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示波器連通性的進(jìn)展 示波器技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間：2020-07-29    來(lái)源：儀多多儀器網(wǎng)    作者：儀多多商城     
就像大多數(shù)技術(shù)一樣，示波器也同樣在與時(shí)俱進(jìn)。以往只有昂貴的“頂級(jí)”示波器才具備的功能，現(xiàn)在已普及到低價(jià)位的示波器中。這些功能包括可升級(jí)帶寬、存儲(chǔ)深度、大顯示屏和高速波形捕獲率等等。過(guò)去的高端示波器配有以太網(wǎng)、USB、GPIB、VGA、觸發(fā)輸入、觸發(fā)輸出連接，經(jīng)濟(jì)型示波器往往不具備所有的連接，甚至有的示波器還在使用軟盤驅(qū)動(dòng)器或只有GPIB接口。

幸運(yùn)的是新的連通性選項(xiàng)已經(jīng)開(kāi)始普及到更便宜的示波器。對(duì)于非Windows示波器，現(xiàn)在有哪些新的選項(xiàng)呢？

USB連通性

在幾乎所有情況下，示波器都已經(jīng)用USB取代了軟盤驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)用戶要保存屏幕截圖或數(shù)據(jù)文件時(shí)，只需插入U(xiǎn)盤保存截圖和數(shù)據(jù)??。這通常被稱為“USB主機(jī)端”。正如您所預(yù)期的，USB提供遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以往各種數(shù)據(jù)保存選項(xiàng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，包括更大的存儲(chǔ)空間(Agilent 2000和3000 X系列高達(dá)128GB)，更小的外形尺寸和更容易傳送到您的PC(還記得您最后一次使用軟盤驅(qū)動(dòng)器的時(shí)間嗎？)。

經(jīng)由USB主端的連接通常被稱為“中介”，雖然您能輕松地使用 U盤向示波器或從示波器傳輸文件，但這還不是真正的直接連接。您還必須通過(guò)“中介”用 U盤在計(jì)算機(jī)和示波器間傳遞信息。

但這還不是真正的直接連接。您還必須通過(guò)“中介”用 U盤在計(jì)算機(jī)和示波器間傳遞信息。


圖1：保存∕調(diào)用屏幕。您能通過(guò)遠(yuǎn)地用戶界面直接從 PC 保存和調(diào)用設(shè)置。此外，您還能保存圖像和數(shù)據(jù)，甚至把您已建立的模板直接保存到PC 中

除USB主端外，許多示波器現(xiàn)在還有USB設(shè)備端連接。它不是用于連接U盤，而是代之以允許您通過(guò)USB從遠(yuǎn)地控制示波器。為啟用此連接，要把PC上的USB主機(jī)端與示波器上的USB設(shè)備端通過(guò)USB電纜接到一起。

USB設(shè)備端連接通常涉及某類驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)。Agilent使用它的IO庫(kù)，其中包括幫助您設(shè)置示波器鏈接的程序。連接建立后，就可使用命令控制示波器。

以太網(wǎng)連通性

雖然USB連接目前已很常見(jiàn)，但以太網(wǎng)連接，特別是對(duì)于較便宜的非Windows示波器還是相當(dāng)新的技術(shù)?，F(xiàn)在您有能力在以太網(wǎng)上遠(yuǎn)地控制示波器，甚至能在網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)上打印示波器的測(cè)量結(jié)果。以太網(wǎng)連通性不僅提供了示波器的另一種連接方式，被稱為L(zhǎng)XI(LAN在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展)的新型以太網(wǎng)連接更為與測(cè)試設(shè)備的交互提供了一種全新的方式。LXI不僅能容易地配置您的測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)各種連通性選項(xiàng)(包括GPIB這類傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn))與其他儀器相集成外，它還有許多使示波器交互非常強(qiáng)大的極為獨(dú)特的能力。例如Agilent LXI儀器內(nèi)嵌一個(gè)Web服務(wù)器。這一內(nèi)嵌網(wǎng)頁(yè)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)：

* 識(shí)別示波器信息，如型號(hào)、序列號(hào)、主機(jī)名、IP地址和VISA(地址)連接字符串

* 通過(guò)電腦上的虛擬前面板遠(yuǎn)程控制示波器

* 通過(guò)SCPI命令窗發(fā)送SCPI(可程控儀器的標(biāo)準(zhǔn)命令)命令的能力

* 在PC上保存設(shè)置，波形數(shù)據(jù)(多種格式)和模板文件的能力

* 從PC上調(diào)用設(shè)置，波形數(shù)據(jù)文件和模板文件的能力

* 捕獲屏幕圖像，把圖像容易地增添到文檔中的能力

* 對(duì)正被控制的示波器有‘激活中’的信息閃動(dòng) —— 這在當(dāng)您控制機(jī)柜中多臺(tái)示波器中的某一臺(tái)時(shí)，特備有用，因?yàn)槟恍枰鋈魏翁貏e的動(dòng)作，就知道目前是哪一臺(tái)示波器受控。

* 透過(guò)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)固件的能力

通過(guò)虛擬前面板遠(yuǎn)程控制示波器

LXI儀器提供通過(guò)虛擬前面板實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的能力。虛擬前面板重現(xiàn)示波器的所有功能。有些示波器，如Agilent InfiniiVision X系列示波器為您提供兩種虛擬前面板選項(xiàng)：

1. 基本虛擬前面板

2. 和物理示波器一模一樣的虛擬前面板

基本虛擬前面板通常是示波器適用功能的簡(jiǎn)視圖。對(duì)于只有有限的屏幕分辨率，因此要把與示波器的交互壓縮到極有限范圍的PC來(lái)說(shuō)，這是理想的遠(yuǎn)程控制方式。它也更適合鼠標(biāo)，而不是手指的觸摸驅(qū)動(dòng)。


圖2：基本虛擬前面板。注意其更緊湊的顯示，它更適合分辨率較低的顯示和∕或主要使用鼠標(biāo)控制的用戶

Agilent InfiniiVision X系列示波器還有另一選項(xiàng)，這就是和真實(shí)示波器前面板一模一樣的虛擬前面板。這種虛擬前面板與示波器前面板功能相同，這也是較為明顯的使用方式和好處。它對(duì)于有可能遠(yuǎn)地使用示波器的人是非常理想的，因?yàn)樗鼈冇型瑯拥耐庥^和操作方式，就像是直接操縱著示波器。如果是使用觸摸屏 PC，您更能輕松地使用手指與鼠標(biāo)在這種前面板上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

除了遠(yuǎn)地界面和示波器前面板的類似外觀和操作方式是一個(gè)極大優(yōu)點(diǎn)，這一遠(yuǎn)地示波器前面板的另一重大使用優(yōu)點(diǎn)是培訓(xùn)和教育。當(dāng)您成立新的生產(chǎn)線或?qū)嶒?yàn)室，如果不是每個(gè)人在任何時(shí)間都能分到一臺(tái)示波器，您可將InfiniiVision示波器連接到公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，這樣任何人輸入該示波器IP地址，就可以練習(xí)使用它，這樣等到示波器拿到自己面前時(shí)，已經(jīng)很熟悉它的操作了。它也是功能強(qiáng)大的教學(xué)工具，有了這一功能，實(shí)驗(yàn)室中的老師就可通過(guò)其虛擬前面板與一臺(tái)示波器互動(dòng)，學(xué)生就可看到示波器的操作，觀察老師與它互動(dòng)、捕獲屏幕和保存數(shù)據(jù)等操作。盡管多人操作時(shí)，不能在同一時(shí)間進(jìn)行不同的動(dòng)作，但對(duì)于設(shè)備有限的實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，讓許多學(xué)生分時(shí)使用或同時(shí)觀察一臺(tái)示波器是非常有用的。

虛擬前面板和實(shí)際示波器前面板一模一樣，帶來(lái)的另一個(gè)好處是，工程師能調(diào)解不同地點(diǎn)多個(gè)團(tuán)隊(duì)間的問(wèn)題。團(tuán)隊(duì)工程師和您直接看到的是完全相同的前面板和信號(hào)波形，因此可通過(guò)直接交流解決大家關(guān)注的問(wèn)題。


圖3：虛擬示波器前面板。這一虛擬控制界面精確復(fù)制了示波器的前面板，熟悉示波器前面板的用戶能立即啟用。它也是培訓(xùn)和多站點(diǎn)協(xié)同的理想選擇

本文結(jié)論

如果您還在使用著帶有軟盤驅(qū)動(dòng)器，甚至是僅有USB的示波器，您可能會(huì)對(duì)這些新的連通技術(shù)，特別是對(duì)其極低的價(jià)格點(diǎn)感到吃驚。隨著示波器的更新?lián)Q代，它們變得越來(lái)越強(qiáng)大，靈活和易用。示波器新的功能特性，如以太網(wǎng)連接，如果再結(jié)合Web服務(wù)器功能，將極大提高您的生產(chǎn)力。 在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中，需要使用若干儀器、儀表觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果。常用的電子測(cè)量?jī)x器有萬(wàn)用表、邏輯筆、普通示波器、存儲(chǔ)示波器、邏輯分析儀等。萬(wàn)用表和邏輯筆使用方法比較簡(jiǎn)單，而邏輯分析儀和存儲(chǔ)示波器目前在數(shù)字電路教學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用還不十分普遍。示波器是一種使用非常廣泛，且使用相對(duì)復(fù)雜的儀器。本章從使用的角度介紹一下示波器的原理和使用方法。

1 示波器工作原理

示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無(wú)法直接觀測(cè)的交變電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。它是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題、測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源組成。

1．1 示波管

陰極射線管(CRT)簡(jiǎn)稱示波管，是示波器的核心。它將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。正如圖1所示，電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分密封在一個(gè)真空玻璃殼內(nèi)，構(gòu)成了一個(gè)完整的示波管。


圖1 示波管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和供電圖示

1．熒光屏

現(xiàn)在的示波管屏面通常是矩形平面，內(nèi)表面沉積一層磷光材料構(gòu)成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發(fā)鋁膜。高速電子穿過(guò)鋁膜，撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點(diǎn)。鋁膜具有內(nèi)反射作用，有利于提高亮點(diǎn)的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。

當(dāng)電子停止轟擊后，亮點(diǎn)不能立即消失而要保留一段時(shí)間。亮點(diǎn)輝度下降到原始值的10％所經(jīng)過(guò)的時(shí)間叫做“余輝時(shí)間”。余輝時(shí)間短于10μs為極短余輝，10μs—1ms為短余輝，1ms—0．1s為中余輝，0．1s-1s為長(zhǎng)余輝，大于1s為極長(zhǎng)余輝。一般的示波器配備中余輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長(zhǎng)余輝。

由于所用磷光材料不同，熒光屏上能發(fā)出不同顏色的光。一般示波器多采用發(fā)綠光的示波管，以保護(hù)人的眼睛。

2．電子槍及聚焦

電子槍由燈絲(F)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)(或稱第二柵極)、第一陽(yáng)極(A1)和第二陽(yáng)極(A2)組成。它的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發(fā)射電子。柵極是一個(gè)頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由于柵極電位比陰極低，對(duì)陰極發(fā)射的電子起控制作用，一般只有運(yùn)動(dòng)初速度大的少量電子，在陽(yáng)極電壓的作用下能穿過(guò)柵極小孔，奔向熒光屏。初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過(guò)低，則全部電子返回陰極，即管子截止。調(diào)節(jié)電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向熒光屏的電子流密度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)亮點(diǎn)的輝度。第一陽(yáng)極、第二陽(yáng)極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個(gè)金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比A1高。G2的正電位對(duì)陰極電子奔向熒光屏起加速作用。

電子束從陰極奔向熒光屏的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)兩次聚焦過(guò)程。第一次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的第一電子透鏡。第二次聚焦發(fā)生在G2、A1、A2區(qū)域，調(diào)節(jié)第二陽(yáng)極A2的電位，能使電子束正好會(huì)聚于熒光屏上的一點(diǎn)，這是第二次聚焦。A1上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時(shí)調(diào)節(jié)A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調(diào)第二陽(yáng)極A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。

3．偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子射線方向，使熒光屏上的光點(diǎn)隨外加信號(hào)的變化描繪出被測(cè)信號(hào)的波形。圖8．1中，Y1、Y2和Xl、X2兩對(duì)互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。Y軸偏轉(zhuǎn)板在前，X軸偏轉(zhuǎn)板在后，因此Y軸靈敏度高(被測(cè)信號(hào)經(jīng)處理后加到Y(jié)軸)。兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板分別加上電壓，使兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板間各自形成電場(chǎng)，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉(zhuǎn)。

4．示波管的電源

為使示波管正常工作，對(duì)電源供給有一定要求。規(guī)定第二陽(yáng)極與偏轉(zhuǎn)板之間電位相近，偏轉(zhuǎn)板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負(fù)電位上。柵極G1相對(duì)陰極為負(fù)電位(—30V~—100V)，而且可調(diào)，以實(shí)現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。第一陽(yáng)極為正電位(約+100V~+600V)，也應(yīng)可調(diào)，用作聚焦調(diào)節(jié)。第二陽(yáng)極與前加速極相連，對(duì)陰極為正高壓(約+1000V)，相對(duì)于地電位的可調(diào)范圍為±50V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經(jīng)電阻分壓器供電。

1.2 示波器的基本組成

從上一小節(jié)可以看出，只要控制X軸偏轉(zhuǎn)板和Y軸偏轉(zhuǎn)板上的電壓，就能控制示波管顯示的圖形形狀。我們知道，一個(gè)電子信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)f(t)，它隨時(shí)間的變化而變化。因此，只要在示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上加一個(gè)與時(shí)間變量成正比的電壓，在y軸加上被測(cè)信號(hào)(經(jīng)過(guò)比例放大或者縮小)，示波管屏幕上就會(huì)顯示出被測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的圖形。電信號(hào)中，在一段時(shí)間內(nèi)與時(shí)間變量成正比的信號(hào)是鋸齒波。

示波器的基本組成框圖如圖2所示。它由示波管、Y軸系統(tǒng)、X軸系統(tǒng)、Z軸系統(tǒng)和電源等五部分組成。


圖2 示波器基本組成框圖

被測(cè)信號(hào)①接到“Y"輸入端，經(jīng)Y軸衰減器適當(dāng)衰減后送至Y1放大器(前置放大)，推挽輸出信號(hào)②和③。經(jīng)延遲級(jí)延遲Г1時(shí)間，到Y(jié)2放大器。放大后產(chǎn)生足夠大的信號(hào)④和⑤，加到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上。為了在屏幕上顯示出完整的穩(wěn)定波形，將Y軸的被測(cè)信號(hào)③引入X軸系統(tǒng)的觸發(fā)電路，在引入信號(hào)的正(或者負(fù))極性的某一電平值產(chǎn)生觸發(fā)脈沖⑥，啟動(dòng)鋸齒波掃描電路(時(shí)基發(fā)生器)，產(chǎn)生掃描電壓⑦。由于從觸發(fā)到啟動(dòng)掃描有一時(shí)間延遲Г2，為保證Y軸信號(hào)到達(dá)熒光屏之前X軸開(kāi)始掃描，Y軸的延遲時(shí)間Г1應(yīng)稍大于X軸的延遲時(shí)間Г2。掃描電壓⑦經(jīng)X軸放大器放大，產(chǎn)生推挽輸出⑨和⑩，加到示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上。z軸系統(tǒng)用于放大掃描電壓正程，并且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進(jìn)行抹跡。

以上是示波器的基本工作原理。雙蹤顯示則是利用電子開(kāi)關(guān)將Y軸輸入的兩個(gè)不同的被測(cè)信號(hào)分別顯示在熒光屏上。由于人眼的視覺(jué)暫留作用，當(dāng)轉(zhuǎn)換頻率高到一定程度后，看到的是兩個(gè)穩(wěn)定的、清晰的信號(hào)波形。

示波器中往往有一個(gè)精確穩(wěn)定的方波信號(hào)發(fā)生器，供校驗(yàn)示波器用。

2 示波器使用

本節(jié)介紹示波器的使用方法。示波器種類、型號(hào)很多，功能也不同。數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中使用較多的是20MHz或者40MHz的雙蹤示波器。這些示波器用法大同小異。本節(jié)不針對(duì)某一型號(hào)的示波器，只是從概念上介紹示波器在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中的常用功能。

2.1 熒光屏

熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號(hào)波形的電壓和時(shí)間之間的關(guān)系。水平方向指示時(shí)間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。垂直方向標(biāo)有0％，10％，90％，100％等標(biāo)志，水平方向標(biāo)有10％，90％標(biāo)志，供測(cè)直流電平、交流信號(hào)幅度、延遲時(shí)間等參數(shù)使用。根據(jù)被測(cè)信號(hào)在屏幕上占的格數(shù)乘以適當(dāng)?shù)谋壤?shù)(V／DIV，TIME／DIV)能得出電壓值與時(shí)間值。

2．2 示波管和電源系統(tǒng)

1．電源(Power)
示波器主電源開(kāi)關(guān)。當(dāng)此開(kāi)關(guān)按下時(shí)，電源指示燈亮，表示電源接通。

2．輝度(Intensity)
旋轉(zhuǎn)此旋鈕能改變光點(diǎn)和掃描線的亮度。觀察低頻信號(hào)時(shí)可小些，高頻信號(hào)時(shí)大些。
一般不應(yīng)太亮，以保護(hù)熒光屏。

3．聚焦(Focus)
聚焦旋鈕調(diào)節(jié)電子束截面大小，將掃描線聚焦成清晰狀態(tài)。

4．標(biāo)尺亮度(Illuminance)
此旋鈕調(diào)節(jié)熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內(nèi)光線下，照明燈暗一些好。室內(nèi)光線不足的環(huán)境中，可適當(dāng)調(diào)亮照明燈。

2．3 垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)和水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)

1．垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇(VOLTS／DIV)和微調(diào)

在單位輸入信號(hào)作用下，光點(diǎn)在屏幕上偏移的距離稱為偏移靈敏度，這一定義對(duì)X軸和Y軸都適用。靈敏度的倒數(shù)稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)。垂直靈敏度的單位是為cm/V，cm／mV或者DIV／mV，DIV／V，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)的單位是V／cm，mV／cm或者V／DIV，mV／DIV。實(shí)際上因習(xí)慣用法和測(cè)量電壓讀數(shù)的方便，有時(shí)也把偏轉(zhuǎn)因數(shù)當(dāng)靈敏度。

蹤示波器中每個(gè)通道各有一個(gè)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇波段開(kāi)關(guān)。一般按1，2，5方式從 5mV／DIV到5V／DIV分為10檔。波段開(kāi)關(guān)指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如波段開(kāi)關(guān)置于1V／DIV檔時(shí)，如果屏幕上信號(hào)光點(diǎn)移動(dòng)一格，則代表輸入信號(hào)電壓變化1V。

每個(gè)波段開(kāi)關(guān)上往往還有一個(gè)小旋鈕，微調(diào)每檔垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。將它沿順時(shí)針?lè)较蛐降?，處于“校?zhǔn)”位置，此時(shí)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)值與波段開(kāi)關(guān)所指示的值一致。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)此旋鈕，能夠微調(diào)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)微調(diào)后，會(huì)造成與波段開(kāi)關(guān)的指示值不一致，這點(diǎn)應(yīng)引起注意。許多示波器具有垂直擴(kuò)展功能，當(dāng)微調(diào)旋鈕被拉出時(shí)，垂直靈敏度擴(kuò)大若干倍(偏轉(zhuǎn)因數(shù)縮小若干倍)。例如，如果波段開(kāi)關(guān)指示的偏轉(zhuǎn)因數(shù)是1V/DIV，采用×5擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)時(shí)，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)是0．2V／DIV。

在做數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，在屏幕上被測(cè)信號(hào)的垂直移動(dòng)距離與+5V信號(hào)的垂直移動(dòng)距離之比常被用于判斷被測(cè)信號(hào)的電壓值。

2．時(shí)基選擇(TIME／DIV)和微調(diào)

時(shí)基選擇和微調(diào)的使用方法與垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇和微調(diào)類似。時(shí)基選擇也通過(guò)一個(gè)波段開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，按1、2、5方式把時(shí)基分為若干檔。波段開(kāi)關(guān)的指示值代表光點(diǎn)在水平方向移動(dòng)一個(gè)格的時(shí)間值。例如在1μS／DIV檔，光點(diǎn)在屏上移動(dòng)一格代表時(shí)間值1μS。

“微調(diào)”旋鈕用于時(shí)基校準(zhǔn)和微調(diào)。沿順時(shí)針?lè)较蛐降滋幱谛?zhǔn)位置時(shí)，屏幕上顯示的時(shí)基值與波段開(kāi)關(guān)所示的標(biāo)稱值一致。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕，則對(duì)時(shí)基微調(diào)。旋鈕拔出后處于掃描擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。通常為×10擴(kuò)展，即水平靈敏度擴(kuò)大10倍，時(shí)基縮小到1／10。例如在2μS/DIV檔，掃描擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)下熒光屏上水平一格代表的時(shí)間值等于

2μS×(1/10)=0.2μS

TDS實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的時(shí)鐘信號(hào)，由石英晶體振蕩器和分頻器產(chǎn)生，準(zhǔn)確度很高，可用來(lái)校準(zhǔn)示波器的時(shí)基。

示波器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源CAL，專門用于校準(zhǔn)示波器的時(shí)基和垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。例如COS5041型示波器標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源提供一個(gè)VP-P=2V,f=1kHz的方波信號(hào)。

示波器前面板上的位移(Position)旋鈕調(diào)節(jié)信號(hào)波形在熒光屏上的位置。旋轉(zhuǎn)水平位移旋鈕(標(biāo)有水平雙向箭頭)左右移動(dòng)信號(hào)波形，旋轉(zhuǎn)垂直位移旋鈕(標(biāo)有垂直雙向箭頭)上下移動(dòng)信號(hào)波形。

2.4 輸入通道和輸入耦合選擇

1．輸入通道選擇

輸入通道至少有三種選擇方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL)。選擇通道1時(shí)，示波器僅顯示通道1的信號(hào)。選擇通道2時(shí)，示波器僅顯示通道2的信號(hào)。選擇雙通道時(shí)，示波器同時(shí)顯示通道1信號(hào)和通道2信號(hào)。測(cè)試信號(hào)時(shí)，首先要將示波器的地與被測(cè)電路的地連接在一起。根據(jù)輸入通道的選擇，將示波器探頭插到相應(yīng)通道插座上，示波器探頭上的地與被測(cè)電路的地連接在一起，示波器探頭接觸被測(cè)點(diǎn)。示波器探頭上有一雙位開(kāi)關(guān)。此開(kāi)關(guān)撥到“×1”位置時(shí)，被測(cè)信號(hào)無(wú)衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值是信號(hào)的實(shí)際電壓值。此開(kāi)關(guān)撥到“×10"位置時(shí)，被測(cè)信號(hào)衰減為1／10，然后送往示波器，從熒光屏上讀出的電壓值乘以10才是信號(hào)的實(shí)際電壓值。

2．輸入耦合方式

輸入耦合方式有三種選擇：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。當(dāng)選擇“地”時(shí)，掃描線顯示出“示波器地”在熒光屏上的位置。直流耦合用于測(cè)定信號(hào)直流絕對(duì)值和觀測(cè)極低頻信號(hào)。交流耦合用于觀測(cè)交流和含有直流成分的交流信號(hào)。在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中，一般選擇“直流”方式，以便觀測(cè)信號(hào)的絕對(duì)電壓值。

2.5 觸發(fā)

第一節(jié)指出，被測(cè)信號(hào)從Y軸輸入后，一部分送到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上，驅(qū)動(dòng)光點(diǎn)在熒光屏上按比例沿垂直方向移動(dòng)；另一部分分流到x軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，觸發(fā)掃描發(fā)生器，產(chǎn)生重復(fù)的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉(zhuǎn)板上，使光點(diǎn)沿水平方向移動(dòng)，兩者合一，光點(diǎn)在熒光屏上描繪出的圖形就是被測(cè)信號(hào)圖形。由此可知，正確的觸發(fā)方式直接影響到示波器的有效操作。為了在熒光屏上得到穩(wěn)定的、清晰的信號(hào)波形，掌握基本的觸發(fā)功能及其操作方法是十分重要的。

1．觸發(fā)源(Source)選擇

要使屏幕上顯示穩(wěn)定的波形，則需將被測(cè)信號(hào)本身或者與被測(cè)信號(hào)有一定時(shí)間關(guān)系的觸發(fā)信號(hào)加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號(hào)由何處供給。通常有三種觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā)(INT)、電源觸發(fā)(LINE)、外觸發(fā)EXT)。

內(nèi)觸發(fā)使用被測(cè)信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，是經(jīng)常使用的一種觸發(fā)方式。由于觸發(fā)信號(hào)本身是被測(cè)信號(hào)的一部分，在屏幕上可以顯示出非常穩(wěn)定的波形。雙蹤示波器中通道1或者通道2都可以選作觸發(fā)信號(hào)。

電源觸發(fā)使用交流電源頻率信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)。這種方法在測(cè)量與交流電源頻率有關(guān)的信號(hào)時(shí)是有效的。特別在測(cè)量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時(shí)更為有效。

外觸發(fā)使用外加信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，外加信號(hào)從外觸發(fā)輸入端輸入。外觸發(fā)信號(hào)與被測(cè)信號(hào)間應(yīng)具有周期性的關(guān)系。由于被測(cè)信號(hào)沒(méi)有用作觸發(fā)信號(hào)，所以何時(shí)開(kāi)始掃描與被測(cè)信號(hào)無(wú)關(guān)。

正確選擇觸發(fā)信號(hào)對(duì)波形顯示的穩(wěn)定、清晰有很大關(guān)系。例如在數(shù)字電路的測(cè)量中，對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的周期信號(hào)而言，選擇內(nèi)觸發(fā)可能好一些，而對(duì)于一個(gè)具有復(fù)雜周期的信號(hào)，且存在一個(gè)與它有周期關(guān)系的信號(hào)時(shí)，選用外觸發(fā)可能更好。

2．觸發(fā)耦合(Coupling)方式選擇

觸發(fā)信號(hào)到觸發(fā)電路的耦合方式有多種，目的是為了觸發(fā)信號(hào)的穩(wěn)定、可靠。這里介紹常用的幾種。

AC耦合又稱電容耦合。它只允許用觸發(fā)信號(hào)的交流分量觸發(fā)，觸發(fā)信號(hào)的直流分量被隔斷。通常在不考慮DC分量時(shí)使用這種耦合方式，以形成穩(wěn)定觸發(fā)。但是如果觸發(fā)信號(hào)的頻率小于10Hz，會(huì)造成觸發(fā)困難。

直流耦合(DC)不隔斷觸發(fā)信號(hào)的直流分量。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)的頻率較低或者觸發(fā)信號(hào)的占空比很大時(shí)，使用直流耦合較好。

低頻抑制(LFR)觸發(fā)時(shí)觸發(fā)信號(hào)經(jīng)過(guò)高通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號(hào)的低頻成分被抑制；高頻抑制(HFR)觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)信號(hào)通過(guò)低通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號(hào)的高頻成分被抑制。此外還有用于電視維修的電視同步(TV)觸發(fā)。這些觸發(fā)耦合方式各有自己的適用范圍，需在使用中去體會(huì)。

3．觸發(fā)電平(Level)和觸發(fā)極性(Slope)

觸發(fā)電平調(diào)節(jié)又叫同步調(diào)節(jié)，它使得掃描與被測(cè)信號(hào)同步。電平調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)電平。一旦觸發(fā)信號(hào)超過(guò)由旋鈕設(shè)定的觸發(fā)電平時(shí)，掃描即被觸發(fā)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕，觸發(fā)電平上升；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕，觸發(fā)電平下降。當(dāng)電平旋鈕調(diào)到電平鎖定位置時(shí)，觸發(fā)電平自動(dòng)保持在觸發(fā)信號(hào)的幅度之內(nèi)，不需要電平調(diào)節(jié)就能產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的觸發(fā)。當(dāng)信號(hào)波形復(fù)雜，用電平旋鈕不能穩(wěn)定觸發(fā)時(shí)，用釋抑(Hold Off)旋鈕調(diào)節(jié)波形的釋抑時(shí)間(掃描暫停時(shí)間)，能使掃描與波形穩(wěn)定同步。

極性開(kāi)關(guān)用來(lái)選擇觸發(fā)信號(hào)的極性。撥在“+”位置上時(shí)，在信號(hào)增加的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)超過(guò)觸發(fā)電平時(shí)就產(chǎn)生觸發(fā)。撥在“-”位置上時(shí)，在信號(hào)減少的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)超過(guò)觸發(fā)電平時(shí)就產(chǎn)生觸發(fā)。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平共同決定觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)。

2.6 掃描方式(SweepMode)

掃描有自動(dòng)(Auto)、常態(tài)(Norm)和單次(Single)三種掃描方式。
自動(dòng)：當(dāng)無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入，或者觸發(fā)信號(hào)頻率低于50Hz時(shí)，掃描為自激方式。
常態(tài)：當(dāng)無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)，掃描處于準(zhǔn)備狀態(tài)，沒(méi)有掃描線。觸發(fā)信號(hào)到來(lái)后，觸發(fā)掃描。
單次：?jiǎn)未伟粹o類似復(fù)位開(kāi)關(guān)。單次掃描方式下，按單次按鈕時(shí)掃描電路復(fù)位，此時(shí)準(zhǔn)備好(Ready)燈亮。觸發(fā)信號(hào)到來(lái)后產(chǎn)生一次掃描。單次掃描結(jié)束后，準(zhǔn)備燈滅。單次掃描用于觀測(cè)非周期信號(hào)或者單次瞬變信號(hào)，往往需要對(duì)波形拍照。

上面扼要介紹了示波器的基本功能及操作。示波器還有一些更復(fù)雜的功能，如延遲掃描、觸發(fā)延遲、X-Y工作方式等，這里就不介紹了。示波器入門操作是容易的，真正熟練則要在應(yīng)用中掌握。值得指出的是，示波器雖然功能較多，但許多情況下用其他儀器、儀表更好。例如，在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中，判斷一個(gè)脈寬較窄的單脈沖是否發(fā)生時(shí)，用邏輯筆就簡(jiǎn)單的多；測(cè)量單脈沖脈寬時(shí)，用邏輯分析儀更好一些。

數(shù)字存儲(chǔ)示波器是2010年泰克公司針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)推出的具備更多功能和更多性能的入門機(jī)型，截止2012年6月，TDS數(shù)字存儲(chǔ)示波器系列憑借其在數(shù)字實(shí)時(shí)采樣方面的性能表現(xiàn)，加上所具備的多樣的分析功能和簡(jiǎn)潔直觀的操作獲得"全球zui受歡迎的示波器"稱號(hào)，更累積銷量達(dá)到15萬(wàn)臺(tái)。
數(shù)字存儲(chǔ)示波器定義
  數(shù)字存儲(chǔ)示波器（Digital Storage oscilloscopes-DSO)，所謂數(shù)字存儲(chǔ)就是在示波器中以數(shù)字編碼的形式來(lái)儲(chǔ)存信號(hào)。一般具有以下數(shù)字存儲(chǔ)示波器特點(diǎn)：
  1.可以顯示大量的預(yù)觸發(fā)信息
  2.可以通過(guò)使用光標(biāo)和不使用光標(biāo)的方法進(jìn)行全自動(dòng)測(cè)量
  3.可以長(zhǎng)期存儲(chǔ)波形
  4.可以將波形傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)存或供進(jìn)一步的分析之用
  5.可以在打印機(jī)或繪圖儀上制作硬考貝以供編制文件之用
  6.可以把新采集的波形和操作人員手工或示波器全自動(dòng)采集的參考波形進(jìn)行比較
  7.可以按通過(guò)/不通過(guò)的原則進(jìn)行判斷
  8.波形信息可以用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理
數(shù)字存儲(chǔ)示波器工作原理
  數(shù)字存儲(chǔ)示波器有別于一般的模擬示波器，它是將采集到的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由內(nèi)部微機(jī)進(jìn)行分析、處理、存儲(chǔ)、顯示或打印等操作。這類示波器通常具有程控和遙控能力，通過(guò)GPIB接口還可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)等外部設(shè)備進(jìn)行分析處理。
  其工作過(guò)程一般分為存儲(chǔ)和顯示兩個(gè)階段，在存儲(chǔ)階段，首先對(duì)被測(cè)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣和量化，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，依次存入RAM中，當(dāng)采樣頻率足夠高時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的不失真存儲(chǔ)。當(dāng)需要觀察這些信息時(shí)，只要以合適的頻率把這些信息從存儲(chǔ)器RAM中按原順序取出，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換和LPE濾波后送至示波器就可以觀察的還原后的波形。
  普通模擬示波器 CRT 上的 P31 熒光物質(zhì)的余輝時(shí)間小于 1ms。在有些情況下，使用 P7 熒光物質(zhì)的 CRT 能給出大約 300ms 的余輝時(shí)間。只要有信號(hào)照射熒光物質(zhì)，CRT 就將不斷顯示信號(hào)波形。而當(dāng)信號(hào)去掉以后使用 P31 材料的 CRT 上的掃跡迅速變暗，而使用 P7 材料的 CRT 上的掃跡停留時(shí)間稍長(zhǎng)一些。
  那么，如果信號(hào)在一秒鐘內(nèi)只有幾次，或者信號(hào)的周期僅為數(shù)秒，甚至信號(hào)只猝發(fā)一次，那又將會(huì)怎么樣呢？在這種情況下，使用我們上面介紹過(guò)的模擬示波器幾乎乃至于完全不能觀察到這些信號(hào)。
  所謂數(shù)字存儲(chǔ)就是在示波器中以數(shù)字編碼的形式來(lái)貯存信號(hào)。當(dāng)信號(hào)進(jìn)入數(shù)字存儲(chǔ)示波器，或稱 DSO 以后，在信號(hào)到達(dá)CRT 的偏轉(zhuǎn)電路之前，示波器將按一定的時(shí)間間隔對(duì)信號(hào)電壓進(jìn)行采樣。然后用一個(gè)模/數(shù)變換器（ADC）對(duì)這些采樣值進(jìn)行變換從而生成代表每一個(gè)采樣電壓的二進(jìn)制字。這個(gè)過(guò)程稱為數(shù)字化。
  獲得的二進(jìn)制數(shù)值貯存在存儲(chǔ)器中。對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣的速率稱為采樣速率。采樣速率由采樣時(shí)鐘控制。對(duì)于一般使用情況來(lái)說(shuō)，采樣速率的范圍從每秒 20 兆次（20MS/s）到 200MS/s。存儲(chǔ)器中貯存的數(shù)據(jù)用來(lái)在示波器的屏幕上重建信號(hào)波形。所以，在DSO中的輸入信號(hào)接頭和示波器 CRT 之間的電路不只是僅有模擬電路。輸入信號(hào)的波形在 CRT 上獲得顯示之前先要存貯到存儲(chǔ)器中，我們?cè)谑静ㄆ髌聊簧峡吹降牟ㄐ慰偸怯伤杉綌?shù)據(jù)重建的波形，而不是輸入連接端上所加信號(hào)的直接波形顯示。




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