,50Hz,交流有同步关系的信号。,7.3.3,通用示波器的水平通道,1,触发电路（续）,（,2,）触发耦合方式,“,DC,”,直流耦合,：用于接入直流或缓慢变化的触发信,号。,“,AC”,交流耦合,：用于观察从低频到较高频率的信号。,“,AC,低频抑制”耦合,：用于观察含有低频干扰的信号。,“,HF REJ”,高频抑制耦合,：用于抑制高频成分的耦合。,7.3.3,通用示波器的水平通道,1,触发电路（续）,（,3,）扫描触发方式选择（,TRIG MODE,）,常态（,NORM,）,触发方式：指有触发源信号并产生了有效的触发脉冲时，荧光屏上才有扫描线。,自动（,AUTO,）,触发方式：有连续扫描锯齿波电压输出，荧光屏上总能显示扫描线。,电视（,TV,）,触发方式：是在原有放大、整形电路基础上插入电视同步分离电路实现的，以便对电视信号（如行、场同步信号）进行监测与电视设备维修。,7.3.3,通用示波器的水平通道,1,触发电路（续）,（,4,）触发极性选择和触发电平调节,触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻，并决定被显示信号的起始点。,触发极性是指触发点位于触发源信号的上升沿还是下降沿,。,触发电平是指触发脉冲到来时所对应的触发放大器输出电压的瞬时值。,7.3.3,通用示波器的水平通道,（,4,）触发极性选择和触发电平调节,7.3.3,通用示波器的水平通道,1,触发电路（续）,（,5,）放大整形电路,放大整形电路的作用是,对触发信号进行放大、整形，以满足触发信号的要求。,整形电路的基本形式是电压比较器，当输入的触发源信号与通过“触发极性”和“触发电平”选择的信号之差达到某一设定值时，比较电路翻转，输出矩形波，然后经过微分整形，变成触发脉冲。,7.3.3,通用示波器的水平通道,2,扫描发生器环,扫描发生器环又叫时基电路，常由积分器、扫描闸门及比较释抑电路组成。,7.3.3,通用示波器的水平通道,2,扫描发生器环（续）,闸门电路产生快速上升或下降的闸门信号，闸门信号启动扫描发生器工作，产生锯齿波电压，同时把闸门信号送到增辉电路，以便在扫描正程加亮扫描的光迹。,释抑电路起到了稳定扫描锯齿波的形成、防止干扰和误触发的作用，确保每次扫描都在触发源信号的同样的起始电平上开始以获得稳定的图象。,7.3.3,通用示波器的水平通道,3,水平放大器,其基本作用是选择,X,轴信号，并将其放大到足以使光点在水平方向达到满偏的程度。,X,放大器的输入端置于“内”时，,X,放大器放大扫描信号；置于“外”时，水平放大器放大由面板上,X,输入端直接输入的信号。,7.3.4,示波器的多波形显示,1,多线示波,利用多枪电子管来实现的。,测试时各通道、各波形之间产生的交叉干扰可以减少或消除，可获得较高的测量准确度。,2,多踪示波,在单线示波的基础上增加了电子开关，利用分时复用的原理，分别把多个垂直通道的信号轮流接到,Y,偏转板上，最终实现多个波形的同时显示。,7.3.4,示波器的多波形显示,2,多踪示波,“,Y1”,通道（,CH1,）、“,Y2”,通道（,CH2,）,和叠加方式（,CH1+CH2,）,都只显示一个波形。,7.3.4,示波器的多波形显示,2,多踪示波（续,),交替方式（,ALT,）：,适合于观察高频信号。,7.3.4,示波器的多波形显示,2,多踪示波（续,),断续方式（,CHOP,）：,适用于被测信号频率较低的情况。,7.3.5,双时基扫描显示,双时基示波器有两个独立的触发和扫描电路，特别适用于在观察一个脉冲序列的同时，仔细观察其中一个或部分脉冲的细节。,前置放大,延长线,Y,后置放大,A,触发,A,扫描,电子开关,X,放大,电压比较,B,触发,选择门,Y,线光迹,分离电路,+,-,B,扫描,R,P,Y,输入,A,增辉,B,增辉,1,2,3,4,7.4,取样示波器,7.4.1,概述,1,取样的基本概念,取样就是从被测波形上取得样点的过程。,取样分为实时取样和非实时取样两种。,从一个信号波形中取得所有取样点，来表示一个信号波形的方法称为实时取样。,从被测信号的许多相邻波形上取得样点的方法称为非实时取样，或称为等效取样。,7.4.1,概述,1,取样的基本概念,实时取样示意图,7.4.1,概述,1,取样的基本概念,非实时取样示意图,7.4.1,概述,2,取样原理,核心电路取样保持器示意图,7.4.1,概述,2,取样原理（续）,步进间隔,t,与信号最高频率,f,h,应满足取样定理,非实时采样只适用于周期性信号。,顺序进行的取样称为顺序取样；否则称为随机取样。,7.4.1,概述,3,显示原理,顺序取样示波器中的水平扫描信号为阶梯波电压，阶梯持续时间，阶梯数对应屏幕上显示的不连续的光点数。,7.4.2,取样示波器的组成及工作原理,取样示波器的基本框图,7.5.2,数字存储示波器,1,数字存储示波器的组成原理,7.5,数字存储示波器,1,数字存储示波器的组成原理（续）,当处于存储工作模式时，其工作过程一般分为存储和显示两个阶段。,在存储工作阶段，将模拟信号转换成数字化信号，在逻辑控制电路的控制下依次写入到,RAM,中。,在显示工作阶段，将数字信号从存储器中读出转换成模拟信号，经垂直放大器放大加到,CRT,的,Y,偏转板。,7.5,数字存储示波器,2,数字存储,示,波器的工作方式,（,1,）数字存储器的功能,随机存储器,RAM,包括信号数据存储器、参考波形存储器、测量数据存储器和显示缓冲存储器四种。,（,2,）触发工作方式,1,）常态触发,同模拟示波器基本一样。,2,）预置触发,可观测触发点前后不同段落上的波形。,7.5,数字存储示波器,2,数字存储,示,波器的工作方式（续）,（,3,）测量与计算工作方式,数字存储示波器对波形参数的测量分为自动测量和手动测量两种。一般参数的测量为自动测量，特殊值的测量使用手动光标进行测量。,（,4,）面板按键操作方式,数字存储示波器的面板按键分为立即执行键和菜单键两种。,7.5,数字存储示波器,3,数字存储示波器的显示方式,（,1,）存储显示,适于一般信号的观测。,（,2,）卷动显示,适于观测缓变信号中随机出现的突发信号。,（,3,）放大显示,适于观测信号波形细节。,（,4,）,XY,显示,7.5,数字存储示波器,3,数字存储示波器的显示方式,7.5,数字存储示波器,4,数字存储示波器的特点,（,1,）波形的采样,/,存储与波形的显示是独立的,因而可以无闪烁地观测极慢变化信号；对于观测极快信号来说，数字存储示波器可采用低速显示。,（,2,）能长时间地保存信号,便于,观察单次出现的瞬变信号。,（,3,）先进的触发功能,不仅能显示触发后的信号，而且能显示触发前的信号。,7.5,数字存储示波器,4,数字存储示波器的特点（续）,（,4,）测量准确度高,采用了晶振和高分辨率,A/D,转换器。,（,5,）很强的数据处理能力,内含微处理器，能自动实现多种波形参数的测量与显示；还具有自检与自校等多种自动操作功能。,（,6,）外部数据通信接口,可以很方便地将存储的数据送到计算机或其他的外部设备，进行更复杂的数据运算和分析处理。,7.5,数字存储示波器,5,数字存储示波器的主要技术指标,（,1,）最高取样速率,指单位时间内取样的次数，用每秒钟完成的,A/D,转换的最高次数来衡量。,实时取样速率 （,N,为每格的取样数；,t,/div,为扫描一格所用的时间即扫描时间因数）。,（,2,）存储带宽,(B),与取样速率密切相关。,7.5,数字存储示波器,5,数字存储示波器的主要技术指标（续）,（,3,）分辨率,包括垂直分辨率（电压分辨率）和水平分辨率（时间分辨率）。,垂直分辨率与,A/D,转换器的分辨率相对应，常以屏幕每格的分级数,(,级,div),或百分数来表示。,水平分辨率由存储器的容量决定，常以屏幕每格含多少个取样点或用百分数来表示。,7.5,数字存储示波器,5,数字存储示波器的主要技术指标（续）,（,4,）存储容量,由采集存储器（主存储器）的最大存储容量来表示。,（,5,）读出速度,读出速度是指将数据从存储器中读出的速度，常用,(,时间,)/div,来表示。,7.5,数字存储示波器,6,数字存储示波器的主要部件及要求,（,1,）高速,A/D,转换器,并行比较式,ADC,采用直接比较原理，,转换速度快。,7.5,数字存储示波器,6,数字存储示波器的主要部件及要求（续）,（,2,）存储器,可将高速采集的数据分路变为低速数据进行存储以降低对存储速度的要求。,7.5,数字存储示波器,6,数字存储示波器的主要部件及要求（续）,（,3,）控制系统,单处理器系统：仅有一个,CPU,，,加上在,CPLD,或,FPGA,等数字逻辑的管理下进行工作的高速时钟电路。,多处理器系统：由多个,CPU,完成数据采集、数据处理、显示、人机控制等功能。,