示波器基础（页）

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1、示波器基础（一）：波形认识及波形测量参数电脑维修基础，示波器引言自然界运行着各种形式的正弦波，比如海浪、地震、声波、爆破、空气中传播的声音，或者身体运转的自然节律。物理世界里，能量、振动粒子和不可见的力无处不在。即使是光（波粒二彖物质）也有自己的基频，并因为基频的不同呈现出不同的颜色。通过传感器，这些力可以转变为电信号，以便通过示波器能够进行观察和研究。有了示波器，科学家、工程师、技术人员、教育工作者和他人能够“观察”随吋间变化的事件。示波器是任何设计、制造或是维修电子设备的必备Z物。当今世界瞬

2、时万变，工程师们需要最好的工具，快速而精确地解决测量疑难。在工程师看来，面对当今各种测量挑战，示波器口然是满足要求的关键工具。示波器的用途不仅仅局限于电子领域。示波器利用信号变换器，适用于各种各样的物理现象。信号变换器能够响应各种物理激励源，使之转变为电信号，包括声音、机械应力、压力、光、热。麦克风属于信号变换器，它实现把声音转变为电信号。由示波器收集科学数据的例子如图1所示。从物理学家到电视维修人员，各种人士都使用示波器。汽车工程师使用示波器來测量发动机的振动。医师使用示波器测量脑电波。描述示

3、波器的用途是没有止境的。本读本提供的概念将引导读者逐步理解示波器的基础知识和操作方式。本读本的后面的术语表对各术语进行了定义。针对示波器的原理和控制，本读本列出了词汇表以及练习中设计的多项选择题，对课堂学习很有帮助。并不要求有数学和电子学的基础知识。阅读完本读本，您可以掌握如下内容：描述示波器如何工作区别模拟、数字存储、数字荧光和数字采样示波器的界同描述电波的类型理解示波器的基本控制进行简单的测量在实际工作中使用示波器时，借助随同示波器一同提供的手册，能帮助您了解更多特定的信息。一些示波器制造商

4、也提供各种应用备忘录，其中的注意事项可以帮助您优化示波器，以满足特定测量的需求。深入了解示波器初级信号完整性信号完整性的意义任何好i勺示波益系统的关键点在于精确地重建波形的能力，称为信号完整性。摄像机捕获信号图象，以便我们随后能够进行观察和解释。在这一点上，示波器很是类似。信号完整性有两个关键点。您摄下图片的时间，它是否与实际发生的情况一致？图片是清晰的述是模糊的？每一秒您能摄下多少张精确的图片？综合起来，不同的系统和不同性能的示波器，有不同的实现最高信号完整性的能力。探头也对测量系统的信号完整

5、性有影响。信号完整性影响许多屯子设计规律。但在数年以前，数字设计者并不以为重。他们着重于逻辑的设计，便能使逻辑电路顺利工作。在进行高速设计时，噪声和不确定信号偶冇发生，RF（射频）设计者需耍对此进行考虑。而数字系统进行着缓慢的转换，信号如所预料的一样稳定。处理器的吋钟速率上升了数个数量级。3D图象处理、视频和服务器I/O等计算机应用需要巨大的带宽。如今的许多电信设备也是基于数字的，同样也需要大量的带宽资源。数字处理的高清晰度电视同样如此。目而，微处理器设备处理的数据速率高达2、3GS/s，其至5

6、GS/s（吉采样值每秒）。同时，一些内存设备釆用400-MHz的时钟以及200-ps上升时间的数据信号。重要的是，随着速度的提高，原用于车辆、录像机、机械控制器的普通IC设备应用得越來越少。与那些800-MHz的处理器类似，工作于20-MHz时钟速率的处理器也许同样有上升时间的问题。设计者不得不考虑交叉情况卜•对性能的影响。其结果，几乎所冇的设计屮都包含高速设计。如果不预防地进行一些测量，高速带来的问题可能会影响其他常规的数字设计。如果电路吋断吋续发生故障，或者如果电路在电压和温度的极限条件下发

7、生差错，可能就是里面隐藏着信号完整性的问题。最终，影响的是投放市场的时间、产品的可靠性、电磁兼容性（EMIcompliancc）,等等。为什么要考虑信号完整性问题？让我们來看一看今天数字设计中引起信号衰减的特殊原因。比起过去，为什么这些问题变得更为普遍？答案是速度。在“过去缓慢的年刀”，维护可接受的数字信号完整性就意味着对细节的关注，比如吋钟的分布、信号通道的设计、白噪声、负载的影响、传输线的影响、总线终端、解耦和功率的分配。现在，上述规则仍旧适用，但是……总线的周期时间比20年以両快过了千倍！

8、原來需要数毫秒才能完成的事务处理现在仅需耍数纳秒。为实现速度的捉高，边缘的速度也经过加速：边缘升降速度比20年前快了100倍以上。进步是相当令人瞩目的。但是，某些物理现实阻碍着电路板技术跟上速度提高的步调。数I•年以来，芯片内部总线的传输吋间基木上没有什么变化。物理尺寸自然越來越小，但是电路板上总还得安插实际的IC元件、连接器、无源部件，当然还需安排总线本身。实际的布局增加了间距，而这些距离意味着时间的消耗，这与速度形成了孑盾。需要注意的是，数字信号的边缘速度（上升时间）对频率的影响远大于重复速