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示波器連通性的進(jìn)展 示波器技術(shù)指標(biāo)

時間：2020-07-29    來源：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俱進(jìn)。以往只有昂貴的“頂級”示波器才具備的功能，現(xiàn)在已普及到低價位的示波器中。這些功能包括可升級帶寬、存儲深度、大顯示屏和高速波形捕獲率等等。過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)動器或只有GPIB接口。

幸運(yùn)的是新的連通性選項已經(jīng)開始普及到更便宜的示波器。對于非Windows示波器，現(xiàn)在有哪些新的選項呢？

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)動器。當(dāng)用戶要保存屏幕截圖或數(shù)據(jù)文件時，只需插入U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)超過以往各種數(shù)據(jù)保存選項的技術(shù)優(yōu)勢，包括更大的存儲空間(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)動器的時間嗎？)。

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“中介”用 U盤在計算機(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“中介”用 U盤在計算機(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USB電纜接到一起。

USB設(shè)備端連接通常涉及某類驅(qū)動程序庫。Agilent使用它的IO庫，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，但以太網(wǎng)連接，特別是對于較便宜的非Windows示波器還是相當(dāng)新的技術(shù)。現(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LXI(LAN在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展)的新型以太網(wǎng)連接更為與測試設(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試系統(tǒng)，通過各種連通性選項(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Web服務(wù)器。這一內(nèi)嵌網(wǎng)頁有許多突出的優(yōu)點(diǎn)：

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

* 通過電腦上的虛擬前面板遠(yuǎn)程控制示波器

* 通過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

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

* 透過網(wǎng)絡(luò)升級固件的能力

通過虛擬前面板遠(yuǎn)程控制示波器

LXI儀器提供通過虛擬前面板實(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：

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視圖。對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來說，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。


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，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，如果不是每個人在任何時間都能分到一臺示波器，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，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其虛擬前面板與一臺示波器互動，學(xué)生就可看到示波器的操作，觀察老師與它互動、捕獲屏幕和保存數(shù)據(jù)等操作。盡管多人操作時，不能在同一時間進(jìn)行不同的動作，但對于設(shè)備有限的實(shí)驗(yàn)室來說，讓許多學(xué)生分時使用或同時觀察一臺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，帶來的另一個好處是，工程師能調(diào)解不同地點(diǎn)多個團(tuán)隊間的問題。團(tuán)隊工程師和您直接看到的是完全相同的前面板和信號波形，因此可通過直接交流解決大家關(guān)注的問題。


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)動器，甚至是僅有USB的示波器，您可能會對這些新的連通技術(shù)，特別是對其極低的價格點(diǎn)感到吃驚。隨著示波器的更新?lián)Q代，它們變得越來越強(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。常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。萬用表和邏輯筆使用方法比較簡單，而邏輯分析儀和存儲示波器目前在數(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，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問題、測量實(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)信號源組成。

1．1 示波管

陰極射線管(CRT)簡稱示波管，是示波器的核心。它將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。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真空玻璃殼內(nèi)，構(gòu)成了一個完整的示波管。


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間。亮點(diǎn)輝度下降到原始值的10％所經(jīng)過的時間叫做“余輝時間”。余輝時間短于10μs為極短余輝，10μs—1ms為短余輝，1ms—0．1s為中余輝，0．1s-1s為長余輝，大于1s為極長余輝。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)、第一陽極(A1)和第二陽極(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，對陰極發(fā)射的電子起控制作用，一般只有運(yùn)動初速度大的少量電子，在陽極電壓的作用下能穿過柵極小孔，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。第一陽極、第二陽極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個金屬圓筒。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程中，經(jīng)過兩次聚焦過程。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)第二陽極A2的電位，能使電子束正好會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。有時調(diào)節(jié)A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調(diào)第二陽極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)隨外加信號的變化描繪出被測信號的波形。圖8．1中，Y1、Y2和Xl、X2兩對互相垂直的偏轉(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(被測信號經(jīng)處理后加到Y(jié)軸)。兩對偏轉(zhuǎn)板分別加上電壓，使兩對偏轉(zhuǎn)板間各自形成電場，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，對電源供給有一定要求。規(guī)定第二陽極與偏轉(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)。第二陽極與前加速極相連，對陰極為正高壓(約+1000V)，相對于地電位的可調(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，一個電子信號是時間的函數(shù)f(t)，它隨時間的變化而變化。因此，只要在示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上加一個與時間變量成正比的電壓，在y軸加上被測信號(經(jīng)過比例放大或者縮小)，示波管屏幕上就會顯示出被測信號隨時間變化的圖形。電信號中，在一段時間內(nèi)與時間變量成正比的信號是鋸齒波。

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

被測信號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②和③。經(jīng)延遲級延遲Г1時間，到Y(jié)2放大器。放大后產(chǎn)生足夠大的信號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軸的被測信號③引入X軸系統(tǒng)的觸發(fā)電路，在引入信號的正(或者負(fù))極性的某一電平值產(chǎn)生觸發(fā)脈沖⑥，啟動鋸齒波掃描電路(時基發(fā)生器)，產(chǎn)生掃描電壓⑦。由于從觸發(fā)到啟動掃描有一時間延遲Г2，為保證Y軸信號到達(dá)熒光屏之前X軸開始掃描，Y軸的延遲時間Г1應(yīng)稍大于X軸的延遲時間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關(guān)將Y軸輸入的兩個不同的被測信號分別顯示在熒光屏上。由于人眼的視覺暫留作用，當(dāng)轉(zhuǎn)換頻率高到一定程度后，看到的是兩個穩(wěn)定的、清晰的信號波形。

示波器中往往有一個精確穩(wěn)定的方波信號發(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)不針對某一型號的示波器，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，指示出信號波形的電壓和時間之間的關(guān)系。水平方向指示時間，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，供測直流電平、交流信號幅度、延遲時間等參數(shù)使用。根據(jù)被測信號在屏幕上占的格數(shù)乘以適當(dāng)?shù)谋壤?shù)(V／DIV，TIME／DIV)能得出電壓值與時間值。

2．2 示波管和電源系統(tǒng)

1．電源(Power)
示波器主電源開關(guān)。當(dāng)此開關(guān)按下時，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。觀察低頻信號時可小些，高頻信號時大些。
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)慣用法和測量電壓讀數(shù)的方便，有時也把偏轉(zhuǎn)因數(shù)當(dāng)靈敏度。

蹤示波器中每個通道各有一個垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇波段開關(guān)。一般按1，2，5方式從 5mV／DIV到5V／DIV分為10檔。波段開關(guān)指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如波段開關(guān)置于1V／DIV檔時，如果屏幕上信號光點(diǎn)移動一格，則代表輸入信號電壓變化1V。

每個波段開關(guān)上往往還有一個小旋鈕，微調(diào)每檔垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)。將它沿順時針方向旋到底，處于“校準(zhǔn)”位置，此時垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)值與波段開關(guān)所指示的值一致。逆時針旋轉(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，會造成與波段開關(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，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，垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)是0．2V／DIV。

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

2．時基選擇(TIME／DIV)和微調(diào)

時基選擇和微調(diào)的使用方法與垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇和微調(diào)類似。時基選擇也通過一個波段開關(guān)實(shí)現(xiàn)，按1、2、5方式把時基分為若干檔。波段開關(guān)的指示值代表光點(diǎn)在水平方向移動一個格的時間值。例如在1μS／DIV檔，光點(diǎn)在屏上移動一格代表時間值1μS。

“微調(diào)”旋鈕用于時基校準(zhǔn)和微調(diào)。沿順時針方向旋到底處于校準(zhǔn)位置時，屏幕上顯示的時基值與波段開關(guān)所示的標(biāo)稱值一致。逆時針旋轉(zhuǎn)旋鈕，則對時基微調(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間值等于

2μS×(1/10)=0.2μS

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

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

示波器前面板上的位移(Position)旋鈕調(diào)節(jié)信號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)左右移動信號波形，旋轉(zhuǎn)垂直位移旋鈕(標(biāo)有垂直雙向箭頭)上下移動信號波形。

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，示波器僅顯示通道1的信號。選擇通道2時，示波器僅顯示通道2的信號。選擇雙通道時，示波器同時顯示通道1信號和通道2信號。測試信號時，首先要將示波器的地與被測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電路的地連接在一起，示波器探頭接觸被測點(diǎn)。示波器探頭上有一雙位開關(guān)。此開關(guān)撥到“×1”位置時，被測信號無衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值是信號的實(shí)際電壓值。此開關(guān)撥到“×10"位置時，被測信號衰減為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，掃描線顯示出“示波器地”在熒光屏上的位置。直流耦合用于測定信號直流絕對值和觀測極低頻信號。交流耦合用于觀測交流和含有直流成分的交流信號。在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中，一般選擇“直流”方式，以便觀測信號的絕對電壓值。

2.5 觸發(fā)

第一節(jié)指出，被測信號從Y軸輸入后，一部分送到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上，驅(qū)動光點(diǎn)在熒光屏上按比例沿垂直方向移動；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，兩者合一，光點(diǎn)在熒光屏上描繪出的圖形就是被測信號圖形。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，則需將被測信號本身或者與被測信號有一定時間關(guān)系的觸發(fā)信號加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號由何處供給。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)使用被測信號作為觸發(fā)信號，是經(jīng)常使用的一種觸發(fā)方式。由于觸發(fā)信號本身是被測信號的一部分，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。

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

外觸發(fā)使用外加信號作為觸發(fā)信號，外加信號從外觸發(fā)輸入端輸入。外觸發(fā)信號與被測信號間應(yīng)具有周期性的關(guān)系。由于被測信號沒有用作觸發(fā)信號，所以何時開始掃描與被測信號無關(guān)。

正確選擇觸發(fā)信號對波形顯示的穩(wěn)定、清晰有很大關(guān)系。例如在數(shù)字電路的測量中，對一個簡單的周期信號而言，選擇內(nèi)觸發(fā)可能好一些，而對于一個具有復(fù)雜周期的信號，且存在一個與它有周期關(guān)系的信號時，選用外觸發(fā)可能更好。

2．觸發(fā)耦合(Coupling)方式選擇

觸發(fā)信號到觸發(fā)電路的耦合方式有多種，目的是為了觸發(fā)信號的穩(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)信號的交流分量觸發(fā)，觸發(fā)信號的直流分量被隔斷。通常在不考慮DC分量時使用這種耦合方式，以形成穩(wěn)定觸發(fā)。但是如果觸發(fā)信號的頻率小于10Hz，會造成觸發(fā)困難。

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

低頻抑制(LFR)觸發(fā)時觸發(fā)信號經(jīng)過高通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號的低頻成分被抑制；高頻抑制(HFR)觸發(fā)時，觸發(fā)信號通過低通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號的高頻成分被抑制。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。

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)，它使得掃描與被測信號同步。電平調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)觸發(fā)信號的觸發(fā)電平。一旦觸發(fā)信號超過由旋鈕設(shè)定的觸發(fā)電平時，掃描即被觸發(fā)。順時針旋轉(zhuǎn)旋鈕，觸發(fā)電平上升；逆時針旋轉(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，觸發(fā)電平自動保持在觸發(fā)信號的幅度之內(nèi)，不需要電平調(diào)節(jié)就能產(chǎn)生一個穩(wěn)定的觸發(fā)。當(dāng)信號波形復(fù)雜，用電平旋鈕不能穩(wěn)定觸發(fā)時，用釋抑(Hold Off)旋鈕調(diào)節(jié)波形的釋抑時間(掃描暫停時間)，能使掃描與波形穩(wěn)定同步。

極性開關(guān)用來選擇觸發(fā)信號的極性。撥在“+”位置上時，在信號增加的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號超過觸發(fā)電平時就產(chǎn)生觸發(fā)。撥在“-”位置上時，在信號減少的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號超過觸發(fā)電平時就產(chǎn)生觸發(fā)。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平共同決定觸發(fā)信號的觸發(fā)點(diǎn)。

2.6 掃描方式(SweepMode)

掃描有自動(Auto)、常態(tài)(Norm)和單次(Single)三種掃描方式。
自動：當(dāng)無觸發(fā)信號輸入，或者觸發(fā)信號頻率低于50Hz時，掃描為自激方式。
常態(tài)：當(dāng)無觸發(fā)信號輸入時，掃描處于準(zhǔn)備狀態(tài)，沒有掃描線。觸發(fā)信號到來后，觸發(fā)掃描。
單次：單次按鈕類似復(fù)位開關(guān)。單次掃描方式下，按單次按鈕時掃描電路復(fù)位，此時準(zhǔn)備好(Ready)燈亮。觸發(fā)信號到來后產(chǎn)生一次掃描。單次掃描結(jié)束后，準(zhǔn)備燈滅。單次掃描用于觀測非周期信號或者單次瞬變信號，往往需要對波形拍照。

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，判斷一個脈寬較窄的單脈沖是否發(fā)生時，用邏輯筆就簡單的多；測量單脈沖脈寬時，用邏輯分析儀更好一些。

數(shù)字存儲示波器是2010年泰克公司針對中國市場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)字存儲示波器系列憑借其在數(shù)字實(shí)時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潔直觀的操作獲得"全球zui受歡迎的示波器"稱號，更累積銷量達(dá)到15萬臺。
數(shù)字存儲示波器定義
  數(shù)字存儲示波器（Digital Storage oscilloscopes-DSO)，所謂數(shù)字存儲就是在示波器中以數(shù)字編碼的形式來儲存信號。一般具有以下數(shù)字存儲示波器特點(diǎn)：
  1.可以顯示大量的預(yù)觸發(fā)信息
  2.可以通過使用光標(biāo)和不使用光標(biāo)的方法進(jìn)行全自動測量
  3.可以長期存儲波形
  4.可以將波形傳送到計算機(jī)進(jìn)行儲存或供進(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采集的參考波形進(jìn)行比較
  7.可以按通過/不通過的原則進(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)字存儲示波器工作原理
  數(shù)字存儲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轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由內(nèi)部微機(jī)進(jìn)行分析、處理、存儲、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GPIB接口還可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)等外部設(shè)備進(jìn)行分析處理。
  其工作過程一般分為存儲和顯示兩個階段，在存儲階段，首先對被測模擬信號進(jìn)行采樣和量化，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，依次存入RAM中，當(dāng)采樣頻率足夠高時，就可以實(shí)現(xiàn)信號的不失真存儲。當(dāng)需要觀察這些信息時，只要以合適的頻率把這些信息從存儲器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 的余輝時間。只要有信號照射熒光物質(zhì)，CRT 就將不斷顯示信號波形。而當(dāng)信號去掉以后使用 P31 材料的 CRT 上的掃跡迅速變暗，而使用 P7 材料的 CRT 上的掃跡停留時間稍長一些。
  那么，如果信號在一秒鐘內(nèi)只有幾次，或者信號的周期僅為數(shù)秒，甚至信號只猝發(fā)一次，那又將會怎么樣呢？在這種情況下，使用我們上面介紹過的模擬示波器幾乎乃至于完全不能觀察到這些信號。
  所謂數(shù)字存儲就是在示波器中以數(shù)字編碼的形式來貯存信號。當(dāng)信號進(jìn)入數(shù)字存儲示波器，或稱 DSO 以后，在信號到達(dá)CRT 的偏轉(zhuǎn)電路之前，示波器將按一定的時間間隔對信號電壓進(jìn)行采樣。然后用一個模/數(shù)變換器（ADC）對這些采樣值進(jìn)行變換從而生成代表每一個采樣電壓的二進(jìn)制字。這個過程稱為數(shù)字化。
  獲得的二進(jìn)制數(shù)值貯存在存儲器中。對輸入信號進(jìn)行采樣的速率稱為采樣速率。采樣速率由采樣時鐘控制。對于一般使用情況來說，采樣速率的范圍從每秒 20 兆次（20MS/s）到 200MS/s。存儲器中貯存的數(shù)據(jù)用來在示波器的屏幕上重建信號波形。所以，在DSO中的輸入信號接頭和示波器 CRT 之間的電路不只是僅有模擬電路。輸入信號的波形在 CRT 上獲得顯示之前先要存貯到存儲器中，我們在示波器屏幕上看到的波形總是由所采集到數(shù)據(jù)重建的波形，而不是輸入連接端上所加信號的直接波形顯示。




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