数字示波器原理及使用

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1、数字示波器的原理及使用【摘要】示波器是以直角坐标为参数系，以时间扫描为时基两维地显示物理量——电量瞬时变化的仪器，它不但能观测低频信号（包括单次信号)，同时也能观测高频信号和快速脉冲信号，并能对其表征的参量进行分析和测量。随着数字集成电路技术的发展而出现的数字存储示波器，不但能对波形进行显示，还能对波形进行存储、分析、计算，并能组成自动测试系统，使之成为了电子测量领域的基础测试仪器之一。关键词：示波器，信号，数字集成电路，数字存储【Abstract】Oscilloscopeisaninstrumentthatcandisplayelectrical

2、signalsinrectangularcoordinatessystembasedonamplitudeandtime.Itcannotonlyobservethelow-frequencysignal(includingsinglesignal),butalsothehigh-frequencysignalandpulsesignal,andparametersonthecharacterizationoftheanalysisandmeasurement.Thedigitalstorageoscilloscopewasinventedwith

3、thedevelopmentofdigitalintegratedcircuittechnology,whichcannotonlydisplaythewaveformbutalsocanstore,analysis,calculatetheParametersofthesignalandcanformanautomatictestingsystem.Thedigitalstorageoscilloscopehavebecomeoneofthebasictestinginstrumentforelectronicmeasurement.Keywor

4、ds:oscilloscope,signal,digitalintegratedcircuit,digitalstorageoscilloscope1.前言随着数字集成电路技术的发展，数字式示波器的出现以其存储波形及多种信号分析、计算、处理等优良的性能逐步取代模拟示波器。与模拟示波器相比，数字示波器可以实现高带宽及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统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。2.数字示波器的基本原理2.1数字存储示波器的组成原理典型的数字示波

5、器原理框图如图2.1所示，它分为实时和存储两种工作状态，当其以实时状态工作时，其电路组成原理与模拟示波器相同。当其以存储状态工作时，它的工作过程一般分为存储和显示两个阶段，在存储工作阶段，模拟输入信号先经过适当的放大或衰减，然后经过采样和量化两个过程的数字化处理，将模拟信号转化成数字信号后，在逻辑控制电路的控制下将数字信号写入到存储器中。量化过程就是将采样获得的离散值通过A/D转换器转换成二进制数字。采样,量化及写入过程都是在同一时钟频率下进行的。在显示工作阶段，将数字信号从存储器中读出来，并经D/A转换器转换成模拟信号，经垂直放大器放大加到CRT

6、的Y偏转板。与此同时，CPU的读地址计数脉冲加之D/A转换器，得到一个阶梯波的扫描电压，加到水平放大器放大，驱动CRT的X偏转板，从而实现在CRT上以稠密的光点包络重现模拟信号。图2.1数字示波器原理框图3.数字存储示波器的工作方式3.1触发工作方式数字存储示波器的触发方式包括常态触发和预置触发两种方式常态触发是在存储工作方式下自动形成的，同模拟示波器基本一样，可通过面板设置触发电平的幅度和极性，触发点可处于复现波形的任何位置及存储波形的末端，触发点位置通常用加亮的亮点来表示。预置触发即延迟触发，是人为设置触发点在复现波形上的位置，它是在进行预置之

7、后通过微处理器的控制和计算功能来实现的。由于触发点位置的不同，可以观测到触发点前后不同区段上的波形，这是因为数字存储示波器的触发点只是一个存储的参考点，而不一定是取样，存储的第一点。预置触发对显示数据的选择带来了很大的灵活性。3.2测量和计算工作方式数字存储示波器对波形参数的测量分为自动测量和手动测量两种。一般参数的测量为自动测量，及示波器自动完成测量工作，并将测量结果以数字的形式显示在荧光屏上，特殊值的测量使用手动光标进行测量，即光标测量。光标测量指的是在荧光屏上设置两条水平光标线和两条垂直光标线，这四条光标线可在面板的控制下移动，光标和波形的交

8、点，对应于信号存储器中的相应的数据。测量时，示波器在测量程序控制下，根据光标的位置来完成测量，并将测量结果以数字形式显示在