[工学]时域测量part

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1、part1第六章时域测量第六章时域测量本章要点：·示波器的功用、分类、组成和波形显示原理·通用示波器的组成原理、特性与应用·取样技术在示波器中的应用·数字示波器的组成原理、信号采集处理技术、特性与功能本章开始将介绍几种图示式仪器，从三个方面去进行研究，即时域(TimeDomain)反映的幅度U与时间T的关系(如示波器)、频域(FrequencyDomain)反映的幅度U与频率F的关系(如频谱仪)及调制域(ModulationDomain)。下面将分三章介绍三种图示式仪器：时域——示波器、频域——频谱仪和数据域——逻辑分析仪。T图6.1调频波频谱图FU

2、调制域频域时域概述在电子测量中，通常希望直观地看到电信号随时间变化的图形，时域波形测量技术及电子示波器就是实现人们这种愿望的。示波器不但可将电信号作为时间的函数显示在屏幕上，更广义地讲，示波器是一种能够反映任何两个参数互相关联的X—Y坐标图形的显示仪器，只要把两个有关系的变量转化为电参数，分别加至X、Y通道，就可以在荧光屏上显示这两个变量之间的关系。如频谱仪和逻辑分析仪都可以看成为广义示波器。因此，示波测量技术是一类重要的基本测量技术。示波器是时域分析的最典型、最常用的仪器。6.1.1示波器的功用1.示波器是一种基本的、应用最广泛的时域测量仪器。2.

3、是一种全息仪器。示波器能让人们观察到信号波形的全貌，能测量信号的幅度、频率、周期等基本参量，能测量脉冲信号的脉宽、占空比、上升（下降）时间、上冲、振铃等参数，还能测量两个信号的时间和相位关系。这些功能是其它电子仪器难以胜任的。3.示波器从早期的定性观测，已发展到可以进行精确测量。4.示波器是其它图式仪器的基础。对扫频仪、频谱仪、逻辑分析仪以及医用B超等各种图示仪器就容易理解了。6.1.2示波器的分类一、当前常用的示波器从技术原理上可分为：（1）模拟式——通用示波器（采用单束示波管实现显示，当前最通用的示波器）。（2）数字式——数字存储示波器（采用A/

4、D、DSP等技术实现的数字化示波器）。（1）中、低档示波器，带宽在60MHz以下。（2）高档示波器，带宽在60MHz以上，大多在300MHz以下。更高档的有1GHz～2GHz以上。从性能上，按示波器的带宽可分为：1、模拟示波器（信号频率一般在200MHz以下）通用示波器：采用单束示波管，根据能在荧光屏上显示出的信号数目，可分为单踪、双踪和多踪示波器。多束示波器：又称多线示波器。它采用多束示波管，荧光屏上显示的每个波形都由单独的电子束扫描产生，能同时观测、比较两个以上的波形。取样示波器：采用时域采样技术将高频周期信号转换为低频离散时间信号显示，从而可以

5、用较低频率的示波器测量高频信号。记忆示波器：采用具有记忆功能的示波管，能实现模拟信号的存储、记忆和反复显示，特别适宜观测单次瞬变信号。专用示波器：能够满足特殊用途的示波器。如矢量示波器、心电示波器、电视示波器、逻辑示波器等。2。数字示波器（DSO:DigitalStorageOscilloscope）数字示波器将输入信号数字化（即时域取样和幅值量化）后，经D/A转换器再重建波形显示。它具有记忆、存储被观察信号功能，可用来观测和比较单次过程和非周期现象、低频和慢速信号。根据取样方式不同，数字示波器可分为：实时取样、随机取样和顺序取样三大类。由于模拟电路

6、的带宽限制，100MHz以上的示波器，以数字示波器为主。二、主要技术指标1。频带宽度BW和上升时间tr频带宽度BW:一般指Y通道的频带宽度，为Y通道输入信号的上、下限频率。下限频率一般为0Hz，故以信号上限频率为其带宽。上升时间tr：是与带宽相关的参数，表示由于示波器Y通道的频带宽度的限制，当输入一个理想阶跃信号（上升时间为0）时，显示波形的上升沿从10%上升到90%所需时间。它反映了示波器Y通道跟踪输入信号变化的能力：2。扫描速度扫描速度：指荧光屏上单位时间内光点水平移动的距离，单位为“cm/s”。由于荧光屏上通常以1cm间隔做坐标线刻度，1cm称

7、为“1格”(用div表示)，故扫描速度的单位也为“1div/s”。时基因数：扫描速度的倒数称为时基因数，表示单位距离代表的时间，单位为“s/cm”或“ms/div”。在示波器面板上有此参数的旋钮，用以展开高频信号的时间轴。同时设有微调和扩展旋钮。3。偏转因数偏转因数：指在输入信号作用下，光点在荧光屏上垂直（Y）方向移动1cm（即1div）所需的电压值，单位为“V/cm”、”mV/cm”、（或“V/div”、”mV/div”）。示波器面板上也有其旋钮和微调旋钮。偏转灵敏度：偏转因数的倒数称为灵敏度。4。输入阻抗当被测信号接入示波器时，其输入阻抗形成被

8、测信号的等效负载。当输入直流信号时，输入阻抗表现为输入电阻，一般为1M；当输入为交流信号时，输入阻抗用输入