示波器 基础 使用 指南 说明书 电子示波器

示波器

ÿÿÿ ÿÿÿ

深入了解示波

器

示波器

深入了解示波器初级

目录引言………………………………………………………………………… 5信号完整性…………………………………………………………………6信号完整性的意义…………………………………………………………6为什么要考虑信号完整性问题?…………………………………………6考虑数字信号的模拟特性………………………………………………… 7示波器……………………………………………………………………… 7理解波形和波形的测量…………………………………………………… 8信号的类型………………………………………………………………… 8正弦波……………………………………………………………………… 9方波和矩形波……………………………………………………………… 9锯齿波和三角波…………………………………………………………… 9阶跃波和脉冲波…………………………………………………………… 9周期信号和非周期信号…………………………………………………10同步信号和异步信号……………………………………………………10复杂波形…………………………………………………………………10波形测量…………………………………………………………………10频率和周期………………………………………………………………11电压………………………………………………………………………11幅度………………………………………………………………………11相位………………………………………………………………………11利用数字示波器对波形进行测量………………………………………11示波器的类型……………………………………………………………12模拟示波器………………………………………………………………13数字示波器………………………………………………………………13数字存储示波器…………………………………………………………14数字荧光示波器…………………………………………………………15数字采样示波器…………………………………………………………17示波器的各个系统和控制………………………………………………17垂直系统和控制…………………………………………………………17位置和每刻度电压………………………………………………………18输入耦合…………………………………………………………………18带宽限制…………………………………………………………………19交替和断

续显示模式……………………………………………………19水平系统和控制…………………………………………………………19

捕获控制…………………………………………………………………20捕获模式…………………………………………………………………20捕获系统的启动和终止…………………………………………………21采样………………………………………………………………………21采样控制…………………………………………………………………22采样方式…………………………………………………………………22实时采样…………………………………………………………………22实时采样加内插等时采样…………………………………………………………… 23随机等时采样顺序等时采样位置和秒/格………………………………………………………………24时基选择…………………………………………………………………24缩放………………………………………………………………………24 XY模式……………………………………………………………………24 Z轴………………………………………………………………………… 25 XYZ模式…………………………………………………………………25触发系统和控制…………………………………………………………25触发位置…………………………………………………………………26触发电平和斜率…………………………………………………………26触发源……………………………………………………………………27触发模式…………………………………………………………………27触发耦合…………………………………………………………………28触发抑制…………………………………………………………………28显示系统和控制…………………………………………………………28其他示波器控制…………………………………………………………29数学和测量操作…………………………………………………………29完整的测量系统…………………………………………………………29探头………………………………………………………………………29无源探头…………………………………………………………………30有源和差分探头…………………………………………………………30探头附件…………………………………………………………………31性能术语和应用…………………………………………………………31带宽……………………………………………………………

…………31上升时间…………………………………………………………………32

1

示波器

深入了解示波器初级

采样速率…………………………………………………………………33波形捕获速率……………………………………………………………33记录长度…………………………………………………………………34触发能力…………………………………………………………………34有效比特…………………………………………………………………34频率响应…………………………………………………………………34垂直灵敏度………………………………………………………………35扫描速度…………………………………………………………………35增益精度…………………………………………………………………35水平准确度(时间基准)………………………………………………35垂直分辨率(模数转换器)……………………………………………35互连性………………………………………………………………… 35可扩展性…………………………………………………………………36易用性………………………………………………………………… 36探头………………………………………………………………………37示波器的操作……………………………………………………………37设置………………………………………………………………………37将示波器接地……………………………………………………………37将自己接地………………………………………………………………37设置控制方式……………………………………………………………37使用探头…………………………………………………………………38

连接地线夹子……………………………………………………………38校正探头…………………………………………………………………39示波器测量技术…………………………………………………………39电压测量…………………………………………………………………39时间和频率测量…………………………………………………………40脉冲宽度和上升时间测量………………………………………………40相移测量…………………………………………………………………41其他测量技术……………………………………………………………41书面作业…………………………………………………………………41 Part I………………………………………………………………………42词汇练习——将右列中的定义所对应的字

母填到左列中与其相符的词前面。………………………………………………………………………42 Part I………………………………………………………………………42应用练习：………………………………………………………………42 Part II……………………………………………………………………… 43词汇练习——将右列中的定义所对应的字母填到左列中与其相符的词前面。………………………………………………………………………44 Part II……………………………………………………………………… 44应用练习:………………………………………………………………… 44答案………………………………………………………………………46词汇表……………………………………………………………………47

2

示波器

光源光电元件

示波器

深入了解示波器初级

信号完整性信号完整性的意义

任何好的示波器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？图片是清晰的还是模糊的？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性有影响。信号完整性影响许多电子设计规律。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有发生，RF(射频)设计者需要对此进行考虑。而数字系统进行着缓慢的转换，信号如所预料的一样稳定。处理器的时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。目前，微处理器设备处理的数据速率高达2、3 GS/s,甚至5 GS/s(吉采样值每秒)。同时，一些内存设备采用 400-MHz的时钟以及 200-ps上升时间的数据信号。

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。如果电路时断时续发生故障，或者如果电路在电压和温度的极限条件下发生差错，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( EMI compliance),等等。为什么要考虑信号完整性问题？

让我们来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“过去缓慢的年月”,维护可接受的数字信号完整性就意味着对细节的关注，比如时钟的分布、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年以前快过了千倍！原来需要数毫秒才能完成的事务处理现在仅需要数纳秒。为实现速度的提高，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。数十年以来，芯片内部总线的传输时间基本上没有什么变化。物理尺寸自然越来越小，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，这与速度形成了矛盾。

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 IC设备应用得越来越少。与那些 800-MHz的处理器类似，工作于 20重复速率的影响。正因为如此，一些设计人员有意识“减缓”相关的上 MHz时钟速率的处理器也许同样有上升时间的问题。设计者不得不考升时间，使 IC器件正常工作。虑交叉情况下对性能的影响。其结果，几乎所有的设计中都包含高速设计。

4

示波器

Y(电压)

X(时间)

Z(亮度)

X(时间)

Z(亮度)

示波器

什么是示波器，它是如何工作的？本节将解答这些基本问题。

示波器本质上是一种图形显示设备，它描绘电信号的图形曲线。在大多

数应用中，呈现的图形能够表明信号随时间的变化过程：垂直（Y）轴

表示电压，水平（X）轴表示时间。有时称亮度为Z轴。（参看图2。）

这一简单的图形能够说明信号的许多特性，例如：

信号的时间和电压值

振荡信号的频率

信号所代表电路的“变化部分”

信号的特定部分相对于其他部分的发生频率

是否存在故障部件使信号产生失真

信号的直流值 (DC) 和交流值 (AC)信号的噪声值和噪声是否随时间变化

示波器

正弦波衰减的正弦波

方波矩形波

锯齿波三角波

阶跃波

脉冲波

图4.普通波形的激励源

示波器

正弦波衰减的正弦波图6.

方波和矩形波

波的类型

大多数波都属于如下类型：

正弦波

方波和矩形波

三角波和锯齿波

阶跃波和脉冲波

周期和非周期信号

同步和异步信号

复杂波

正弦波

有几个原因说明正弦波是基本波形。它具有和谐的数学特性，这与您高

中在三角学课程中学习到的正弦函数曲线的形状一样。房间墙角的电源

出口输出的电压值也如同正弦波那样变化。信号发生器振荡电路产生的

测试信号通常就是正弦波。大多数AC电源产生的是正弦波。（AC表示

的是交流，实际上电压值也在改变。DC表示的是直流，同时意味着稳

定的电流和电压，电池产生的就是DC。）

衰减的正弦波是振荡电路产生的特殊实例，它随时间而衰减。图5是正弦波和衰减的正弦波的示例。图7.

锯齿波和三角波方波和矩形波方波是另一种常见的波形。从本质上看，方波是以相同的时间间隔，不停开关的电压（或者不断为高低值）。它是测试放大器的标准波形，好的放大器在增加方波幅值的同时有最小的失真。电视、广播和计算机电路中经常使用方波作为定时信号。矩形波与方波类似，不同之处在于高低电压值的间隔时间并不等长。在分析数字电路时，矩形波非常有用。图6是方波和矩形波的示例。锯齿波和三角波锯齿波和三角波来源于线性控制电压的电路。例如，模拟示波器的水平扫描，或者电视的光栅扫描。这类波形以恒定速率对电压电平值进行转换。这些渐增过程称为斜坡信号。图7是锯齿波和三角波的示例。

示波器

阶跃波 脉冲波 脉冲序列

阶跃波和脉冲波

象阶跃波和脉冲波之类的信号很少发生，并且是非周期信号。这类信号

被称为单脉冲或瞬时信号。阶跃波指示的是电压的突然变化，打开电源

开关时电压的情况即是如此。

脉冲指示的是电压的突然的两次变化，打开电源开关马上又关闭时，产

生的电压波形就是脉冲。在计算机电路进行传输时，一个脉冲可以表示

信息的一位。脉冲也可能是电路中的低频干扰，或某种缺陷。一系列传

输脉冲的集合成为脉冲序列。计算机的数字部件通过脉冲进行相互通

信。在X射线和通信设备中，脉冲应用广泛。图8是阶跃波、脉冲波和

脉冲序列的示例。

周期信号和非周期信号

不断重复的信号称为周期信号，而不断变化的信号称为非周期信号。静

止图象与周期信号相似，而移动图象则与非周期信号等同。

复杂波图9.复杂波的例子：一段NTSC

复合视频信号同步信号和异步信号如果二信号之间具备定时关系，则称它们是同步的。举例来说，计算机中的时钟、数据和地址信号就是同步信号。异步用来说明信号之间没有定时关系。比如说，接触计算机键盘的行为和计算机内部的时钟之间没有时间的关联，两者可被认为是异步的。复杂波一些波形组合正弦波、方波、阶跃波和脉冲的特性，形成新的波形，对于许多示波器来说是一种考验。信号的信息可以置入幅值、相位中，可能还置入频率变量当中。例如，图9表示的是平常的复合视频信号，但是在低频包络里也置入了许多高频波形周期。对于这个例子，理解各处的相对电平和定时关系是非常重要的。为了观察这样的信号，需要用示波器来捕获低频包络，并以一定的亮度级表示复杂高频波形。如此一来，就可以观察到整个混合图象，方便直观地进行解释说明。对于如图9所示的视频信号，模拟和数字的荧光示波器非常适合观察这样的复杂波形。显示器提供必要的发生频率的信息，或者亮度等级，这些对理解波形的实际特性颇为重要。

示波器

图10.正弦波的频率和周期

波形测量

使用示波器时有许多测量参数。本小节将对一些常见的测量参数进行说

明。

频率和周期

不断重复的信号具有频率特性。频率的单位是赫兹（Hz），表示一秒时

间内信号重复的次数。成为周期每秒。重复信号也具有周期特性，即信

号完成一个循环所需要的时间量。周期和频率互为倒数关系，即1/周

期等于频率，同理1/频率等于周期。例如，如图10所示，该正弦信号

的频率是3Hz，而周期是1/3秒。图11. 正弦波的幅度和读数电压电压是电路两点间的电势能或信号强度。有时把地线或零电压作为参考点。如果测量的是波形从最高峰值到最低峰值的电压值，则称为电压的峰值-峰值。幅度幅度是指电路两点间电压量。幅度通常指被测信号以地或零电压为参考时的最大电压。图11所示的波形的幅度为1V，而电压的峰值-峰值为2V。

示波器

图12.

相移

相位

参照正弦波很容易理解相位。正弦波的电压值是基于圆形运动的。参照

图11，一个圆的度数是360°，而正弦波的一个周期也是360°。为描

述经过的周期数，可以参照正弦波的相位的角度。

相移用来描述两个不同相似信号在时间上的差值。图12中，标号为“电

流”的波形比标号为“电压”的波形超前90°，因为两者到达同一点

刚好相差1/4周（360o/4 = 90°）。在电子学中，相移比较普遍。

利用数字示波器对波形进行测量现代的数字示波器使波形测量变得更为容易。通过前面板按钮，以及基于屏幕的菜单，方便选择全自动的测量参数。包括幅值、周期、上升/下降时间，等等。许多数字仪器也能提供均值和均方值的计算、占空比和其他数学运算。自动化测量通过屏幕读取数值。一般来说，读取的数值可能比直接利用有刻度的工具更为准确。一些数字荧光示波器用到的全自动波形测量参数有：周期占空比＋高频率占空比－低宽度＋延迟最小值宽度－相位最大值上升时间突发宽度过冲＋下降时间峰值-峰值过冲－幅度均值均方值消光率周期均值周期均方值平均光功率周期区

示波器

垂直系统

衰减器垂直放大器显示系统

阴极射线管

触发

系统

探头水平系统

扫描

发生器水平放大器

斜线时基

示波器的类型

电子设备可以划分为两类：模拟设备和数字设备。模拟设备的电压变化

连续，而数字设备处理的是代表电压采样的离散二元码。传统的电唱机

是模拟设备，而CD播放器是属于数字设备。转，跟踪波形直接反映到屏幕上。在屏幕同一位置电子束投射的频度越大，显示得也越亮。CRT限制着模拟示波器显示的频率范围。在频率非常低的地方，信号呈现出明亮而缓慢移动的点，而很难分辨出波形。在高频处，起局限作

用的是CRT的写速度。当信号频率超过CRT的写速度时，显示出来的

过于暗淡，难于观察。模拟示波器的极限频率约为1GHz。同样，示波器也能分为模拟和数字类型。模拟和数字示波器都能够胜任

大多数的应用。但是，对于一些特定应用，由于两者具备的不同特性，

每种类型都有适合和不适合的地方。作进一步划分，数字示波器可以分当把示波器探头和电路连接到一起后，电压信号通过探头到达示波器的为数字存储示波器（DSO）、数字荧光示波器（DPO）和采样示波器。垂直系统。图13图解出模拟示波器是如何显示被测信号。设置垂直标

度（对伏特/格进行控制）后，衰减器能够减小信号的电压，而放大器

模拟示波器可以增加信号电压。

在本质上，模拟示波器工作方式是直接测量信号电压，并通过从左到右随后，信号直接到达CRT的垂直偏转板。电压作用于这些垂直偏转板，穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。示波器屏幕通常是阴极引起亮点在屏幕中移动。亮点是由打在CRT内部荧光物质上的电子束射线管（CRT）。电子束投到荧幕的某处，屏幕后面总会有明亮的荧光产生的。正电压引起点向上运动，而负电压引起点向下运动。物质。当电子束水平扫过显示器时，信号的电压是电子束发生上下偏

示波器

没经触发的显示经触发的显示

信号也经过触发系统，启动或触发水平扫描。水平扫描是水平系统亮点

在屏幕中移动的行为。触发水平系统后，亮点以水平时基为基准，依照

特定的时间间隔从左到右移动。许多快速移动的亮点融合到一起，形成

实心的线条。如果速度足够高，亮点每秒钟扫过屏幕的次数高到

500000次。

水平扫描和垂直偏转共同作用，形成显示在屏幕上的信号图象。触发器

能够稳定实现重复的信号，它确保扫描总是从重复信号的同一点开始，

目的就是使呈现的图象清晰。参照图14。

另外，模拟示波器有对聚焦和亮度的控制，可调节出锐利和清晰的显示

结果。

为显示“实时”条件下或突发条件下快速变化的信号，人们经常推荐使

用模拟示波器。模拟示波器的显示部分基于化学荧光物质，它具有亮度

级这一特性。在信号出现越多的地方，轨迹就越亮。通过亮度级，仅观

察轨迹的亮度就能区别信号的细节。

模拟示波器跟踪信号数字示波器采样信号并重构显示图15.

模拟示波器跟踪信号，而数字示波器采样信号并重构图象数字示波器与模拟示波器不同，数字示波器通过模数转换器（ADC）把被测电压转换为数字信息。它捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止。随后，数字示波器重构波形。（参看图15。）数字示波器分为数字存储示波器（DSO）、数字荧光示波器（DPO）和采样示波器。数字的手段则意味着，在示波器的显示范围内，可以稳定、明亮和清晰地显示任何频率的波形。对重复的信号而言，数字示波器的带宽是指示波器的前端部件的模拟带宽，一般称之为3dB点。对于单脉冲和瞬态事件，例如脉冲和阶跃波，带宽局限于示波器采样率之内。为了解更多的细节，请参照性能术语和应用部分的采样率一节。

示波器

图16. 数字存储示波器顺序处理体系结构

数字存储示波器

常规的数字示波器是数字存储示波器（DSO）。它的显示部分更多基于

光栅屏幕而不是基于荧光。

数字存储示波器（DSO）便于您捕获和显示那些可能只发生一次的事

件，通常称为瞬态现象。以数字形式表示波形信息，实际存储的是二进

制序列。这样，利用示波器本身或外部计算机，方便进行分析、存档、

打印和其他的处理。波形没有必要是连续的；即使信号已经消失，仍能

够显示出来。与模拟示波器不同的是，数字存储示波器能够持久地保留

信号，可以扩展波形处理方式。然而，DSO没有实时的亮度级；因此，

他们不能表示实际信号中不同的亮度等级。

组成DSO的一些子系统与模拟示波器的一些部分相似。但是，DSO包

含更多的数据处理子系统，因此它能够收集显示整个波形的数据。从捕

获信号到在屏幕上显示波形，DSO采用串行的处理体系结构，如图16

所示。随后将对串行处理体系作讲解。串行处理体系结构与模拟示波器一样，DSO第一部分（输入）是垂直放大器。在这一阶段，垂直控制系统方便您调整幅度和位置范围。紧接着，在水平系统的模数转换器（ADC）部分，信号实时在离散点采样，采样位置的信号电压转换为数字值，这些数字值称为采样点。该处理过程称为信号数字化。水平系统的采样时钟决定ADC采样的频度。该速率称为采样速率，表示为样值每秒（S/s）。

示波器

深入了解示波器初级

来自 ADC的采样点存储在捕获存储区内，叫做

波形点。几个采样点可以组成一个波形点。波形点共同组成一条波形记录。创建一条波形记录的波形点的数量称为记录长度。触发系统决定记录的起始和终止点。 DSO信号通道中包括微处理器，被测信号在显示之前要通过微处理器处理。微处理器处理信号，调整显示运行，管理前面板调节装置，等等。信号通过显存，最后显示到示波器屏幕中。

图 17. TDS694C提供多通道同时的高速单次脉冲捕获，增加了对偶发毛刺和瞬态现象的捕获

在示波器的能力范围之内，采样点会经过补充处理，显示效果得到增强。可以增加预触发，使在触发点之前也能观察到结果。目前大多数数字示波器也提供自动参数测量，使测量过程得到简化。 DSO提供高性能处理单脉冲信号和多通道的能力(参看图17)。DSO是低重复率或者单脉冲、高速、多通道设计应用的完美工具。在数字设计实践中，工程师常常同时检查四路甚至更多的信号，而DSO则成为标准的合作伙伴。

14

示波器

数字荧光示波器

数字荧光示波器（DPO）为示波器系列增加了一种新的类型。DPO的

体系结构使之能提供独特的捕获和显示能力，加速重构信号。

DSO使用串行处理的体协结构来捕获、显示和分析信号；相对而言，

DPO为完成这些功能采纳的是并行的体系结构，如图18所示。DPO采

用ASIC硬件构架捕获波形图象，提供高速率的波形采集率，信号的可

视化程度很高。它增加了证明数字系统中的瞬态事件的可能性。随后

将对该并行处理体系结构进行阐述。

并行处理体系结构

DPO的第一阶段（输入）与模拟示波器相似（垂直放大器），第二阶段

与DSO相似（ADC）。但是，在模数转换后，DPO与原来的示波器相

比就有显著的不同之处。

对所有的示波器而言，包括模拟、DSO和DPO示波器，都存在着释抑

时间。在这段时间内，仪器处理最近捕获的数据，重置系统，等待下

一触发事件的发生。在这段时间内，示波器对所有信号都是视而不见

的。随着释抑时间的增加，对查看到低频度和低重复事件的可能性就

会降低。请注意，由显示的更新速率简单地推断采集到事件的概率是不可能的。如果只是依靠显示更新速率，就确认示波器能采集到波形的所有相关信息，那么是很容易犯错误的，因为，实际上示波器并没有作到。数字存储示波器串行处理采集到的波形。由于微处理器限制着波形的采集速率，所以微处理器是串行处理的瓶颈。DPO把数字化的波形数据进一步光栅化，存入荧光数据库中。每1/30秒，这大约是人类眼睛能够觉察到的最快速度，存储到数据库中的信号图象直接送到显示系统。波形数据直接光栅化，以及直接把数据库数据拷贝到显存中，两者共同作用，改变了其他体系在数据处理方面的瓶颈。结果是增加了“使用时间”，增强显示更新能力。信号细节、间断事件和信号的动态特性都能实时采集。DPO微处理器与集成的捕获系统一道并行工作，完成显示管理、自动测量和设备调节控制工作，同时，又不影响示波器的捕获速度。

示波器

bd336x280();441_432_366_19_892.5_1212-975-0-728-975.jpg" alt="示波器 基础 使用 指南 说明书 电子示波器" />

对那些需要最好的通用设计和故障检测工具以适合大范围应用的人来说，DPO是一个理想工具。DPO典型应用有：通信模板测试，中断信号的数字调试，重复的数字设计和定时应用。

示波器

深入了解示波器初级

图20. 数字采样示波器的体系结构

数字采样示波器

当测量高频信号时，示波器也许不能在一次扫描中采集足够的样值。如

果需要正确采集频率远远高于示波器采样频率的信号，那么数字采样示

波器是一个不错的选择（参看图21）。这种示波器采集测量信号的能力

要比其他类型的示波器高一个数量级。在测量重复信号时，它能达到的

带宽以及高速定时都十倍于其他示波器。连续等效时间采样示波器能达

到50GHz的带宽。

与数字存储和数字荧光示波器体系结构不同，在数字采样示波器的体系

结构中，置换了衰减器/放大器于采样桥的位置，参照图20。在衰减或

放大之前对输入信号进行采样。由于采样门电路的作用，经过采样桥以

后的信号的频率已经变低，因此可以采用低带宽放大器，其结果，整个

仪器的带宽得到增加。

然而，采样示波器带宽的增加带来的负面影响是动态范围的限制。由于

在采样门电路之前没有衰减器/放大器，所以不能对输入信号进行缩

放。所有时刻的输入信号都不能超过采样桥满动态范围。因此，大多数

采样示波器的动态范围都限制在1V的峰值-峰值。另一方面，数字存

储和数字荧光示波器却能够处理50到

100

伏特的输入。图21. TDS8000数字采样示波器和80E04 20-GHz采样模块的时域反射仪（TDR）显示另外，采样桥的前面不能增加保护二极管，否则会限制带宽。因此，采样示波器的安全输入电压大约只有3V，相对而言，其他示波器可以高达500V。

示波器

图22. 示波器的前面板调节控制部分

示波器的各个系统和控制

示波器包含四个不同的基本系统：垂直系统、水平系统、触发系统和显

示系统。理解每一个系统的含义，有助于您更有效地应用示波器，完成

特定的测量任务。请记住，示波器的每一个系统对精确地重构信号都大

有裨益。

本小节简要描述模拟和数字示波器的基本的系统和调节控制。模拟和数

字示波器的一些控制并不相同；也许您的示波器还有其他的控制，但并

没有在这里提及。

示波器的前面板分为三个主要的区域，标注为垂直区、水平区和触发区。由于模式和类型（模拟或数字）不同，您的示波器也许还有其他的区域。参看图22，在阅读本小节过程中，看看您能否在图中以及在自己的示波器中找到前面板的各区域位置。当使用示波器时，为接纳输入信号，需要对以下配置进行调整：信号的衰减和放大值。通过控制伏特/格，可以把信号的幅度调整到期望测量范围内。时基。通过控制秒/格，可以显示屏中每一水平刻度代表的时间量。示波器触发。利用触发电平，可以稳定重复信号，或者触发单一的事件。垂直系统和控制波形垂直的位置和标度由垂直控制部分调控。垂直控制还能设置耦合方式和其他的信号条件，具体内容在本节的后面部分有讲解。通用垂直控制包括：端接设备 1M欧 50欧耦合方式 DC直流 AC交流 GND地线带宽限制 20 MHz 250 MHz 全带宽位置偏移转置－开/关标度 1-2-5 可变缩放

示波器

幅度为Vp-p正弦波与2V DC成分的DC耦合

位置和每刻度电压

垂直位置控制使您能按照需求准确地上下移动波形。

调节每刻度电压值（通常记为volts/div，伏特/格），那么显示波形大小

会随之改变。较好的通用示波器可以精确显示信号电平范围大概是从4

微伏到40伏特。

伏特/格是一个标度因数。假设分为八个主要的刻度格子，如果伏特/

格设置为5伏特，则八个垂直格中的每一个都表示5伏特，那么从下到

上整个屏幕可以显示40伏特。如果设置的是0.5伏特/格，那么从下到

上可以显示4伏特，依此类推。屏幕显示的最大电压是伏特/格乘上垂

直刻度的数量。注意探头有1X或10X，它也影响标度因数。如果示波

器没有把伏特/格除以衰减系数，那么您自己应该留意。

通常，伏特/格有可变的增益控制或精密增益控制，使显示的信号标度

在数个合适的刻度内。利用这样的控制方式，方便对上升时间等的测

量。同样的信号，采用AC耦合输入耦合耦合指的是一个电路与另外一个电路中的电信号的连接方式。既然这样，那么输入耦合就指测试电路与示波器的连接。耦合方式可以设置为DC、AC或者地线。DC耦合会显示所有输入信号。而AC耦合去除信号中的直流成分，结果是显示的波形始终以零电压为中心。图23图解了两者的不同之处。当整个信号（振荡的电流＋直接电流）大于伏特/格的设置时，AC耦合非常适用。地线地线的设置不需要输入信号与垂直系统相连。观察地线，就可以知道屏幕中零电压的位置。如果使用的是地线输入耦合和自动触发模式，那么屏幕中就有一条表示零电压值的水平线。测试信号电压相对地的电平值的便捷方法为，把耦合从DC转换到地，再重新转换回DC。

示波器

交替模式：轮流绘制通道1和通道2继续模式：轮流分段描绘通道1和通道2

首先绘制

随后绘制

图24. 多通道显示模式

带宽限制

大多数示波器中存在限制示波器带宽的电路。限制带宽后，可以减少显

示波形中不时出现的噪声，显示的波形会显得更为清晰。请注意，在消

除噪声的同时，带宽限制同样会减少或消除高频信号成分。

交替和断续显示模式

模拟示波器显示多个信道时采用交替（alternate）或断续（chop）模

式。（许多数字示波器可以同时表示多个信道，而不需要使用间隔和交

替模式。）交替模式轮流绘制每一通道：示波器首先完成通道1 的扫描，马上对通道2进行扫描，接着又扫描通道1，如此循环。这一模式适用于中速到高速的信号，此时秒/格标度设置在0.5ms，甚至更快。断续模式是示波器前后变换着描绘信号中的一小段。变换的速度相当快，人眼难以注意到，波形看上去也是一个整体。典型地，捕获的扫描速度为1ms或者更低的慢速信号，可以采用这一模式。图24图解出两者的不同之处。有时为了得到最好的显示效果，需要在两种模式中作出选择。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/to21.html