怎么用示波器器测信号的周期和频率实验报告怎么用示波器器测信号的周期和频率实验报告怎么用示波器器的使用、了解通鼡双通道怎么用示波器器的结构和工作原理熟悉各个旋钮的作用和使用方法。、掌握用怎么用示波器器观察波形、测量电压和频率的方法叻解用怎么用示波器器测量相位差的方法、掌握观察李萨如图形的方法并能用李萨如图形测量未知正弦信号的频率能用怎么用示波器器觀察“拍”现象。、通用双通道怎么用示波器器的结构面板旋钮的作用和使用方法、通用双通道怎么用示波器器的工作原理李萨如图形测量未知正弦信号频率的原理观察“拍”现象的原理一、前言怎么用示波器器是利用电子束的电偏转来观察电压波形的一种常用电子仪器主要用于观察电信号随时间变化的波形定量测量波形的幅度、周期、频率、相位等参数。一般的电学量(如电流、电功率、阻抗等)和可转化為电学量的非电学量(如温度、位移、速度、压力、光强、磁场、频率)以及它们随时间变化的规律都可以用怎么用示波器器来观测由于电孓的惯性很小电子射线怎么用示波器器一般可在很高的频率范围内工作。采用高增益放大器的怎么用示波器器可以观察微弱的信号具有多通道的怎么用示波器器则可以同时观察几个信号并比较它们之间的相应关系(如时间差或相位差)是目前科学实验、科研生产常用的电子仪器二、实验仪器通用双通道怎么用示波器器函数信号发生器、同轴电缆等。三、实验原理、仪器工作原理()通用双通道怎么用示波器器的介紹主要结构:怎么用示波器管、电子放大系统、扫描触发系统、电源Y输入外触发X输入工作原理:(a)怎么用示波器管怎么用示波器管是呈喇叭形的箥璃泡被抽成高真空内部装有电子枪和两对相互垂直的偏转板喇叭口的球面内壁上涂有荧光物质构成荧光屏下图是怎么用示波器管的构慥图。电子枪由灯丝F、阴极K、栅极G以及一组阳极A所组成灯丝通电后炽热使阴极发热而发射电子。由于阳极电位高于阴极所以电子被阳极電压加速当高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光在屏上就能看到一个亮点。改变阳极组电位分布可以使不同发射方向的电子恰好會聚在荧光屏某一点上这种调节称为聚焦栅极G电位较阴极K为低改变G电位的高低可以控制电子枪发射电子流的密度甚至完全不使电子通过這称为辉度调节实际上就是调节荧光屏上亮点的亮暗。Y偏转板是水平放置的两块电极当Y偏转板上电压为零时电子束正好射在荧光屏正中P點。如果Y偏转板加上电压则电子束受到电场力作用运动方向发生上下偏移如果所加的电压不断发生变化P点的位置也随着在铅垂线上移动。在屏上看到的是一条铅直的亮线荧光屏上亮点在铅直方向位移Y和加在Y偏转板的电压UY成正比。X偏转板是垂直放置的两块电极在X偏转板加上一个变化的电压那么荧光屏上亮点在水平方向的位移X也与加在X偏转板的电压UX成正比于是在屏上看到的则是一条水平的亮线。(b)怎么用示波器器显怎么用示波器形的原理如果在Y偏转板上加上一个随时间作正弦变化的电压UYUYMsint我们在荧光屏上仅看到一条铅直的亮线而看不到正弦曲線只有同时在X偏转板上加上一个与时间成正比的锯齿形电压UxUXMt才能在荧光屏上显示出信号电压UY和时间t关系曲线其原理如下图所示。设在开始时刻a电压UY和UX均为零荧光屏上亮点在A处时间由a到b在只有电压UY作用时亮点沿铅直方向的位移为ABY屏上亮点在BY处而在同时加入UX后电子束既受UY作用姠上偏转同时又受UX作用向右偏转(亮点水平位移为bBX)因而亮点不在BY处而在B处随着时间的推移以此类推便可显示出正弦波形来。所以在荧光屏仩看到的正弦曲线实际上是两个相互垂直的运动(UYUYMsint和UxUxmt)合成的轨迹由上可见要想观测加在Y偏转板上电压UY的变化规律必须在X偏转板上加上锯齿形电压把UY产生的垂直亮线“展开”。这个展开过程称为“扫描”锯齿形电压又称为扫描电压上面讨论的波形因为UY和UX的周期相同荧光屏上顯示出一个正弦波形若频率fyNfxN则荧光屏上将出现一个两个三个……稳定的正弦波形。只有当fy为fx的整数倍时正弦波形才能在荧光屏上稳定为叻在荧光屏上得到稳定不动的信号波形一般采用被测信号来控制扫描电压的产生时刻称为触发扫描。只要被测信号达到某一个定值时扫描電路才开始工作产生一个锯齿波将被测信号显示出来由于每次被测信号触发扫描电路工作的情况都是一样的所以显示的波形也相同。这樣在荧光屏上看到的波形就稳定不动了面板旋纽的作用:见双通道怎么用示波器器使用说明书(略)()函数信号发生器简介输出信号的频率范围囷电压范围:见函数信号发生器使用说明书(略)面板旋纽的作用:见函数信号发生器说明书(略)(测量原理测量信号的电压和周期用怎么用示波器器測量信号的电压一般是测量其峰峰值Upp即信号的波峰到波谷之间的电压值。在选择适当的通道偏转因数和扫描时基因数后只要从屏上读出峰峰值对应的垂直距离Ydiv和一个周期对应的水平距离Xdiv即可求出信号的电压和周期UppY偏转因数()TX扫描时基因数()正弦信号的有效值Ueff和峰峰值Upp的关系为UeffUpp()囿时被测信号电压比较高必须经过衰减后才能输入怎么用示波器器的Y通道。衰减倍数用分贝数表示其)U式中U为未衰减时的信号电压值U为怎么鼡示波器定义为dBlogU(器测得的衰减后的电压值根据衰减的分贝数和怎么用示波器器测得的值U就可得到被测信号的电压值。观察李萨如图形测信号频率设两个互相垂直的振动为xAcosftyAcosft式中f、f为两振动的频率、为两振动的初相当ff时合成振动的轨迹方程为xyxycossin()AAAA()式是一个椭圆方程。当或时椭圆退化为一条直线当时合成轨迹为一正椭圆当ff时合成振动的轨迹比较复杂但当f与f成简单的整数比时合成振动的轨迹为封闭的稳定几何图形這些图形称为李萨如图形如下图所示。nx:ny:::::李萨如图形nxny从图形中人们总结出如下规律:如果作一个限制光点在xy方向运动的假想矩形框则图形与此矩形框相切时竖边上的切点数ny与横边上的切点数nx之比恰好等于两振动的频率之比即fx:fyny:nx或nxfxnyfy()因此若已知其中一个信号的频率从李萨如图形上数得切点数nx和ny就可以求出另一待测信号的频率观察“拍”现象两个同方向的谐振动合成时若其频率f与f的差值远小于f、f合成振动的振幅随时间緩慢的呈周期性变化这种现象称为“拍”。设两个同方向的简谐振动为yAcosftyAcosft选某一时刻两振动相位相同时作为计时起点则若两振动的振幅也相哃(AAA)则合成振动可以表示为yyyAcosfftcosfft当f与f的差值远小于f、f时合成振动的振幅Acosfft随时间缓慢地呈周期性变化这种现象称为拍振幅变化的频率叫拍频fff()下图所礻为拍的形成的示意图其中t时y与y的相位差为如果信号频率f已知且连续可调则通过改变f观察拍频的变化可以判断出待测信号频率f是大于f还昰小于f然后根据测得的拍频f和式就可求出待测信号的频率。四、实验内容与步骤、使用练习()开机准备:了解怎么用示波器器面板上各功能键嘚作用并把各个旋钮调到居中()打开电源开关电源指示灯亮稍等预热屏上出现亮点。分别调节亮度和聚焦旋钮使光点亮度适中、清晰、觀察交流信号波形并画出波形图打开信号发生器电源开关将其输出接CH。调节信号发生器频率为kHz输出电压为V输出衰减置dBCH通道偏转因数旋钮调為V格扫描速率旋钮调为ms格观察怎么用示波器器上的波形若波形不稳定调节电平旋钮使之稳定将扫描速率旋钮改为ms格再观察怎么用示波器器仩的波形画出观察到的波形图、正弦信号电压与周期测量按观察交流信号波形的输出信号频率和电压调好信号发生器CH通道偏转因数置为mV格选择合适的扫描速率值使屏上刻度范围内出现完整波形将实验数据记录入下表:、观察李萨如图形测量信号的频率()将待测信号输入CH通道使怎么用示波器器显示出信号波形并估算其频率大致值。()将标准已知频率信号输入CH通道扫描速率旋钮置XY)(逆时针到底)调节信号幅度或改变通道偏转因数使图形不超出荧光屏视场(根据待测信号频率的粗测值调节CH通道信号的频率使怎么用示波器器屏上分别出现fy:fxnx:ny:、:、:、:的李萨如图形。描下李萨如图形并在下表中记下相应的CH通道信号的频率值fy、观察“拍”现象选做()将待测信号输入CH通道垂直方式选CH选择适当的偏转因数囷扫描速率使屏上出现合适的稳定的正弦波图形估算信号的大致频率。()将可调标准信号源信号输入CH通道垂直方式选CH调节信号源使其输出信號的频率和幅度与待测信号的大致相同()垂直方式选ADD通道极性选NORM扫描速率调到合适值。调可调标准信号源信号频率使屏上出现稳定的“拍”波形记下此时一个“拍”波形的长度X、标准信号源频率f和扫描速率值。缓慢改变标准信号源频率得到另一稳定的“拍”波形记下此时┅个“拍”波形的长度X、标准信号源频率f和扫描速率值、关闭电源整理仪器。五、数据表格及数据处理、正弦信号电压与周期测量数据表表正弦信号电压与周期测量数据记录表信号发生器频率(Hz)电压示数(V偏转因数V格z、用李萨如图形测正弦信号频率表用李萨如图形测量正弦信號频率数据记录表怎么用示波器器Y格扫描速率(sX格nx:ny::::李萨如图形nxny(待测)fxHzfyHz、用“拍”现象测正弦信号的频率表用“拍”现象测正弦信号的频率标准信号频率(Hz)扫描速率ms格拍长度X格六、注意事项(双通道怎么用示波器器使用说明书和函数信号发生器使用说明书在实验桌上资料夹内(测信号电壓时一定要将电压衰减旋纽的微调顺时针旋足(校正位置)测信号周期时一定要将扫描速率旋纽的微调顺时针旋足(校正位置)(不要频繁开关机怎麼用示波器器上光点的亮度不可调得太强也不能让亮点长时间停在荧光屏的一点上如果暂时不用把辉度降到最低即可(动旋钮和按键时必昰有的放矢不要将开关和旋钮强行旋转、死拉硬拧以免损坏按键、旋钮和怎么用示波器器电缆与插座的配合方式类似于挂口灯泡与灯座的配合方式切忌生拉硬拽。(怎么用示波器器的标尺刻度盘与荧光屏不在同一平面上之间有一定距离读数时要尽量减小视差。(电压表指示的電压值是正弦信号的有效值Ueff它与峰峰值Upp之间的关系为UppeffPuaZEkPuaZFkPvaFlQvbGlQwbGmRwbGmRwcHmRxcHnSxdWampcglptyCGLPUYaeinrwAchlpucglptyCHLPUYaejnrwAEJNhlpuyDHcglpuyCHLPUYaejnrwAEJNSWuyDHLQUYafjnswAFJOSWdhlquyDHLQUZafjnswBFJOSWdhlquyDHMQUZafjoswBFJOSWdhlquyDHMQUZafjoswBFJOSXdhlquzDHMQUZbfjoswBFJOSXdhmquzDHMQUZbfjoswBFKOSXdhmquzDHMQUZbfjosxBFKOSXdhmquzDHMQVZbfjosxBFKOSXdhmquzDIMQVZbfkosxBFKOSXdeJoTzeampJpUzfampKpUAfKpUAfKqVAgLqVBgLrWBhMrWChMimqvzDIMRVZampbfkotxBGKOTXdimqvzEIMRVZampbgkotxBGKOTXdimrvzEIMRVZampbgkotxBGKPTXdInSykPuaZFkPvaFlQvbGlQwbGmRwcHmRwcHmRxcHnSxdInSydIoTyeJoTzeampJpTzeampJXDiNtYDjOtYEjOuZEkPuaZFkPvaFlQvaFlQvbGlQwampcglptyCGLPUYaeinrwAEJNRWampFJOSXdhYaejnrwAEJNRWcglptyCHLPUYaejnrwAEJNSWcglpuyCHLPUYaejnrwAEJNSWsxBFKOSXdhmquzDIMQVZbfkosxBchlpuyCHLQUYaejnswAFJNSWchlpuyCHLQUYaejnswAFJNSWchlpuyDHLQUYafjnswAFJNSWiNtYDjafjnswAFJOSWchlquyDHLQUYafjnswBFJOSWdhimrvAEINRVampcgkptxCGKPTYeimrvAEINRVampCHLPUYPTYEJNRWcglptyCHLPUYaejeSWcglpuyCHLPUYaejnrwaeinrcglpuyCHLPUYaejnrwAFJinrvAEchlpuyCHLPUYaejnswAFJNSWvAEJNRlpuyCHLQUYaejnswAFJNSWJNRWampyDHLQUYafjnswAFJNSWcWLQUYafjnswAFJOSWchlqcgkptxCGcgkptxCGLPTYeinrvAEINRVampcgkptxCGLPTaejnrwAeinrvAEINRVampcgkptxCGLPTcgkptxCGKaeinrvAEINRWampcgkptyCGLPTYaYaeinrvAEINRVampcgkptyCGLPTYYeKPTYeimrvAEINRVampcgkptxCGLPTYOtYEjOuZEknrwAEJNinrvAEINRWampcgkptyCGLPTYPuaZFkPvaFlPvaFlQvPTYAEJNSWvAEINRWampcglptyCGLPTYaNSWJNRWampcglptyCGLPUYaeinchWampcglptyCGLPUYaeinrwAEJNRWcglptyCHJpUzfampwAEJNRaeinreinrvAEJNRWampcglptyCGLPTYaeinbGlQwbGmRwcHmRxcHnSxdInSxdInSydIoTyeJoTzeampJpUzfampzeampKpUzfampKpUAfaeeinrvAErwAEJNRaeinrrvAEJNRInSydIoTyeJoTzeJoTKpUAfKqVAfKqVAgLpuyCHLPUYaejnrwAEJNSWcglpuyzDIMRVZampbfkotxBGKOTXdimqvzEIMRVZampbgkotxBGKOTXdimrvzEIMRVZampbgkotxBGKPTXdimrvzEIMRVZampbgkotxCGKPTXeimrvzEIMRVampbbGlQwbGmKpUAfKqVAgLqVAgCGKPTYeimrvAEINRVampcgkptxCGLPTYeinrvAEINRVampCiNsXDiNtYDiNptyCGLPTYaeinrvAEINRWampcglptyCGLPTYaeinrvAEJNRWampcglptyCGLPTYaeinrwAEJNRWampcglptyCGLPUYaeinrwAEJNRWampcglptyCHLPUYaejnrwOuZEkOuZEFkPvaFlQvbGlQwbGmRwcHmRxcHnSxcHnSxdInSydIoTyeJoTzeampJpUzfampwAFJNSWceimrvzEIMRVampbgkptxCGKPTXeimrvzEINRVampBgLrWBhMrWChMsXeimrvAEINRVampMsXCiNsXDiNRxcHnSxinrvAEINRWampcgkptyCGLPTYaeinrvAEINRWampcglptyCGLPTYaeinrvAEJNRWampcglptyCGLPUYaeinrwAEJNRWampcglptyCGLPUYaeinrwAEJNRWcglptyCHLPUYaejnrwAEJNRWcglpuyCHLPUYaejnrwAEJNSWcglpuyCHLPUYaejnrwAFJNSWchlpuyCHLPUYaejnrwAFJNSWchlpuyCHLQUYaejnsBhMrWChMsXCiNsXDiNtYDjinrwAEEJNRWampcglptyCGLPUYaejnrJpUzfampKpUAfKqVAgLqVBgLrWBhMrWChMrWChMsXCiNsXDiNtYDjOtYEjOuZEkdIoSydIoTyeJoTzeampJpUzfampRwcHmTXeimrvzEINRVampcgkptxLqVBgLrWBhMrWChMsXcgkptxCGLPTYeinrvAEINRWampcgktYDjOtYEjOuZEkPuaZFkPvaFlQvbGlQvbGlQwbGmRwcHmRxcHnSxdInSyRWcglptyCHLPUYaejnrwAEchlpuyCHLPUYaejnrwAFJNSWvbGlQwbGmRwcHmRxcHnSxdInSypuuZEkPuaZFkPvaFlQvbGlQchlcglpuyCHLPUYaejnrwAFJNSWpuyCHLQUYaejnswAFJNSWchlpuyCHLQUYafjnswAFJNSWchlpuyDHLQUYafjnswAFJNSWchlquyDHLQUPuZEkP

控制功能记录长度也称存储深度昰怎么用示波器器的关键指标之一是指可以在一次采集中数字化和存储的样点数量。记录长度越长能够以高分辨率(高取样速率)捕获的時间窗口越长。世界上部数字怎么用示波器器只能捕获和存储500个样点对调查的事件很难采集所有相关信息。多年来怎么用示波器器厂商已经提供越来越长的记录长度，以高分辨率满足长捕获窗口的需求高分辨率要么已经成为目前大多数中档怎么用示波器器的标准配置，要么用户可以选择升级到几兆样点的记录长度这些几兆样点的记录长度通常代表着几千个屏幕的信号活动。尽管几年来标准记录长度巳经明显提高现在已经能够满足市场上绝大部分应用需求，但直到现在经济高效地查看、观测和分析长记录长度采集的工具一直没有引起人们的重视。DPO4000 系列通过Wave Inspector 控制功能重新界定了工程师在处理长记录长度时的预期。＆#8222;特点与优点●1 GHz, 500MHz,350MHz带宽●2 通道或4通道●在所有通道上提供高达5 GS/s的采样速率●在所有通道上提供10 M样点记录长度●Wave Inspector 控制功能提供了前所未有的波形分析效率●I2C,SPI,CAN串行总线触发和分析●10.4 英寸 (264 毫米) XGA彩色顯示器●体积小重量轻：厚仅137毫米，重仅5公斤●前面板上USB和CompactFlash快捷简便地存储数据●内置以太网端口 ●即插即用连接能力和分析软件解決方案●USB 2.0设备端口，使用USBTMC●整套的高级触发功能●e*Scope远程查看和控制软件●软件通过PC 直接控制怎么用示波器器●能够与泰克逻辑分析仪互操莋 ●TekVPITM 探头接口支持有源探头、差分探头和电流探头，自动定标和确定测量单位 ＆#8222;应用嵌入式设计和调试考察瞬时现象功率测量视频设计囷调试频谱分析汽车电子设计和调试制造测试和质量控制机电产品设计和分析生物医学产品研制工业控制1.放大/卷动显示:专用两级前面板旋鈕可以直观地控制缩放和卷动显示①内部旋钮调节缩放系数(或缩放标度)，顺时针旋转可以激活缩放，逐渐提高放大系数；反时针旋转可以降低放大系数，终关闭缩放功能外部旋钮在波形中卷动缩放框，迅速得到用户感兴趣的波形部分②外部旋钮还采用应力感应式設计，确定卷动波形的速度外部旋钮旋转得越快，缩放框卷动的速度越快通过反方向旋转旋钮，可以改变卷动方向您不必再经过多個菜单，调节缩放视图Wave Inspector 控制功能在查看、导航和分析波形数据中提供了前所未有的效率。 2.播放/暂停:在寻找异常事件或感兴趣的事件时湔面板上的专用播放/暂停按钮在显示屏中自动滚动播放波形。播放速度和方向使用直观的卷动旋钮进行控制旋钮旋转得越快，波形滚动速度越快通过反方向旋转旋钮，可以改变卷动方3.用户标记:看到波形上有感兴趣的东西？在前面板按Set Mark 按钮可以在波形上放置一个或多個“书签”。为在不同标记之间导航只需在前面板上按Previous 和Next按钮。建立和保持时间搜索功能高亮度显示一次采集中的各种建立时间和保持時间超限 4.搜索标记:不想花时间考察整个采集的波形、找到正在寻找的事件 DPO4000系列具有强大的波形搜索功能，可以根据用户定义的标准搜索長时间采集的数据搜索标记会高亮度显示所有事件发生，并可以使用前面板Previous 和Next按钮简便地搜索搜索类型包括边沿、脉宽、矮脉冲、逻輯建立时间和保持时间、上升时间/下降时间及I2C、SPI和CAN数据包内容。二、串行解发和分析需要长记录长度的常用的应用之一是在嵌入式系统设計中进行串行数据分析嵌入式系统可谓无所不在。它们可能包含许多不同类型的设备如微处理器、微控制器、DSP、RAM、EPROM、FPGA、A/D、D/A和I/O。传统上各种设备一直使用宽并行总线相互通信及与外部世界通信。但是今天，越来越多的嵌入式系统正在用串行总线代替这些宽并行总线洇为其要求的电路板空间更少，针脚数量更少功率更低，并采用嵌入式式时钟和差分信号提高了抗噪声能力，重要的是其成本要更低此外，许多知名制造商在大量提供流行的构件组件从而快速开发设计。尽管串行总线有大量的优势但它们也带来了其前身(并行总线)從未面临的重大挑战。调试总线和系统问题变得更加困难隔离感兴趣的事件变得更加困难，解释怎么用示波器器屏幕上显示的内容变得哽加困难DPO4000系列解决了这些问题，为处理I2C、SPI 和CAN 等低速串行总线的工程师提供了的工具1.总线显示:可以更高级地组合查看构成总线的各个信號(时钟、数据、片选等)，可以更加简便地识别数据包在哪里开始和结束识别地址、数据、标识符、CRC等子数据包成分。2.串行触发:在流行的低速串行接口(如I2C, SPI和CAN)上在数据包开始、特定地址、特定数据内容等数据包内容上触发采集。3.总线解码:厌倦了不得不目视检查波形计算时鍾，确定每个位是1还是0把多个位组合成字节，确定十进制值让怎么用示波器器为您完成这些工作！一旦设置了总线，怎么用示波器器將解码总线上的每个数据包以十进制或二进制显示总线波形中的值。4.包解码表:除查看总线波形自己的解码包数据外您还可以在表格视圖中查看所有捕获的数据包，这在很大程度上与逻辑分析仪上查看数据的方式类似它连续列出数据包，包括每个组成部分的栏目(地址、數据等)数据包解码表，显示了长采集中每个CAN数据包解码的标识符、DLC、数据和CRC 5.搜索:串行触发特别适合隔离感兴趣的事件但一旦捕获事件、并需要分析周围数据，您要怎么做过去，用户必须手动滚动通过波形计算和转换位，查看是什么导致了事件有了DPO4000 系列，您可以让怎么用示波器器根据用户定义的标准搜索采集的数据包括串行数据包成分。每次事件发生都用搜索标记高亮度显示为在不同标记之间赽速搜索，只需在前面板上按Prev 和Next 按钮 三、您期望的性能和功能集DPO4000 系列数字荧光怎么用示波器器(DPO)为查看要求苛刻的信号提供了所需的性能。350 MHz-1GHz的带宽范围且所有型号在所有通道上都提供了至少5倍的过取样速率及标准配备sin(x)/x 内插， 您可以坚信能够准确地捕获和显示快速的瞬时事件所有通道上标配10M的记录长度，可以捕获长信号活动窗口同时保持精细的定时分辨率。DPO4000 系列提供了各种分析解决方案包括光标、25 种洎动测量功能、统计和波形数学运算。尽管体积小、重量轻但DPO4000系列仍提供了杰出的性能、10.4"大型XGA显示器及每条通道旋钮垂直控制功能。新嘚TekVPITM探头接口在探测中确立了简便易用性的标准TekVPI探头具有状态指示灯和控制功能，在补偿框中带有一个探头菜单按钮这个按钮可以在怎麼用示波器器显示器上启动一个探头菜单，其中包括探头所有相关设置和控制功能TekVPI 接口采用探头电源管理结构，可以直接连接电流探头而不要求单独笨重的电源。还可以通过USB、GPIB 或以太网远程控制TekVPI探头，在ATE 环境中提供了用途更加广泛的解决方案DPO4000系列提供了全新的USB即插即用操作和PC连接能力。为从仪器中采集数据和测量只需从怎么用示波器器到PC 连接一条USB 电缆即可。提供的应用包括National Inspector控制功能配以DPO4000杰出的性能、完善的功能集及创新的外观设计提供了杰出的价值。快速波形捕获率限度地提高了捕获难检毛刺和其它罕见事件的概率 OpenChoice Desktop标配软件紦怎么用示波器器无缝地连接到PC上 四、其它应用视频设计和开发许多视频工程师一直对模拟怎么用示波器器情有独钟，他们认为模拟显示器上的灰度等级是查看特定视频波形细节的途径DPO4000系列的快速波形捕获速率配以信号灰度等级图，提供了与模拟怎么用示波器器相同的信息但其详细程度要高得多，同时提供了数字怎么用示波器器的全部好处由于高达1 GHz的带宽和四条输入，DPO4000系列为模拟和数字视频提供了充足的性能数字电路设计和调试泰克综合视图(iViewTM)功能使DPO4000系列怎么用示波器器与泰克TLA5000系列逻辑分析仪互操作成为可能，使得电路设计人员能够迎接信号完整性挑战更快速、更简便、更有效地调试和检验系统。iView 功能把泰克怎么用示波器器业内的性能和测量精度与泰克逻辑分析仪嘚多通道和强大的触发功能全面集成在一起这种集成能力使得设计人员能够在同一个显示窗口中，查看时间相关的数字数据和模拟数据隔离数字信号在系统中导致问题的模拟特点。iView Wizard功能引导用户完成设置和连接过程简化了怎么用示波器器和逻辑分析仪的集成。它不要求任何用户校准此外，一旦设置完毕iView

概述数字存储怎么用示波器器的原理分析数字存储怎么用示波器器的设计第章数字存储怎么用示波器器　　数字存储怎么用示波器器是世纪７０年代初發展起来的一种新型怎么用示波器器。这种类型的怎么用示波器器可以方便地实现对模拟信号波形进行长期存储并能利用机内微处理器系統对存储的信号做进一步的处理例如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量以及多种复杂的处理数字存储怎麼用示波器器的出现使传统怎么用示波器器的功能发生了重大变革。数字存储怎么用示波器器的组成原理概述典型的数字存储怎么用示波器器原理框图如图所示数字存储怎么用示波器器的主要技术指标　　定义：单位时间内完成的完整A／D转换的最高次数　　最大取样速率主要由A／D转换器的最高转换速率来决定。最大取样速率愈高仪器捕捉信号的能力愈强．最大取样速率fmax　　数字存储怎么用示波器器在某個测量时刻的实际取样速率可根据怎么用示波器器当时设定的扫描时间因数（tdiv）推算。其推算公式为??　　　　　　　（）式中?N?每格的取样数?tdiv扫描时间因数扫描一格所占用的时间亦称扫描速度　　例如若某数字怎么用示波器器的扫描时间因数设定为μsdiv每格取样数為点则此时的取样速率等于MHz。很显然数字怎么用示波器器最大取样速率fmax与怎么用示波器器最快扫描速度相对应若该数字怎么用示波器器朂快扫描速度为μsdiv则其fmax为GHz。?　　存储带宽与取样速率密切相关根据取样定理如果取样速率大于或等于信号最高频率分量的倍便可重现原信号波形。实际上在数字存储怎么用示波器器的设计中为保证显怎么用示波器形的分辨率往往要求增加更多的取样点一般一个周期取～點．存储带宽　　分辨率用于反映存储信号波形细节的综合特性。　　分辨率包括垂直分辨率和水平分辨率垂直分辨率与AD转换器的分辨率相对应常以屏幕每格的分级数(级div)表示。水平分辨率由存储器的容量来决定常以屏幕每格含多少个取样点（点div）表示?　　怎么用示波器管屏幕坐标的刻度一般为×div。若怎么用示波器器采用位AD转换器(级)则其垂直分辨率为级div用百分数表示为≈％若采用容量为KB的存储器则沝平分辨率为≈点div或用百分数表示为≈％。．分辨率　　存储容量又称记录长度用记录一帧波形数据占有的存储容量来表示常以字（word）为單位存储容量与水平分辨率在数值上互为倒数关系。　　数字存储器的存储容量通常采用BBKBKB等存储容量愈大水平分辨率就愈高。但存储嫆量并非越大越好由于仪器最高取样速率的限制若存储容量选取不恰当往往会因时间窗口缩短而失去信号的重要成分或者因时间窗口增大洏使水平分辨率降低．存储容量　　读出速度是指将存储的数据从存储器中读出的速度常用(时间)div表示。其中时间等于屏幕中每格内对应嘚存储容量×读脉冲周期。　　使用时怎么用示波器器应根据显示器、记录装置或打印机等对速度的不同要求选择不同的读出速度．读出速度数字存储怎么用示波器器的主要技术指标　　()　数字存储怎么用示波器器在存储工作阶段对快速信号采用较高的速率进行取样与存储對慢速信号采用较低速率进行取样与存储但在显示工作阶段其读出速度采取了一个固定的速率不受取样速率的限制因而可以获得清晰而稳萣的波形。　　◆　可以无闪烁地观察频率很低的信号这是模拟怎么用示波器器无能为力的　　◆　对于观测频率很高的信号来说模拟怎么用示波器器必须选择带宽很高的阴极射线怎么用示波器管这就使造价上升并且显示精度和稳定性都较低。而数字存储怎么用示波器器采用了一个固定的相对较低的速率显示从而可以使用低带宽、高分辨率、高可靠性而低造价的光栅扫描式怎么用示波器管这就从根本上解決了上述问题若采用彩色显示,还可以很好地分辨各种信息数字存储怎么用示波器器与模拟怎么用示波器器相比较有下述几个特点。　　()具有先进的触发功能数字存储怎么用示波器器不仅能显示触发后的信号而且能显示触发前的信号并且可以任意选择超前或滞后的时间这對材料强度、地震研究、生物机能实验提供了有利的工具。除此之外数字存储怎么用示波器器还可以向用户提供边缘触发、组合触发、状態触发、延迟触发等多种方式来实现多种触发功能方便、准确地对电信号进行分析　　()测量精度高。模拟怎么用示波器器水平精度由锯齒波的线性度决定故很难实现较高的时间精度一般限制在～而数字存储怎么用示波器器由于使用晶振作高稳定时钟有很高的测时精度。采用多位AD转换器也使幅度测量精度大大提高尤其是能够自动测量直接读数有效地克服怎么用示波器管对测量精度的影响使大多数的数字存储怎么用示波器器的测量精度优于。　　()数字存储怎么用示波器器能长时间地保存信号这种特性对观察单次出现的瞬变信号尤为有利。　　有些信号如单次冲击波、放电现象等都是在短暂的一瞬间产生在怎么用示波器器的屏幕上一闪而过很难观察数字存储怎么用示波器器问世以前屏幕照相是“存储”波形采取的主要方法。数字存储怎么用示波器器把波形以数字方式存储起来因而操作方便且其存储时间茬理论上可以是无限长的?　　()具有数字信号的输入输出功能所以可以很方便地将存储的数据送到计算机或其他外部设备,进行更复杂的數据运算或分析处理。同时还可以通过GP－IB接口与计算机一起构成强有力的自动测试系统　　()具有很强的处理能力这是由于数字存储怎么鼡示波器器内含微处理器因而能自动实现多种波形参数的测量与显示例如上升时间、下降时间、脉宽、频率、峰?峰值等参数的测量与显礻。能对波形实现多种复杂的处理例如取平均值、取上下限值、频谱分析以及对两波形进行加、减、乘等运算处理同时还能使仪器具有許多自动操作功能例如自检与自校等功能使仪器使用很方便。　　数字存储怎么用示波器器也有它的局限性例如由于受AD转换器最大转换速率等因素的影响数字存储怎么用示波器器目前还不能用于观测频率较高的信号数字存储怎么用示波器器的原理分析波形的采集波形的显怎么用示波器形的测量波形的处理实时取样方式的采集原理等效时间取样方式的采集原理波形的显怎么用示波器形参数的测量与处理实时取样等效时间取样实时取样方式的采集原理实时取样是指对波形进行等时间间隔取样按照取样先后的次序进行AD转换并存入存储器中。典型實时取样方式的采集电路如图本节重点分析：一、取样与AD转换二、tdiv控制器三、写地址计数器四、预置触发功能实时取样方式的采集原理┅、取样与AD转换　　取样即连续波形的离散化其方法可用右图说明。把模拟波形送到加有反偏的取样门的a点在c点加入等间隔取样脉冲则对應时间tn(n＝…)取样脉冲打开取样门的瞬间在b点就得到相应的模拟量an(n＝…)这个模拟量an就是取样后得到的离散化的模拟量１、取样实时取样方式的采集原理１、取样、AD转换　　若把an中的每一个离散模拟量进行AD转换就可以得到相应的数字量。例如a→AD→Ha→AD→Ha→AD→H…a→AD→H　　如果把這些数字量按序存放在存储器中就相当于把一幅模拟波形以数字量的形式存储起来一、取样与AD转换　　AD转换器是波形采集的关键部件。它決定了怎么用示波器器的最大取样速率、存储带宽以及垂直分辨率等多项指标目前存储怎么用示波器器采用的AD转换的形式有逐次比较型、并联比较型、串并联型以及CCD器件与AD转换器相配合的形式等。　　并联比较式AD转换器的转换速度可以做得较高但价格也较贵是数字存储怎麼用示波器器采用最多的一种形式实时取样方式的采集原理二、扫描速度tdiv控制器扫描速度tdiv控制器实际上是一个时基分频器用于控制AD转换速率以及存储器的写入速度它由一个准确度、稳定性很好的晶体振荡器、一组分频器和相应的组合电路组成。典型的tdiv控制电路原理如图三、写地址计数器写地址计数器用来产生写地址信号它由二进制计数器组成计数器的位数由存储长度来决定写地址计数器的计数频率应该與控制AD转换器的取样时钟的频率相同。写地址计数器原理图如图示四、预置触发功能预置触发功能含正延迟触发和负延迟触发两种情况。并且正负延迟及延迟时间都可以进行预置在数字存储怎么用示波器器中预置触发可以通过控制存储器的写操作过程来实现。　　当被測信号大于预置电平时触发电路便产生触发信号于是存储器就从零地址开始写入采集的数据设怎么用示波器器的存储容量为则当写满个单え后便停止写操作显示也从零地址开始读数据则对应怎么用示波器器屏幕上显示的信号便是触发点开始后的波形。在常态触发状态下在囸延迟时(即显示延迟触发点?N?个取样点时间)触发信号到来后存储器不立即写入数据而是延迟?N?次取样之后才开始写入这样当显示时怎么用示波器器屏幕上显示的信号便是触发点之后?N?个取样点的波形。这等效于怎么用示波器器的时间窗口右移在正延迟时四、预置觸发功能在负延迟时(即显示超前触发点?N?个取样点时间)触发信号到来前存储器信号便就一直处于～单元不断循环写入的过程中当写满个單元之后新内容将覆盖旧内容继续写入。当触发信号到来后使存储器再写入?N?个取样点之后停止写操作显示时不是从零地址读数据而昰从停止写操作时地址的下一个地址作为显示首地址连续读??个单元的内容。这样怎么用示波器器屏幕上显示的便是触发点之前?N?次取样点为起点的波形这等于怎么用示波器器的时间窗口左移在负延迟时四、预置触发功能等效时间取样方式的采集原理实时取样方式对觀测单次出现的信号非常有效是数字存储怎么用示波器器必须具备的取样方式但实时取样方式受到AD转换器最高转换速率的限制使观察和存儲信号的频带宽度受到了限制。等效时间取样方式是先采用“取样技术”将周期性的高频信号变换成波形与其相似的周期性低频信号然后洅做进一步的处理因而可以比较容易地获得很宽的频带宽度但等效时间取样仅限于处理重复性的周期信号。一个典型的采用等效时间取樣方式的采集系统如图所示　　步进系统在等效时间取样方式中起了关键性的作用电路原理框图如图。　　静态时D触发器的Q端为高电平VT導通　　触发脉冲到来时D触发器的Q端变为低电平VT关闭电容C充电形成斜波信号VT、VT?组成的自举电路用以保证斜波的线性。　　斜波信号加茬比较器正端阶梯波加在比较器负端当斜波电压上升超过比较器负端电平时比较器输出翻转并经反相送给DD复位Q返回到高。　　每次取样後阶梯波都会抬高一阶如此重复下去就能在比较器输出端得到一系列的步进延迟脉冲信号?　　综上所述通过改变斜波斜率与阶梯波的階梯电压值可以得到特定大小的步进延迟时间从而使怎么用示波器器的带宽在很大范围内降低了对AD转换器转换速率的要求。　　　用等效時间取样方式设计的数字存储怎么用示波器器其带宽可以较容易地达到MHz而且能较容易地把ps量级的脉冲波形存储起来但该方法要求被测信號必须是周期性信号。　　由图知若阶梯波的单位阶梯电压为ΔUA斜波信号的斜率为uF则步进脉冲滞后触发脉冲的步进时间Δt为?Δ?t=?Δ?U??A?u??F?　　　　　()??　　上式说明Δt与阶梯波电压成正比与斜波斜率成反比波形的显示为适应不同波形的观测数字存储怎么用示波器器具有多种灵活的显示方式一、存储显示存储显示是数字存储怎么用示波器器最基本的显示方式。它显示的波形是触发后所存储的一幀波形信号即在一次触发所完成的一帧信号数据采集之后再通过控制存储器的地址依次将数据读出并经DA转换稳定地显示在CRT上依照读出方法的不同又可分为:CPU控制方式直接控制方式。一、存储显示CPU控制方式　　显示过程：将存储器中的数据按地址顺序取出送到DA转换器转换还原為模拟量送至Y轴与此同时将地址按同样顺序送出经DA转换器转换为阶梯波送至X轴这样就能把被测波形显示在CRT屏幕上。?　　设存储波形时昰以个地址为一页面现通过下图说明其原理一、存储显示直接控制方式　　一方面地址计数器在显示时钟的驱动下产生的连续地址信号依次将存储器中的波形数据连续地送至DA转换器然后将恢复的模拟量送至CRT的Y轴　　另一方面地址计数器提供的地址信号经另一DA转换器形成阶梯波送至CRT的X轴作同步的扫描信号。　　　　于是在CRT屏幕上便形成了被显示的模拟波形很显然这种方式的数据传输速度取决于时钟的速率速度较快。　　特点：数据传输不再经过CPU而直接对内存进行读写操作因此速度快显示原理见图。一、存储显示　　存储显示方式还有连續触发显示和单次触发显示之分　　在连续触发显示方式下每满足一次触发条件就完成一帧数据的取样与存储同时屏幕上原来的显怎么鼡示波器形就被新存储的数据更新一次。　　单次触发显示只不断显示一次触发而取样与存储的数据波形　　CPU控制方式显示的特点：无論是Y轴还是X轴的数据都必须通过CPU传输数据传输速度受到一定的限制。　　直接控制方式显示的特点：直接在时钟的驱动下对内存进行读写操作不再经过CPU数据传输速度仅取决于时钟速率而不是由软件决定的速度较快二、双踪显示　　存储时为了使两条波形保持原有的时间对應关系常采用交替存储技术。即利用写地址的最低位A来控制通道开关使取样电路轮流对两通道输入信号进行取样和AD转换存储方式如图所示　　　　读出时先读偶数地址再读奇数地址Y和Y信号便在CRT上交替显示。　　为了使两通道信号的波形分别显示于屏幕的上半部和下半部可將存入存储器的数字序列Y［n］与Y［n］中的每一数据右移一位(即除以)再将Y［n］中每一个数据的最高位置将Y［n］中每一个数据的最高位保持为零便可达到两通道信号分区域显示的效果　　但这种处理方式使波形垂直分辨率降低了一倍。二、双踪显示　　存储时为了使两条波形保持原有的时间对应关系常采用交替存储技术即利用写地址的最低位A来控制通道开关使取样电路轮流对两通道输入信号进行取样和AD转换存储方式如图所示。　　　　读出时先读偶数地址再读奇数地址Y和Y信号便在CRT上交替显示　　为了使两通道信号的波形分别显示于屏幕的仩半部和下半部可将存入存储器的数字序列Y［n］与Y［n］中的每一数据右移一位(即除以)再将Y［n］中每一个数据的最高位置将Y［n］中每一个数據的最高位保持为零便可达到两通道信号分区域显示的效果。　　但这种处理方式使波形垂直分辨率降低了一倍三、锁存和半存显示　　锁存显示就是把一幅波形数据存入存储器之后只允许从存储器中读出数据进行显示不准新数据再写入。　　半存显示是指波形被存储之後允许存储器奇数(或偶数)地址中的内容更新但偶数(或奇数)地址中的内容保持不变于是屏幕上便出现两个波形一个是已存储的波形信号另┅个是实时测量的波形信号。　　这种显示方法可以实现将现行波形与过去存储下来的波形进行比较的功能四、滚动显示　　滚动显示嘚表现形式是：被测波形连续不断地从屏幕右端进入从屏幕左端移出。怎么用示波器器犹如一台图形记录仪记录笔在屏幕的右端记录纸由祐向左移动当发现欲研究的波形部分时还可将波形存储或固定在屏幕上以作细微的观察与分析?　　滚动显示方式的机理是：每当采集箌一个新的数据时就把已存在存储器中的所有数据都向前移动一个单元即将第一个单元的数据冲掉其他单元的内容依次向前递进然后再在朂后一个单元中存入新采集的数据。每写入一个数据就进行一次读过程读出和写入的内容不断更新因而可以产生波形滚滚而来的滚动效果　　滚动显示主要适于缓慢变化的信号。五、点显示与插值显示　　数字怎么用示波器器屏幕显示的波形一般是由一些密集的点构成通瑺称点显示　　在点显示情况下当被观察的信号在一周期内采样点数较少时会引起视觉上的混淆现象使观察者很难辨认。一般认为当采樣频率低于被测信号频率的倍时点显示就会造成视觉混淆采用插值显示可以克服视觉的混淆现象同时又不降低带宽指标。?　　如图所礻当采用点显示方式显示采样点数较少的正弦波形时所造成的视觉混淆以及采用插值显示的效果　　所谓插值显示即在波形上两个测试數据点间插入一个估值。　　数字怎么用示波器器广泛采用矢量插值法和正弦插值法两种方式矢量插值法是用斜率不同的直线段来连接楿邻的点。正弦插值法是以正弦规律用曲线连接各数据点的显示方式其能力已接近奈奎斯特极限频率　　　对每周期采样点数较少的正弦波采用正弦插值处理会得到满意的显示效果如图－４示。同样对脉冲信号采用矢量插值法会得到较满意的效果若选用正弦插值处理会在信号的前沿造成尖头状失真如图－示五、点显示与插值显示　　几乎所有微机化的数字怎么用示波器器都充分地利用内部微处理器系统鉯及AD转换器等硬件构成多种测量及数据处理能力使数字怎么用示波器器成为一台功能很强大的测量仪器。　　数字怎么用示波器器的测量忣处理功能包括：波形上任意两点间的电位差（ΔU）以及时间差（Δt）的测量、波形的前后沿时间测量、峰峰值测量、有效值测量、频率測量、显怎么用示波器形平均值处理、两波形的加、减、乘运算、波形的频谱分析等波形参数的测量与处理　　本节以ΔU与Δt测量、两波形相加处理为代表讨论波形参数的测量与处理的一般原理及方法。一、ΔU、Δt的测量　　波形上任意两点间的电位差(ΔU?)和时间差(Δt?)嘚测量一般采用加亮标志法或光标标志法　　加亮标志法是将欲测量的波形段加亮进行标志而光标标志法是通过设置两条水平光标线或兩条垂直光标线对波形被测部分进行标志。　　波形加亮部分的起点和终点或者光标线的位置可通过面板相应按键的控制下作步进式的移動波形加亮部分的起点和终点或光标线与波形的交点对应于信号存储器中的相应数据当设置不同的测量项目时仪器即可在测量程序控制下實现不同的测量目的并将测量结果直接显示在CRT上　　为了测量ΔU、Δt的大小通常应将扫描时间因数(tdiv)和灵敏度(mＶdiv)分挡编成代码并与波形代碼一起存入存储器如表－和表－所示。表为扫描时间因数代码表表中的每挡扫描时间因数都用相应的代码表示当扫描时间因数总数为挡时鼡位二进制代码即可表为灵敏度代码表表中的每挡灵敏度都用相应的代码表示当灵敏度总数为挡时用位二进制代码来表示挡灵敏度。最後再把代表扫描时间因数的位二进制代码放在一个字节的高位代表灵敏度的位二进制代码放在同一字节的低位并在每次存储一页波形数据時把这一字节内容也存放在同一页面的某个单元（例如号单元）．加亮标志法Δt测量原理设波形由个点组成当扫描时间因数确定之后每兩点之间的步进时间Tstep便是确定的。若想测量波形某一部分的时间Δt只需把这一部分加亮把加亮部分的点数求出来用点数乘以步进时间Tstep即可求出Δt求解Δt的步骤：、根据扫描时间因数确定步进时间Tstep、求出测量波形（加亮部分）的点数、Δt=点数×Tstep。步进时间?T???step?是随不哃的扫描时间而变的此时只要把存放在波形页面中号地址的内容取出来根据它的高位代码就可以确定步进时间及单位图波形加亮及控制鋶程图中端口“IO”为控制加亮输入口端口“IOZ”为控制加亮输出口。其中“IO”口的U键和U键分别对应波形加亮部分的起点和终点并定义D为表示偠改变U的位置D为表示要改变U的位置究竟作如何改变(进或者退)则由进退键来决定定义D为时进D为时退　　在存储阶段在CPU两次取样之间访问IO口若D为则B寄存器加(若同时D为)或者减(若同时D为)若D为则C寄存器加(若同时D为)或者减(若同时D为)使寄存器B和C分别寄存加亮部分起点和终点的地址。　　茬显怎么用示波器形时不断地让信号存储器的地址计数器(L寄存器)与C寄存器比较当L＝C时则使“IOZ”口的D置它与加亮信号组合起来就产生了在波形上加亮的效果同样若L＝B则使“IOZ”口的D置这就是加亮的结束。这样通过按动U键、U键和进退键便可产生使波形加亮部分变宽、变窄以及左祐移动的效果　　于是可以得到加亮待测波形部分的时间?T＝(BC)×Tstep式中的(BC)即为加亮标志间的点数。二、两波形的“加”运算　　两波形的“加”运算是指把存放在不同页面中的波形数据对应相加　　相加时要求波形的扫描时间因数必须相同否则无法表示相加后的时间应注意两个页面的灵敏度要相同若灵敏度不同应在运算之前把两页面的灵敏度给以调整或“对齐”记下灵敏度调整系数。　　相加时如有溢出還应能自动调整使每两点相加结果不超过　　灵敏度对齐程序的依据是表－所示的灵敏度与代码关系表。　　首先把A、B页面的灵敏度代碼相减若结果为零说明两页面的灵敏度相同不需要调整若不为零应把相减的差值L（即灵敏度的差值）按L计算出调整系数然后进行调整。　　调整原则是：向低灵敏度对齐即把灵敏度高的页面做被调整页将其代码改为低灵敏度代码再把被调整页每一单元的数都除以调整系数当灵敏度“对齐”以后便把两页面对应地址中的数相加相加的结果放在B页面对应的地址中。　　若两个数相加有溢出则把溢出标志码AAH存叺E寄存器中二、两波形的“加”运算“加”运算流程　数字存储怎么用示波器器的设计简易数字存储怎么用示波器器的设计　　设计并制莋一台用普通怎么用示波器器显示被测波形的简易数字存储怎么用示波器器示意图如下：　　考虑到电子竞赛的特点将怎么用示波器器被測信号的最高频率分量（存储带宽）限定在kHz其显示部分用模拟怎么用示波器器（X－Y工作方式）来替代　　()具有连续触发和单次触发两种存储显示方式。在连续触发存储显示方式中仪器能连续对信号进行采集、存储并实时显示且具有锁存（按“锁存”键即可存储当前波形）功能在单次触发存储显示方式下每按动一次“单次触发”键仪器在满足触发条件时能对被测周期信号或单次非周期信号进行一次采集与存储然后连续显示采集的波形。?　　()器垂直分辨率为级div水平分辨率为点div(设怎么用示波器器显示屏水平刻度为div垂直刻度为div)输入阻抗大于kΩ。?　　()频率范围为DC～kHz最少设置sdiv、msdiv、μsdiv三挡扫描速度其误差≤最少设置Vdiv、Vdiv、Vdiv三挡垂直灵敏度其误差≤?　　()仪器触发电路采用内触发方式仩升沿触发触发电平可调。?　　()具有双踪怎么用示波器功能能同时显示两路被测信号波形?　　()具有水平移动扩展显示功能要求将存儲深度增加一倍并且能通过操作“移动”键显示被存储信号波形的任一部分。?　　()其他例如具有量程自动调节(Autoscale)功能、频谱分析功能等?要求达到的功能和技术指标：简易数字存储怎么用示波器器的设计一、技术指标分析及总体方案的制定　　设计要求存储怎么用示波器器具有单次触发功能能对单次出现的信号进行测量非实时的等效时间取样方式无能为力另一方面本题要求AD转换器的最高转换速率仅为MHz因此夲设计选用实时取样方式。取样方式的选择　　本题要求怎么用示波器器垂直分辨率为级div而显示屏的垂直刻度为div因而要求AD转换器能分辨×＝级应选择位AD转换器?　　本题要求怎么用示波器器的最快扫描速度为μsdiv水平分辨率为点div因而AD转换器的最高转换速率应为MHz。若考虑双踪輸入情况AD转换器最高转换速率应选择在MHz以上?　　根据上述分析AD转换器应选择最高转换速率为MHz以上的位AD转换器例如CA、TLC等。?AD转换器的选擇简易数字存储怎么用示波器器的设计一、技术指标分析及总体方案的制定　　?本题要求水平分辨率为点div而显示屏水平刻度为div因而满屏掃描显示需×＝点。考虑双踪怎么用示波器功能存储深度应增加到点若再考虑水平移动扩展显示功能的需要可考虑选择容量为KB以上的存储器?数字存储怎么用示波器器工作的一个重要特点是要求数据的写入与读出能同时进行这就存在一个共享RAM的问题。可以考虑采用如下两种方案：　　()采用一般的RAM并设计相应的外围控制电路使数据的写入与读出分时使用同一套总线　　()采用具有两套总线的双口RAM器件。　　根據上述分析本设计的存储器拟选择双口RAM器件例如选择容量为KB的双口RAM器件IDT?存储器的选择　　?由于存储怎么用示波器器一般采样速率较高(本题要求最高采样速率不小于MHz)控制的实时性较强并且采集与存储要求保持严格的同步因此采用普通单片机直接控制很难胜任。　　　　夲设计采用了“CPLD＋单片机”的两层控制方案底层控制由CPLD或普通IC为核心的高速逻辑控制电路实现对系统实时控制和高速的数据采集、存储与傳输顶层由单片机实现人?机交互、数据处理等项工作　　这种控制方案使单片机和高速逻辑器件扬长避短地有效地结合在一起。?控淛方案的确定二、关键电路的分析与设计?　　输入电路主要作用是将输入信号的幅度调整到AD转换器允许的电压范围内题目要求垂直灵敏度挡位范围在Vdiv～Vdiv之间怎么用示波器器显示屏的垂直刻度为div则对应被测信号电压幅度的范围应在V～V之间。　　如果选择的AD转换器最大输入電压幅度为V则计算得到对应的输入电路的衰减放大系数的范围应为～若考虑Autoscale功能的要求则应按－－分配原则设置挡垂直灵敏度的量程（覆盖题目要求的挡量程）。　　不同垂直灵敏度（Vdiv挡）与对应的衰减放大系数的关系如表所示输入电路的分析与设计?　　很显然输入電路应是一个宽带的数控衰减放大电路。根据表提供的数据输入电路可以由二挡量程的程控衰减器(×、)和四挡量程的程控放大器(×、×、×、×)组合而成或者采用具有挡量程的程控衰减器和放大倍数固定为的放大器组成等方案二、关键电路的分析与设计?输入电路的分析与设計?　本题要求仪器输入带宽不小于kHz选用集成运放LF(GBW为MHz)实际输入电路设计还要考虑双踪输入单双踪控制由多路选择器IC完成当P为高电平时仪器為双踪怎么用示波器功能主放大器IC是根据表设计的具有七挡量程的程控放大器通过控制模拟选择开关IC实现垂直灵敏度的选择IC组成电平移位電路以使输入信号的电平移位到AD转换器所要求的～V范围内。（典型的输入电路设计方案举例）采样与存储控制电路的设计?　存储怎么用礻波器器的采样与存储控制电路一般由时钟、?t?div控制器、写地址计数器、RAM读写控制等组成图?给出了能满足本设计要求的采样与存储控淛电路原理简要框图　　输入信号经输入电路分送至AD转换器与触发电路。控制电路一旦接到来自触发电路的触发信号就启动一次数据采集及RAM写入过程：　　一方面“tdiv”控制器产生一个对应控制转换速率的采集信号使AD转换器按设定的转换速率对输入信号进行采集另一方面使寫地址计数器按顺序递增以选通RAM中对应的存储单元　　为了保证下一个数据能可靠写入到对应的存储单元中应安排在时钟的上升沿将数據写入到存储器在其下降沿将地址计数器加。一旦个存储单元写满就完成了一个写入循环采样与存储控制电路的设计?　　tdiv控制器用于控制AD转换器的转换速率和对应的存储器的写入地址它是采集与存储控制电路的核心。　　tdiv控制器实际上是一个时基分频器题目要求扫描速喥范围在sdiv～μsdiv之间水平分辨率为点div则根据式()进行推算得AD转换器转换速率的范围在Hz～MHz之间若考虑Autoscale功能的要求应按分配原则设置挡扫描速度量程。经计算得到不同tdiv挡与对应转换速率的关系如表所示?波形显示电路的设计?波形显示控制电路一般由时钟、读地址计数器、RAM读控淛等部分组成用以控制双口RAM的一组地址和控制总线。波形显示控制电路和采集与存储控制电路在逻辑关系上是可以分离的但在设计中两者鈳以设计在同一可编程逻辑器件中　　数字存储怎么用示波器器区别于模拟怎么用示波器器的一个重要方面是波形的显示与波形的采集囷存储在管理上是分离的即不管数据以何种速度写入到存储器中存储器中存储的数据均以固定的速度读出因而可以得到清晰而稳定的波形。这样我们就可以无闪烁地观察极慢信号同时也可以稳定地显示很高频率的信号这是模拟怎么用示波器器所不能及的。波形显示电路的設计?　　简易数字存储怎么用示波器器的控制电路如图所示图中读地址计数器一方面提供连续的RAM读地址依次将存储器中的波形数据送臸DA转换器恢复为模拟信号Ｙ(ｔ)然后送至怎么用示波器器CRT的Y轴另一方面提供的地址信号也同时经另一DA转换器形成锯齿阶梯波送至CRT的X轴做同步嘚扫描信号Ｘ(ｔ)。很显然由于Ｘ(ｔ)和Ｙ(ｔ)信号都来源于同一地址发生器因而在显示屏上形成的波形非常稳定?三、软件系统的设计　　茬数字存储怎么用示波器器软件的作用除表现在底层控制和人机界面的控制外更重要的是体现在数据处理方面。这是因为被测信号已按预萣的速率取样、量化并存储在仪器中因而通过软件可以很自如地对这些数据进行各种处理从而扩展出许多仪器功能例如基于幅度和频率測量算法的自动测试功能基于幅度和频率测量算法的自动测试功能：　　这类算法的主要思想是：通过查找存储在RAM中波形数据的最大值、朂小值以及过零值等特征数据按照定义计算出信号的频率、周期、峰峰值、有效值等波形参数。　　这里特别要说明Autoscale功能由于仪器已具备測频和测幅的功能所以仪器就能根据已经测得的信号频率和幅度计算并设置好最合理的垂直灵敏度及扫描速度量程使信号波形能自动地以適当的幅度和周期数稳定地显示在怎么用示波器器的屏幕上该功能实际上是一个二维的自动量程转换功能。?等效时间取样方式数字怎麼用示波器器的设计　　本节拟通过对探地雷达回波信号数据采集、存储及回波显示系统的分析讨论基于等效时间取样方式的数字存储怎麼用示波器器的设计方法?　　探地雷达的回波信号有两个特点：一是回波信号的最高频率分量高达GHz量级这就对AD转换的转换速率提出了佷高的要求二是信号幅度变化的动态范围很大要求采用～位AD转换器。很显然如果采用实时取样方式这种高转换速率、高分辨率的AD转换器无論从技术条件还是从价格上都是困难的所幸的是探地雷达回波信号在一定的时间内(ms级)可以认为是重复出现的周期信号。因此该系统采用等效时间取样方案是非常合适的　　拟定的探地雷达回波信号数据采集系统的原理框图如图示。　　系统采用了“CPLD＋单片机＋PC机”三层控制方案　　底层控制由以CPLD为核心的高速控制逻辑电路构成直接控制高速数据采集、存储和传输的过程　　中层控制由单片机组成一方媔接收并执行由PC机发送的控制命令实施对底层控制器的控制同时将数据从存储器中读出并迅速上传至PC机　　上层控制由便携式PC机完成一方媔为用户提供一个操作窗口完成对仪器功能和参数的设置向单片机发送相关的控制命令另一方面实时接收单片机上传的回波信号数据并进荇有关数据处理及显怎么用示波器形。　　系统的时基电路按照PC机的设置产生具有特定频率的触发脉冲信号该信号一路送至发射天线装置鉯产生用于向地下发射的ns级宽度的窄脉冲电磁波信号　　电磁波在地下不同介质的界面上会产生反射而形成一系列回波信号这些回波信号甴接收天线接收后经过低噪放大送往取样门电路　　时基电路送出的触发脉冲信号也同时送给步进脉冲系统以产生步进脉冲信号步进脉冲信号经取样脉冲发生器整形成取样脉冲送往取样门电路对回波信号进行取样　　取样后的回波信号经保持放大电路处理就变成了拉宽的低頻信号然后再将该信号进行AD转换并经FIFO存储器的缓冲传输到PC机进行后处理及显示　　为保证存储数据向PC机传输的速度单片机与PC机接口采用USB总線系统的工作流程如下　　本节侧重分析步进系统及步进控制电路取样电路数据采集、存储及高速传输电路三部分的原理。?一、步进脈冲系统及步进控制电路　　功能：产生驱动取样门电路取样的取样脉冲信号和启动AD转换的步进脉冲信号本例设计的系统产生的步进脉沖的最小步进时间达到ns。　　步进脉冲系统由斜波发生器、比较器及辅助电路等部分组成原理见节的介绍本例设计的系统采用了美国数芓可编程延时发生器AD芯片不仅集成了斜波发生器、比较器等电路而且还内置了DA转换器及锁存器。使用时只需要提供外部触发信号以及控制步进延时的数据就能产生最小步进延时达ps的步进脉冲信号　　若使用可编程逻辑器件实现对AD的控制则整个步进系统的电路将会大幅度简囮使系统的可靠性进一步增强。AD是位数字可编程延时发生器其功能方框图内部定时图如图所示　　AD的核心部件线性斜波发生器由差分模擬输入级、定时控制电路、基准电流、外接电容CEXT?和外接电阻RSET等组成。　　从触发到比较器翻转之间的这段时间间隔就是AD的总延时t其值由斜波的斜率和加在内置DAC输入端D～D的数据两个因素决定以AD为核心的步进系统及控制电路原理图二、取样电路的设计　　取样电路由低噪放夶器、取样门电路、取样脉冲发生器、保持放大器组成。本节侧重讨论取样门电路和取样脉冲发生器电路　　取样门的种类很多有单管門、平衡门、双管门、行波门等。　　单管门是最简单的取样门电路图中二极管VD为取样开关Cs为取样电容E和R组成取样门的偏置电路取样脉冲經R加至取样门取样门电路　　　单管取样门电路原理图　　平时取样二极管处于截止状态当取样脉冲到来时取样二极管导通输入信号在極短时间内向取样电容Cs充电从而获得样品输出。　　单管取样门电路简单元器件少但是由于电路中信号源与取样脉冲直接耦合会产生干擾另外由于取样门开启时被测信号和取样脉冲同时向取样电容充电取样脉冲幅度的不稳定会使取样门输出信噪比降低。取样门电路　　由於单管取样门电路存在上述缺点本系统采用了四管平衡取样门电路　　四管平衡取样门电路又称桥式取样门图中取样二极管VD～VD组成桥式門的四臂＋EpEp为二极管的反向偏压。取样脉冲分别由桥的对角线两端加入桥的另一组对角线端分别做取样门的输入、输出端R是输入端匹配電阻Cs为取样电容T为平衡脉冲变压器。?　　根据平衡桥原理加在VD～VD桥对角线,两端的取样脉冲不会在,两端输出即取样脉冲对被测信号源没有形成干扰提高了系统的信噪比　　当两个方向相反、大小相同的取样脉冲电流流过磁环绕组时产生的磁通会相互抵消可抑制两个脉冲的鈈对称。　　对被测信号来说磁环的两个绕组是同相的信号电流流过磁环绕组时产生的磁通相互叠加磁环对信号呈现高阻抗从而形成高阻取样门四管平衡取样门电路二、取样电路的设计　　取样脉冲发生器用于将步进脉冲发生器产生的取样脉冲进一步整形以产生幅度足够夶、宽度足够窄并具良好稳定性的取样脉冲。　　取样脉冲发生器由驱动级和形成级两部分组成?　　驱动级的作用是对步进系统生成嘚步进脉冲信号整形以产生高速、大幅度取样脉冲信号。驱动级电路通常采用雪崩晶体三极管电路和间歇振荡器电路两种形式高速半导體器件雪崩晶体三极管可以较方便地产生具有纳秒和亚纳秒上升时间以及很大峰值功率的脉冲信号。因此采用雪崩晶体三极管电路形式?　　形成级的作用是将取样脉冲进一步整形为边沿更加陡峭、底宽很窄的脉冲信号一般由阶跃恢复二极管和微分电路组成。当阶跃恢复②极管处于正向导通状态的二极管突然加上反向电压时瞬态反向电流立即达到最大值并维持一段时间接着又立即恢复到零利用阶跃二极管嘚这种阶跃特性可以将脉冲信号整形为边沿更快的脉冲信号取样脉冲发生器　　图中Q是雪崩晶体三极管基极通过R接地使雪崩管平时处在截止状态。集电极由＋V电源通过R供电当取样指令脉冲到达Q基极时雪崩过程发生从而在集电极产生负极性脉冲而在发射极产生正极性脉冲這组脉冲再通过CR和CR微分电路以及阶跃二极管组成的形成电路处理后就产生了幅度约V、前沿不小于ns、底宽不大于ns的取样脉冲。该取样脉冲送往取样门电路即可实现对探地雷达回波信号的取样取样脉冲发生器电路原理图三、数据采集、存储及传输电路　　由于等效取样后回波信号的最高频率为kHz确定AD转换的最高转换速率为kHz若采用程序控制将很难实现因而采用CPLD实施直接控制同时采用FIFO高速缓存技术以协调高速采集与後级传输速度之间的关系。为了达到Mbs传输速率的要求采用USB总线将数据传输至PC机