3.1概述

電子示波器是一種常用的電子儀器，它可以觀察電信號的波形，通過屏幕顯示直接測量信號的幅度參數、頻率參數和相位參數，還可以測量脈沖信號的前后沿、脈寬等參數，這是其它測量儀器很難做到的。電信號大都是時間的函數?（t）。在示波器屏幕上，可用X軸代表時間，用Y軸代表代表?（t），用掃描的方法描繪出被測信號隨時間的變化過程。

研究信號隨時間變化的測試稱為時域測試或時域分析。示波器是時域分析的典型儀器。示波器又是一臺X-Y圖示儀，只要能把兩個有關系的變量轉化為電參數，分別加至示波器的X、Y通道，就可以在熒光屏上顯示這兩個變量之間的關系。由于電子示波器具有直觀和快捷的優點，電子測量的幾個基本領域都要用到示波測量技術。其它非電物理量也可經過各種傳感器轉換成電量使用示波器進行觀測，因此，示波器是一種廣泛應用的電子測量儀器，它普遍地應用于國防、醫學、生物科學、地質和海洋科學、力學、地震科學等多種學科中。

3.1.1示波器分類根據不同測試領域的特點，已出現多種不同用途的示波器。從性能和結構特點出發可分為以下幾類：（1）通用示波器采用單束示波管，應用示波器基本原理構成的單蹤、多蹤示波器。（2）多束示波器采用多束示波管構成的多線示波器。（3）取樣示波器采用取樣技術，將高頻信號轉換為低頻信號進行測量，可擴展Y通道帶寬。（5）數字存儲示波器將被測信號經A/D轉換進行數字化，然后寫入存儲器中，需讀出時，再經D/A轉換還原為原來的波形，在示波管上顯示出來。（6）特種示波器為滿足特出需要而設計的示波器，如矢量示波器、高壓示波器、螺旋掃描示波器、示波表等。

（4）記憶示波器采用記憶示波管，具有存儲信號的能力。3.1.2示波器的基本特點輸入阻抗高，對被測信號影響小。能顯示信號波形，可測量瞬時值，具有直觀性。測量靈敏度高，并有較強的過載能力。目前示波器的最高靈敏度可達到10μV／格。工作頻帶寬，速度快，便于觀察高速變化的波形的細節。目前示波器的工作頻帶最寬可達1000MHz。3.1.3示波器的技術指標1、頻帶寬度BW它指明Y放大器的-3dB帶寬，即指出Y放大器的工作頻率范圍。被測信號中，可能含有多種頻率成分。為了能夠不失真地顯示被測信號，要求帶寬達到信號中最高頻率的3倍。換言之，BW為40MHz的示波器，可以測量的信號的最高頻率是13MHz左右。若被測信號中最高頻率超過13MHz，則顯示的波形將會出現失真。定量測量時，誤差將超過說明書中給出的值。2、上升時間Trs它指Y放大器輸入理想矩形波后，示波器顯示的波形會發生變化。即顯示的矩形波的脈沖參數，不再等于輸入矩形波的脈沖參數。其中，最主要的是上升時間tr,它將由0變為Trs。因此，當測量矩形波的上升時間為tr時，應按下式修正上式中，Trs是示波器自身的上升時間，Tr是屏幕顯示的上升時間(即示值)，tr是被測波形的上升時間(即實際值)。3、偏轉因數Dy它分擋指明Y放大器的靈敏度，其實也是指出各擋的量程。例如5V/div擋，量程為5～40V。4、輸入阻抗示波器的輸入阻抗，一般用輸入電阻和輸入電容并列表示。通用示波器的輸入電阻，一般均為1MΩ。如：1MΩ//25pF，而輸入電容與頻帶寬度相關聯，帶寬越寬輸入電容越小。5、探極探極(或稱探頭)是連接示波器與被測電路的測試線。常用的無源探極，其內部構成是一個RC并聯電路。探極內的RC與示波器的輸入電阻Ri、輸入電容C共同組成RC寬頻帶衰減器。6、最大輸入電壓這個電壓值是由元器件與材料的耐壓所決定的。示波器的輸入信號電壓不得超過此值，否則將造成示波器損壞。7、垂直方式CH1,CH2,ADD,DUAL四種工作方式。前兩種是單蹤顯示，第四種是雙蹤顯示，而第三種是疊加顯示。該項指標說明示波器，既可作為單蹤示波器使用，又能作為雙蹤示波器使用。還可進行兩個波形的加減運算。8、時間因數它分擋指明X軸方向的掃速，也指出了屏幕坐標X軸所代表的時間長度。例如，0.2s/div擋，共10格，則X軸所代表的總時間為2s。9、掃描方式單掃描、交替掃描。單掃描是指只有一個掃描電壓，顯示的波形水平方向每格所代表的時間長度只有一個。例如，0.2s/div擋，每格所代表的時間是0.2s。若此時是雙蹤顯示兩個波形，那么兩個波形水平方向每格所代表的時間都是0.2s。但交替掃描時，有一個低速掃描和一個高速掃描，兩個掃描各描繪出一個波形。若低速掃描描繪的波形每格時間是0.2s，則高速掃描描繪的波形每格時間為0.04s。10、觸發方式自動、正常、單次。既可工作于連續掃描和觸發掃描自動轉換的方式，又可工作于觸發掃描方式。3.2波形顯示原理3.2.1示波管的構造以示波管為例研究波形顯示原理

陰極射線示波管（CRT）是示波器的主要器件。示波管主要由電子槍、偏轉系統和熒光屏三部分組成。它們都被密封在真空的玻璃殼內，基本結構如圖所示。由電子槍射出的電子束，需穿過兩對偏轉板才能到達熒光屏。若偏轉板上未外加電壓，電子束將沿管軸線打到熒光屏的中心。當偏轉板外加電壓后，偏轉板間將形成一個電場，其電力線與管軸線垂直。因此，在電子束通過該電場的時間內，電子受到電場力作用，運動方向發生偏轉，從而使電子束打在熒光屏上的位置也跟隨變化。在一定范圍內，熒光屏上光點偏移的距離與偏轉板上所加電壓成正比，這是用示波管觀測波形的理論根據。由前面的分析已知，若x偏轉板和Y偏轉板上的電壓均為零3.2.2波形的形成過程

1.光點的運動與跡線光點處于屏幕正中心若僅在Y偏轉板加上直流電壓光點將向上(電壓為正極性時)或向下(電壓為負極性時)偏移。電壓越大，光點偏移的距離越大。由于X偏轉板未加電壓(即電壓為零)，光點在水平方向沒有偏移，所以光點只會出現在屏幕的垂直中心線上，且靜止不動。屏幕上只有一個出現在水平中心線上的亮點。其位置由電壓的極性和大小決定。在X偏轉板加上直流電壓屏幕上只有一個亮點。其位置由電壓的極性和大小決定。在X，Y偏轉板加上直流電壓則因電壓的瞬時值隨時間不斷變化，將使光點在垂直方向上不斷變化位置。此時屏幕上顯示的是一個沿垂直中心線運動的光點。當流電壓頻率高于數赫茲之后，光點的運動過程無法看清，而只能看到一條垂直亮線。+uyTSt0234uy10-uy2341若在Y偏轉板所加電壓改為交流電壓屏幕上顯示的是一個沿水平中心線運動的光點。交流電壓頻率高于數赫茲之后，從屏幕上看到的是一條水平亮線。+ux-uxtTn0234ux102341當在X偏轉板加上交流電壓當X偏轉板與Y偏轉板均加上交流電壓，由于兩個電壓的瞬時值都在變化，因而光點在水平和垂直兩個方向的位置都將隨之不斷改變。顯然，由于熒光屏的余輝特性，光點的運動將在屏幕上留下一條跡線，這就是兩個電壓之間的函數曲線圖。綜上所述，在X偏轉板和Y偏轉板上所加電壓都是直流電壓時，熒光屏上顯示的只是一個不動的光點。而光點的位置，由X偏轉板和Y偏轉板上的電壓大小與極性共同決定。若一對偏轉板加上交流電壓，另一對偏轉板加直流電壓，屏幕上顯示的是一個沿垂直線或沿水平線運動的光點。一般情況下，從屏幕上看到的是一條垂直或水平亮線。當兩對偏轉板所加均為交流電壓時，熒光屏上出現的是一個可在整個屏幕上運動的光點。而在每一個瞬間，光點的位置是由X偏轉板和Y偏轉板上的瞬時電壓大小與極性共同決定。顯然，該光點運動的跡線，就是兩個電壓的瞬時值的函數曲線。2.波形的展開---掃描所謂波形圖，是電信號的瞬時電壓與時間的函數曲線圖。這是一個在直角坐標系中畫出的函數圖形。其中，縱軸代表電壓，橫軸代表時間。顯然，要用示波管顯示波形，應該讓熒光屏上光點垂直方向的位移正比于被測信號的瞬時電壓，而光點水平方向的位移正比于時間。也就是說，應將被測的電信號Uy加在Y偏轉板上。

但是，如前所述，僅將Uy加在Y偏轉板上，屏幕上顯示的只是一條垂直亮線，而不是波形。這好似將波形沿水平方向壓縮成一條垂直線。要將此垂直線展開成波形，就必須在X偏轉板加上正比于時間的電壓。在X偏轉板上加鋸齒波電壓時，光點掃動的過程稱為掃描。這個鋸齒波電壓稱為掃描電壓。這里對鋸齒波電壓的要求是:在鋸齒波的正程期，其瞬時值Ux=at(a為常數)。如果僅僅將鋸齒波電壓加在X偏轉板(Y偏轉板上不加信號)，那么屏上光點從左端沿水平方向勻速運動到右端，然后快速返回到左端，以后重復這個過程。此時，光點運動的跡線是一條水平線，常稱為掃描線或時基線。因掃描線是一條直線，故稱為直線掃描。由上已知，在鋸齒波的正程期，鋸齒波電壓的瞬時值與時間成正比。屏上光點的水平位移X，是正比于X偏轉板所加電壓Ux的。因此，當Ux為線性鋸齒波電壓時，屏上光點的水平位移將與時間成正比。若將被測信號(比如正弦波)加在Y偏轉板上，同時將線性鋸齒波電壓(掃描電壓)加在X偏轉板上，則在被測信號電壓和掃描電壓的共同作用下，屏上光點將從左到右描繪出一條跡線。由前面的分析已知，這條跡線上的每一點的垂直位移，均正比于被測電壓的瞬時值；而跡線上的每一點的水平位移，均正比于時間。因此說，這條跡線就是被測信號的波形。至此可知，熒光屏上顯示的波形，是一個運動的光點畫出的一條跡線。而要得到代表波形的跡線，必須在X偏轉板上加線性鋸齒波電壓。當鋸齒波電壓達到最大值時，光點達到最右端，然后鋸齒波電壓迅速返回起始點，光點也迅速返回最左端。光點在鋸齒波作用下掃動的過程稱為掃描，能實現掃描的鋸齒波電壓叫掃描電壓，光點自左向右的掃動稱為掃描行程，光點自右端返回起點稱為掃描回程。在掃描電壓的作用的同時，將一定幅度的被測信號?(t)=Vmsinωt加到Ｙ偏轉板上，電子束就會在沿水平運動的同時，在Y方向按信號規律變化，任一瞬間光點的Ｘ、Ｙ坐標分別由這一時刻的掃描電壓和信號電壓共同決定。掃描電壓與信號電壓同時作用到X、Y偏轉板的情形如圖所示。示波器兩個偏轉板上都加正弦電壓時顯示的圖形稱為李沙育（Lissajous）圖形，這種圖形在相位和頻率測量中常會用到。若兩正弦信號的初相相同，頻率相同，且在X、Y方向的偏轉距離相同，在熒光屏上畫出一條與水平軸呈45度角的直線。

tuy10234tux2340101243tux23401tuy1023413042若兩正弦信號的頻率相同，初相相差90度，且在X、Y方向的偏轉距離相同，在熒光屏上畫出的圖形為圓。示波器兩個偏轉板上都加正弦電壓時顯示李沙育(Lissajous)圖形。3.波形的穩定--同步當在示波管的X偏轉板上加掃描電壓后，經一次掃描，光點在熒光屏上繪出代表電信號波形的跡線。由熒光屏的特性可知，該跡線僅能短暫存留。若要想長時間看到這條跡線，必須讓光點不斷地重復描繪，且要求每次描繪的跡線，均能完全重合。Tn=2Ts時，熒光屏顯示的波形情況TytuyTx=2Tyuxt(n為正整數)當掃描電壓的周期(Tn)是被觀察信號周期(Ts)的整數倍時，即Tn=NTs(N=1、2、...),掃描的后一個周期描繪的波形與前一周期完全重合，熒光屏上得到穩定的波形，此時，掃描電壓與信號同步。0123450‘，’‘，68910Tstuy012345uxt

時熒光屏顯示的波形情況(n為正整數)當掃描電壓的周期(Tn)不等于被測信號周期(Ts)的整數倍時，掃描的后一個周期描繪的波形與前一周期不重合，熒光屏上看到的是一個移動的波形，此時，掃描電壓與信號不同步。3.3實訓項目：示波器的組成與使用1

實訓目的了解示波器的組成并了解其工作原理。掌握示波器基本使用方法。實訓要求熟悉示波器面板各開關旋鈕、按鈕的作用，會使用示波器。實訓內容熟悉示波器面板旋鈕、按鈕的名稱、位置和作用。熟悉示波器的使用方法。觀察示波器顯示波形的變化。測試數據處理。SDS1062C前面板3.3.2SDS1062C基本使用介紹SDS1062C背部接口1.Pass/Fail輸出口輸出Pass/Fail檢測脈沖2.RS-232連接口連接測試軟件或波形打印3.USBDevice接口連接測試軟件或波形打印4.電源輸入接口三孔電源輸入1、功能檢查--打開示波器電源。示波器執行所有自檢項目，并確認通過自檢，按下【DEFAULTSETUP】按鈕。--將示波器探頭上的開關設定到1X并將探頭與示波器的通道1連接。電纜插接件（BNC）上的凸鍵，按下去即可連接，然后向右旋轉以擰緊探頭。--將探頭端部和基準導線連接到“探頭元件”連接器上。--按下【AUTO】按鈕。幾秒鐘內，您應當看到頻率為1kHz、電壓約為3V峰峰值的方波。--按兩次【CH1菜單】按鈕刪除通道1，按下【CH2菜單】按鈕顯示通道2，重復測試此方波。探頭主體周圍的防護裝置可保護手指以防止電擊。●要在使用探頭時避免電擊，應使手指保持在探頭主體上防護裝置的后面。●要在使用探頭時避免電擊，在探頭連接到電壓電源時不可接觸探頭頂部的金屬部分。●示波器測量的信號是對“地”的參考電壓，接地端請正確接地、不可造成短路。2、自動設置根據輸入的信號，可自動調整電壓檔位、時基、以及觸發方式至最好形態顯示。【AUTO】按鈕為自動設置的功能按鈕。3、垂直通道打開信號源，產生5kHz，10V正弦波。接入CH1通道。按CH1按鈕，屏幕顯示如下畫面（1）設置通道耦合以CH1通道為例，被測信號是一個含有直流偏置的正弦信號：●按【CH1】→【耦合】→【交流】，設置為交流耦合方式。被測信號含有的直流分量被阻隔，調節信號源上的直流電平，觀察顯示波形的變化，并記錄波形。●按【CH1】→【耦合】→【直流】，設置為直流耦合方式。被測信號含有的直流分量和交流分量都可以通過。調節信號源上的直流電平，觀察顯示波形的變化，并記錄波形。●按【CH1】→【耦合】→【接地】，設置為接地方式。被測信號含有的直流分量和交流分量都被阻隔，示波器跟測試地相連，顯示零電平信號，觀察顯示波形的變化，并記錄波形。（2）設置通道帶寬限制●按【CH1】→【帶寬限制】→【開啟】設置帶寬限制為開啟狀態。被測信號含有的大于20MHZ的高頻分量幅度被限制。●按【CH1】→【帶寬限制】→【關閉】設置帶寬限制為關閉狀態。被測信號含有的高頻分量幅度未被限制。（3）檔位調節設置垂直檔位調節分為粗調和細調兩種模式，垂直靈敏度的范圍2mV/div～5V/div。以CH1通道為例：●按【CH1】→【伏/格】→【粗調】，粗調以1-2-5方式步確定垂直靈敏度，調整【Volts/div（伏/格）】旋鈕，通過調節觀察波形變化。●按【CH1】→【伏/格】→【細調】，細調在當前垂直檔位內進一步調整。如果輸入的波形幅度在當前檔位略大于滿刻度，而應用下一檔位波形顯示幅度稍低，可以應用細調改善波形顯示幅度，以利于觀察信號細節，調整【Volts/div（伏/格）】旋鈕，通過調節觀察波形變化，通過格數×檔位，計算得出Vpp（單位為V），并記錄格數、檔位、Vpp。（4）探頭比例設置為了配合探頭的衰減系數，需要在通道操作菜單響應調節探頭衰減比例系數。以CH1通道為例，改變衰減系數，調節適當檔位，記錄Vpp值：●按【CH1】→【探頭】→【1X】，觀察顯示波形的變化，并記錄。●按【CH1】→【探頭】→【10X】，觀察顯示波形的變化，并記錄。

（5）波形反相設置以CH1通道為例：●按【CH1】→【反相】→【開啟】。顯示的信號相對于地電位翻轉180°,觀察顯示波形的變化，并記錄。（6）垂直【POSITION】旋鈕--此旋鈕調整所有通道波形的垂直位置。這個控制鈕的分辨率根據垂直檔位而變化。--調整通道波形的垂直位置時，屏幕在左下角顯示垂直位置信息。例如：“VoltsPos=24.6mV”。--按下垂直【POSITION】旋鈕可使垂直位置歸零。4、水平通道如下圖所示,在水平控制區（HORIZONTAL）有一個按鍵、兩個旋鈕。

（1）【HORIMENU】按【

HORIMENU】按鈕顯示【HORIMENU】水平菜單，在此菜單下可以“開啟/關閉”窗口模式。此外，還可以設置水平【POSITION】旋鈕的觸發位移。

靠近顯示屏右下方的讀數以秒為單位顯示當前的水平位置。示波器還在刻度頂端用一個箭頭圖標來表示水平位置。（2）水平【POSITION】旋鈕--調整通道波形的水平位置（觸發相對于顯示屏中心的位置）。--使用水平【POSITION】旋鈕的按下功能可以使水平位置歸零。

（3）【S/div】旋鈕--用于改變水平時間刻度，以便放大或縮小波形。--調整主時基或窗口時基，即秒/格。當使用窗口模式時，將通過改變【S/div】旋鈕改變窗口時基而改變窗口寬度。--連續按S/div旋鈕可在【主時基】，【視窗設定】，【視窗擴展】選項間切換。M表示主時基，通過改變【S/div】旋鈕，改變窗口時基主時基，即秒/格。調節【S/div】旋鈕，觀察波形變化，通過格數×檔位，計算得出波形周期T（單位為s），并計算頻率f（單位為Hz），并記錄格數、檔位、T，f。視窗擴展用來放大一段波形，以便查看圖像細節。窗口模式時基設定不能慢于主時基的設定。在窗口區可以通過轉動水平【POSITION】旋鈕左右移動，或轉動【S/div】旋鈕擴大和減小選擇區域。注意，窗口時基相對于主時基提高了分辨率，因此轉動【S/div】旋鈕減小選擇區域可以提高窗口時基，即提高了波形的水平擴展倍數。（4）視窗擴展若要觀察局部波形的細節，可執行以下步驟：--按【HORIMENU】按鈕，顯示【水平】菜單。--按【視窗設定】選項按鈕或打開延遲掃描功能。--旋轉S/div旋鈕（調節窗口的大小）和旋轉【水平POSITION】旋鈕（調節窗口的位置）選定您要觀察的波形的窗口。--窗口設定好后按下“視窗擴展”按鈕。此時選定窗口的波形被擴展到滿屏來顯示。觀察波形變化并記錄。

每位同學使用信號源產生任選5個不同頻率（f）、峰峰值（Vpp）的正弦波形，使用示波器的垂直通道和水平通道旋鈕、按鈕測試這5個信號Vpp和f。自己設計測試結果記錄，記錄應包括測試項目名稱，使用儀器設備（包括設備名稱和型號），測試時間、測試地點，測試人員，測試結果。其中測試結果建議以表格方式體現，應包括序號、垂直通道檔位（如：5V/div）、測試的格數、Vpp、水平通道檔位（如：100ms/div）、測試的格數、T、f。注意：儀器設備安全使用，保護人身和設備安全。測試過程準確、高效。測試數據的讀取和計算，修約間隔100

，中間計算過程的數據處理。測試結果是由數值和單位組成，單位的填寫。示波器的組成3.4觸發掃描

示波器中，在不加被測信號的情況下，掃描電路亦可獨立地產生周期性的鋸齒波掃描電壓。這種掃描方式稱為連續掃描。連續掃描時，產生掃描電壓的掃描發生器，處于自激振蕩狀態，因而始終有周期性的鋸齒波產生。由于始終有鋸齒波加到X偏轉板，因此，連續掃描的重要特征是，不加被測信號時，仍有掃描線顯示。采用連續掃描方式觀察正弦波時，可將被測信號作為觸發信號去控制掃描電壓。從而可保證Tn=nTs。此時，通過改變掃描電壓的頻率(即改變Tn)，容易實現在屏幕上顯示一個(或多個)周期的正弦波。這時顯示的波形是清晰、穩定的，想要觀察波形的細節不存在問題。當觀測占空比（τ／Ts）很小的脈沖信號時，使用連續掃描就不能正常觀測信號。0uytTs若選擇掃描周期等于信號周期（Tn=Ts），脈沖信號被按比例壓縮到屏幕左端，無法觀測脈沖波形的細節（上升時間、下降時間、脈沖寬度等）。連續掃描Tn=Ts被測信號ux0t0uytTs若選擇掃描周期等于脈沖寬度（Tn=τ），在一個脈沖周期內，光點在水平方向進行多次掃描，其中只有一次是掃描脈沖信號，其他多次掃描只在水平基線上往返運動，結果在屏幕上顯示的脈沖波形本身非常暗淡，而時間基線卻很明亮，無法正常觀測。0uytTsux0tTn連續掃描Tn=て利用觸發掃描可解決上述脈沖示波器測量的困難。觸發掃描的特點是，只有在被測脈沖到來時才形成一次掃描，如圖。0uytTsux0tTn觸發掃描Tn=て3.5兩個波形的同屏顯示在單蹤示波的基礎上增加了電子開關，利用分時復用的原理，分別把多個垂直通道的信號輪流接到Y偏轉板上，最終實現多個波形的同時顯示。

兩個被測的信號是同時但分別加到兩個前置放大器。因此，只要Y1,Y2兩信號已接入示波器的輸入，則在Y1,Y2兩門的輸入端就始終存在Y1,Y2兩個信號。而在示波管屏幕上是否顯示該波形，取決于兩門的開關狀態。根據兩個門的開關狀態，示波器可有以下3種工作方式。●只有一個門開。●兩個門全開。●兩個門輪流開關。(1)只有一個門開。如Y1門開Y2門關，或Y2門開Y1門關。此時與單蹤示波器無異，只顯示一個信號波形(如Y1門開只顯示Y1信號;如Y2門開只顯示Y2信號)。

(2)兩個門全開。此時由于Y1,Y2兩個信號都被送到Y偏轉板，因此顯示的是兩個信號的線性疊加波形。

(3)兩個門輪流開關。此時Y1,Y2兩門按一定轉換頻率輪流開關，因而Y1,Y2兩個信號將按時段顯示出來，形成雙蹤顯示。

在以上第(3)種工作方式時，電子開關將輸出兩個反相的開關信號，分別送至Y1門與Y2門，這將使兩個門始終處于一個門開則另一個門關的狀態。當兩個開關信號的轉換受門控信號(即掃描閘門的輸出信號)控制時，稱為交替顯示。UY1UY2UXUY1UY2UX

由圖可以看出，交替顯示是在相鄰的兩個掃描期，分別地描繪Y1,Y2信號。顯然，在第1,3,…各次掃描時，光點描繪Y1信號波形;而在第2,4,…各次掃描時，光點描繪Y2信號波形。若將兩波形垂直位置分開(可分別調節兩個通道的垂直移位)，顯示如圖所示。UY1UY2UX

雖然光點并沒有同時描繪Y1,Y2兩個波形，但是每個波形都被重復描繪，只要信號頻率足夠高(數百赫茲以上)，由于熒光屏的余輝作用，從屏幕上看到的波形是同時顯示的。3.5實訓項目3：示波器的組成與使用2

實訓目的了解示波器的觸發掃描和雙蹤顯示工作原理。掌握示波器觸發掃描系統和雙蹤顯示使用方法。實訓要求掌握示波器觸發系統面板各開關旋鈕、按鈕的作用。會使用示波器進行觸發掃描和雙蹤顯示。實訓內容熟悉觸發系統使用方法。觀察使用觸發系統對示波器顯示波形的影響、顯示不同頻率和幅值的兩個波形，并進行測量。1、觸發系統在觸發控制區（TRIGGER）有一個旋鈕、三個按鍵。【TRIGMENU】按鈕：使用【TRIGMENU】按鈕調出觸發菜單【LEVEL】旋鈕：觸發電平設定觸發點對應的信號電壓，以便進行采樣。按下【LEVEL】旋鈕可使觸發電平歸零。【SETTO50％】按鈕：使用此按鈕可以快速穩定波形。示波器可以自動將【觸發電平】設置為大約是最小和最大電壓電平間的一半。【FORCE】按鈕：無論示波器是否檢測到觸發，都可以使用【FORCE】按鈕完成當前波形采集。主要應用于觸發方式中的【正常】和【單次】。把探頭元件的1kHz方波接入CH1通道。

示波器提供五種觸發類型：邊沿、脈沖、視頻、斜率和交替。邊沿觸發：當觸發輸入沿給定方向通過某一給定電平時，邊沿觸發發生。

設置類型按【TRIGMENU】按鈕顯示觸發菜單。【類型】選項按鈕選擇【邊沿】。設置信源根據信號輸入，按【信源】選項按鈕選擇【CH1】。設置觸發耦合a.按【觸發設置】按鈕進入【觸發設置菜單】。b.按【耦合】選項按鈕選擇【交流】。

設置斜率按【斜率】選項按鈕選擇【】、【】或【】。選擇觸發信號在上升沿觸發選擇觸發信號在下降沿觸發選擇觸發信號在上升沿和下降沿觸發

設置觸發方式按【觸發方式】選項按鈕選擇【自動】、【正常】或【單次】自動：波形在不管是否滿足觸發條件下都刷新。正常：波形在滿足觸發條件下刷新，不滿足觸發條件時不刷新等待下一次觸發事件的發生。單次：在滿足觸發條件下采集一次波形，然后停止。【觸發方式】選項按鈕選擇【正常】【斜率】選擇【】，轉動觸發電平旋鈕觀察波形變化，并記錄波形和此觸發電平。【斜率】分別選擇【】、【】、【】，觀察波形變化，并記錄。脈沖觸發：設定一定的條件捕捉脈沖。設置類型按【TRIGMENU】按鈕顯示觸發菜單。按【類型】選項按鈕選擇【脈沖】。對脈沖觸發的信源的設置類似于邊沿觸發。設置條件按“條件”選項按鈕選擇“”(正脈寬小于)、“”(正脈寬大于)、“”(正脈寬等于)、“”(負脈寬小于)、“”(負脈寬大于)或“”(負脈寬等于)。

設置脈寬旋轉【萬能】旋鈕設置脈寬。按【下一頁】選項按鈕進入脈沖觸發菜單第二頁，對觸發方式和觸發耦合的設置類似于邊沿觸發。設置信源設置觸發耦合設置觸發方式【觸發方式】選項按鈕選擇【正常】設置條件“條件”分別按鈕選擇“”(正脈寬小于)、“”(正脈寬大于)、“”(正脈寬等于)、“”(負脈寬小于)、“”(負脈寬大于)或“”(負脈寬等于)，旋轉【萬能】旋鈕設置脈寬，觀察波形變化，并記錄。2、自動測量如下圖所示，【MEASURE】為自動測量的功能按鍵。自動測量有三種測量類型：電壓測量、時間測量、延遲測量；共三十二種測量類型。一次最多可以顯示五種。若自動測量電壓參數，操作如下：--按“MEASURE”按鈕進入“自動測量”菜單--按頂端第一個選項按鈕,進入自動測量第二頁菜單。--選擇測量分類類型，按下“電壓”對應的選項按鈕進入“電壓測量菜單”。--按“信源”選項按鈕，根據信號輸入通道選擇對應的CH1/CH2通道。--按“類型”選項按鈕或旋轉“萬能”旋鈕選擇您要測量的電壓參數類型。相應的圖標和參數值會顯示在第三個選項按鈕對應的菜單處。--按“返回”選項按鈕會返回到自動測量的首頁，所選的參數和相應的值會顯示在首頁的第一個選項位置。同樣方法可使所選參數和值顯示在相應的位置，一次可顯示五種參數。記錄波形最大值、最小值、峰峰值、頂端值、底端值若使用全部測量功能測量時間參數，操作如下：--按“MEASURE”按鈕進入“自動測量”菜單。--按頂端第二個選項按鈕,進入自動測量第二頁菜單。--按“全部測量”選項按鈕進入“全部測量菜單”。--按“信源”選項按鈕選擇信號輸入通道。--按“時間測試”選項按鈕選擇“開啟”。此時所有的時間參數值會同時顯示在屏幕上。記錄波形上升時間、下降時間、頻率、周期、脈寬。2、雙蹤顯示CH1接探頭元件，CH2接5kHz，10V正弦波。選擇交替觸發時，觸發信號來自于兩個垂直通道，此方式可用于同時觀察兩個不相關的信號。可為兩個通道信號選擇不同的觸發類型。可選擇的觸發類型為邊沿、脈沖的觸發類型及觸發電平信息顯示在屏幕的右下角。觀察波形變化，并記錄。同時觀察兩路不同頻率和幅值的波形，可執行以下操作：--按TRIGMENU按鈕進入觸發菜單。--按“類型”選項按鈕選擇“交替”。--按“信源”選項按鈕選擇輸入的一個垂直通道。--按其CH1按鈕，旋轉“S/div”旋鈕使通道波形正常顯示。--重復步驟按TRIGMENU按鈕，按“觸發方式”選擇“邊沿”、“脈沖”。--根據選擇類型對觸發進行設置使其穩定觸發。--按“信源”選項按鈕選擇輸入的另外一個垂直通道。--按CH2按鈕，旋轉“S/div”旋鈕使通道波形正常顯示。觀察波形變化，并記錄。

每位同學使用信號源產生任選5個不同頻率（f）、峰峰值（Vpp）的方波波形接入CH2，CH1接探頭元件，顯示這不同頻率和峰峰值的波形，使用示波器自動測量功能測試CH2接入的這5個信號。自己設計測試結果記錄，記錄應包括測試項目名稱，使用儀器設備（包括設備名稱和型號），測試時間、測試地點，測試人員，測試結果。其中測試結果建議以表格方式體現，應包括序號、電壓最大值、電壓最小值、電壓峰峰值、上升時間、下降時間、頻率、周期。注意：儀器設備安全使用，保護人身和設備安全。測試過程準確、高效。測試數據的讀取和計算，修約間隔100

，中間計算過程的數據處理。測試結果是由數值和單位組成，單位的填寫。4取樣示波器4.1取樣示波器的基本原理1.高頻率信號的波形顯示通用示波器是在信號經歷的實際時間內顯示信號波形的，即光點的一個掃描正程的時間與被測信號實際持續時間相等。因此，通用示波器屬于實時示波器。但是，實時示波器的工作頻率范圍是受到限制的。主要原因有:示波管的上限工作頻率難以提高到GHz量級，Y通道放大器的帶寬不可能做得很寬，時基電路也不易產生過高的掃描速度并且同步變得困難。因此，目前通用示波器的工作頻率一般在500MHz以下。為了能夠觀測很高頻率信號的波形，目前都使用取樣示波器。采用取樣技術可將高頻信號降低成低頻信號，從而有可能用低頻示波器顯示其波形。取樣示波器采用非實時取樣技術。它與實時取樣的主要區別在于，不是在一個信號波形上完成全部取樣過程，取樣點是分別取自若干個信號波形的不同位置。下面簡述波形取樣和重現的原理。在時間t1進行第一次取樣，對應于第一個波形上為取樣點1第二次取樣在t2進行(t1與t2間隔m個周期)，且相對于前一次取樣時間t1，第二次取樣延遲了△t(即兩次取樣的相位點不同)，對應于第m+1個波形上為取樣點2。以后每次取樣，都比前一次延遲△t。如此可得到7個取樣點，而每個取樣點的周期(即跨周取樣)及相位都不同。由圖所示，由7個樣品組合拼成的波形與原波形是一樣的。而此時經7次取樣所經歷的時間，遠遠大于原信號的周期，因此這是一種非實時取樣。非實時取樣使信號波形的頻率大大降低，但是這些取樣點只對應原波形上的若干不連續的光點。顯然，在波形重現時，即顯示這一系列不連續光點。為了提高光點亮度，取樣所得的電壓需經展寬后，得到如圖所示階梯波。輸入信號Y放大器輸出X放大器輸出掃描階梯波3.波形重現方法如前所述，屏幕上將要顯示的是不連續的光點構成的波形，因此，波形重現的方法與前述通用示波器不同，在取樣示波器中，波形合成的過程如下圖所示。輸入信號Y放大器輸出X放大器輸出掃描階梯波加在Y偏轉板的是取樣電壓經展寬后的階梯波，而加在X偏轉板的掃描電壓也是階梯波，而且是等距跳變的階梯波。輸入信號Y放大器輸出X放大器輸出掃描階梯波掃描階梯波的重復周期與取樣周期相同，每個階梯持續時間與取樣間隔時間相等。實際的波形顯示是每一點停留mT+△t，的時間，然后跳至下一點。如此顯示的一系列光點，與原波形上取樣點一一對應，因而顯示的波形與被測的原波形相同。綜上所述，非實時取樣就是在n個信號波形的不同位置，完成一個信號波形的全部取樣過程，而且兩次取樣間隔的時間為mT+△t。雖然n個取樣信號并不是來自同一個信號波形，但是由于信號是周期性的，所以n個取樣信號的包絡波形與原波形是一樣的。而n個取樣信號的包絡波形所持續的時間，遠遠大于被測波形實際經歷的時間，于是信號波形的頻率被大大降低了。在波形重現時，是把n個取樣點在屏幕上用亮點顯示出來，形成由一系列不連續光點組成的波形。顯然，這些不連續光點組成的波形，與原波形是一樣的。4.2取樣示波器的基本組成Y通道X通道取樣示波器的X通道和Y通道與通用示波器有較大區別。取樣示波器的X通道主要用來產生每隔mT+△t，上升一級的階梯波，此外還產生△t步進延遲脈沖。這個線性上升的階梯波電壓就是掃描電壓，它與量化取樣電壓共同作用，使屏幕上的光點以跳變的方式，描繪出被測信號的波形。4.3取樣示波器的主要參數

1.取樣示波器的帶寬取樣示波器的帶寬取決于取樣電路的最高工作頻率。這就要求取樣電路用的元器件高頻特性足夠好，取樣脈沖足夠窄。目前已做到18GHZ的帶寬。

2.取樣密度取樣密度是圖形水平方向每1cm的亮點數。延遲時間△t越小，步進脈沖越密，則取樣點越多，取樣密度越大，重現波形的亮點數越多。應當合理地選擇取樣密度。3.等效掃速等效掃速是指被測信號等效經歷的時間n△t與水平方向展寬的距離L之比。它與快斜波的上升斜率成反比，調整快斜波斜率可調整等效掃速。

4.掃描延遲時間掃描延遲時間是指第一個步進脈沖相對于第一個觸發脈沖所延遲的時間。改變延遲時間可以改變顯示波形的起始點。5數字存儲示波器數字存貯示波器先將輸入信號進行A／D變換，將模擬波形變成離散的數字信息，存貯在存貯器中，需要顯示時，再從存貯器中讀出，通過D／A變換器，將數字信息變換成模擬波形顯示。1.數字存儲示波器的取樣和存儲過程由取樣脈沖形成電路產生取樣脈沖，取樣脈沖控制取樣門對被測信號vi取樣并保持，量化電壓Uis經A/D轉換器變為數字量D0，D1....Dn，然后依次將各數字量存入RAM中首地址為A0的n個存儲單元。2.數字存儲示波器的讀出和顯示過程從RAM中找到首地址A0，依次讀出所存數據D0，D1…Dn，經D/A轉換將數字量恢復成模擬量，量化電壓Vy的每個階梯的幅值與取樣存儲時的取樣值成正比。并與線性階梯掃描電壓共同作用，在屏幕上形成不連續的光點合成的被測波形。6實訓項目4：示波器的組成與使用3

實訓目的了解示波器X-Y掃描和存儲工作原理。掌握示波器X-Y掃描系統和存儲使用方法。掌握示波器測量波形的方法。實訓要求掌握示波器測量波形的三種方法。會使用示波器存儲波形。實訓內容熟悉X-Y掃描使用方法。觀察李沙育圖形。存儲測量波形波形。1、示波器測量波形的3種方法。每位同學使用信號源產生任選6個頻率10kHz、峰峰值（Vpp）為500mV、1V、2.5V、5V、10V、20V左右的方波接入C