示波器培訓PPT示波器基礎知識

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1、RIGOL示波器基礎知識RIGOL具體安排具體安排第一章 什么是示波器第二章 示波器發(fā)展過程第三章 波第四章 示波器帶寬第五章 采樣原理第六章 觸發(fā)第七章 探頭第八章 接口第九章 數(shù)字電路和模擬電路第十章 基本電路課程安排課程安排RIGOL具體安排具體安排第一章第一章 什么是示波器什么是示波器什么是示波器概念概念 示波器是形象地顯示信號幅度隨時間變化的波形顯示儀器，是一示波器是形象地顯示信號幅度隨時間變化的波形顯示儀器，是一 種綜合的信號特性測試儀，是電子測量儀器的基本種類。種綜合的信號特性測試儀，是電子測量儀器的基本種類。用途用途 電壓表，電流表，功率計電壓表，電流表，功率計 頻率計，相位計

2、頻率計，相位計 脈沖特性，阻尼振蕩脈沖特性，阻尼振蕩應用應用電子，電力，電工電子，電力，電工 壓力，振動，聲，光，熱，磁壓力，振動，聲，光，熱，磁對象對象 高校實驗室，研發(fā)單位，生產(chǎn)企業(yè)，維修團體高校實驗室，研發(fā)單位，生產(chǎn)企業(yè)，維修團體RIGOL示波器概述示波器概述示波器類型 模擬示波器模擬示波器 數(shù)字存儲示波器數(shù)字示波器數(shù)字存儲示波器數(shù)字示波器 虛擬數(shù)字示波器虛擬數(shù)字示波器 數(shù)字熒光示波器數(shù)字熒光示波器 采樣示波器采樣示波器RIGOL示波器概述示波器概述示波器原理結構放大器放大器水平水平放大器放大器觸發(fā)觸發(fā)垂直垂直放大器放大器延遲線延遲線放大器放大器多路多路分解器分解器采集信號采集信號存儲器

3、存儲器uP顯示顯示存儲器存儲器A/D觸發(fā)和時基電路觸發(fā)和時基電路放大器放大器多路多路分解器分解器采集信號采集信號存儲器存儲器uP顯示顯示存儲器存儲器A/D觸發(fā)和時基電路觸發(fā)和時基電路接口總線接口總線模擬示波器模擬示波器數(shù)字示波器數(shù)字示波器虛擬示波器虛擬示波器ARTLCDPCRIGOL示波器概述示波器概述RIGOL示波器概述示波器概述反映信號特性反映信號特性l 信號的時間和電壓值信號的時間和電壓值l l 振蕩信號的頻率振蕩信號的頻率l l 信號所代表電路的信號所代表電路的“變化部分變化部分”l l 信號的特定部分相對于其他部分的發(fā)生頻率信號的特定部分相對于其他部分的發(fā)生頻率l l 是否存在故障部

4、件使信號產(chǎn)生失真是否存在故障部件使信號產(chǎn)生失真l l 信號的直流值信號的直流值 ( (DC) DC) 和交流值和交流值 ( (AC)AC)l l 信號的噪聲值和噪聲是否隨時間變化信號的噪聲值和噪聲是否隨時間變化RIGOL示波器發(fā)展過程波示波器發(fā)展過程波第二章第二章 示波器發(fā)展過程示波器發(fā)展過程幾個重要階段初期主要為模擬示波器初期主要為模擬示波器 廿世紀四十年代是電子示波器興起的時代，雷達和電視的開發(fā)需要性廿世紀四十年代是電子示波器興起的時代，雷達和電視的開發(fā)需要性能良好的波形觀察工具，泰克成功開發(fā)帶寬能良好的波形觀察工具，泰克成功開發(fā)帶寬1010MHzMHz的同步示波器，這是的同步示波器，這是

5、近代示波器的基礎近代示波器的基礎 中期數(shù)字示波器獨領風騷中期數(shù)字示波器獨領風騷 進入九十年代，數(shù)字示波器除了提高帶寬到進入九十年代，數(shù)字示波器除了提高帶寬到1 1GHzGHz以上，更重要的是它以上，更重要的是它的全面性能超越模擬示波器。出現(xiàn)所謂數(shù)字示波器模擬化的現(xiàn)象，換的全面性能超越模擬示波器。出現(xiàn)所謂數(shù)字示波器模擬化的現(xiàn)象，換句話說，盡量吸收模擬示波器的優(yōu)點，使數(shù)字示波器更好用句話說，盡量吸收模擬示波器的優(yōu)點，使數(shù)字示波器更好用 數(shù)字示波器要有模擬功能數(shù)字示波器要有模擬功能 數(shù)字示波器作出模擬效果，克服數(shù)字示波器的缺陷數(shù)字示波器作出模擬效果，克服數(shù)字示波器的缺陷數(shù)字熒光示波器數(shù)字熒光示波器

6、數(shù)字熒光示波器（數(shù)字熒光示波器（DPODPO）為示波器系列增加了一種新的類型，能實時顯為示波器系列增加了一種新的類型，能實時顯示、存貯和分析復雜信號的三維信號信息：幅度、時間和整個時間的示、存貯和分析復雜信號的三維信號信息：幅度、時間和整個時間的幅度分布。幅度分布。 數(shù)字采樣示波器數(shù)字采樣示波器 RIGOL示波器發(fā)展過程示波器發(fā)展過程RIGOL波波第三章第三章 波波幾種典型的波幾種典型的波：幾種典型的波：正弦波正弦波方波和矩形波方波和矩形波三角波和鋸齒波三角波和鋸齒波階躍波和脈沖波階躍波和脈沖波調幅波和調頻波調幅波和調頻波波波RIGOL調幅波 調幅又程為振幅調制。它是用調幅信號去控制高頻載調幅

7、又程為振幅調制。它是用調幅信號去控制高頻載波的振幅波的振幅V V，使其隨調制信號的變化而變化。使其隨調制信號的變化而變化。波波RIGOLF(t)=E(1+mcosF(t)=E(1+mcost)cosabtt)cosabt調幅波調幅波載波載波調制波調制波調頻波 調頻又稱頻率調制。它是用調制信號去控制高頻載波調頻又稱頻率調制。它是用調制信號去控制高頻載波信號的角頻率，使其隨調試信號變化而變化。信號的角頻率，使其隨調試信號變化而變化。波波RIGOLF(t)=F(t)=Ecos(Ecos(t+msint+msintt) )調幅波調幅波載波載波調制波調制波波的組成 正弦波是波形的基本組成，任何非正弦波都

8、可視成是基波和無數(shù)正弦波是波形的基本組成，任何非正弦波都可視成是基波和無數(shù)不同頻率的諧波分量組成。不同頻率的諧波分量組成。 例如：方波是由基波以及例如：方波是由基波以及3，5，7，9次諧波分量遞加而成。次諧波分量遞加而成。1次（基波）次（基波） 3次次 5次次7次次 方波方波(2500次次) F(x)=2E/ (sin(t)+1/3sin(3 t)+1/5sin(5 t)+1/7sin(7 t)+) 對于非正弦波由最小值過渡到最大值的時間越短，所含的諧波分對于非正弦波由最小值過渡到最大值的時間越短，所含的諧波分量也就越多，波形所含諧波的頻率也越高。量也就越多，波形所含諧波的頻率也越高。 對于脈

9、沖波占空比越小，波形對于脈沖波占空比越小，波形所含諧波就越多，所含諧波就越多，諧波頻率分量也諧波頻率分量也越高。越高。波波RIGOL波形的主要諧波分量 由于任何非正弦波都可視為無數(shù)正弦波組成，因此諧波分量的多由于任何非正弦波都可視為無數(shù)正弦波組成，因此諧波分量的多少將直接影響波形的形狀。為保證波形不失真，考慮按基波幅度的少將直接影響波形的形狀。為保證波形不失真，考慮按基波幅度的10以上諧波為影響波形的重要因素選擇示波器帶寬。以上諧波為影響波形的重要因素選擇示波器帶寬。 正弦波正弦波 無諧波分量無諧波分量 方方 波波 1:9 三角波三角波 1:3脈沖波（占空比脈沖波（占空比50） 1:9脈沖波（

10、占空比脈沖波（占空比25） 1:14脈沖波（占空比脈沖波（占空比10） 1:26波波RIGOL波形的測量頻率和周期頻率和周期 波波RIGOL頻率和周期頻率和周期 不斷重復的信號具有頻率特性。頻率的單位是赫茲（不斷重復的信號具有頻率特性。頻率的單位是赫茲（HzHz），），表示一秒時間內(nèi)信號重復的次數(shù)。成為周期每秒。重復信號表示一秒時間內(nèi)信號重復的次數(shù)。成為周期每秒。重復信號也具有周期特性，即信號完成一個循環(huán)所需要的時間量。周也具有周期特性，即信號完成一個循環(huán)所需要的時間量。周期和頻率互為倒數(shù)關系，即期和頻率互為倒數(shù)關系，即1/ 1/ 周期等于頻率，同理周期等于頻率，同理1/ 1/ 頻率頻率等于周

11、期。等于周期。 波形的測量電壓電壓 波波RIGOL電壓電壓 電壓是電路兩點間的電勢能或信號強度。有時把地線或零電電壓是電路兩點間的電勢能或信號強度。有時把地線或零電壓作為參考點。如果測量的是波形從最高峰值到最低峰值的壓作為參考點。如果測量的是波形從最高峰值到最低峰值的電壓值，則稱為電壓的峰值電壓值，則稱為電壓的峰值- - 峰值。峰值。有效值是峰峰值的有效值是峰峰值的0.7070.707倍。倍。我們平時說的我們平時說的220220V V市電，是有效值。市電，是有效值。 波形的測量幅度幅度 波波RIGOL幅度幅度 幅度是指電路兩點間電壓量。幅度通常指被測信號以地或零幅度是指電路兩點間電壓量。幅度通

12、常指被測信號以地或零電壓為參考時的最大電壓。如圖所示的波形的幅度為電壓為參考時的最大電壓。如圖所示的波形的幅度為1 1V V，而而電壓的峰值電壓的峰值- - 峰值為峰值為2 2V V。 波形的測量相位相位 波波RIGOL相位相位 參照正弦波很容易理解相位。正弦波的電壓值是基于圓形運參照正弦波很容易理解相位。正弦波的電壓值是基于圓形運動的。一個圓的度數(shù)是動的。一個圓的度數(shù)是360360，而正弦波的一個周期也是，而正弦波的一個周期也是360360。為描述經(jīng)過的周期數(shù)，可以參照正弦波的相位的角。為描述經(jīng)過的周期數(shù)，可以參照正弦波的相位的角度。相移用來描述兩個不同相似信號在時間上的差值。圖中，度。相移

13、用來描述兩個不同相似信號在時間上的差值。圖中，標號為標號為“電流電流”的波形比標號為的波形比標號為“電壓電壓”的波形超前的波形超前9090，因為兩者到達同一點剛好相差因為兩者到達同一點剛好相差1/4 1/4 周（周（360360o/4 = 90o/4 = 90）。）。在電子學中，相移比較普遍。在電子學中，相移比較普遍。 波波RIGOL波形捕獲率也就是波形刷新率波形捕獲率也就是波形刷新率，已經(jīng)成為考核一臺示波器的，已經(jīng)成為考核一臺示波器的重要參數(shù)之一；重要參數(shù)之一；對于示波器來說，波形捕獲率高，就能夠組織更大數(shù)據(jù)量的對于示波器來說，波形捕獲率高，就能夠組織更大數(shù)據(jù)量的波形質量信息，尤其是在動態(tài)復

14、雜信號和隱藏在正常信號下波形質量信息，尤其是在動態(tài)復雜信號和隱藏在正常信號下的異常波形的捕獲方面，有著特別的作用。的異常波形的捕獲方面，有著特別的作用。 DS5000的刷新率是每秒的刷新率是每秒1K以上以上波形的刷新率 波波RIGOL1000/s 以上的刷新率100/s 200/s 的刷新率高達每秒高達每秒1K以上的刷新率以上的刷新率RIGOL示波器帶寬示波器帶寬第四章第四章 示波器帶寬示波器帶寬概念 數(shù)字示波器帶寬也稱為模擬帶寬，指示波器前端輸入放大器的帶數(shù)字示波器帶寬也稱為模擬帶寬，指示波器前端輸入放大器的帶寬，相當于一個低通濾波。定義為在幅頻特性曲線中，隨正弦波頻率寬，相當于一個低通濾波

15、。定義為在幅頻特性曲線中，隨正弦波頻率的增加，信號的幅度下降到的增加，信號的幅度下降到3dB(70.7)，此時的頻率點稱為示波器的，此時的頻率點稱為示波器的帶寬。帶寬。幅頻特性曲線0dB(100%)-3dB(70.7%)儀器帶寬fVRIGOL示波器帶寬示波器帶寬帶寬對波形的影響 在波形的主要諧波分量中提到過，如果要對波形進行準確測量應在波形的主要諧波分量中提到過，如果要對波形進行準確測量應該讓示波器的帶寬大于波形的主要諧波分量。因此對于正弦波可以要該讓示波器的帶寬大于波形的主要諧波分量。因此對于正弦波可以要求示波器的帶寬大于波形的頻率，但是對應非正弦波則要求示波器的求示波器的帶寬大于波形的頻率

16、，但是對應非正弦波則要求示波器的帶寬大于波形的最大主要諧波頻率。帶寬大于波形的最大主要諧波頻率。 對于帶寬帶來的波形影響具體表現(xiàn)在以下兩方面：對于帶寬帶來的波形影響具體表現(xiàn)在以下兩方面： 由于低帶寬導致的主要諧波分量消失，使原本規(guī)則的波形呈圓由于低帶寬導致的主要諧波分量消失，使原本規(guī)則的波形呈圓弧狀接近正弦波。弧狀接近正弦波。 低帶寬給波形的上升時間和幅度的測量帶來較大的誤差。低帶寬給波形的上升時間和幅度的測量帶來較大的誤差。RIGOL示波器帶寬示波器帶寬帶寬對波形的影響下列圖示為一個下列圖示為一個10MHz的方波在的方波在200MHz帶寬和帶寬和10MHz帶寬示波器上帶寬示波器上的顯示效果圖

17、。的顯示效果圖。正確失真200M帶寬10M帶寬-3dB70.7%RIGOL示波器帶寬示波器帶寬數(shù)字濾波 濾波包括模擬濾波和數(shù)字濾波，其作用是通過率除某個頻率范圍濾波包括模擬濾波和數(shù)字濾波，其作用是通過率除某個頻率范圍的諧波分量，從而使觀測的波形更加完美。的諧波分量，從而使觀測的波形更加完美。 模擬濾波主要通過硬件來完成濾波目的。數(shù)字濾波是指對采樣的模擬濾波主要通過硬件來完成濾波目的。數(shù)字濾波是指對采樣的一組數(shù)據(jù)通過數(shù)學運算達成濾波的目的。一組數(shù)據(jù)通過數(shù)學運算達成濾波的目的。 DS5000包含包含4中濾波方式：低通，高通，帶通和帶阻。中濾波方式：低通，高通，帶通和帶阻。 低通：濾除高于設定頻率上

18、限的諧波分量。帶寬限制就是一個低通：濾除高于設定頻率上限的諧波分量。帶寬限制就是一個20MHz的低通模擬濾波器；示波器本身的帶寬就也是一個低通濾波器。的低通模擬濾波器；示波器本身的帶寬就也是一個低通濾波器。 高通：濾除低于設定頻率下限的諧波分量。高通：濾除低于設定頻率下限的諧波分量。 帶通：濾除頻率上限和頻率下限之外的諧波分量。帶通：濾除頻率上限和頻率下限之外的諧波分量。 帶阻：濾除頻率上限和頻率下限之間的諧波分量。帶阻：濾除頻率上限和頻率下限之間的諧波分量。RIGOL示波器帶寬示波器帶寬數(shù)字濾波幅頻特性 低通低通RIGOL示波器帶寬示波器帶寬頻率上限頻率上限-3dB 高通高通 帶阻帶阻 帶通

19、帶通-3dB頻率下限頻率下限-3dB頻率下限頻率下限頻率上限頻率上限-3dB頻率下限頻率下限頻率上限頻率上限.頻率上限頻率上限頻率上限頻率上限頻率上限頻率上限頻率下限頻率下限頻率下限頻率下限頻率下限頻率下限帶寬與上升時間上升時間通常定義為信號從上升跳變沿的上升時間通常定義為信號從上升跳變沿的10到到90的時間長度。的時間長度。示波器的上升時間則與其帶寬有直接關系，其關系式如下：示波器的上升時間則與其帶寬有直接關系，其關系式如下：T上升上升0.35 / 示波器帶寬（示波器帶寬（1GHZ以下）以下）RT測量測量 RT系統(tǒng)系統(tǒng)2RT信號信號2 誤差（誤差（RT）（）（ RT信號信號 RT測量測量）/

20、 RT信號信號90%10%上升時間RIGOL示波器帶寬示波器帶寬帶寬與上升時間例：一個100MHz方波上升時間為3.5ns的信號，使用100MHz的示波器系統(tǒng)進行測量，根據(jù)上述公式計算顯示信號與被測信號的誤差為：100MHz示波器上升時間0.35/100MHz3.5ns儀器顯示的信號上升時間 3.5ns23.5ns2 4.952ns測量誤差（4.95ns3.5ns）/ 3.5ns0.41441改善和提高測量精度只能提高示波器系統(tǒng)帶寬，如選擇比信號上升時間高5倍的示波器,測量誤差為500MHz示波器系統(tǒng)上升時間為0.35 / 500MHz0.7ns 儀器顯示的信號上升時間 3.5ns20.7ns

21、2 3.5692ns測量誤差（3.569ns3.5ns）/ 3.5ns0.01982（選擇示波器的5倍法則）RIGOL示波器帶寬示波器帶寬帶寬與最高頻率5 5 倍準則倍準則 ( (The 5 times rule)The 5 times rule)示波器所需帶寬被測信號的頻率示波器所需帶寬被測信號的頻率 5 5測定示波器帶寬的方法：在具體操作中準確表征信號幅度，并運用測定示波器帶寬的方法：在具體操作中準確表征信號幅度，并運用5 5倍倍準則。使用五倍準則選定的示波器的測量誤差將不會超過準則。使用五倍準則選定的示波器的測量誤差將不會超過/ /2%2%，對，對今天的操作來說已經(jīng)足夠。然而，今天的操作

22、來說已經(jīng)足夠。然而， 隨著信號速率的增加，這個經(jīng)驗準隨著信號速率的增加，這個經(jīng)驗準則將不再適用。記住，帶寬越高，再現(xiàn)的信號就越準確則將不再適用。記住，帶寬越高，再現(xiàn)的信號就越準確 RIGOL示波器帶寬示波器帶寬探頭對波形的影響探頭和示波器共同組成一個測量系統(tǒng)，探頭的帶寬和上升時間關系到探頭和示波器共同組成一個測量系統(tǒng)，探頭的帶寬和上升時間關系到整個測量系統(tǒng)的帶寬和上升時間整個測量系統(tǒng)的帶寬和上升時間。 RT(上升時間上升時間)0.35/BW BW系統(tǒng)系統(tǒng) BW示波器示波器2BW探頭探頭2 RT系統(tǒng)系統(tǒng) RT示波器示波器2RT探頭探頭2 RT測量測量 RT系統(tǒng)系統(tǒng)2RT信號信號2 誤差（誤差（R

23、T）（）（ RT信號信號 RT測量測量）/ RT信號信號 由上式可知，當探頭帶寬過低時（低于示波器的帶寬）將影響到由上式可知，當探頭帶寬過低時（低于示波器的帶寬）將影響到整個測量系統(tǒng)的帶寬，從而影響信號的一些測量參數(shù)的精確度。整個測量系統(tǒng)的帶寬，從而影響信號的一些測量參數(shù)的精確度。 在實際測量高頻信號時，為保證測量的精確度，需將探頭設置在實際測量高頻信號時，為保證測量的精確度，需將探頭設置10X，原因是原因是1X時探頭的帶寬只有時探頭的帶寬只有6MHz。RIGOL示波器帶寬示波器帶寬帶寬限制大多數(shù)示波器中存在限制示波器帶寬的電路。限制帶寬后，可以減少大多數(shù)示波器中存在限制示波器帶寬的電路。限制

24、帶寬后，可以減少顯示波形中不時出現(xiàn)的噪聲，顯示的波形會顯得更為清晰。請注意，顯示波形中不時出現(xiàn)的噪聲，顯示的波形會顯得更為清晰。請注意，在消除噪聲的同時，帶寬限制同樣會減少或消除高頻信號成分。在消除噪聲的同時，帶寬限制同樣會減少或消除高頻信號成分。DS5000DS5000帶寬限制為帶寬限制為2020M M 5022無帶寬限制無帶寬限制RIGOL示波器帶寬示波器帶寬RIGOL采樣采樣第五章第五章 采樣原理采樣原理采樣過程 等間隔進行采樣及等間隔進行采樣及A/D轉換轉換 順序存儲采樣數(shù)據(jù)順序存儲采樣數(shù)據(jù) 讀取采樣數(shù)據(jù)以構建波形讀取采樣數(shù)據(jù)以構建波形RIGOL采樣采樣實時采樣 實時采樣在一次觸發(fā)事件

25、期間捕獲所有用于重建波形的樣本點，實時采樣在一次觸發(fā)事件期間捕獲所有用于重建波形的樣本點，它要求采樣率至少為被測波形最高頻率分量的它要求采樣率至少為被測波形最高頻率分量的5 5倍。倍。 如上圖所示，如上圖所示， 表示第一次觸發(fā)所采樣的數(shù)據(jù)點，并且一次就完表示第一次觸發(fā)所采樣的數(shù)據(jù)點，并且一次就完成一個采樣過程。成一個采樣過程。RIGOL采樣采樣等效采樣 等效采樣是在多個觸發(fā)事件上捕捉樣本點，要求輸入的波形為重等效采樣是在多個觸發(fā)事件上捕捉樣本點，要求輸入的波形為重復波形。對于每個觸發(fā)事件示波器會捕捉多個樣本點，并把它們與原復波形。對于每個觸發(fā)事件示波器會捕捉多個樣本點，并把它們與原已捕捉的樣本

26、點組合到一起。已捕捉的樣本點組合到一起。 如上圖所示，如上圖所示， 第第1 1，2 2，3 3次觸發(fā)事件所采樣的數(shù)據(jù)點，次觸發(fā)事件所采樣的數(shù)據(jù)點，1 1，2 2，3 3次觸發(fā)相互間隔錯開。次觸發(fā)相互間隔錯開。RIGOL采樣采樣采樣特點等效采樣等效采樣 可以通過低采樣率實現(xiàn)對高頻重復信號的采樣?？梢酝ㄟ^低采樣率實現(xiàn)對高頻重復信號的采樣?？梢赃_到高采樣率采樣?？梢赃_到高采樣率采樣。( (DS5000DS5000等效采樣等效采樣5050GSa/sGSa/s) )不可對非周期信號進行等效采樣。（不可對非周期信號進行等效采樣。（進行單次觸發(fā)時得設置采樣進行單次觸發(fā)時得設置采樣方式為實時采樣方式為實時采樣

27、）實時采樣實時采樣不僅是重復信號，對于非重復性信號非常適合。不僅是重復信號，對于非重復性信號非常適合。對高頻信號，如果采樣率不夠得進行正弦內(nèi)插。對高頻信號，如果采樣率不夠得進行正弦內(nèi)插。結合上述特點，可根據(jù)實際信號選擇合適的采樣方式以更完美的結合上述特點，可根據(jù)實際信號選擇合適的采樣方式以更完美的觀測信號。觀測信號。RIGOL采樣采樣波形重建波形重建的方法主要是指波形再現(xiàn)的插值算法。波形重建的方法主要是指波形再現(xiàn)的插值算法。線性內(nèi)插：在相鄰采樣點直接連接上直線，局限于直邊緣信號。線性內(nèi)插：在相鄰采樣點直接連接上直線，局限于直邊緣信號。正弦內(nèi)插：（正弦內(nèi)插：（SinX/xSinX/x）利用曲線來

28、連接樣點，通用性更強。它利用數(shù)利用曲線來連接樣點，通用性更強。它利用數(shù)學處理，在實際樣點間隔中運算出結果。這種方法彎曲信號波形，使學處理，在實際樣點間隔中運算出結果。這種方法彎曲信號波形，使之產(chǎn)生比純方波和脈沖更為現(xiàn)實的普通波形。之產(chǎn)生比純方波和脈沖更為現(xiàn)實的普通波形。sin sin x/xx/x 正弦內(nèi)插發(fā)復正弦內(nèi)插發(fā)復現(xiàn)信號?，F(xiàn)信號。結合上述特點，可根據(jù)實際信號選擇合適的采樣方式以更完美的觀測結合上述特點，可根據(jù)實際信號選擇合適的采樣方式以更完美的觀測信號。信號。 RIGOL采樣采樣采樣方式 采樣方式包括普通、平均、峰值檢測、包絡、模擬等采樣方式包括普通、平均、峰值檢測、包絡、模擬等多種方

29、式，其各有自身特點和作用方式。多種方式，其各有自身特點和作用方式。 普通普通是最常用的一種采樣方式。它是指示波器直接通是最常用的一種采樣方式。它是指示波器直接通過采樣點來構建波形。過采樣點來構建波形。 平均平均是指示波器通過對多次觸發(fā)采樣點進行算術平均是指示波器通過對多次觸發(fā)采樣點進行算術平均后再構建波形，其作用是消除波形中一些隨機噪聲。后再構建波形，其作用是消除波形中一些隨機噪聲。 峰值檢測峰值檢測是指示波器即使在低時基檔位時，也以高采是指示波器即使在低時基檔位時，也以高采樣率進行采樣，其主要作用是捕捉低頻信號中夾雜的高頻樣率進行采樣，其主要作用是捕捉低頻信號中夾雜的高頻分量，以及防止波形混

30、淆。分量，以及防止波形混淆。 包珞包珞是指在采樣間隔內(nèi)，同時存儲波形的最大和最小是指在采樣間隔內(nèi)，同時存儲波形的最大和最小值，以便于察看波形的變化和抖動。值，以便于察看波形的變化和抖動。 模擬模擬是指通過數(shù)學運算，以顏色表示屏幕上某一點波是指通過數(shù)學運算，以顏色表示屏幕上某一點波形出現(xiàn)的概率，以顯示模擬示波器的顯示效果。形出現(xiàn)的概率，以顯示模擬示波器的顯示效果。RIGOL采樣采樣存儲深度 存儲深度是指在波形存儲器中存儲波形樣本的數(shù)量。存儲深度是指在波形存儲器中存儲波形樣本的數(shù)量。 存儲深度與采樣的聯(lián)系存儲深度與采樣的聯(lián)系: : 波形存儲時間存儲深度波形存儲時間存儲深度/ /采樣率采樣率 從上式

31、可以看出波形存儲時間與采樣率成反比關系，存儲深度固從上式可以看出波形存儲時間與采樣率成反比關系，存儲深度固定的情況下，采樣率越高（時基檔位越高），存儲的時間越短定的情況下，采樣率越高（時基檔位越高），存儲的時間越短RIGOL采樣采樣存儲深度（存儲深度（4K）當前屏幕（當前屏幕（2.4K）混淆 混淆是指當采樣率低于實際信號最高頻率混淆是指當采樣率低于實際信號最高頻率2 2倍（耐奎斯特頻率）時倍（耐奎斯特頻率）時所出現(xiàn)的一種現(xiàn)象。所出現(xiàn)的一種現(xiàn)象。 如下圖，由于采樣率低于實際信號的頻率，導致結果采集的波形如下圖，由于采樣率低于實際信號的頻率，導致結果采集的波形頻率低于實際信號頻率。頻率低于實際信號

32、頻率。這種信號頻率與實際信號不同，它卻能表示這種信號頻率與實際信號不同，它卻能表示正確的波形形狀，往往還具有正確的幅度。正確的波形形狀，往往還具有正確的幅度。 抑制混淆的方法：抑制混淆的方法： 打開混淆抑制。打開混淆抑制。 手動較小時基，提高采樣率。手動較小時基，提高采樣率。RIGOL采樣采樣實際信號實際信號混淆信號混淆信號第六章第六章 觸發(fā)觸發(fā)RIGOL示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)基本概念觸發(fā)電路的作用就是保證每次時基掃描或采集的時候，都觸發(fā)電路的作用就是保證每次時基掃描或采集的時候，都從輸入信號上與定義的相同的觸發(fā)條件開始，這樣每一次從輸入信號上與定義的相同的觸發(fā)條件開始，這樣每一次掃描或采集

33、的波形就同步，可以每次捕獲的波形相重疊，掃描或采集的波形就同步，可以每次捕獲的波形相重疊，從而顯示穩(wěn)定的波形，或保證單次信號的捕獲從而顯示穩(wěn)定的波形，或保證單次信號的捕獲 觸發(fā)是使重復信號穩(wěn)定顯示觸發(fā)是使重復信號穩(wěn)定顯示 對單次信號進行捕獲對單次信號進行捕獲 對重復信號中的異常波形和單次事件中的特殊波形對重復信號中的異常波形和單次事件中的特殊波形進行隔離捕獲進行隔離捕獲 RIGOL示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)基本概念 示波器的觸發(fā)電路主要用于幫助對對所要的波形進行定位。根據(jù)示波器的觸發(fā)電路主要用于幫助對對所要的波形進行定位。根據(jù)不同的信號特征和測量目的，可以選擇不同的觸發(fā)類型。但是，最常不同的信號

34、特征和測量目的，可以選擇不同的觸發(fā)類型。但是，最常用的還是邊沿觸發(fā)：用的還是邊沿觸發(fā)： 波形進入觸發(fā)比較器的正輸入端，在這里與另一個輸入端上的觸波形進入觸發(fā)比較器的正輸入端，在這里與另一個輸入端上的觸發(fā)電平電壓進行比較。觸發(fā)比較器有上升沿輸出和下降沿輸出。當您發(fā)電平電壓進行比較。觸發(fā)比較器有上升沿輸出和下降沿輸出。當您的波形的上升沿穿越觸發(fā)電平時，上升沿比較器輸出變?yōu)楦?，而下降的波形的上升沿穿越觸發(fā)電平時，上升沿比較器輸出變?yōu)楦?，而下降沿輸出變?yōu)榈?。當波形的下降沿穿越觸發(fā)電平時，上升沿輸出變?yōu)榈?，沿輸出變?yōu)榈?。當波形的下降沿穿越觸發(fā)電平時，上升沿輸出變?yōu)榈?，而下降沿輸出變?yōu)楦摺Ｊ静ㄆ魇褂媚x擇

35、的輸出作為觸發(fā)輸出。而下降沿輸出變?yōu)楦?。示波器使用您選擇的輸出作為觸發(fā)輸出。RIGOL示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)觸發(fā)位置 數(shù)字示波器的一個最顯著特點在于它容許用戶觀看觸發(fā)位置之前數(shù)字示波器的一個最顯著特點在于它容許用戶觀看觸發(fā)位置之前的事件，其稱之為預觸發(fā)。這是因為數(shù)據(jù)被連續(xù)地存儲到內(nèi)存中，直的事件，其稱之為預觸發(fā)。這是因為數(shù)據(jù)被連續(xù)地存儲到內(nèi)存中，直到觸發(fā)事件發(fā)生，并且采樣數(shù)據(jù)達到存儲深度一次觸發(fā)結束為止。到觸發(fā)事件發(fā)生，并且采樣數(shù)據(jù)達到存儲深度一次觸發(fā)結束為止。 觸發(fā)點之后的數(shù)據(jù)稱之為延遲觸發(fā)。同時可以變更觸發(fā)位置，以觸發(fā)點之后的數(shù)據(jù)稱之為延遲觸發(fā)。同時可以變更觸發(fā)位置，以改變延遲觸發(fā)和預觸

36、發(fā)的數(shù)據(jù)長度。改變延遲觸發(fā)和預觸發(fā)的數(shù)據(jù)長度。 DS5000的延遲觸發(fā)（的延遲觸發(fā)（0 1s），），預觸發(fā)（預觸發(fā)（14格）格）RIGOL示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)預觸發(fā)預觸發(fā)延遲觸發(fā)延遲觸發(fā)觸發(fā)模式自動自動：即使沒有觸發(fā)，自動模式也能引起示波器的掃描。如果沒有信：即使沒有觸發(fā)，自動模式也能引起示波器的掃描。如果沒有信號的輸入，示波器中的定時器觸發(fā)掃描。有信號顯示信號，沒有信號號的輸入，示波器中的定時器觸發(fā)掃描。有信號顯示信號，沒有信號顯示水平基線。顯示水平基線。普通普通：當輸入信號不能滿足觸發(fā)條件時，不掃描，示波器沒有任何顯：當輸入信號不能滿足觸發(fā)條件時，不掃描，示波器沒有任何顯示。只有當輸入

37、信號滿足設置的觸發(fā)點條件時，才進行掃描，并將最示。只有當輸入信號滿足設置的觸發(fā)點條件時，才進行掃描，并將最后捕獲到的信號凍結顯示在屏幕上。如符合觸發(fā)條件，再次進行捕獲，后捕獲到的信號凍結顯示在屏幕上。如符合觸發(fā)條件，再次進行捕獲，清除上次信號，保留凍結此次的波形。清除上次信號，保留凍結此次的波形。單次單次：當輸入的單次信號滿足觸發(fā)條件時，進行捕獲（掃描），將波：當輸入的單次信號滿足觸發(fā)條件時，進行捕獲（掃描），將波形存儲和顯示在屏幕上。此時再有信號輸入示波器不予理會。需要進形存儲和顯示在屏幕上。此時再有信號輸入示波器不予理會。需要進行再次捕獲必須進行單次設置。行再次捕獲必須進行單次設置。注：在

38、實際應用中，采用普通觸發(fā)模式即使觸發(fā)以很慢的速率發(fā)生，注：在實際應用中，采用普通觸發(fā)模式即使觸發(fā)以很慢的速率發(fā)生，也能觀測感興趣的內(nèi)容。對低重復的信號捕獲是非常有意義也能觀測感興趣的內(nèi)容。對低重復的信號捕獲是非常有意義 RIGOL示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)觸發(fā)耦合 由于示波器的輸入信號經(jīng)放大器分兩路，一路進入由于示波器的輸入信號經(jīng)放大器分兩路，一路進入A/D采樣器；采樣器；一路到觸發(fā)電路，形成觸發(fā)信號。一路到觸發(fā)電路，形成觸發(fā)信號。 觸發(fā)耦合是觸發(fā)信號與觸發(fā)電路的耦合方式，就像垂直系統(tǒng)輸入觸發(fā)耦合是觸發(fā)信號與觸發(fā)電路的耦合方式，就像垂直系統(tǒng)輸入一樣，可為觸發(fā)信號選擇各種耦合方式。正確的選擇觸發(fā)耦

39、合可使示一樣，可為觸發(fā)信號選擇各種耦合方式。正確的選擇觸發(fā)耦合可使示波器穩(wěn)定觸發(fā)。耦合方式：波器穩(wěn)定觸發(fā)。耦合方式：DC耦合耦合：觸發(fā)信號直接連到觸發(fā)電路：觸發(fā)信號直接連到觸發(fā)電路AC耦合耦合：觸發(fā)源通過一個串聯(lián)的電容連到觸發(fā)電路起到隔直作用：觸發(fā)源通過一個串聯(lián)的電容連到觸發(fā)電路起到隔直作用HF抑制抑制：使觸發(fā)信號通過低通濾波器以抑制高頻分量，這意味即：使觸發(fā)信號通過低通濾波器以抑制高頻分量，這意味即使一個低頻信號中包含很多高頻噪聲，仍能使其按低頻信號觸發(fā)。使一個低頻信號中包含很多高頻噪聲，仍能使其按低頻信號觸發(fā)。LF抑制抑制：使觸發(fā)源信號通過一個高通濾波器以抑制其低頻成分。：使觸發(fā)源信號通過

40、一個高通濾波器以抑制其低頻成分。這意味即使一個高頻信號中包含很多低頻噪聲，仍能使其按低頻這意味即使一個高頻信號中包含很多低頻噪聲，仍能使其按低頻信號觸發(fā)。這對于顯示包含很多電源交流信號時情況是很有用處信號觸發(fā)。這對于顯示包含很多電源交流信號時情況是很有用處的。的。RIGOL示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)脈寬觸發(fā) 脈寬觸發(fā)是讓示波器通過尋找波形中比其它脈沖寬、窄或相等的脈寬觸發(fā)是讓示波器通過尋找波形中比其它脈沖寬、窄或相等的脈沖來確認脈沖寬度觸發(fā)。脈沖來確認脈沖寬度觸發(fā)。 如上圖，由于信號在波形的沿上都具有觸發(fā)點，如果采用正常的如上圖，由于信號在波形的沿上都具有觸發(fā)點，如果采用正常的邊沿觸發(fā)方式將無法

41、準確捕捉到關心的異常脈寬的信號。邊沿觸發(fā)方式將無法準確捕捉到關心的異常脈寬的信號。 采用脈寬觸發(fā)功能，監(jiān)視脈沖寬度，通過與設置脈寬進行比較（采用脈寬觸發(fā)功能，監(jiān)視脈沖寬度，通過與設置脈寬進行比較（、=），達到捕捉異常脈沖的功能。），達到捕捉異常脈沖的功能。 DS5000 脈寬設置為脈寬設置為20ns 10s。觸發(fā)電平關心信號關心信號RIGOL示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)視頻標準 有有 4 4 種電視（種電視（TVTV）觸發(fā)工作方式：觸發(fā)工作方式：525 (525 (NTSCNTSC或或PAL-M)PAL-M)、625(PAL625(PAL或或SECAM)SECAM)、 875 (High Defi

42、nition Zenith 875 (High Definition Zenith 標準標準) )和用戶自定義標準。和用戶自定義標準。 上圖表示一幀的視頻信號，黃色代表奇數(shù)行信號，藍色代表偶數(shù)上圖表示一幀的視頻信號，黃色代表奇數(shù)行信號，藍色代表偶數(shù)行。所有奇數(shù)行組成一個奇數(shù)場，偶數(shù)行組成偶數(shù)場，并且在奇偶場行。所有奇數(shù)行組成一個奇數(shù)場，偶數(shù)行組成偶數(shù)場，并且在奇偶場的開頭有一個場同步，作為判斷奇偶場的條件。的開頭有一個場同步，作為判斷奇偶場的條件。.RIGOL示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)視頻觸發(fā)場 視頻觸發(fā)用于捕獲電視設備中復雜的電視（視頻觸發(fā)用于捕獲電視設備中復雜的電視（TVTV）波形。觸發(fā)電路

43、波形。觸發(fā)電路檢測波形的垂直間距，并在觸發(fā)前判斷信號是否滿足奇數(shù)或偶數(shù)場同檢測波形的垂直間距，并在觸發(fā)前判斷信號是否滿足奇數(shù)或偶數(shù)場同步信號標準。步信號標準。奇數(shù)場同步信號偶數(shù)場同步信號RIGOL示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)視頻觸發(fā)行 觸發(fā)電路檢測波形的垂直間距，并在觸發(fā)前以視頻場同步為基準觸發(fā)電路檢測波形的垂直間距，并在觸發(fā)前以視頻場同步為基準對您選擇的視頻行進行計數(shù)，使示波器穩(wěn)定觸發(fā)于指定視頻行。對您選擇的視頻行進行計數(shù)，使示波器穩(wěn)定觸發(fā)于指定視頻行。 視頻信息就是由視頻標準個數(shù)個上述行組成的。視頻信息就是由視頻標準個數(shù)個上述行組成的。第n行同步信號色同步信號第n行信息RIGOL示波器的觸發(fā)示

44、波器的觸發(fā)觸發(fā)釋抑 一組序列脈沖在采用正常的邊沿觸發(fā)方式下，由于每次觸發(fā)時，一組序列脈沖在采用正常的邊沿觸發(fā)方式下，由于每次觸發(fā)時，觸發(fā)點位于不同脈沖的上升沿上，因此波形顯示混亂。觸發(fā)點位于不同脈沖的上升沿上，因此波形顯示混亂。 觸發(fā)點,分別表示不同的觸發(fā)點。 ,分別對應,不同觸發(fā)點所采集的波形。正常觸發(fā)的顯示效果圖一組脈沖序列RIGOL示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)觸發(fā)釋抑 觸發(fā)釋抑通過控制釋抑時間觸發(fā)釋抑通過控制釋抑時間觸發(fā)電路重新啟動的時間，可使觸發(fā)電路重新啟動的時間，可使復雜的波形穩(wěn)定顯示。如下圖，使用觸發(fā)釋抑讓觸發(fā)點總是位于脈沖復雜的波形穩(wěn)定顯示。如下圖，使用觸發(fā)釋抑讓觸發(fā)點總是位于脈沖序

45、列的某個同一脈沖上。序列的某個同一脈沖上。 DS5000 DS5000 觸發(fā)釋抑時間為觸發(fā)釋抑時間為100100ns ns 1.5s 1.5s。 觸發(fā)點,分別表示不同的觸發(fā)點。 ,分別對應,不同觸發(fā)點所采集的波形。觸發(fā)釋抑，波形穩(wěn)定顯示釋抑時間RIGOL示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)RIGOL李薩育圖形李薩育圖形李薩育圖形 李莎育圖形是以通道李莎育圖形是以通道1 1來表示來表示x x軸，通道軸，通道2 2來表示來表示y y，可通過李莎育可通過李莎育圖形來定性觀察兩通道之間的相位差。下表列出圖形與相位的關系：圖形來定性觀察兩通道之間的相位差。下表列出圖形與相位的關系： 測量相位差的另一種方法：通過自動

46、測量兩通的延遲波測量相位差的另一種方法：通過自動測量兩通的延遲波形頻率形頻率2pi。RIGOLFFT快速傅立葉變換快速傅立葉變換FFTFFT的基本原理的基本原理 使用示波器在時域中觀察和測量波形，其中垂直軸為幅度，而使用示波器在時域中觀察和測量波形，其中垂直軸為幅度，而水平軸為時間。對絕大多數(shù)波形來說，這是最好的觀察方法。但有時水平軸為時間。對絕大多數(shù)波形來說，這是最好的觀察方法。但有時您還想了解波形的頻率含量。于是提出了傅立葉變化建立時域和頻域您還想了解波形的頻率含量。于是提出了傅立葉變化建立時域和頻域的數(shù)學相關關系：的數(shù)學相關關系：V(fV(f)=)= v(t)e v(t)e-j2-j2f

47、tft dtdt ( (連續(xù)連續(xù)) )X Xk k = = x xi ie e-j2-j2ik/Nik/N（離散）離散） 上式是一個上式是一個DFTDFT，需要大量的數(shù)學運算，速度很慢。從而出現(xiàn)需要大量的數(shù)學運算，速度很慢。從而出現(xiàn)FFTFFT數(shù)學算法，兩者差別如下：數(shù)學算法，兩者差別如下： DFTDFTN N2 2FFTFFTNlogNlog2 2N N- N-1N-1 i=0i=0 RIGOLFFT快速傅立葉變換快速傅立葉變換選擇窗函數(shù) 絕大多數(shù)測量都要求使用窗函數(shù)，如絕大多數(shù)測量都要求使用窗函數(shù)，如 HanningHanning 或或 RectangularRectangular窗函數(shù)。

48、窗函數(shù)。 它們都適合典型的頻率分析測量。選擇這兩種窗函數(shù)要在頻它們都適合典型的頻率分析測量。選擇這兩種窗函數(shù)要在頻率分辨率和幅度準確度間進行權衡。率分辨率和幅度準確度間進行權衡。窗窗 優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點HanningHanning頻率分辨率較好頻率分辨率較好幅度準確度較差幅度準確度較差HammingHamming幅度準確度較好幅度準確度較好頻率分辨率較差頻率分辨率較差RectangleRectangle頻率分辨率最好頻率分辨率最好幅度準確度最差幅度準確度最差BlackmanBlackman副值分辨率最好副值分辨率最好頻率分辨率最差頻率分辨率最差 - 第七章第七章 探頭探頭RIGOL示波器的探頭示

49、波器的探頭RIGOL探頭探頭理想的探頭理想的探頭 探頭是在一個測試點或信號源和一臺示波器之間做的物理及電路的連探頭是在一個測試點或信號源和一臺示波器之間做的物理及電路的連接，探頭對于被測回路，必須有最小的影響，同時對想要測量地信號接，探頭對于被測回路，必須有最小的影響，同時對想要測量地信號應保證足夠的保真度。應保證足夠的保真度。 在理想世界中，理想的探頭將提供下列關鍵的屬性：連接簡單和便利在理想世界中，理想的探頭將提供下列關鍵的屬性：連接簡單和便利絕對的信號保真度零信號源極負載完全的噪音抗擾性絕對的信號保真度零信號源極負載完全的噪音抗擾性實際上，實際上，一根一根 100 100 MHz MHz

50、 探頭或示波器被設計為在高至探頭或示波器被設計為在高至 100 100 MHz MHz 的頻的頻率范圍內(nèi)進行測量。在信號頻率高于指定帶寬時進行測量會導致不可率范圍內(nèi)進行測量。在信號頻率高于指定帶寬時進行測量會導致不可預知的測量結果。為了合理精確地測量脈沖上升或下降時間，探頭和預知的測量結果。為了合理精確地測量脈沖上升或下降時間，探頭和示波器的上升時間之和應該是示波器的上升時間之和應該是 3 35 5 倍倍快于被測脈沖快于被測脈沖 RIGOL探頭探頭動態(tài)范圍限制動態(tài)范圍限制 所有的探頭應該有不應超過的高電壓安全限制。所有的探頭應該有不應超過的高電壓安全限制。對于無源探頭來說，這個限制能從對于無源

51、探頭來說，這個限制能從幾百伏特幾百伏特延伸到延伸到幾千伏特幾千伏特。然而，。然而，對于有源探頭，最大的安全電壓限制經(jīng)常是對于有源探頭，最大的安全電壓限制經(jīng)常是幾十伏特幾十伏特。為了避免個人安全上的危險及潛在的損壞探頭的危險，知道被測量的為了避免個人安全上的危險及潛在的損壞探頭的危險，知道被測量的電壓范圍及需要使用的探頭的電壓限制，是明智的選擇。電壓范圍及需要使用的探頭的電壓限制，是明智的選擇。一根一根 1 1X X 探頭探頭( 1 ( 1 倍增益探頭倍增益探頭) )，它的動態(tài)測量范圍同示波器一樣。對，它的動態(tài)測量范圍同示波器一樣。對于上面的例子，這將是于上面的例子，這將是4 4mV mV 到到

52、4040V V 范圍內(nèi)的信號測量。但是，如果你范圍內(nèi)的信號測量。但是，如果你需要測量一個超過需要測量一個超過4040V V 的信號時該怎么辦？你可以通過使用一個衰減的信號時該怎么辦？你可以通過使用一個衰減探頭，從而擴展示波器的動態(tài)范圍至更高的高電壓。例如一根探頭，從而擴展示波器的動態(tài)范圍至更高的高電壓。例如一根 10 10X X 探探頭，將擴展動態(tài)測量范圍至頭，將擴展動態(tài)測量范圍至40 40 mV mV 到到400400V V。它衰減輸入信號它衰減輸入信號1010倍，有倍，有效地在增大了示波器的測量范圍。效地在增大了示波器的測量范圍。 RIGOL探頭探頭補償你的探頭補償你的探頭 大多數(shù)探頭被設

53、計為匹配特定的示波器的輸入電路。然而，不同的示大多數(shù)探頭被設計為匹配特定的示波器的輸入電路。然而，不同的示波器之間有細微的變化，甚至在同一示波器的不同的輸入通道之間也波器之間有細微的變化，甚至在同一示波器的不同的輸入通道之間也有。為了處理這一問題，許多探頭，特別是衰減探頭有。為了處理這一問題，許多探頭，特別是衰減探頭( 10( 10X X 和和 100 100X X 探頭探頭) )，有內(nèi)建的補償網(wǎng)絡。，有內(nèi)建的補償網(wǎng)絡。探頭補償，遵循下列過程：探頭補償，遵循下列過程：1 . 1 . 把探頭接入示波器。把探頭接入示波器。2. 2. 把探頭尖接入示波器前面板上的探頭補償測試點。把探頭尖接入示波器前

54、面板上的探頭補償測試點。3. 3. 使用探頭自帶的調整工具或其他無感調節(jié)工具，來調節(jié)補償網(wǎng)絡，使用探頭自帶的調整工具或其他無感調節(jié)工具，來調節(jié)補償網(wǎng)絡，從而獲得一個標準波形，這一波形應當具有平直的頂部，不能有過沖從而獲得一個標準波形，這一波形應當具有平直的頂部，不能有過沖及圓弧及圓弧RIGOL探頭探頭探頭分類探頭分類 l l 無源電壓探頭無源電壓探頭 無源探頭由電線和接頭組成，并且，當需要補償或衰減時，還有電阻無源探頭由電線和接頭組成，并且，當需要補償或衰減時，還有電阻器與電容器。探頭沒有有源的部件器與電容器。探頭沒有有源的部件- -晶體管或放大器，并且不需供電源晶體管或放大器，并且不需供電源

55、給探頭。常用無源探頭的最大測量的電壓大約在給探頭。常用無源探頭的最大測量的電壓大約在400400500 500 伏特伏特附近附近( (直流直流+ + 交流峰值交流峰值) )。 RIGOL探頭探頭探頭分類探頭分類 l l 有源電壓探頭有源電壓探頭有源探頭通常包含有源器件，例如晶體管。通常，有源設備是一只場有源探頭通常包含有源器件，例如晶體管。通常，有源設備是一只場效應晶體管效應晶體管( ( FET )FET )有源的場效應管探頭一般具有從有源的場效應管探頭一般具有從500 500 兆赫至高達兆赫至高達 4 4 GHz GHz 的帶寬。有源探頭的線性動態(tài)范圍通常是從的帶寬。有源探頭的線性動態(tài)范圍通

56、常是從 0.6 0.6 V V 到到1010V V。 l l 差分探頭差分探頭差分信號是相互作為參考，而不是以地為參考差分信號是相互作為參考，而不是以地為參考 RIGOL探頭探頭探頭分類探頭分類 l l 高壓探頭高壓探頭 我們可以定義高壓為：任一超過典型通用的我們可以定義高壓為：任一超過典型通用的1010X X 無源探頭安全使用無源探頭安全使用的電壓。的電壓。 另一方面，高壓探頭能測量的電壓最大高達另一方面，高壓探頭能測量的電壓最大高達 20 20，000 000 伏特。伏特。如圖：如圖：2020kVkV直流電，直流電，4040KVKV脈沖，帶寬脈沖，帶寬7575兆兆HZHZRIGOL探頭探頭

57、探頭分類探頭分類 l l 電流探頭電流探頭電流通過導線引起導線周圍電磁場的形成。電流探頭感應這一場的強電流通過導線引起導線周圍電磁場的形成。電流探頭感應這一場的強度，度， 并且轉換為電壓信號由示波器測量并且轉換為電壓信號由示波器測量 RIGOL探頭探頭探頭分類探頭分類 l l 光電探頭光電探頭光電探頭就是一個光電轉換器。在光學一側，探頭的選擇必須匹配專光電探頭就是一個光電轉換器。在光學一側，探頭的選擇必須匹配專用的光學連接器和被測量設備的光纖類型或光學模式。在電學一側，用的光學連接器和被測量設備的光纖類型或光學模式。在電學一側，遵循標準的探頭與示波器匹配標準。遵循標準的探頭與示波器匹配標準。其

58、他探頭類型。其他探頭類型。除了上述所列的除了上述所列的“標準的標準的”探頭類型，也有許多特別的探頭及探頭系探頭類型，也有許多特別的探頭及探頭系統(tǒng)。包括：統(tǒng)。包括： l l 抗惡劣環(huán)境探頭，它被設計為可以超過一個很寬的溫度范圍抗惡劣環(huán)境探頭，它被設計為可以超過一個很寬的溫度范圍內(nèi)操作。內(nèi)操作。 l l 溫度探頭，它被設計為用來測量器件和熱量產(chǎn)生單元的溫度。溫度探頭，它被設計為用來測量器件和熱量產(chǎn)生單元的溫度。 l l 用于探測微距設備如多片模塊、混合電路、集成電路等所用用于探測微距設備如多片模塊、混合電路、集成電路等所用的探測站和有探頭伸縮臂的探測站和有探頭伸縮臂RIGOL探頭探頭探頭探頭對電路

59、的影響對電路的影響地環(huán)路自感等效電路地環(huán)路自感等效電路 RIGOL探頭探頭地環(huán)路自感的品質因數(shù)地環(huán)路自感的品質因數(shù) 地環(huán)路為RLC環(huán)路,其品質因數(shù)Q可以按下式計算:其中Rs為信號源輸出阻抗. 較小的Rs將導致在 處產(chǎn)生較強的諧振,影響截止頻率高于fr的信號測量結果sRLCQ2/1)(LCfr21RIGOL探頭探頭減小地環(huán)路自感的方法減小地環(huán)路自感的方法 示波器探頭的地環(huán)路自感嚴重影響測量信號 上升時間,并可能導致諧振 減小地環(huán)路面積是減小地環(huán)路自感最有效的 方法RIGOL探頭探頭地環(huán)路可用作檢測器地環(huán)路可用作檢測器地環(huán)路可以用作電磁波檢測器,以檢測電路中電磁輻射源的位置第八章第八章 接口接口R

60、IGOL示波器的接口示波器的接口RIGOL接口接口接口概念接口概念在很多情況下，我們需要把示波器數(shù)據(jù)傳往在很多情況下，我們需要把示波器數(shù)據(jù)傳往PCPC機，而在另一些情況下，機，而在另一些情況下，我們可能希望用我們可能希望用PCPC機來對示波器進行控制，這兩種情況都要求示波器機來對示波器進行控制，這兩種情況都要求示波器具有通訊能力，也就是說，示波器必須裝有通訊硬件及支持軟件，我具有通訊能力，也就是說，示波器必須裝有通訊硬件及支持軟件，我們稱此通訊軟硬件為們稱此通訊軟硬件為“接口接口”。常用的接口有兩種常用的接口有兩種 RS RS232232接口接口 通用接口總線通用接口總線GPIBGPIB，又又

61、稱為稱為IEEEIEEE488488總線總線 RIGOL接口接口PCPC軟件軟件Ultrascope Ultrascope 測控軟件可實現(xiàn)計算機與示波器的通訊，進而實現(xiàn)遠程控測控軟件可實現(xiàn)計算機與示波器的通訊，進而實現(xiàn)遠程控制。同時此軟件還提供了測量、波形和采樣數(shù)據(jù)的保存和讀取功能，制。同時此軟件還提供了測量、波形和采樣數(shù)據(jù)的保存和讀取功能，并且可以直接通過計算機打印出所獲取的波形。并且可以直接通過計算機打印出所獲取的波形。 第九章第九章 數(shù)字電路和模擬電路數(shù)字電路和模擬電路RIGOL數(shù)字電路和模擬電路數(shù)字電路和模擬電路RIGOL數(shù)字電路和模擬電路數(shù)字電路和模擬電路概念概念 模擬信號是在時間和

62、大小上連續(xù)變化的電量。模擬信號是在時間和大小上連續(xù)變化的電量。 模擬電子電路（簡稱模擬電路）就是實現(xiàn)這一類模擬信號放大、變模擬電子電路（簡稱模擬電路）就是實現(xiàn)這一類模擬信號放大、變換、處理和產(chǎn)生等功能的電路總稱換、處理和產(chǎn)生等功能的電路總稱 數(shù)字信號是在時間上和數(shù)值上不連續(xù)的（即離散的）信號。數(shù)字信號是在時間上和數(shù)值上不連續(xù)的（即離散的）信號。 對數(shù)字信號進行傳輸、處理的電子線路稱為數(shù)字電路。對數(shù)字信號進行傳輸、處理的電子線路稱為數(shù)字電路。 RIGOL數(shù)字電路和模擬電路數(shù)字電路和模擬電路模擬電路特點模擬電路特點 1、模擬電路的電信號是連續(xù)變化的電量，其幅值的大小在一定范圍、模擬電路的電信號是連

63、續(xù)變化的電量，其幅值的大小在一定范圍內(nèi)是任意的。所以要求電路要對這種信號不失真地進行放大或處理，內(nèi)是任意的。所以要求電路要對這種信號不失真地進行放大或處理，因而對元器件及電路參數(shù)和外界條件的要求比較嚴格。例如放大電路因而對元器件及電路參數(shù)和外界條件的要求比較嚴格。例如放大電路中的半導體器件通常要工作在線性放大狀態(tài)。中的半導體器件通常要工作在線性放大狀態(tài)。2、放大電路是模擬電路中最基本的單元電路。放大電路一般包含具、放大電路是模擬電路中最基本的單元電路。放大電路一般包含具有非線性特性的三極管或集成放大器件，它們需要直流提供靜態(tài)工作有非線性特性的三極管或集成放大器件，它們需要直流提供靜態(tài)工作點，而

64、被放大的是交流信號。所以，在模擬電路工作時，既有直流又點，而被放大的是交流信號。所以，在模擬電路工作時，既有直流又有交流，既有線性元件工作又有非線性器件工作，既需要有靜態(tài)分析有交流，既有線性元件工作又有非線性器件工作，既需要有靜態(tài)分析又需要有動態(tài)分析。又需要有動態(tài)分析。 RIGOL數(shù)字電路和模擬電路數(shù)字電路和模擬電路數(shù)字電路特點數(shù)字電路特點 1 1、數(shù)字電路在穩(wěn)態(tài)時，電子器件（如二極管、三極管）處于開關狀態(tài)，、數(shù)字電路在穩(wěn)態(tài)時，電子器件（如二極管、三極管）處于開關狀態(tài)，即工作在飽和區(qū)和截止區(qū)。這和二進制信號的要求是相對應的。因為即工作在飽和區(qū)和截止區(qū)。這和二進制信號的要求是相對應的。因為飽和和

65、截止兩種狀態(tài)的外部表現(xiàn)正是電流的有、無，電壓的高、低，飽和和截止兩種狀態(tài)的外部表現(xiàn)正是電流的有、無，電壓的高、低，這種有和無，高和低相對應的兩種狀態(tài)，分別用這種有和無，高和低相對應的兩種狀態(tài)，分別用1 1和和0 0兩個數(shù)碼來表示兩個數(shù)碼來表示2 2、數(shù)字電路的基本單元電路比較簡單，對元件的精度要求不高，允許、數(shù)字電路的基本單元電路比較簡單，對元件的精度要求不高，允許有較大的誤差。因為數(shù)字信號的有較大的誤差。因為數(shù)字信號的1和和0沒有任何數(shù)量的含義，而只是狀沒有任何數(shù)量的含義，而只是狀態(tài)的含義，所以電路工作時只要能可靠地區(qū)分態(tài)的含義，所以電路工作時只要能可靠地區(qū)分1和和0兩種狀態(tài)就可以了。兩種狀

66、態(tài)就可以了。因此，數(shù)字電路便于集成化、系列化生產(chǎn)。它具有使用方便，可靠性因此，數(shù)字電路便于集成化、系列化生產(chǎn)。它具有使用方便，可靠性高，價格低廉等優(yōu)點。高，價格低廉等優(yōu)點。 RIGOL數(shù)字電路和模擬電路數(shù)字電路和模擬電路進制轉化進制轉化 常用的進位計數(shù)制是十進制（常用的進位計數(shù)制是十進制（DecimalDecimal）、）、二進制（二進制（BinaryBinary）、）、八進制八進制（OctadicOctadic）、）、 十六進制（十六進制（HexadecimalHexadecimal）。）。因此，當基數(shù)因此，當基數(shù)R R為為1010時，時，表示十進制數(shù)可用（表示十進制數(shù)可用（N N）1010表示。同樣二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制表示。同樣二進制數(shù)、八進制數(shù)、十六進制數(shù)可分別用（數(shù)可分別用（N N）2 2、（、（N N）8 8、（、（N N）1616表示。表示。 二進制和十進制的轉化二進制和十進制的轉化數(shù)碼為：數(shù)碼為：0 0、1 1；基數(shù)是；基數(shù)是2 2。運算規(guī)律：逢二進一，即：運算規(guī)律：逢二進一，即：1 11 11010。（1011010110）2 2（2222）1010（3333）