电子测量技术（西电版）第5章示波测量技术

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1、第5章　示波测量技术5.1概述5.2通用示波器5.3高速和取样示波器5.4记忆示波器与存储示波器5.5示波器的基本测量技术思考与练习5.1概述在对信号的测量中，人们通常希望能直观地看到电信号随时间变化的图形，如直接观察并测量一个正弦信号的波形、幅度、周期(频率)等基本参量,一个脉冲信号的前后沿、脉宽、上冲、下冲等参数。时域波形测量技术即电子示波器实现了人们的愿望，在示波器荧光屏上可用X轴代表时间，用Y轴代表函数关系f(t)，就可描绘出被测信号随时间的变化关系。示波器不但可将电信号作为时间的函数显示在屏幕上，更广

2、义地说，示波器是一种能够反映任何两个参数互相关联的X-Y坐标图形的显示仪器，只要把两个有关系的变量转变为电参数，分别加至示波器的X、Y通道，就可以在荧光屏上显示这两个变量之间的关系，若以示波管中X光迹的方向偏转代表频率，用Y方向的偏转代表各频率分量的幅值，就可以组成一台频率分析仪器。如频谱仪和逻辑分析仪(逻辑示波器)都可以看成广义示波器。波形显示和测量技术在电子工程、电子技术应用、通信等领域应用十分广泛，它不仅成为电路分析、电参数测量、仪器设备调试的重要手段，而且在生产、科研、国防、医学、地质等领域，以及某些过程

3、的显示和状态监测中也起到重要作用。例如，在电路分析中，用一台示波器可随时检测电路有关节点的信号波形是否正常，各相关波形的时间、相位和幅度等关系是否正确，波形失真，干扰强弱等情况；在医疗仪器中，心电图测量仪、超声波诊断仪等都用了波形的显示和测量技术，可将被检查的部位以波形或图像形象地显示出来，使得诊断更加准确和可靠。其中很多设备实际上只是给示波器添加了或多或少的配件，在用示波器作为一个图示仪描绘图形这一点上都是一致的。因此，示波测量技术是一类重要的基本测量技术，也是一种最灵活、多用的技术。示波器是时域分析的最典型的

4、仪器，也是当今电子测量领域中品种最多、数量最大、最常用的一类仪器。示波器作为对信号波形进行直观观测和显示的电子仪器，其发展历程与整个电子技术的发展息息相关。首先，阴极射线管(CRT)的发明为示波器能够直观显示波形奠定了基础，它是1878年由英国W.克鲁克斯发现的，至今已有100多年历史。直到1934年，B.杜蒙发明了137型示波器，堪称现代示波器的雏形。随后，国外创立的许多仪器公司，成为示波器研究和生产的主要厂商，对示波器的研究和生产起了很大的推动作用。示波器的发展过程大致经历了三个时期：(1)20世纪30~

5、50年代的电子管时期，它是模拟示波器的诞生和实用化阶段。在这个阶段诞生了许多种类的示波器，如通用的模拟示波器、记忆示波器以及为观测高频周期信号的取样示波器，并已达到实用化。但由于当时的技术水平，示波器的带宽仍很有限，1958年时模拟示波器的最高带宽达到100MHz。(2)20世纪60年代的晶体管时期，它是示波器技术水平不断提高的阶段。如模拟示波器带宽从100MHz、150MHz到300MHz。(3)20世纪70年代以后的集成电路时期，它是模拟示波器技术指标进一步提高和数字化示波器诞生、发展阶段。随着器件技术

6、的发展和工艺水平的提高，模拟示波器指标得到快速提升，从1971年的500MHz到1979年1GHz，创造了模拟示波器的带宽高峰。数字技术的发展和微处理器的问世，对示波器的发展产生了重大的影响。1974年诞生了带微处理器的示波器(智能数字示波器)，当示波器装上微处理器后，使示波器具有数字处理和程序编制功能，可以很方便地分析被测信号，计算波形参数，变换计量单位，自动显示各种数字信息，既提高了测量精度，又扩展了使用功能。1983年带宽为50kHz的数字存储示波器问世，经过多年的努力，数字存储示波器的性能得到了很大的

7、提高。现在，数字存储示波器无论在产品的技术水平还是在其性能指标上都优于或接近于模拟示波器，大有取代模拟示波器之势。数字存储示波器是示波器发展的一个主要方向。5.1.1示波器的分类从示波器对信号的处理方式出发，可将示波器分为模拟、数字两大类。示波器荧光屏上显示的波形，是反映被测信号幅值的Y方向的被测信号与代表时间t的X方向的锯齿波扫描电压共同作用的结果。被测信号经Y通道处理(衰减/放大等)后提供给CRT的Y偏转，锯齿波扫描电压通常是在被测信号的触发下，由X通道的扫描发生器产生后提供给CRT的X偏转。模拟示波器

8、的X、Y通道对时间信号的处理均由模拟电路完成，整个处理均采用模拟方式进行，即X通道提供连续的锯齿波电压，Y通道提供连续的被测信号，它们均为连续信号，而CRT屏幕上的图形显示也是光点连续运动的结果，即显示方式是模拟的。数字示波器则对X、Y方向的信号进行数字化处理，即把X轴方向的时间离散化，Y轴方向的幅度量化，获得被测信号波形上的一个个离散点数据。1.模拟示波器模拟示波