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1、项目五电子示波器 本项目主要内容 任务三数字存储示波器 动动手动动脑实训项目 做一做议一议想一想 项目小结思考与练习 任务三数字存储示波器 任务目标1 了解什么叫数字存储2 掌握数字存储示波器的基本组成及原理3 了解数字示波器的应用任务教学模式 任务三数字存储示波器 任务教学模式前面我们学习的通用示波器属于传统模拟示波器 如果信号在一秒钟内只有几次 或者信号的周期为数秒至更长 甚至于信号只发生一次 那又将会怎么样呢 在这种情况下 使用我们上面介绍过的模拟示波器几乎甚至于完全不能观察这些信号 满足这些要求的就是数字示波器 如图3 32所示 数字示波器因具有波形触发 存储 显示 测量 波形数据分析
2、处理等独特优点 自上个世纪七十年代诞生以来 应用越来越广泛 已经成为测试工程师必备的工具之一 同时 随着技术的发展 其价格的不断下降 目前其应用已非常普及 图3 32数字存储示波器 任务三数字存储示波器 知识一什么叫数字存储所谓数字存储就是在示波器中以数字编码的形式来储存信号 它有以下特点和功能 1 可以显示大量的预触发信息 2 可以通过使用光标和不使用光标的方法进行全自动测量 3 可以长期存储波形 4 可以将波形传送到计算机进行储存或供进一步的分析之用 5 可以在打印机或绘图仪上制作硬考贝以供编制文件之用 6 可以把新采集的波形和操作人员手工或示波器全自动采集的参考波形进行比较 7 波形信息
3、可以用数学方法进行处理 任务三数字存储示波器 知识二数字示波器的使用 任务三数字存储示波器 知识二数字示波器的使用 任务三数字存储示波器 知识二数字存储示波器的原理数字存储示波器是用数字电路来完成存储功能的 因此称 Digitalstorageoscilloscope 简称DSO 在DSO中在输入信号接头和示波器CRT之间的电路不只是仅有模拟电路 输入信号的波形在CRT上获得之前先要存储到存储器中去 它用A D变换器将模拟波形转换成数字信号 然后存储在存储器RAM中 需要时再将RAM中存储的内容调出 通过相应的D A变换器 再将数字信号恢复为模拟量 显示在示波管的屏幕上 在数字存储示波器中 信
4、号处理功能和信号显示功能是分开的 其性能指标完全取决于进行信号处理的A D D A变换器RAM 我们在示波器的屏幕上看到的波形总是有所采集到的数据重建的波形 而不是输入连接端上所加信号的立即的 连续的波形显示 如图3 33所示为其原理框图 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 任务三数字存储示波器 知识二数字存储示波器的原理 任务三数字存储示波器 知识二数字存储示波器的原理在存储工作阶段 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 同时 CPU的读地址计
5、数脉冲加至D A转换器 得到一个阶梯波扫描电压 驱动CRT的X偏转板 任务三数字存储示波器 知识拓展 既然数字示波器有那么多优点 而模拟示波器仍在广泛应用是为什么呢 除了价格的原因 模拟示波器的某些特点 是数字示波器所不具备的 如 操作简单 全部操作都在面板上 波形反应及时 数字示波器往往要较长处理时间 垂直分辨率高 连续而且无限级 数字示波器分辨率一般只有8位至10位 数据更新快 每秒捕捉几十万波形 数字示波器每秒捕捉几十个波形 实时带宽和实时显示 连续波形与单次波形的带宽相同 数字示波器的带宽与取样率密切相关 取样率不高时需借助内插计算 容易出现混淆波形 简言之 模拟示波器为工程技术人员提
6、供眼见为实的波形 在规定的带宽内可非常放心进行测试 人类五官中眼睛视觉十分灵敏 屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断 微细变化都可感知 因此 模拟示波器深受使用者的欢迎 尤其是作为一般实验室用示波器 模拟示波器基本满足测试需要 项目小结 本项目介绍了示波测试技术及应用 主要内容有 示波测试原理 通用示波器的基本组成 工作原理及其应用 电子示波器能够在荧光屏上显示电信号的波形 其核心部件是示波管 示波管由电子枪 偏转系统和荧光屏三部分组成 电子枪的作用是发射电子束 对电子束聚焦及加速 偏转系统的作用是决定光点在屏幕上的位置 示波测试的理论基础是光点在荧光屏上偏转的距离与偏转板上所加的电压成正比 荧光屏
7、的作用是将电信号变为光信号显示 示波器得到稳定波形的条件是 Y偏转板上接入被测信号 X偏转板上接入锯齿波扫描电压 并且 扫描电压的周期等于被测信号周期的整数倍 即满足同步关系 通用示波器主要由示波管 垂直通道和水平通道三部分组成 此外还包括电源电路和校准信号发生器 垂直通道包括衰减器 放大器 延迟线及必要的附件如探极等 示波器的水平通道主要由扫描发生器环 触发电路和X放大器组成 示波器可以用来观测信号波形 测量电信号电压 周期 频率 时间 相位 调制系数等物理量 思考与练习 1 通用示波器由哪几部分组成 各部分的作用是什么 2 示波器 通道的由哪些电路组成 各有什么作用 3 示波器 通道内为什
8、么既有衰减器又有放大器 4 示波器的 通道由哪几部分组成 各部分的作用是什么 5 试说明触发电平 触发极性调节的意义 6 示波器测试时 为什么要求输入信号用专用探头接入 7 用示波器测一正弦信号 测量时信号经衰减10倍的探极加到示波器Y通道 测得其在荧光屏上的总高度为4 4div Y轴灵敏度粗调开关在50mV div 问该信号的有效值是多少 8 用示波器观察一方波信号 灵敏度旋钮v div置于0 02mv档 扫描旋钮t div置于20us档时 测得其高度H 3div 方波宽度W 2div 计算该方波信号的频率和幅度 9 有两个周期相同的正弦波信号 在示波器屏幕上显示其周期为4div 两信号波形间相位间隔为1div 试计算两波形的相位差 10 数字存储示波器与模拟示波器相比有何特点
