《示波器培训PPT示波器基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《示波器培训PPT示波器基础知识（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、RIGOL示波器基础知识RIGOL具体安排第一章 什么是示波器 第二章 示波器发展过程 第三章 波 第四章 示波器带宽 第五章 采样原理 第六章 触发 第七章 探头 第八章 接口 第九章 数字电路和模拟电路 第十章 基本电路课程安排RIGOL具体安排第一章 什么是示波器什么是示波器概念 示波器是形象地显示信号幅度随时间变化的波形显示仪器，是一种综合的信号特性测试仪，是电子测量仪器的基本种类。用途电压表，电流表，功率计频率计，相位计脉冲特性，阻尼振荡应用 电子，电力，电工压力，振动，声，光，热，磁对象高校实验室，研发单位，生产企业，维修团体RIGOL示波器概述示波器类型 模拟示波器 数字存储示波
2、器数字示波器 虚拟数字示波器 数字荧光示波器 采样示波器RIGOL示波器概述示波器原理结构放大器水平 放大器触发垂直 放大器延迟线放大器多路 分解器采集信号 存储器uP显示 存储器A/D触发和时基电路放大器多路 分解器采集信号 存储器uP显示 存储器A/D触发和时基电路接口总线模拟示波器数字示波器虚拟示波器ARTLCDPCRIGOL示波器概述RIGOL示波器概述反映信号特性l 信号的时间和电压值l 振荡信号的频率l 信号所代表电路的“变化部分”l 信号的特定部分相对于其他部分的发生频率l 是否存在故障部件使信号产生失真l 信号的直流值 (DC) 和交流值 (AC)l 信号的噪声值和噪声是否随时
3、间变化RIGOL示波器发展过程波第二章 示波器发展过程几个重要阶段初期主要为模拟示波器 廿世纪四十年代是电子示波器兴起的时代，雷达和电视的开发需要性 能良好的波形观察工具，泰克成功开发带宽10MHz的同步示波器，这是 近代示波器的基础 中期数字示波器独领风骚 进入九十年代，数字示波器除了提高带宽到1GHz以上，更重要的是它 的全面性能超越模拟示波器。出现所谓数字示波器模拟化的现象，换 句话说，尽量吸收模拟示波器的优点，使数字示波器更好用 数字示波器要有模拟功能 数字示波器作出模拟效果，克服数字示波器的缺陷 数字荧光示波器 数字荧光示波器（DPO）为示波器系列增加了一种新的类型，能实时显 示、存
4、贮和分析复杂信号的三维信号信息：幅度、时间和整个时间的 幅度分布。 数字采样示波器 RIGOL示波器发展过程RIGOL波第三章 波几种典型的波几种典型的波： 正弦波 方波和矩形波 三角波和锯齿波 阶跃波和脉冲波 调幅波和调频波波 RIGOL调幅波调幅又程为振幅调制。它是用调幅信号去控制高频载 波的振幅V，使其随调制信号的变化而变化。波 RIGOLF(t)=E(1+mcost)cosabt调幅波载波调制波调频波调频又称频率调制。它是用调制信号去控制高频载波 信号的角频率，使其随调试信号变化而变化。波 RIGOLF(t)=Ecos(t+msint)调幅波载波调制波波的组成正弦波是波形的基本组成，任
5、何非正弦波都可视成是基波和无数 不同频率的谐波分量组成。例如：方波是由基波以及3，5，7，9次谐波分量递加而成。1次（基波） 3次 5次7次 方波(2500次)F(x)=2E/ (sin(t)+1/3sin(3 t)+1/5sin(5 t)+1/7sin(7 t)+)对于非正弦波由最小值过渡到最大值的时间越短，所含的谐波分 量也就越多，波形所含谐波的频率也越高。对于脉冲波占空比越小，波形所含谐波就越多，谐波频率分量也 越高。波 RIGOL波形的主要谐波分量由于任何非正弦波都可视为无数正弦波组成，因此谐波分量的多 少将直接影响波形的形状。为保证波形不失真，考虑按基波幅度的10 以上谐波为影响波形
6、的重要因素选择示波器带宽。正弦波 无谐波分量方 波 1:9三角波 1:3脉冲波（占空比50） 1:9脉冲波（占空比25） 1:14脉冲波（占空比10） 1:26波 RIGOL波形的测量频率和周期 波 RIGOL频率和周期 不断重复的信号具有频率特性。频率的单位是赫兹（Hz）， 表示一秒时间内信号重复的次数。成为周期每秒。重复信号 也具有周期特性，即信号完成一个循环所需要的时间量。周 期和频率互为倒数关系，即1/ 周期等于频率，同理1/ 频率 等于周期。 波形的测量电压 波 RIGOL电压 电压是电路两点间的电势能或信号强度。有时把地线或零电 压作为参考点。如果测量的是波形从最高峰值到最低峰值的
7、 电压值，则称为电压的峰值- 峰值。有效值是峰峰值的 0.707倍。我们们平时说时说 的220V市电电，是有效值值。 波形的测量幅度 波 RIGOL幅度 幅度是指电路两点间电压量。幅度通常指被测信号以地或零 电压为参考时的最大电压。如图所示的波形的幅度为1V，而 电压的峰值- 峰值为2V。 波形的测量相位 波 RIGOL相位 参照正弦波很容易理解相位。正弦波的电压值是基于圆形运 动的。一个圆的度数是360，而正弦波的一个周期也是 360。为描述经过的周期数，可以参照正弦波的相位的角 度。相移用来描述两个不同相似信号在时间上的差值。图中 ，标号为“电流”的波形比标号为“电压”的波形超前90 ，因
8、为两者到达同一点刚好相差1/4 周（360o/4 = 90） 。在电子学中，相移比较普遍。 波 RIGOL波形捕获率也就是波形刷新率，已经成为考核一台示波器的 重要参数之一；对于示波器来说，波形捕获率高，就能够组织更大数据量的 波形质量信息，尤其是在动态复杂信号和隐藏在正常信号下 的异常波形的捕获方面，有着特别的作用。 DS5000的刷新率是每秒1K以上波形的刷新率 波 RIGOL1000/s 以上的刷新率100/s 200/s 的刷新率高达每秒1K以上的刷新率RIGOL示波器带宽第四章 示波器带宽概念数字示波器带宽也称为模拟带宽，指示波器前端输入放大器的带 宽，相当于一个低通滤波。定义为在幅
9、频特性曲线中，随正弦波频率 的增加，信号的幅度下降到3dB(70.7)，此时的频率点称为示波器的 带宽。幅频特性曲线0dB(100%)-3dB(70.7%)仪器带宽fVRIGOL示波器带宽带宽对波形的影响在波形的主要谐波分量中提到过，如果要对波形进行准确测量应 该让示波器的带宽大于波形的主要谐波分量。因此对于正弦波可以要 求示波器的带宽大于波形的频率，但是对应非正弦波则要求示波器的 带宽大于波形的最大主要谐波频率。对于带宽带来的波形影响具体表现在以下两方面： 由于低带宽导致的主要谐波分量消失，使原本规则的波形呈圆 弧状接近正弦波。 低带宽给波形的上升时间和幅度的测量带来较大的误差。RIGOL示
10、波器带宽带宽对波形的影响下列图示为一个10MHz的方波在200MHz带宽和10MHz带宽示波器上 的显示效果图。正确失真200M带宽10M带宽-3dB70.7%RIGOL示波器带宽数字滤波滤波包括模拟滤波和数字滤波，其作用是通过率除某个频率范围 的谐波分量，从而使观测的波形更加完美。模拟滤波主要通过硬件来完成滤波目的。数字滤波是指对采样的 一组数据通过数学运算达成滤波的目的。DS5000包含4中滤波方式：低通，高通，带通和带阻。低通：滤除高于设定频率上限的谐波分量。带宽限制就是一个 20MHz的低通模拟滤波器；示波器本身的带宽就也是一个低通滤波器 。高通：滤除低于设定频率下限的谐波分量。带通：
11、滤除频率上限和频率下限之外的谐波分量。带阻：滤除频率上限和频率下限之间的谐波分量。RIGOL示波器带宽数字滤波幅频特性 低通RIGOL示波器带宽频率上限-3dB 高通 带阻 带通-3dB频率下限-3dB频率下限频率上限-3dB频率下限频率上限频率上限频率上限频率上限频率下限频率下限频率下限带宽与上升时间上升时间通常定义为信号从上升跳变沿的10到90的时间长度。示波器的上升时间则与其带宽有直接关系，其关系式如下：T上升0.35 / 示波器带宽（1GHZ以下）RT测量 RT系统2RT信号2 误差（RT）（ RT信号 RT测量）/ RT信号90%10%上升时间RIGOL示波器带宽带宽与上升时间例：一
12、个100MHz方波上升时间为3.5ns的信号，使 用100MHz的示波器系统进行测量，根据上述公式 计算显示信号与被测信号的误差为： 100MHz示波器上升时间0.35/100MHz3.5ns 仪器显示的信号上升时间 3.5ns23.5ns2 4.952ns 测量误差（4.95ns3.5ns）/ 3.5ns0.41441 改善和提高测量精度只能提高示波器系统带宽， 如选择比信号上升时间高5倍的示波器,测量误差为 500MHz示波器系统上升时间为0.35 / 500MHz0.7ns 仪器显示的信号上升时间 3.5ns20.7ns2 3.5692ns 测量误差（3.569ns3.5ns）/ 3.5
13、ns0.01982（选择 示波器的5倍法则）RIGOL示波器带宽带宽与最高频率5 倍准则 (The 5 times rule)示波器所需带宽被测信号的频率 5测定示波器带宽的方法：在具体操作中准确表征信号幅度，并运用5倍 准则。使用五倍准则选定的示波器的测量误差将不会超过/2%，对 今天的操作来说已经足够。然而， 随着信号速率的增加，这个经验准 则将不再适用。记住，带宽越高，再现的信号就越准确 RIGOL示波器带宽探头对波形的影响探头和示波器共同组成一个测量系统，探头的带宽和上升时间关系到 整个测量系统的带宽和上升时间。RT(上升时间)0.35/BWBW系统 BW示波器2BW探头2 RT系统
14、RT示波器2RT探头2RT测量 RT系统2RT信号2 误差（RT）（ RT信号 RT测量）/ RT信号由上式可知，当探头带宽过低时（低于示波器的带宽）将影响到 整个测量系统的带宽，从而影响信号的一些测量参数的精确度。在实际测量高频信号时，为保证测量的精确度，需将探头设置10X ，原因是1X时探头的带宽只有6MHz。RIGOL示波器带宽带宽限制大多数示波器中存在限制示波器带宽的电路。限制带宽后，可以减少 显示波形中不时出现的噪声，显示的波形会显得更为清晰。请注意， 在消除噪声的同时，带宽限制同样会减少或消除高频信号成分。DS5000带宽限制为20M 5022无带宽限制RIGOL示波器带宽RIGO
15、L采样第五章 采样原理采样过程 等间隔进行采样及A/D转换 顺序存储采样数据 读取采样数据以构建波形RIGOL采样实时采样实时采样在一次触发事件期间捕获所有用于重建波形的样本点， 它要求采样率至少为被测波形最高频率分量的5倍。如上图所示， 表示第一次触发所采样的数据点，并且一次就完 成一个采样过程。RIGOL采样等效采样等效采样是在多个触发事件上捕捉样本点，要求输入的波形为重 复波形。对于每个触发事件示波器会捕捉多个样本点，并把它们与原 已捕捉的样本点组合到一起。如上图所示， 第1，2，3次触发事件所采样的数据点，1， 2，3次触发相互间隔错开。RIGOL采样采样特点等效采样 可以通过低采样率实现对高频重复信号的采样。 可以达到高采样率采样。(DS5000等效采样50GSa/s) 不可对非周期信号进行等效采样。（进行单次触发时得设置采样方式 为实时采样） 实时采样
