示波器基础
示波器基础——测量和练习
1 如何进行测量
在本书的前两章中我们
介绍了示波器上可以用来影
响信号波形显示的各种控制
机构。在这一章里我们将要讲
座重要的波形参数，并且还将
介绍如何使用示波器来测量
这些参数。
示波器可以测量两个基
本的量，即电压和时间。从这
两个量出发，用手工的方法使
用光标或者用自动的方法进行所有其它波形参数的测量。
在进行测量时，了解自己的示波器的能力是很重要的。不要试图在一个20MHz的示波器上观察一个1 0MHz的方波，因为在这种情况下不可能看到方波的真实形状，10MHz的方波中包含有10MHz的正弦波基波，以及30MHz、50MHz、70MHz等的谐波。在10MHz的示波器上，也有可能看到30MHz谐波的部分效果（虽然其幅度不正确），但是下一个谐波分量的频率是示波器带宽的2.5倍！所以这时您在示波器上看到的波形将更象一个正弦波而不象方波（见图50）。
对于上升时间的测量来说，情况也是这样。如果您使用一台上升时间比被测信号的上升时间快10倍的示波器来进行测量，那么示波器本身的上升时间对测量的影响将几乎可以忽略。然而如果示波器的被测信号的上升时间相同，那么引起的测量误差可高达41%。
若干标准波形
三种最常见的波形是正弦波、三角波和方波（见图51）。这些波形在任何函数发生器上都可以找到，并且在实际工作中也常常遇到。
正弦波包含单一的频率分量；而方波和三角波则由很多不同的相关正弦谐波组成。方波由基波的奇次
谐波构成，三角波由基波的偶次谐波构成。
这些波形在时间上和幅度上都是对称的。
这些波形还有其变形形式，这通常是波
形发生对称变化的结果。这样一来，三角波
变成了锯齿波（从其开头而得名），而方波
变成了矩形波。
波形的一个完整的周波叫作一个周期。
一个周期就是从一个周波的某一点到下一个周波相应点所需要的时间（见图52）。
频率是在一秒钟之内所发生的波形的周波数。
所以如果我们用1秒除以一个周期所需的时间就得到了用Hz表示的频率。
例如，周期=1ms则
频率=1/10×10-3=1000Hz=1KHz
重复发生的波形称为重复性波形或周期性波形。这是最容易测量的波形。
对重复性波形或周期性波形最常测量的另一个参数是波形的幅度。幅度是一个波形上从最高点到最低之间的电压。这又称之为峰（一）峰值幅度或Vp-p（见图52）。
6.2 基本练习或如何解释正弦波
本部分所包含的练习可以帮助用户熟悉示波器上的主要控制机构。其内容分两部。首先介绍模拟示波器上的控制机构，接着再介绍数字示波器上的控制机构。有关DSO的专门练习将在后面给出。
需要的设备：
▲示波器：一台模拟示波器旭PM3094（仅供模拟示波器练习用）或者一台组合示波器，可从PM3382 A……PM3394A系列或类似产品中选取。
▲两个10：1PM9010/091或PM9020/091探头或类似产品以及微调工具供探头补偿调节之用。
▲能产生频率达2MHz或更高的正弦波、方波及三角波的函数发生器，例如PM5135或PM5138或类似产品。
▲两根50ΩBNC电缆。
开始
如果电缆已连在示波器上，则将其从示波器上拆下。
使用正确的电源线将示波器连至市电电源，并将电源开关接通。
将探头连至示波器的通道1，并将探头连至示波器前面板上的探头调节连接器。
如果使用的是组合示波器，则选择模拟模式。
按AUTOSET键（前面板上部的绿色按键）。
对于没有此项功能的老式示波器，则按以上各项进行设置：
亮度—中间位置
垂直位置控制—中间位置
水平位置控制—中间位置
时基0.2ms/格
CH1灵敏度0.2V/格。注意，如果示波器的自动化程度不高，则增加探头衰减。
触发—触发源CH1，模式—AUTO，峰-峰值电平触发。
确认探头已经补偿。为此可能需要调节探头上的LF补偿微调电容，如有必要，可参阅第4章“探头补偿”一节。现在我们就可以开始研究各控制机构了。
参考本书前后封面上的插图来寻找各控制机构的位置。
屏置控制
调节亮度和聚焦控制机构并观察对屏幕显示的影响。
调节聚焦控制机构以获得清晰的扫迹显示和清楚文字显示。
注意为了观察从探头调节输出端子给出的方波的上升沿和下降沿，需要将示波器的亮度调得比较亮。这是由于电子束在这些沿上移动得比较快的缘故。
调节文字亮度控制机构使得示波管上的文字亮度达到可以接受的程度。
将探头从CH1输入端断开，然后调节扫迹旋钮，使得扫迹和示波器的水平标尺线平行。
放置标尺亮度控制旋钮，并观察标尺变亮。
将探头重新连到CH1上。
垂直控制机构
位置
将探头从探头调节输出端断开。
旋转CH1的POS（垂直位置）旋钮，并将扫迹放到中央的标尺线上。注意通道标志和地电平指示器“1—”。
将探头重新连接到探头调节输出端上。
灵敏度
按动AMPL（幅度）“上/下”按钮，并观察显示波形的幅度随着所选的灵敏度的不同而变化。
观察屏幕的下部，可以看到灵敏度的读出数值也在变化。
如果要选择V AR（可变）灵敏度，则应同时按“上”和“下”两个键，然后再将两个键放开。现在就可以使用“上”和“下”两个按钮平滑的改变显示波形的幅度。
注意，这时灵敏度读出数值也随之变化。
再同时按“上”和“下”两个键，以便重新回到1-2-5步进值的工作方式。
注：Fluke公司的模拟示波器，如PM3094和组合示波器，PM3394A在配备这种标准的可变衰减器方面是独一无二的。耦合
按动AC/DC/GND按钮，当我们依次经历这三种不同的选择时，可以观察到在灵敏度读出数值后面的耦合符合也在相应变化。注意：在有些示波器上，设置上分开的控制机构。其中一个用来选择AC或DC耦合，而另一个用来将输入通道连接或切换到地。对这种示波器来说，应当使用这两个控制机构来观察效果。
当我们由AC耦合转换为DC耦合时，屏幕上的波形将会向上跳动。
方波的下部处在零伏电平，所以当选择DC耦合时，方波的下部应在中央标尺线上。通道标志“1-”为我们显示出通道号码和地电平的位置。我们可以看到，当选择GND时，地电平确实在中央标尺线的位置。这时衰减器的输入端连到了地电位。
多通道工作
将第二个探头连至CH2，再将此探头连至探头调节输出，并按AUTOSET。旋转通道2的POS控制旋钮，并注意屏幕上现在有两条扫迹。
用CH1和CH2的POS控制旋钮将两个扫迹分别放在适当的位置。
用每个通道的ON按钮可以把相应通道的扫迹打开或关闭。
如有必要可对CH2进行探头补偿。
用CH1+CH2按钮把两个通道的波形加在一起。
现在使用INV按钮将CH2通道的信号反相，注意方波立即消失。
探头识别
将探头从CH1和CH2输入端断开。
对CH1用AMPL或灵敏度控制选择1V/格的灵敏度。
如果可能，现在将CH1的输入阻抗设置为50Ω。在有的示波器上可能有一个专门的按键用来选择此低阻抗，也可能在一个“垂直菜单”中来选择。注意，这时在CH1灵敏度读出数值后面出现Lz符号以表示低阻抗状态。
重新连接探头
注意屏幕上灵敏度读出数值的变化，现在变为10V/格，并且Lz符号已经消失。示波器已经识别出此探头为10:1高阻抗探头。示波器不允许高阻抗探头和50Ω示波器输入阻抗配合使用。
水平控制机构
时基
将探头连至CH1，并将探头尖端连至探头调节信号。
按AUTOSET
在控制面板的TIME/DIV菜单之下按ns和s按键。则在慢速扫描时基时应在屏幕上看到较多个周期的探头调节信号波形；而在
扫描时基速度较快时看到
的探头调节信号波形的周
期数较少。
注意在屏幕上显示的
时基读出数值按1-2-5的
步进值变化。
同时按TIME/DIV菜
单下的ns和s两个按键，
我们就进入了校准的可变时基方式。这和幅度调节中的可变灵敏度方式是类似的。
按ns按键，我们将观察到信号波形的第一个周期就扩展至填满整个屏幕。
水平放大和位置控制
将探头连至CH1，并将探头尖端连至探头调节信号。
按AUTOSET。
调节时基按键，使得屏幕上显示出大约10个周期的探头调节信号波形。
观察屏幕上的时基读出数值。
在PM3094示波器上按10×MAGN按键，在PM3394A按MAGNIFY→按键。
注意这时屏幕上的时基读数比原来快了10倍。在PM3394示波器上，还将显示出一个称为“存储器范围批示器”的符号，用以表明现在屏幕上显示的波形是由波形存储器中的那一部分产生的。参见图53和图9。
现在我们就可以用水平的X-POS控制旋钮来扫描观察放大了的波形。
双时基
将探头连至CH1，将探头尖端连至探头调节信号。按AUTOSET。
如有必要请参看本书封面和封底上的示波器前面板图。
按延迟时基控制部分的DTB。
在PM3394A，示波器上使用最上面的菜单选择功能键（以下称功能键）选择DTBTON。在PM3092示波器上使用第二个功能键步进寻找以选择MTBI+DTB。
使用位置和扫迹分离控制机构将主时基波形扫迹放在屏幕的上部，而将延迟时基扫迹放在屏幕的下部。
使用DELAY和DTB时基控制机构以选择并放大探头调节信号的一个上升沿。如有必要可以调节扫迹亮度。
注意屏幕上显示出来的延迟时间和延迟时基速度的读出数值。当主时基波形扫迹上的加亮部分从MTB 触发点向右移动时，延迟时间应增加。
自动时基、触发时基和单次捕捉时基
将探头连至CH1，将探头尖端连至探头调节信号，按AUTOSET。
在PM3094示波器上按HORMOSE按键，在PM3394A示波器上按TB MODE按键。
使用功能键从菜单中选择TRIG（触发）。现在示波器需要一个触发信号才开始时基扫描。
将探头从CH1输入端取下来，可以看到扫迹立刻消失了。没有信号就没有扫迹！
再从菜单中选择AUTO，则扫迹重又出现。
将探头重新连至CH1以便看到信号。
现在从同一菜单中选择SINGLE，则扫迹重又消失。将扫迹制旋钮沿顺时针方向旋转。
在PM3094示波器上按SINGLE RESET按键。在PM3394A示波器上按水平控制部分的SINGLE按键。
仔细观察屏幕。当松开按钮时，将有一条扫迹掠过屏幕。每按一次按钮就得到一次扫描。
当了解了更多的关于触发的知识以后，我们还要再做关于这方面的练习。
触发控制
将函数发生器的输出设置为：1KHz正弦波、扫描关闭、DC偏置关闭、输出电压1V峰（一）峰值。
使用BNC电缆将函数发生器的输出连至CH1。
按AUTOSET。
使用X-POS旋钮将扫迹向右移动以便看到扫描的起始点。
峰-峰值触发
调节触发电平控制旋钮。
注意扫描波形的起点在波形上上下移动。
改变函数发生器输出的幅度，并重新调节触发电平。注意示波器总能由输入波形所触发。
当调节触发电平时，示波器屏幕上按输入信号峰-峰值幅度的百分数显示出触发电平的相对值。
触发斜率
按CH1控制部分的TR1G1按钮。现在示波器按负向斜率触发。
注意，当按TR1G1按钮时，在屏幕右下角显示的斜率符号发生变化。
从另一个通道触发
将CH2的输入连到函数发生器后面板上的TTL输出端上。
按AUTOSET，并在屏幕上调整扫迹的位置使两条扫迹互相不重叠。
观察屏幕右下角的触发源指示符号，并按TRIG2按钮。
现在示波器由通道2的信号触发。将BNC电缆从CH2的输入端去掉，以证明现在示波器确实是由通道2触发的。
在某一特定电平下触发
将函数发生器的输出设置为：1KHz、三角波、扫描关闭、DC偏置关闭、幅度为1V峰（一）峰值。
用BNC电缆将函数发生器的输出连至CH1。
按AUTOSET。
将CH1设置为DC耦合。
将PM3094示波器上按TRIGGER MTB按键，在PM3394A示波器上按TRIGGER键，并选择Level-p pOFF（峰-峰值电平触发关）。
使用触发菜单中最下面的功能键将触发耦合设置为直流耦合。
这时可以看到在屏幕的左边出现“T-”或者“M-”的符号。这种符号表示出了屏幕上的触发电平位置。
现在调节触发电平控制旋钮，则T-符号将在信号上上下移动，而屏幕上则显示出引起示波器触发的实际电压读出数值。
还可以注意到，如果将触发电平设置得处在信号的峰（一）峰值的幅度范围之外，则将失去触发。单次捕捉触发
现在我们已经知道了如何调整精确的触发电平。因此我们可以做单次捕捉练习。
将探头连至CH1，并将探头连至探头调节信号。
如果您使用的是组合示波器，则检查并确认示波器处于模拟方式之下。
按AUTOSET键。
将探头从探头调节输出端断开。
将屏幕亮度控制旋钮沿顺时针方向旋转到头，以获得最大的扫迹亮度。
在PM3094示波器上按HORMODE键，在PM3394A示波器上按TB MODE键，并使用功能键从菜单中选择SINGLE。
将CH1设置为DC耦合。
在PM3094示波器上按TRIGGER MTB键，在PM3394A示波器上按TRIGGER键，并选择Level-ppOFF（峰<一>峰值电平触发关）。
这时你将在屏幕的左部看到触发电平符号“M-”或“T-”。
现在调节触发电平控制旋钮。则触发电平符号将在屏幕上上下移动，而屏幕上的读出值则表示出示波器的触发电压。将此触发电平设置为200mv。
在PM3094示波器上按SINGLE RESET键，在PM3394A示波器上按水平控制部分的S INGLE键。
这时，在触发电平控制旋钮旁边的红色LET灯将亮起来，以表明示波器正在等待引起
触发的信号。
仔细观察屏幕，并用探头尖端碰
一下探头调节输出。
可以看到波形扫迹掠过屏幕一
次。用探头尖端再碰一下探头调节输
出，则屏幕上不再出现扫迹。只有使
触发电路再进入准备触发状态才能重
复上述现象。
如果你使用的是PM3394示波器，则可在DSO模式下重得上述操作。可以使用大约一个格的预触发观察区将波形的前沿显示在屏幕上。
触发式双时基
将函数发生器的输出设置为：正弦波输出、扫描起始频率120KHz、扫描停止频率121 KHz、扫描时间50ms、输出幅度1V峰-峰值，并使之进行连续扫描。
用BNC电缆将函数发生器的输出连至CH1输入端。
将示波器按以下要求设置：
CH1 0.2V/格、AC耦合、主时基20μs/格、CH1触发、正斜率、Levelp-p ON；触发电平50%。
打开延迟时基，并选择延迟后STARTS模式。
设置DTB扫描速度为1μs/格，延迟为120μs。
使用扫迹分离及位置控制机构以获得如图54a的波形显示。
看起来屏幕右部的波形在沿X轴方向移动，因此要想详细观察波形中的一个周波是很困难的。
现在将DTB选为按通道1触发的“TRIG‘D’”模式。在PM3094示波器上可由“ch1”指示
出来。
将DTB触发选为DC耦合方式，并将DTB触发电平设置为500mv。触发电平的调节在PM3094示波器上用LEVEL DTB控制旋钮来实现，在PM3394A示波器上用DTB菜单来实现。注意屏幕左部的“D—”符号。这个符号就是DTB触发电平指示器。
按CH1的触发钮，选择按通道1以正斜率进行DTB触发。
现在你应获得如图54b的波形显示。
注意屏幕上显示出的延迟读出数值的变化。现在延迟时间前面出现了一个“>”即大于符号。这就意味着DTB的触发电路正在等待着MTB触发以后超过100μs（见图）的第一个正斜率沿上第一个出现的500mv 电平。
现在使用DELAY控制旋钮来改变延迟时间。注意观察波形的加亮区域沿着MTB扫描在各个限定的触发点之间跳动变化，而DTB扫描则保持稳定。改变DTB触发电平，观察当触发电平变化时，主扫描波形加亮区域的起始点在正弦波上上下移动。
将函数发生器的输出信号改变为方波。
对DTB重新选择为STARTS模式。将MTB
的扫描速度增至2μs/格。将DTB的扫描速
度增至50ns/格。将延迟时间设为8μs，以便
使波形的加亮区域位于屏幕中央的一个上升沿上。浓度用DTB来观察这个上升沿。观察起来很困难吧？
对DTB选择为触发的“TRIG‘D”模式。现在该上升沿由DTB稳定的显示出来。改变DTB触发电平，你就可以在这个上升沿上任意选择想要显示的某一部分。
6.3 测量练习
我们已经学会了如何使用示波器的控制机构。所以现在我们可以进行若干实际的测量练习。
测量探头上校准输出的频率和电压
将探头连至CH1，并将探头连至探头调节输出，并按AUTOSET以获得最佳的波形显示。对于没有A UTOSET的示波器来说，则应调节灵敏度、时基、水平和垂直位置等控制机构以便在屏幕上获得类似于图55的波形显示。
以格为单位数出此信号一个周波的时间和幅度。
将这两个格数分别乘以示波器的伏/格和时间/格设置值。这样就得到了此波形的幅度和周期。
接着可以求出信号的频率，通过求周期
的倒数即可得到频率。
由于技术指标中存在着公差范围，所以
您得到的测量结果可能和图中给出的有所
不同。
使用示波器将函数发生器的输出设置成一
定的幅度和频率
我们将使用示波器把函数发生器的输
出设置成如图56的正弦波，100KHz、幅度为峰-峰值3V。
将触发设置为“Level p-p”、AC耦合、触发源为CH1，时基为AUTO。
将灵敏度设置为500mv/格，这样垂直偏转6格就等于3V。
频率为100KHz的波形，其周期为10μs；即1/（100×103）=10×10-6。所以，如果我们将时基设置为2μs/格，那么此波形的一个周期就占据5格。
调节函数发生器的输出电平和频率控制机构以及示波器的触发电平和斜率控制机构以便获得如图56
的波形显示。
在现实世界里的信号，其开头绝对不会象函数发生器产生的信号那样好。让我们来看一看典型的脉冲波形。
图57表示脉冲波形的时间和幅度特性。
脉冲波形的“占空系数”或“占空比”是很
重要的参量。利用这个参数可以计算出诸如
雷达、马达速度控制、照明系统等等脉冲系
统的平均功率。
占空系数=T w/T rep
其中：T w是脉冲有效时间。
T rep是脉冲的重复时间或周期。
占空比可以表示为一个百分数或者0至1之间的数。
平均功率=峰值功率×占空系数
抖动是度量脉冲信号稳定性的一个参数。它可以用时间表示，也可以用脉冲重复时间的百分数来表示。
脉冲的幅度特性主要反映出理想矩形脉冲的失真情况。应该特别注意波形上计算各有关参数地起始点和结束点的电平（0%、10%、50%、90%、100%）。这样我们就明白了为什么要在示波器的标尺上增加额外的标0%和100%的刻度线了。当我们使用可变灵敏度把信号放在这两条线上时，我们就可以在其它电平
刻度线上进行有关的参数测量。在图57中所有幅度参数的测量都是以100%的电平为参考标准的。
使用延迟时基测量方波的上升时间，第一种方法
将函数发生器设置为输出峰<一>峰值3V的方波，频率约为120KHz、扫描关闭，并将此信
号送至示波器的通道1。按AUTOSE
T，改变MTB的扫描速度，使在屏幕
上显示出一个全周期以上的信号波
形。
打开延迟时基，并把波形上的加
亮部分放在波形的一个上升沿上。选
择在屏幕左部的一个上升沿以使信号
抖动的影响减到最小。
改变延迟时基的扫描速度使得显示出的上升沿占据几个水平格。如有必要可以调节DT B延迟时间和扫迹亮度。
将主时基关闭。
将CH1的耦合方式切换为接地，并把扫迹放在显示屏幕的中线上。
将CH1的耦合方式切换为AC耦合。
使用可变灵敏度控制把信号的项部和底部分别放在100%和0%标尺线上。在此过程中可能需要对垂直位置控制作小的调整。
使用X-POS控制机构移动波形，让波形的上升沿通过主垂直标尺线和10%水平标尺线的交点。
现在来测量从刚才说过的交点到波形和90%水平标尺线交点之间的时间。见图58。
信号从其10%幅度点到其最终幅度90%之点间所用的时间称为上升时间。
使用延迟时基测量方波的上升时间，第二种方法
采用和前一个练习相同的设置条件。使用可变灵敏度控制将信号的顶部和底部分别放在
100%和0%标尺线上。为此可能需要对垂直位置控制作小的调整。
调节延迟控制或者延迟时间倍乘器使用扫迹通过中心垂直标尺线和10%水平标尺线的交点。
记下屏幕上显示的延迟时间。
再调节延迟控制或延迟时间倍乘器使用扫迹通过中心垂直标尺线和90%水平标尺线的交点。
再记下屏幕上显示的延迟时间。
用第二个延迟时间减去第一延迟时间，从而求得10%和90%信号电平之间的时间差。
这个时间差就是上升时间。
当提高延迟时基扫描速度时，用
这种办法可以获得更高的测量分辨
率。
用这种方法也能准确地测量脉冲
宽度和脉冲的重复速率。
使用上述两种办法测量探头调节出的
脉冲宽度
将探头连至CH1，并连至探头调节输出。
按AUTOSET以获得最佳的波形显示。
检查并确认探头已经补偿好。
打开延迟时基，并把波形的加亮部分放在波形的一个正半周上。此波形周期应选在屏幕的左部以使信号抖动的影响减至最小。
改变延迟时基的扫描速度使得所选的半个周期的波形在屏幕上占据几个水平格。
将主时基关闭。
使用可调灵敏度控制，将信号的顶部和底部分别放在10%和0%标尺线上。为此可能需要对垂直位置控制作小的调整。
使用第一种方法：调节X-POS控制机构，使上升沿通过某一垂直标线和中心水平标尺线的交点。在这里必须使用中心水平标尺线，因为它位于信号幅度50%的位置（见图59）现在测量从上面说的交点到波形下降沿和中心水平标尺线交点之间的时间。这个时间就是脉冲宽度。
使用第二种方法：调节延迟控制，使得扫迹的上升沿通过中心水平标尺线和某一垂直标尺线的交点。这时如果波形的下降沿跑出屏幕的范围也没有关系。为了获得更高的测量分辨率，可以提高延迟时基扫描速度。这时，如有必要可以调节扫迹的亮度。
记下屏幕上显示的延迟时间。
再调节延迟控制，使得波形的下一个下降沿通过同一个标尺交点。再记下屏幕上显示的延迟时间。
用第二个延迟时间减去第一个延迟时间，就得到了波形上升，下降沿上50%幅度点之间的时间差。这就是正脉冲的宽度。
现在使用延迟控制再选择波形的下一个上升沿并记下屏幕上显示的延迟时间。
从第二个读数减去第一个读数就可以计算出负脉冲宽度。
现在你能计算出信号的频率和占空比吗？
6.4 光标和自动测量
光标的种类
到现在为止，在所有我们进行的测量工作中，我们已经使用了标尺和示波器的衰减器及时基的设置信
息。更现代化的模拟示波器上设有光标，使
得测量工作更加容易、更加迅速。
光标就是电子束在示波管屏幕上画的
线。光标有垂直和水平的两种。它们在屏幕
上的位置和电压及时间有关。其位置可以用
作示波器测量电压和时间的基础。并用来获
得其它测量参数，如频率、上升时间等。
当示波器的灵敏度或时基设置发生变化时，屏幕上的光标的时间和电压读出数值也随之自动调整变化。
读出数值可以是绝对读数，即相对于地电平的伏数；也可以是相对读数，即光标之间的电压差；也可以是百分数。百分数的表示方法对于脉冲参数测量特别有用。因为我们已经看到，对于象占空比这样的参数测量是用周期的百分数来表示的。
光标系统有两种。第一种光标系统用于模拟示波器和某些数字示波器，称为屏幕映射的光示。这种光标和输入信号没有联系。这就是说操作人员必须手工地把光标和波形对齐，以便进行测量（见图60）。由于操作人员必须依靠视觉来把波形和光标对齐，这种手工对齐的操作就造成了产生误差的机会。示波器的任何小的显示不准确度都会在不同程度上
影响波形和光标的显示，从而引起测量的误
差。
第二种类型的光标是基于在示波器中
存贮的数字化的波形数据。这种光标称为基
于存储器的光标。这种光标没有可能由偏转
系统引入误差。这种光标跟踪屏幕上的波
形。由于所有的波形数据都存贮在示波器
中，所以其它的参数测量，如上升时间、频率、周期等都可以根据波形的指定部分计算出来。这种类型的光标可以在其它类型的示波器，如PM3365A上找到（见图61）。
在有些示波器，如PM3394A中，可以将光标分配给不同的扫迹，因而能够进行诸如传播延时，开关时间等的测量。
2）注：对于在更先进的示波器，如PM3094上的某些测量来说，屏幕映射光标和信号有联系。这类示波器使用峰<一>峰值触发电路来测量输入电压，并且由此能获得其它测量参数。
幅度限定的光标
第三种光标应用得不太广泛，称为幅度限定的光标。这种光标对于确定特殊应用场合的时间测量时特别有用。所谓特殊应用场合的时间测量就是和“标准”参数，如上升时间等不同的别的参数测量。这种情况
在元件测试（如二极管反向恢复时间测量）、控制回路建立时间测量、PLL锁定时间测量等工作中都会遇到。
这种光标的名称来源是：时间的测量是通过把光标放在信号上的某一确定位置来进行的。例如：可以把光标放在信号达到其最终幅度的20%的位置上，而不必管信号的实际幅度是多少。而另一个光标可以放在信号达到其最终幅度的80%的位置上。从光标的读出数值可以得到出两个光标之间的时间。这个时间就是信号从其最终幅度的20%到80%所需要的时间。
使用幅度限定的光标时，时间测量和实际信号的幅度无关。测量具有很大的灵活性。可以把光标放在相对于规定参考值的任何水平位置上。参考电平可以从一个与实际幅度有关的数值度（例如：最小值、最大值、某一绝对电平、地电平或者统计高或低电平）中选择。光标不一定放在信号第一次跨过规定电平的时刻；第二次、第三次或最后一次等其它跨过规定电平的时刻都可用来放置光标。
为了说明这种光标系统的能力，让我们来看一看下面的例子（见取自PM3394A示波器的图62）。
我们在这个图中看到的是，当输入信号发生突然变化（阶跃电压）时，一个控制系统的输出电压。对于这样一个系统来说，建立时间定义为回路达到并重新保持在正确的输出电压的5%范围内所需要的时间。
对于多数示波器的情况来说，建立时间的测量必须由操作人员使用光标在手动控制下来完成。而使用
幅度限定的光标，建立时间的测量则可以自动地进行。
建立时间的测量从输入信号发生阶跃的时刻开始。如果输入信号不易测量，也可以输出信号开始增加的时刻为测量的起点。
将示波器设置成能够找到波形上接近其上升沿起点的时刻，比如说波形达到其幅度的20%的电平的时刻。对于实际测量工作来说，用这种方法能够相当好的确定输入电压阶跃的起点。对于第一个光标来说，波形的初始稳定电平作为0%，波形的最终值作为100%。第一个光标就放在参考电平的20%的地方，其位置处在0%和100%之间。
第二个光标的参考电平设置方法与第一个光标有所不同。将波形的最终值作为0%，而将波形的初始值定为100%！这样第二个光标就放在信号波形的5%电平点的地方。这里所说的波形最终值就是波形上的所有振铃消失以后所达到的电平值。这个值按“统计高”电平来选择。
为了找到信号波形保持在其最终电压的5%之内的开始时刻，我们把光标放在信号波形最后一次跨过5%幅度电平的时刻。
在图62中表示出了测得的显示波形以及光标和参考电压线。从图中顶部的一行文字中可以读出建立时间为1.49us。
这种测量方法能自动地给出回路的建立时间，而不必过问输入阶跃的大小。这对于需要重复进行的测量。例如生产测试是非常有用的。这时，示波器能够自动进行测试而无需操作人员干预。
各种光标测量
使用光标测量周期和频率
将探头连至CH1，并连至探头调节输
出。按AUTOSET以获得波形显示。
启动光标，选择时间模式或垂直光标以
便进行时间测量。
将一个光标放在某一信号周波的起始
点。而把另一个光标放在同一信号周期的结
示波器探头基础知识
示波器探头基础知识 示波器探头原理---示波器探头工作原理 示波器探头不仅仅是把测试信号判定以示波器输入端的一段导线，而且是测量系统的重要组成部分。探头有很多种类型号各有其特性，以适应各种不同的专门工作的需要，其中一类称为有源探头，探头内包含有源电子元件可以提供放大能力，不含有源元件的探头称为无源探头，其中只包含无源元件如电阻和电容。这种探头通常对输入信号进行衰减。 我们将首先集中讨论通用无源探头，说明共主要技术指标以及探头对被测电路和被测信号的影响，接着简单介绍几种专用探头及其附近。 屏蔽 示波器探头的一个重要任务是确保只有希望观测的信号才在示波器上出现，如果我们仅仅使用一普通导线来代替探头，那么它的作用就好象是一根天线，可以从无线电台、荧光灯，电机、50或60Hz的电源的交流声甚至当地业余无线电爱好者那里接收到很多不希望的干扰信号，这类噪声甚至还能注入到被测电路中去所以我们首先需要的是屏蔽的电缆，示波器探头的屏蔽电缆通过探头尖端的接地线和被测电路连接，从而保证了很好的屏蔽。 一．探头构造图：
4. 一个探头，就算它只是简单的一条电线，它也可能是一个很复杂的电路。a）对于DC 信号( 0 Hz 频率)，探头作为一对导线与一系列电阻，就向一个终端电阻一样。 b) AC 信号的特性变化是因为：电线具有分布电感(L)，电线具有分布电容(C)。分布电感反作用于AC信号，在信号频率增加时，阻止AC信号通过。分布电容反作用于AC信号，在信号频率增加时，减小 AC信号电流通过的阻抗。这些反作用元件(L 和 C )的交互作用，与电阻元件(R)一起，成为随信号频率不同而变化的探头阻抗。
数字示波器基础知识
数字示波器基础知识 耦合 耦合控制机构决定输入信号从示波器前面板上的BNC输入端通到该通道垂直偏转系统其它部分的方式。耦合控制可以有两种设置方式，即DC耦合和AC耦合。 DC耦合方式为信号提供直接的连接通路。因此信号提供直接的连接通路。因此信号的所有分量（AC 和：DC）都会影响示波器的波形显示。 AC耦合方式则在BDC端和衰减器之间串联一个电容。这样，信号的DC分量就被阻断，而信号的低频AC分量也将受阻或大为衰减。示波器的低频截止频率就是示波器显示的信号幅度仅为其直实幅度为71％时的信号频率。示波器的低频截止频率主要决定于其输入耦合电容的数值。 和耦合控制机构有关的另一个功能是输入接地功能。这时，输入信号和衰减器断开并将衰减器输入端连至示波器的地电平。当选择接地时，在屏幕上将会看到一条位于0V电平的直线。这时可以使用位置控制机构来调节这个参考电平或扫描基线的位置。 输入阻抗 多数示波器的输入阻抗为1MΩ和大约25pF相关联。这足以满足多数应用场合的要求，因为它对多数电路的负载效应极小。 有些信号来自50Ω输出阻抗的源。为了准确的测量这些信号并避免发生失真，必须对这些信号进行正确的传送和端接。这时应当使用50Ω特性阻抗的电缆并用50Ω的负载进行端接。某些示波器，如PM3094和PM3394A，内部装有一个50Ω的负载，提供一种用户可选择的功能。为避免误操作，选择此功能时需经再次确认。由于同样的理由，50Ω输入阻抗功能不能和某些探头配合使用。 相加和反向 简单的把两个信号相加起来似乎没有什么实际意义。然百，把两个有关信号之一反向，再将二者相加，实际上就实现了两个信号的相减。这对于消除共模干扰（即交流声），或者进行差分测量都是非常有用的。 从一个系统的输出信号中减去输入信号，再进行适当的比例变换，就可以测出被测系统引起的失真。 由于很多电子系统本身就具有反向的特性，这样只要把示波器的两个输入信号相加就能实现我们所期望的信号相减。 带宽
示波器基础使用说明和功能详细讲解
示波器基础使用说明和功能详细讲解 2009/7/30/10:56 来源：慧聪教育网 【慧聪教育网】示波器基础使用说明和功能 说明和功能 我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。 普通的电压表是在其度盘上移动的指针或者数字显示来给出信号电压的测 量读数。而示波器则与共不同。示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化，即波形。 示波器和电压表之间的主要区别是： 1.电压表可以给出祥测信号的数值，这通常是有效值即RMS值。但是电压表不能给出有关信号形状的信息。有的电压表也能测量信号的峰值电压和频率。然而，示波器则能以图形的方式显示信号随时间变化的历史情况。 2.电压表通常只能对一个信号进行测量，而示波器则能同时显示两个或多个信号。 显示系统 示波器的显示器件是阴极射线管，缩写为CRT，见图1。阴极射线管的基础是一个能产生电子的系统，称为电子枪。电子枪向屏幕发射电子。电子枪发射的电子经聚焦形成电子束，并打在屏幕中心的一点上。屏幕的内表面涂有荧光物质，这样电子束打中的点就发出光来。 图1阴极射线管图 电子在从电子枪到屏幕的途中要经过偏转系统。在偏转系统上施加电压就可以使光点在屏幕上移动。偏转系统由水平（X）偏转板和垂直（Y）偏转板组成。这种偏转方式称为静电偏转。 在屏幕的内表面用刻划或腐蚀的方法作出许多水平和垂直的直线形成网络，称为标尺。标尺通常在垂直方向有8个，水平方向有10个，每个格为1cm。有的标尺线又进一步分成小格，并且还有标明0％和100％的特别线。这些特别的线和标明10％和90％的标尺配合使用以进行上升时间的测量。我们后面会讨论这个问题。 如上所述，受到电子轰击后，CRT上的荧光物质就会发光。当电子束移开后，荧光物质在一个短的时间内还会继续发光。这个时间称为余辉时间。余辉时间的长短随荧光物质的不同而变化。最常用的荧光物质是P31，其余辉时间小于一毫
示波器探头基础系列之一《示波器探头浅谈之无源探头》
示波器探头基础系列之一《示波器探头浅谈之无源探头》 作为一名专业的硬件设计及测试工程师，我们每天都在使用各种不同的数 字示波器进行相关电气信号量的量测。与这些示波器相配的探头种类也非常多，包括无源探头(包括高压探头，传输线探头)、有源探头（包括有源单端探头、 有源差分探头等），电流探头、光探头等。每种探头各有其优缺点，因而各有 其适用的场合。其中，有源探头因具有带宽高，输入电容小，地环路小等优点 从而被广泛使用在高速数字量测领域，但有源探头的价位高，动态范围小，静 电敏感，校准麻烦，因此，每个工程师使用示波器的入门级探头通常是无源探头。最常见的500Mhz 的无源电压探头适用于一般的电路测量和快速诊断，可 以满足大多数的低速数字信号、TV、电源和其它的一些典型的示波器应用。本文我们将集中讨论无源电压探头的模型和参数设定以及使用校准原理。一、10 倍无源探头的模型以及输入负载设定图1.探头原理图图1 是工程师常用的10 倍无源电压探头的原理图，其中，Rp (9 MΩ)和Cp 位于探头尖端内，Rp 为探头输入阻抗, Cp 为探头输入电容, R1 (1 MΩ)表示示波器的输入阻抗，C1 表示示波器的输入电容和同轴电缆等效电容以及探头补偿箱电容的组合值。为了精确地测量，两个RC 时间常量（RpCp 和R1C1）必须相等；任何不平衡都会带来测量波形的失真,从来引起使一些参数如上升时间、幅度的测量结果不准确。因此，在测量前需要校准示波器的探头的工作以保证测量结果的 准确性。从探头的信号模型我们可以分析，对于信号的DC 量测，输入容性Cp 和C1 等效为开路。信号通过Rp 和R1 进行分压，最终示波器的输入为：Vout=[R1/Rp+R1]*Vin=1/10* Vin 示波器输入信号衰减为待测输入信号的1/10。对于较高频率的输入信号,容抗对于信号的影响会大于阻抗。例如，一个
示波器的基础学习知识原理和使用
示波器的原理和使用 示波器是一种用途广泛的基本电子测量仪器，用它能观察电信号的波形、幅度和频率等电参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。 【实验目的】 1．了解示波器的基本结构和工作原理，掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。2．学会使用示波器观测电信号波形和电压幅值以及频率。 3．学会使用示波器观察李萨如图并测频率。 图1-1 示波器结构图 【实验原理】 不论何种型号和规格的示波器都包括了如图1-1所示的几个基本组成部分：示波管（又称阴极射线管，cathode ray tube，简称CRT）、垂直放大电路（Y放大）、水平放大电路（X放大）、扫描信号发生电路（锯齿波发生器）、自检标准信号发生电路（自检信号）、触发同步电路、电源等。 1．示波管的基本结构
示波管的基本结构如图1-2所示。主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，全都密封在玻璃壳体内，里面抽成高真空。 (1)电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“辉度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极与第二阳极电位之间电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚集作用，所以， H-灯丝；K-阴极；G1，G2- 控制栅极；A1-第一阳极；A2-第二阳极；Y-竖直偏转板；X-水平偏转板 图1-2 示波管结构图 第一阳极也称聚集阳极。第二阳极电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚集”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚集”，实际是调节第二阳极电位。 (2)偏转系统：它由两对互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板，一对水平偏转板。在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置也发生改变。 (3)荧光屏：屏上涂有荧光粉，电子打上去它就发光，形成光斑。不同材料的荧光粉发光的颜色不同，发光过程的延续时间（一般称为余辉时间）也不同。荧光屏前有一块透明的、带刻度的坐标板，供测定光点的位置用。在性能较好的示波管中，将刻度线直接刻在荧光屏玻璃内表面上，使之与荧光粉紧贴在一起以消除视差，光点位置可测得更准。2．波形显示原理
示波器基础(一)——示波器基础知识之一
示波器基础（一）——示波器基础知识之一1．1 说明和功能 我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。 普通的电压表是在其度盘上移动的指针或者数字显示来给出信号电压的测量读数。而示波器则与共不同。示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化，即波形。 示波器和电压表之间的主要区别是： 1.电压表可以给出祥测信号的数值，这通常是有效值即RMS值。但是电压表不能给出有关信号形状的信息。有的电压表也能测量信号的峰值电压和频率。然而，示波器则能以图形的方式显示信号随时间变化的历史情况。 2.电压表通常只能对一个信号进行测量，而示波器则能同时显示两个或多个信号。 显示系统 示波器的显示器件是阴极射线管，缩写为CRT，见图1。阴极射线管的基础是一个能产生电子的系统，称为电子枪。电子枪向屏幕发射电子。电子枪发射的电子经聚焦形成电子束，并打在屏幕中心的一点上。屏幕的内表面涂有荧光物质，这样电子束打中的点就发出光来。
图1 阴极射线管图 电子在从电子枪到屏幕的途中要经过偏转系统。在偏转系统上施加电压就可以使光点在屏幕上移动。偏转系统由水平（X）偏转板和垂直（Y）偏转板组成。这种偏转方式称为静电偏转。 在屏幕的内表面用刻划或腐蚀的方法作出许多水平和垂直的直线形成网络，称为标尺。标尺通常在垂直方向有8个，水平方向有10个，每个格为1cm。有的标尺线又进一步分成小格，并且还有标明0％和100％的特别线。这些特别的线和标明10％和90％的标尺配合使用以进行上升时间的测量。我们后面会讨论这个问题。 如上所述，受到电子轰击后，CRT上的荧光物质就会发光。当电子束移开后，荧光物质在一个短的时间内还会继续发光。这个时间称为余辉时间。余辉时间的长短随荧光物质的不同而变化。最常用的荧光物质是P31，其余辉时间小于一毫秒(ms).而荧光物质P7的余辉时间则较长，约为300ms，这对于观察较慢的信号非常有用。P31材料发射绿光，而P7材料发光的颜色为黄绿色。 将输入信号加到Y轴偏转板上，而示波器自己使电子束沿X轴方向扫描。这样就使得光点在屏幕上描绘出输入信号的波形。这样扫出的信号波形称为波形轨迹。 影响屏幕的控制机构有：
示波器探头补偿
课题研究报告 示波器探头补偿 学院：信息工程学院班级：电子 10-1 班姓名：学号：201010203008 201010203009 201010203012 完成时间：2011年12月26日
示波器探头补偿 ——讨论探头中串联的RC并联电路参数对测量结果的影响 课题背景 示波器探头不仅仅是把待测信号引入示波器输入端的一端导线，而且是测量系统的的重要组成部分。探头有很多种类型，以适应各种不同的专门工作需要。其中一类为有源探头，探头内包含有源电子元件，具有放大能力；不含有源原件的探头称为无源探头，其中只包含无源元件如电阻和电容。这种探头通常对输入信号进行衰减。为了有效抑制外界干扰信号，示波器探头通过屏蔽电缆与示波器输入连接，如图所示 当被测信号频率很高时，上图中与探头相连的屏蔽电缆的电容就不能忽略，探头的容性负载效应就非常明显，有可能导致探头在高频下无法使用。为此，可以在探头中增加一个和示波器输入端电路模型相串联的ＲＣ并联电路，以减小探头的容性负载效应，如下图所示，其中Ｃｉ为探头电缆的电容和示波器输入电路模型中电容合并后的等效电容。Rcmp和Ccmp分别为补偿电阻和补偿电容。
通过课题背景，我们知道在使用示波器时，当被测信号频率很高时，，探头的容性负载效应就会明显，导致探头在高频下无法使用。所以在探头中增加一个串联的ＲＣ并联电路，来减小探头的容性负载效应。 结合所学知识，电容具有通高频阻低频的性质，当低频信号通过时，电容对其阻碍作用非常明显，探头的负载主要是阻抗作用，所以容性负载效应不明显。当电路通有高频信号时，探头的负载主要是容抗作用，从而电路中容性负载效应很大，致使被测电路的信号发生变化，所以就不能准确地进行波形测量。为了减轻探头对被测电路的负载作用，应选择高阻抗、低容抗的探头。 当通有高频信号时，我们需要对其进行衰减，使得电路中容性负载效应减小，保证测量结果的准确性。 为此我们有了如下研究想法：示波器探头补偿电路可以简化为一个简单的RC串并联电路，用一标准示波器对电路信号进行检测，因为任何的不平衡将会带来波形的失真，通过改变ＲＣ电路的相关参数来观察波形的变化，从而来确定ＲＣ的哪些参数对测量结果的影响。再结合一阶电路时域分析中电路的零状态响应和全响应方面的知识，进行理论上的具体分析。
示波器的使用入门教案
课题：示波器的使用教学目标：1. 了解示波器控制面板各功能区的功能； 2. 3. 教学重点： 掌握示波器对波形，幅度，周期，等基本参数的测量方法及读数；掌握带电测量的注意事项。 1. 掌握示波器的测量方法及读数； 2. 教学难点： 掌握带电测量的注意事项； 1. 掌握示波器的测量方法； 2. 教学用具： 带电测量的注意事项。 1. 单、双通道模拟示波器 2. 数字示波器电视机若干台 4. 教学方法： 螺丝刀等工具 讲述，操作示范，学生操作 教学过程 引入：随着电子技术的发展，家电产品的品种，档次，智能化水平越来越高，通信技术，计算机技术，集成电路，数字电路使用越来越多，对电子技术的测式提出了更高的挑战，而万用表只能适于电路简单的的场合，所以我们需要使用仪表进行检修，比如示波器，今天我们就一起来学习示波器的使用入门。 ．示波器的分类跟椐输入通道分： 1.单通道示波器 2.双通道示波器跟椐示波器工作原理分1. 数字示波器2. 模拟示波器 ．示波器控制面板介绍 1. 触发系统TRIGGER Level: 改变触发电平，可以在屏幕上看到触发标志来指示触发电平的数值相应变化。Trigmenu: 改变触发设置 F1 边沿触发 F2 触发源CH1，CH2 F3 边沿斜率上升 F4 触发方式自动 F5 触发耦合为交流 SETtozero: 居中 FORC：E 强制产生一触发信号，正常或者单次模式 2. 水平系统Horizontal
Position 控制信号的触发移位 Hori Menu 显示 Zoom 菜单， F3 扩展 F1 关闭还设置触发释抑时间( multl purpose). Scale 改变水平时基本档位设置 S/DIV 3. 垂直系统 VERTICAL Position 垂直移动 Math 标志 Scale Volts/Div 改变垂直挡位设置 ， CH2 对应通道开关 屏幕拷贝功能键 多用途旋钮控制器 自动测量 设置采样方式 存储和调出 运行控制 , 暂停 光标测量 设置显示方式 辅助系统设置 使用执行按钮 USB-OT 徳口 使用自动设置 1. 调整好探头倍率 表笔1X , 10X CH1 , CH2可以调整 自动设置垂直偏转系数，扫描时基，以及触发方式 Measure 自动测量 F1 进入测量种类选择菜单 F2 选择通道 F3 选择电压种类 F4 时间 F5 显示所有参数 实验： 1. 测量示波器自带的信号源，使用自动模式进行操作并读出频率，周期，平均值，幅度，最 大值，最小值。 + 2.. 使用自动模式加手动模式进行操场作，测量市电的波型，频率等参数。在测式过程中注 意用电操作安全！ ！！！ 3.. 测量电视机行管基极输出电压波形，周期，平均值，幅度，最大值，最小值。在测式过 程中注意用电操作安全！ ! ! 5. 功能键 Prtsc Multi purpose Measure Acquire Storage Run/Stop Cursor Display Utility
力科示波器探头使用指南
示波器探头基础系列之五 ——示波器探头使用指南 美国力科公司 概述： 本文旨在帮助读者对常用的示波器探头建立一个基本认识。此外，我们通过一系列的例子说明探头的不正确使用如何影响测量的结果。 理解探测问题 注意!连接示波器和待测物会给被测波形带来失真。 示波器上应该贴上上面类似的警告标签吗？或许是的。示波器同其它测量仪器一样，受制于各种测量问题——显然，示波器和待测物的连接会影响到测量，使用者理解这样的影响是非常重要的。随着示波器技术的发展，连接示波器和待测物的工具和技术已经变得非常成熟。 早期的示波器，测量带宽只有几百KHz数量级，常使用电缆连接电路。现代示波器使用各种连接技术以最小化测量误差。使用者应该熟悉示波器本身以及示波器连接电路的各种方法的特性和限制。 考虑示波器连接待测电路的方式如何影响测量，待测电路可以等效为包含内置电阻和电容的戴维宁等效电压源。同样，示波器输入电路和连接部分可以被等效为负载电阻和旁路电容。该模型如图1所示。当示波器连接信号源时，示波器的负载效应会减小测量到的电压。低频的损耗取决于电阻比率Rs和Ro。对于高频时的损耗，Cs和Co成了主要因素。另外一个影响是系统带宽由于示波器的容性负载而变小，这也会影响到动态时间量的测量，如脉冲上升时间Risetime。 图1 包括信号源和示波器的简单测量模型 示波器的设计者需要从两个方面入手来减少负载效应的影响: a．高阻探头，利用有源和无源电路来减少负载效应，这些电路包括补偿衰减器或者低容值场效应晶体管缓冲放大器。 b．对于高频应用的直接连接，示波器的输入电路采用50ohm的内部端接。在这些场合，示波器输入电路被设计成常数的50ohm负载阻抗。低电容的探头被设计为50ohm端接来减少负载效应。 如何选择合适的探头 通常，探头可以被分成三大类。1、无源高阻探头；2、无源低阻探头；3、有源探头。
示波器基本使用方法
示波器基本使用方法文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
示波器基本使用方法 荧光屏 荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间，垂直方向指示电压。水平方向分为10格，垂直方向分为8格，每格又分为5份。垂直方向标有0%，10%，90%，100%等标志，水平方向标有10%，90%标志，供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V/DIV，TIME/DIV)能得出电压值与时间值。 示波管和电源系统 1.电源(Power) 示波器主电源开关。当此开关按下时，电源指示灯亮，表示电源接通。 2.辉度(Intensity) 旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些，高频信号时大些。一般不应太亮，以保护荧光屏。 3.聚焦(Focus) 聚焦旋钮调节电子束截面大小，将扫描线聚焦成最清晰状态。 4.标尺亮度(Illuminance)
此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度。正常室内光线下，照明灯暗一些好。室内光线不足的环境中，可适当调亮照明灯。 2.3 垂直偏转因数和水平偏转因数 1.垂直偏转因数选择(VOLTS/DIV)和微调 在单位输入信号作用下，光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度，这一定义对X轴和Y轴都适用。灵敏度的倒数称为偏转因数。垂直灵敏度的单位是为cm/V，cm/mV或者DIV/mV，DIV/V，垂直偏转因数的单位是V/cm，mV/cm或者V/DIV，mV/DIV。实际上因习惯用法和测量电压读数的方便，有时也把偏转因数当灵敏度。 踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。一般按1，2，5方式从 5mV/DIV到5V/DIV分为10档。波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。例如波段开关置于1V/DIV档时，如果屏幕上信号光点移动一格，则代表输入信号电压变化1V。 每个波段开关上往往还有一个小旋钮，微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底，处于“校准”位置，此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮，能够微调垂直偏转因数。垂直偏转因数微调后，会造成与波段开关的指示值不一致，这点应引起注意。许多示波器具有垂直扩展功能，当微调旋钮被拉出时，垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)。例如，如果波段开关指示的偏转因数是1V/DIV，采用×5扩展状态时，垂直偏转因数是0.2V/DIV。 在做数字电路实验时，在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于判断被测信号的电压值。
示波器基础
示波器基础——测量和练习 1 如何进行测量 在本书的前两章中我们 介绍了示波器上可以用来影 响信号波形显示的各种控制 机构。在这一章里我们将要讲 座重要的波形参数，并且还将 介绍如何使用示波器来测量 这些参数。 示波器可以测量两个基 本的量，即电压和时间。从这 两个量出发，用手工的方法使 用光标或者用自动的方法进行所有其它波形参数的测量。 在进行测量时，了解自己的示波器的能力是很重要的。不要试图在一个20MHz的示波器上观察一个1 0MHz的方波，因为在这种情况下不可能看到方波的真实形状，10MHz的方波中包含有10MHz的正弦波基波，以及30MHz、50MHz、70MHz等的谐波。在10MHz的示波器上，也有可能看到30MHz谐波的部分效果（虽然其幅度不正确），但是下一个谐波分量的频率是示波器带宽的2.5倍！所以这时您在示波器上看到的波形将更象一个正弦波而不象方波（见图50）。 对于上升时间的测量来说，情况也是这样。如果您使用一台上升时间比被测信号的上升时间快10倍的示波器来进行测量，那么示波器本身的上升时间对测量的影响将几乎可以忽略。然而如果示波器的被测信号的上升时间相同，那么引起的测量误差可高达41%。 若干标准波形 三种最常见的波形是正弦波、三角波和方波（见图51）。这些波形在任何函数发生器上都可以找到，并且在实际工作中也常常遇到。
正弦波包含单一的频率分量；而方波和三角波则由很多不同的相关正弦谐波组成。方波由基波的奇次 谐波构成，三角波由基波的偶次谐波构成。 这些波形在时间上和幅度上都是对称的。 这些波形还有其变形形式，这通常是波 形发生对称变化的结果。这样一来，三角波 变成了锯齿波（从其开头而得名），而方波 变成了矩形波。 波形的一个完整的周波叫作一个周期。 一个周期就是从一个周波的某一点到下一个周波相应点所需要的时间（见图52）。 频率是在一秒钟之内所发生的波形的周波数。 所以如果我们用1秒除以一个周期所需的时间就得到了用Hz表示的频率。 例如，周期=1ms则 频率=1/10×10-3=1000Hz=1KHz 重复发生的波形称为重复性波形或周期性波形。这是最容易测量的波形。 对重复性波形或周期性波形最常测量的另一个参数是波形的幅度。幅度是一个波形上从最高点到最低之间的电压。这又称之为峰（一）峰值幅度或Vp-p（见图52）。
示波器常识讲课教案
示波器的触发功能 汪进进美国力科公司深圳代表处 我记得初入力科的时候，在关于示波器的三天基础知识培训中有一整天的时间都是在练习触发功能。“触发”似乎是初学者学习示波器的难点。我们常帮工程师现场解决关于触发 的测试问题的案例也很多。通常有些工程师只知道“Auto Setup”之后看到屏幕上有波形然后“Stop”下来再展开波形左右移动查看细节。因此，我有时候甚至接到这样的电话，质疑我们的示波器有问题，因为他在”Auto Setup”之后看到的波形总是在屏幕上来回“晃动”。但是当我问他触发源设置得对不对，触发电平设置得合适否，是否采用了合适的触发方式等问题时，我没有得到答案; 即使有时遇到我心目中的高手，我也常发现他们对触发的基本概念都没有建立起来。我喜欢在写作某个主题之前google一下，但是很遗憾我没有找到一篇堪称完整的启蒙文章。虽然三家示波器厂家的PPT讲稿中都有很多关于触发的，但细致介绍触发的 中文文章真的很少。当然，这也是幸运的，因为我的拙文也许将是很多工程师茅塞顿开的启蒙之作。 触发是数字示波器区别于模拟示波器的最大特征之一。数字示波器的触发功能非常地丰富，通过触发设置使用户可以看到触发前的信号也可以看到触发后的信号。对于高速信号的分析，其实很少去谈触发，因为通常是捕获很长时间的波形然后做眼图和抖动分析。触发可能对于低速信号的测量应用得频繁些，因为低速信号通常会遇到很怪异的信号需要通过触发来隔离。假如示波器的触发电路坏了，示波器仍然可以工作，只是这时候看到的波形在屏幕上来回“晃动”，或者说在屏幕上闪啊闪的。这其实相当于您将触发模式设置为“Auto”状态并把触发电平设置得超过信号的最大或最小幅值。示波器的采集存储器是一个循环缓存，新的数据会不断覆盖老的数据，直到采集过程结束。如图一所示。没有触发电路，这些采集的数据不断地这样新老交替，在屏幕上视觉上感觉波形在来回“晃动”。Auto Setup是自动触发设置，示波器根据被测信号的特点自动设置示波器的水平时基，垂直灵敏，偏置和触发条件，使得波形能显示在示波器上。其主要目的是保证波形能显示出来，这对于拿到示波器不知道如何使波形“出来”的新手是有用的。但如果不理解触发的概念，通过Auto Setup的设置就开始观察，测量甚至得出结论是不对的。示波器毕竟是工程师的眼睛，工程师需要透彻掌握这个工具，用好这双眼睛。 所谓触发，按专业上的解释是：按照需求设置一定的触发条件，当波形流中的某一个波形满足这一条件时，示波器即实时捕获该波形和其相邻部分，并显示在屏幕上。触发条件的唯一
示波器基础知识
示波器基础知识 示波器是一种图形显示设备，它描绘电信号的波形曲线。这一简单的波形能够说明信号的许多特性：信号的时间和电压值、振荡信号的频率、信号所代表电路中“变化部分”信号的特定部分相对于其它部分的发生频率、是否存在故障部件使信号产生失真、信号的直流成份（DC）和交流成份（AC）、信号的噪声值和噪声随时间变化的情况、比较多个波形信号等。 １、示波器的发展过程 初期主要为模拟示波器 廿世纪四十年代是电子示波器兴起的时代，雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具，泰克成功开发带宽10MHz的同步示波器，这是近代示波器的基础。五十年代半导体和电子计算机的问世，促进电子示波器的带宽达到10 0MHz。六十年代美国、日本、英国、法国在电子示波器开发方面各有不同的贡献，出现带宽6GHz的取样示波器、带宽4GHz的行波示波管、1GHz的存储示波管；便携式、插件式示波器成为系列产品。七十年代模拟式电子示波器达到高峰，行谱系列非常完整，带宽1GHz的多功能插件式示波器标志着当时科学技术的高水平，为测试数字电路又增添逻辑示波器和数字波形记录器。模拟示波器从此没有更大的进展，开始让位于数字示波器，英国和法国甚至退出示波器市场，技术以美国领先，中低档产品由日本生产。 模拟示波器要提高带宽，需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能，对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理，以及多种触发和预前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起，成果累累，大有全面取代模拟示波器之势，模拟示波器逐渐从前台退到后台。
但是在发展初期模拟示波器的某些特点，却是数字示波器所不具备的： ○操作简单：全部操作都在面板上可以找到，波形反应及时，数字示波器往往要较长处理时间。 ○垂直分辨率高：连续而且无限级，数字示波器分辨率一般只有8位至1 0位。 ○数据更新快：每秒捕捉几十万个波形，数字示波器每秒捕捉几十个波形。 ○实时带宽和实时显示：连续波形与单次波形的带宽相同，数字示波器的带宽与取样率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。 简而言之，模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形，在规定的带宽内可非常放心进行测试。人类五官中眼睛视觉神经十分灵敏，屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断，细微变化都可感知。因此，刚开始模拟示波器深受使用者的欢迎。 中期数字示波器独领风骚 八十年代的数字示波器处在转型阶段，还有不少地方要改进，美国的TEK 公司和HP公司都对数字示波器的发展作出贡献。它们后来停产模拟示波器，并且只生产性能好的数字示波器。进入九十年代，数字示波器除了提高带宽到1G Hz以上，更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。出现所谓数字示波器模拟化的现象，换句话说，尽量吸收模拟示波器的优点，使数字示波器更好用。 数字示波器首先在取样率上提高，从最初取样率等于两倍带宽，提高至五倍甚至十倍，相应对正弦波取样引入的失真也从100%降低至3%甚至1%。带宽1 GHz的取样率就是5GHz/s，甚至10GHz/s。 其次，提高数字示波器的更新率，达到模拟示波器相同水平，最高可达每秒40万个波形，使观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲的能力大为增强。
ABCs of Probes
ABCs of Probes P rimer
ABCs of Probes Primer Precision Measurements Start at the Probe Tip As you'll learn in this primer,precision measurements start at the probe tip.The right probes matched to your oscilloscope are vital to achieving the greatest signal fidelity and measurement accuracy. Safety Summary When making measurements on electrical or electronic systems or circuitry,personal safety is of paramount importance.Be sure that you understand the capabilities and limitations of the measuring equipment that you’re using.Also,before making any measurements,become thoroughly familiar with the system or circuitry that you will be measuring.Review all documentation and schematics for the system being measured,paying particular attention to the levels and locations of voltages in the circuit and heeding any and all cautionary notations. Additionally,be sure to review the following safety precautions to avoid personal injury and to prevent damage to the measuring equipment or the systems to which it is attached.For additional explanation of any of the following precautions,please refer to Safety Precautions .— Observe All Terminal Ratings — Use Proper Grounding Procedures — Connect and Disconnect Probes Properly — Avoid Exposed Circuitry — Avoid RF Burns While Handling Probes — Do Not Operate Without Covers — Do Not Operate in Wet/Damp Conditions — Do Not Operate in an Explosive Atmosphere — Do Not Operate with Suspected Failures — Keep Probe Surfaces Clean and Dry — Do Not Immerse Probes in Liquids 2 To select the right probe for your specific application, please request the probe selection CD from your local Tektronix representative,or visit https://www.sodocs.net/doc/4d15742313.html,/accessories. Our continually expanding library of technical briefs,application notes and other resources will help ensure you get the most out of your probes and other equipment.Simply contact your local Tektronix representative or visit https://www.sodocs.net/doc/4d15742313.html,.
示波器探头基础知识
精心整理 ScopeArt先生”团队成员 示波器探头是示波器使用过程中不可或缺的一部分，它主要是作为承载信号传输的链路，将待测信号完整可靠的传输至示波器，以进一步进行测量分析。很多工程师很看重示波器的选择，却容易忽略对示波器探头的甄别。试想如果信号经过前端探头就已经失真，那再完美的示波器所测得的数据也会有误。所以正确了解探头性能，有效规避探头使用误区对我们日常使用示波器来说至关重要！ 1 对于DC L，寄图1 ?图2无源探头示意图
无源探头一般使用通用型BNC接口与示波器相连，所以大多数厂家的无源探头可以在不同品牌的示波器上通用（某些厂家特殊接口标准的探头除外），但由于示波器一般无法自动识别其他品牌的探头类型，所以此时需要手动在示波器上设置探头衰减比，以保证示波器在测量时正确补偿探头带来的信号衰减。 图3所示为日常最为常见的一类无源探头原理示意图，它由输入阻抗Rprobe、寄生电容Cprobe、传输导线（一般1至1.5米左右）、可调补偿电容Ccomp组成。此类无源探头一般输入阻抗为10M?，衰减比因子为10：1。 ?图3 Vscope 1衰减因 很小， ?图4R&SRT-ZH10高压探头
还有一类无源探头，其衰减比为1：1，信号未经衰减直接经过探头传输至示波器，其耐压能力不及其它无源探头，但它具备测试小信号的优势。由于不像10：1衰减比探头那样信号需要示波器再放大10倍显示，所以示波器内部噪声未放大，测量噪声更小，此类更适用于测试小信号或电源纹波噪声。 图5R&SHZ-1541:1/10:1可调衰减比无源探头 无源传输线探头是另一类特殊的无源探头，其特点是输入阻抗相对较低，一般为几百欧姆，支持图6 量50? ? 图 需要注意的是，由于传输线探头的低阻抗，它的负载效应会比较明显。因此，此类探头仅适用于与低输出阻抗（几十至100欧姆）的电路测试。对于更高输出阻抗的电路，我们可以选择使用高阻有源探头的方案，将在后续详述。 图8R&SRT-ZZ808.0GHz无源传输线探头 ??????
示波器基础知识
示波器基本知识大普及 数字示波器基本原理 示波器主要有五大功能：即对信号进行捕获,观察,测量，分析和存档。被测信号经过探头和前端放大器以及归一化后转换成 ADC 可以接受的电压范围，采样保持电路按固定的采样率将信号分割成一个个独立的采样电平，ADC 将这些电平转化为数字的采样点，这些数字的采样点保存在采集存储器里送显示和测量分析。 带宽 如无特别说明，通常谈到的带宽是指模拟带宽，除此之外还有数字带宽、系统带宽、触发带宽等。模拟带宽就是示波器前端放大器幅频特性曲线的截止频率点。示波器带宽的限制对信号的捕获影响如下：1,延长被测信号上升时间；2,减少了被测信号的频率分量；3,使被测信号相位失真。目前实时示波器的最高带宽达到了 45GHz，是由力科公司提供的。 如何选择带宽 选择带宽主要考虑被测信号的类型和我们期望的测量准确度，关键是上升时间和幅度测量的准确度。对时钟和快沿信号而言，可以从上 升时间角度来选择，建议示波器的上升时间小于被测信号上升时间的 1/3；对于串行信号来说，当示波器带宽是波特率的 1.8 倍时可以覆盖信号 能量的 99%，当然，这是基于一个前提，被测信号的上升时间要大于 20%的 UI。 示波器的上升时间=0.35/带宽，0.35 是基于高斯响应曲线推导出来的理想值。实际值可能在 0.35-0.45 之间，具体大小可以查看产品的Datasheet 确认。 采样率/存储深度/可分析的存储深度 深度采样率表示示波器每秒钟等时间间隔采样多少个点。存储深度表示示波器当前保存的采样点的个数。把经过 A/D 转换的八位二进制波形信息存储到示波器的高速 CMOS 存储器中就是示波器的存储，这个存储器的容量就是存储深度。存储深度=采样率 X 采样时间，这个关系式非常重要。可分析的存储深度表示示波器有能力分析采样下来的波形的最多的点数。目前世界上最高采样率（120GS/s）和最高可分析存储深度 （768Mpts）是由力科公司提供的。 插值 示波器通常有两种插值方法，一种是线性插值，即将采样的点和点直接相连，另外一种是 sin(x)/x 插值，假设信号是按正弦规律变化,在两个点之间补充若干个点再连成线。对于正弦信号，采用 sin(x)/x 插值可以弥补采样率的不足。对于方波信号，采样率不足情况下采用 sin(x)/x 插值会带来波形的过冲和下冲等假象。 触发 触发的首要目的是隔离感兴趣的事件，引申的目的是稳定同步显示波形。触发是数字示波器区别于模拟示波器最大的特点之一。触发设置时要“眼观五路”: 触发源，触发点，触发电平，触发方式，触发模式。力科示波器具有独特的四级硬件触发，组合触发方式达到 2500 种以上。 触发模式 示波器有 Auto，Normal，Single 等触发模式。 Auto 表示示波器按固定的时间间隔强制触发，不管触发条件是否满足。 Normal 表示示波 器满足触发条件才触发，不满足触发条件则不触发。 Single 表示满足条件就触发一次,进入 Stop 状态。测试时通常用上升沿触发和 Auto 模式，使波形在触发点相对于上升沿是稳定的,再使用其它特别的触发方式和 Normal 模式来定位异常信号。 AIM AIM 是 All In one time Measurement 的缩写,表示同时测量屏幕上捕获到的所有波形的参数。这是力科示波器区别于其它示波器的重要特征。其它示波器仅仅测量屏幕上捕获到的波形中的一个脉冲的参数。譬如屏幕上捕获到的是 1 千万个脉冲，力科示波器可以同时测量出这 1 千万个脉冲的上升时间,下降时间，周期,频率等参数,而其它示波器只能测量出这 1 千万个脉冲中的一个脉冲的参数。 WaveScan WaveScan 被称为示波器的中 google，能够实时地对采集到的波形进行测量分析，搜索出感兴趣的信号，可对搜索到的信号进行列表显示、高亮标识和放大观察，可以静态的“查找”，也可以动态的“扫描”。动态扫描时，当查找到感兴趣的信号时，示波器可以产生“停止捕获， 发出告警声，自动保存波形，打印屏幕，产生报告”等各种动作，从而实现“无人值守”的排查异常信号的作用。 TriggerScan TriggerScan 是一种新的智能硬件扫描功能，是力科第四代示波器的独特创新。该功能通过“触发训练器”对采集到的正常波形进行学习, 产生一系列的触发组合，示波器件自动地按这些触发方式轮流触发信号，从而快速定位到异常罕见的信号。 顺序模式 顺序模式就是将示波器的采集存储器分成若干等份，每一等份中只放入当前触发到的波形，触发一次，保存一次。在顺序模式下，示波器 的波形捕获率可达到 150 万次/秒。力科的顺序模式功能有独特的“时间标签”功能，可查看每次捕获到的波形的时刻以及时相邻两次出现的 时间间隔。 直方图和参数追踪图 参数直方图描绘了参数在一定范围内出现的概率。其横轴表示参数的大小,纵轴表示参数出现的概率。参数直方图可显示和分析信号关键特 征的稳定性和抖动。参数追踪图反应了参数值随时间的变化轨迹。通过对某一测量参数（如 TIE、周期、幅度等测量参数）的变化情况的实时 追踪来分析该参数的变化趋势，继而分析引起参数变化的原因，为电路调试提供指导。
示波器基础系列
示波器基础系列之一——关于示波器带宽 带宽被称为示波器的第一指标，也是示波器最值钱的指标。示波器市场的划分常以带宽作为首要依据，工程师在选择示波器的时候，首先要确定的也是带宽。在销售过程中，关于带宽的故事也特别多。 通常谈到的带宽没有特别说明是指示波器模拟前端放大器的带宽，也就是常说的-3dB截止频率点。此外，还有数字带宽，触发带宽的概念。 我们常说数字示波器有五大功能，即捕获（Capture），观察（View），测量(Measurment)，分析（Analyse）和归档（Document）。这五大功能组成的原理框图如图1所示。 图1，数字示波器的原理框图 捕获部分主要是由三颗芯片和一个电路组成，即放大器芯片，A/D芯片，存储器芯片和触发器电路，原理框图如下图2所示。被测信号首先经过探头和放大器及归一化后成ADC可以接收的电压范围，采样和保持电路按固定采样率将信号分割成一个个独立的采样电平，ADC将这些电平转化成数字的采样点，这些数字采样点保存在采集存储器里送显示和测量分析处理。 图2，示波器捕获电路原理框图
示波器放大器的典型电路如图3所示。这个电路在模拟电路的教科书上处处可见。这种放大器可以等效为R C低通滤波器如图4所示。由此等效电路推导出输出电压和输入电压的关系，得出理想的幅频特性的波特图如图5所示。 图3，放大器的典型电路 图4，放大器的等效电路模型
至此，我们知道带宽f2即输出电压降低到输入电压70.7%时的频率点。根据放大器的等效模型，我们可进一步推导示波器的上升时间和带宽的关系式，即我们常提到的0.35的关系：上升时间=0.35/带宽，推导过程如下图6所示。需要说明的是，0.35是基于高斯响应的理论值，实际测量系统中这个数值往往介于0.35-0.45之间。在示波器的datasheet上都会标明“上升时间”指标。示波器测量出来的上升时间与真实的上升时间之间存在下面的关系式。在对快沿信号测试中，需要通过该关系式来修正实际被测信号的上升时间。 Measured risetime(tr)2 = (tr signal)2+(tr scope)2+(tr probe)2