示波器基础培训资料

1ProfessionalAgilentInstrumentDistributor数字示波器基础2ProfessionalAgilentInstrumentDistributor目录•数字示波器用途•数字示波器的工作原理•数字示波器的主要指标及功能•数字示波器的探头3ProfessionalAgilentInstrumentDistributor•波的常规类型：–正弦波–方波和矩形波–三角波和锯齿波–阶跃波和脉冲波–噪声波–调制波形•从频域看，________•周期信号和非周期信号数字示波器用途数字示波器-_______________________________4ProfessionalAgilentInstrumentDistributor数字示波器工作原理简图显示显示处理器输入信号数学处理器&协处理器应用软件RAM可存储到软盘,USB盘,硬盘连接到计算机打印机的数据总线2134操作系统5ProfessionalAgilentInstrumentDistributor数字示波器基本工作原理ƒ采集捕获–放大器放大和调整输入的模拟信号达到模/数变换器所需电平，–模/数变换器将模拟信号转换为数字信号，–存储器将转换后的数字信号进行存储，–触发电路触发和同步满足触发条件的信号，ƒ显示–存储后的信号经过运算和处理形成显示的波形ƒ测量和分析–对显示的波形进行参数测量和波形运算分析ƒ存档–对波形及测量结果进行存储和打印数字示波器-在时域上捕获、观察、测量和分析波形的工具6ProfessionalAgilentInstrumentDistributor示波器的典型结构放大器DC耦和AC耦和高频抑制低频抑制噪声抑制采集信号存储器uP??电路AC??时钟来源通道2通道1DC地来源通道3EXT外触发触发单元采集&存储单元显示单元放大器单元输入单元数据处理输入阻抗：50欧，1M欧7ProfessionalAgilentInstrumentDistributor数字示波器主要指标和性能ƒ捕获（示波器5个重要指标）–带宽–采样率–存储长度–波形更新率–触发功能ƒ观察–显示分辨率–辉度等级ƒ测量和分析–参数测量–波形运算ƒ存档–可扩展性8ProfessionalAgilentInstrumentDistributor7000系列示波器型号和主要指标4+16ch1GHz7104A4+16ch7054A2+16ch4Gsa/s500MHz7052A4+16ch7034A2+16ch300MHz7032A4+16ch7014A2+16ch2Gsa/s100MHz7012AMSO4ch7104A2ch1GHz7102A4ch7054A2ch4Gsa/s500MHz7052A4ch7034A2ch300MHz7032A4ch7014A2chMegaZoomⅢ深存储器8Mpts存储器2Gsa/s100MHz7012ADSO通道数存储器采样率带宽型号波形捕获率:10万次/每秒9ProfessionalAgilentInstrumentDistributor5000系列示波器型号和主要指标1M，选件8M4GSa/s500MHzDSO5052A1M，选件8M4GSa/s500MHzDSO5054A1M，选件8M2GSa/s300MHzDSO5034A2GSa/s2GSa/s2GSa/s采样率1M，选件8M1M，选件8M1M，选件8M存储深度300MHzDSO5032A100MHzDSO5014A100MHzDSO5012A带宽型号波形捕获率:10万次/每秒10ProfessionalAgilentInstrumentDistributor100%（）71%（）频率幅度示波器带宽定义：测量等幅扫频信号时幅频特性下降-3dB时的频率范围。前端放大器带宽不够________________________示波器模拟带宽是指________________________带宽inoutVVdBGainlog20)(=11ProfessionalAgilentInstrumentDistributor•仪器上升时间：t仪器上升时间(ns)=???/带宽(MHz)•测量上升时间：t测量上升时间＝t信号上升时间2＋t仪器上升时间2带宽与上升时间的关系示波器???示波器???（实际测量）示波器带宽将影响测量信号的________精确度12ProfessionalAgilentInstrumentDistributor•测量信号的上升时间，示波器带宽将影响测量结果示波器带宽vs上升时间测量精确度待测信号tr/示波器tr上升时间测量误差1:141.4%3:15.4%5:1?%10:1?%如需精确测量:示波器带宽昀高信号频率的___倍!13ProfessionalAgilentInstrumentDistributor频谱频率频谱频率示波器的带宽对信号测试的影响tr使上升时间变缓、使幅度衰减tr足够的带宽精确的复现波形被测信号带宽不足够观察到失真的波形足够的带宽才能覆盖更高频率的______成分！14ProfessionalAgilentInstrumentDistributor不同带宽示波器观察50MHz方波的结果60MHz示波器100MHz示波器350MHz示波器500MHz示波器15ProfessionalAgilentInstrumentDistributor@13GHzbandwidthσ=406uV/p-p=4.3mV@10GHzbandwidthσ=365uV/p-p=3.6mV@6GHzbandwidthσ=278uV/p-p=2.8mV带宽越大越好吗？示波器底噪与带宽相关，带宽越大，_________！80000B80000B示波器的降噪选件示波器的降噪选件16ProfessionalAgilentInstrumentDistributor采样及采样率采样率不够______________•采样：将信号以一定的时间间隔采集，并进行数字化的过程。•采样率：采样点之间的时间间隔的倒数。奈奎斯特定律：采样率至少为信号昀高频率带宽的2倍17ProfessionalAgilentInstrumentDistributor单次采样–仅__________即完成信号采集时间单次采样率1GSamples/sec对应两个取样点之间的间隔为1ns仅触发一次捕获波形直至存储器满幅度•单次采样率需超过模拟带宽：–波形重建用正弦内插Sin(x)/x时需大于__倍，线性内插时需大于__倍•适用捕获单次信号、重复信号，以及隐藏在信号中的毛刺和异常波形可将测试信号作为触发18ProfessionalAgilentInstrumentDistributor线性对比正弦内插3GHz正弦波以20GSa/s采样率捕获19ProfessionalAgilentInstrumentDistributor•仅可使用于____信号•采样点來自之前持续的触发•经多次______建立波形•可形成高________1st触发2nd触发3rd触发等效时间采样–需多次触发完成信号采集20ProfessionalAgilentInstrumentDistributor---输入信号高频谐波成份频率耐奎斯特頻率(FN)ƒ500MHz带宽示波器ƒ被测信号：50MHz时钟，具有500ps上升时间1GSa/s(BWx2)Equivalent-TimeSampling4GSa/s(BWx8)2GSa/s(BWx4)采样率不够，将出现波形混叠21ProfessionalAgilentInstrumentDistributor采样时发生了什么？采样过程存储采样保持转换成为数据顺序存储显示选定部分的内存屏幕显示数字化8bit1011100111110101...11…01…11…11…10…01…00…11…信号采样对应电压值：如1.5V22ProfessionalAgilentInstrumentDistributor存储长度=采样率×采集时间存储长度ƒ深存储的优点–长存储可保证在同等时间下，以更高采样率采集波形–长存储可保证在同等采样率下，采集更长时间的波形示波器对数字化波形的昀大存储能力23ProfessionalAgilentInstrumentDistributor采样率与存储深度和时基的关系存储深度=采样率x采集时间(采集时间=扫描时间/divx10)举例：测试6MHz的电视视频信号、全帧20ms的时间，需要采样率50MSa/s需要存储深度=50MSa/sx20ms=1MPoints（此时扫描时基为2ms/div，扫描时间为20ms）24ProfessionalAgilentInstrumentDistributor►雷达►无线通信►因果调试►发现随机或罕见的错误►数据采集►高频与低频混合系统►视频信号需要长存储的测试Agilent7000系列：8M=4GSa/sX2msAgilent5000系列：1M=4GSa/sX250us25ProfessionalAgilentInstrumentDistributor深存储确保长时间、高采样率捕捉窄毛刺采集的波形放大的波形存储长度=采样率×采集时间窄毛刺26ProfessionalAgilentInstrumentDistributor分段存储分段存储ƒ能更有效使用示波器的内存:9可以捕捉多个连续的波形段9可以选择在没有信号时不采集9每个波形段都有精确的时间标签9可以对捕捉到的段进行后分析ƒ将内存使用率昀优化ƒ捕获窄的、重复周期长的信号（如激光脉冲，雷达，串行脉冲组）27ProfessionalAgilentInstrumentDistributor________内示波器波形捕获和更新的速率ƒ快速波形更新率意味着两次采集期间的死区时间更短。ƒ快速波形更新率更容易发现罕见的问题。波形更新率AcquisitionTimeAcquisitionTimeDead-timeDead-timeAcquisitionTimeAcquisitionTimeDead-timeDead-time死区时间采集时间采集时间死区时间死区时间：示波器不能捕获信号的时间，如：_______过程、______过程。28ProfessionalAgilentInstrumentDistributor波形更新率是发现问题的关键慢的更新率快的更新率采集时间死区时间采集时间死区时间死区时间采集时间死区时间死区时间死区时间采集时间采集时间采集时间采集时间示波器每秒波形更新率vs数码像机_______功能的连拍速度捕获的概率取决于偶发信号的频率和示波器的波形更新率29ProfessionalAgilentInstrumentDistributor深存储可能会带来的负面影响•降低波形更新率•用户操作控制仪器时反应速度降低•捕获间的死区时间加长•降低捕获毛刺与异常期信号的能力通常而言：存储深度与波形更新率是相互矛盾的30ProfessionalAgilentInstrumentDistributorA/D第一代深存储示波器的结构MegaZoom–新一代深存储示波器的结构1Gbit/sPCIbusMegaZoomCustomASICScopeCPUDeepAcquisitionMemoryScopeDisplayA/DOptimizedDataMegaZoom深存储技术工作原理在深存储时，依然满足快速的波形更新率DeepAcquisitionMemoryScopeDisplayScopeCPU瓶颈在深存储时，较慢的波形更新率•在采集与显示的捕获系统中间加入处理硬件–安捷伦特有的MegaZoom芯片•MegaZoom存储管理工具–乒乓捕获存储–数据在硬件中做预处理A/D31ProfessionalAgilentInstrumentDistributorMegaZoomIII技术MegaZoom技术令Agilent示波器成为业界独一无二的深存储快响应示波器！10万次波形/秒的更新率！•示波器的______操作模式•