项目一示波器测试板实操(葛中海)

项目一示波器测试板实操

示波器测试板是为了示波器的学习使用而设计电路板，它包括相对独立的八个功能模块；其中前七个功能模块是《模拟电子电路》的七个基本电路，第八个功能模块是《数字电子电路》的555定时器。

一、教学目标

● 掌握中间抽头变压器全波整流电路的结构和特点。

● 掌握二极管并联稳压、三极管串联稳压电路的结构和工作原理。

● 熟悉运算放大器非线性应用特点，认识“滞回比较器”电路的结构和特点。 ● 掌握三极管多谐振荡器的电路结构，认识它的工作原理和波形特点。

● 熟悉RC 串并联网络的频率特性，掌握RC 正弦波振荡器的结构和工作原理。 ● 认识RC 网络超前、滞后的电路结构，理解相位差的形成机理。

● 熟悉基极偏置三极管放大电路结构和工作原理，熟悉有关参数的调整方法。 ● 了解555定时器内部电路的结构特点，掌握它的工作原理。 ● 熟悉555定时器组成的多谐振荡器的电路结构和特点。

二、功能模块

（一）、电源模块

1．工作原理

电源模块电路如图1.1.1。变压器的次级“双绕组”输出，中间抽头接地，经D1-D4大全波整流（注：不是桥式整流，双绕组公共端是地线）分正负“双电源”输出。当插座JP1的电压③正①负时，D1、D3导通（D1输出正电压，D3输出负电压）；当①正③负时，D2、D4导通（D2输出负电压，D2输出正电压）。C2、C6 和C3、C7分别对正负电源滤波——电解电容滤低频，瓷片电容滤高频。

R13和D6组成并联稳压电路，产生+12V 基准电压稳定Q1基极，Q1处于放大状态，发射极输出电压比基极低0.6V （发射结），该电压再由C1、C5和C27二次滤波，所以供给负载的电压相当稳定。

同理，R14和D7组成-12V 基准电压稳定2Q 基极，2Q 处于放大状态，发射极输出电压比基极高0.6V （发射结），该电压再由C1、C5和C26二次滤波，所以供给负载的电压也相当稳定。

由于二极管与负载并联，所以称并联稳压；同理，由于三极管与负载串联，所以称串联稳压。

图1.1.1 电源电路

2．特征波形

P1和P2（正弦波）P3和P4（有纹波的直流）

图1.1.2 CH1是P1，CH2是P2 图1.1.3 CH1是P3，CH2是P4 由图1.1.2可清楚地观察到，当以变压器次级绕组的中间抽头为参考地时，P1和P2是相位反相的正弦波。

由图1.1.3可清楚地观察到，P3和P4分别是具有一定纹波电压的直流电，一个为正电压、另一个为负电压。

注意：信号通道CH1、CH2的参考地电位在屏幕中间！

思考计算：

①．用数字万用表测量P1（或P2）与GND之间电压用什么挡？测量P3（或P4）与GND之间电压又用什么挡？四个结果分别是多少？

答：

②．整流后无滤波时，全波整流电路交流电压有效值U o和直流电压平均值U av有何关系？

③．整流后有滤波且负载较轻时，全波整流电路交流电压有效值U o和直流电压平均值U av有何关系？

④．记录实际测量交流电压有效值U o和直流电压平均值U av，并计算它们的U av/U o？

⑤．根据从示波器上读出的交流电压峰值估算交流电压有效值？和实际测量值是否有差别？

⑥．用数字万用表测量Q1、Q2基极电压分别为多少？计算流过R13、R14的电流为多少？根据经验判断稳压二极管D6、D7是否工作于陡降区？

⑦．用数字万用表测量P5、P6电压分别为多少？判断三极管Q1、Q2的工作状态？（二）、多谐振荡器模块

1．工作原理

所谓振荡器就是接通电源电路即可连续自由振荡，输出一定频率、一定幅度波形的自激振荡电路。由于电路没有稳定状态，三极管在导通和截止两种状态之间来回翻转，所以称多谐振荡器。

如图1.2.1元器件几成对称分布。虽然元器件标称值一样，但是实际的元器件肯定有差异。一旦接通电源就会有一只三极管先导通、另一个暂时截止。

首先，假设Q3开始导通P7接地，由于C20两端电压不能突变，则P9瞬间被拉到某一负

Q一直保持导通。但是，这种状态不能持续长久！随着R27对电位①，Q4可靠截止！此时，3

C20充电的持续进行，P9点电压逐渐上升（见图1.2.3之CH2由负峰值弧线上升段），一旦P9电压上升当到约0.6V，电路随即转入下一个“暂态”……

图1.2.1 多谐振荡器

2．特征波形

①因为Q3刚导通前的瞬间C20正极等于电源电压（见图1.2.2之P7峰值），此时Q4导通C20负极等于0.6V（图

1.2.3之见P9横线段右端），所以，电容C20正、负极之间电压差约为电源电压。由于电容两端电压不能突变，一旦Q3导通电容C20正极从电源峰值跳变为地，负极就必然下跳到某一负电位。

图1.2.2 CH1是P7，CH2是P8 图1.2.3 CH1是P7，CH2是P9

（三）、方波和三角波模块

1．方波电路工作原理

由双门限电压比较器再加上RC 负反馈电路，便可组成方波（矩形波）发生器，如图1.3.1所示。图中双向稳压二极管对输出电压起限幅作用——稳压二极管反向串联，无论何种电压，限幅幅度都为一个二极管正向与和反向稳定电压之和！

观察U 2B ，假设开始时U +=U -=0，且U O =5.6V+0.6V=6.2V ，理论计算门限电压：

V U R R R U O P 2.428

3328

1=?+=

于是，同相端（U +）由零跳变成U P1，而U -=0（电容C10电压不能突变），U -< U P1，确保输出电压U O =6.2V 不变。与此同时，U O 经电阻R32对C10充电，U -由零逐渐上升，当U -> U P1时输出电压翻转，U O 由6.2V 跳变为-6.2V ，这时门限电压：

V U R R R U O P 2.428

3228

2-=?+-

此后电容放电，U -由4.2V 逐渐下降，直到下降到-4.2V 时，输出电压U O 又发生翻转，从-6.2V 跳变为+6.2V ……

图1.3.1 方波发生器

2．特征波形

图1.3.2 CH1是P11，CH2是P12 图1.3.3 CH1是P12，CH2是P13

思考算：

①．观察图1.3.2 显示CH1锯齿波正负峰值约为多少？与理论计算值有差别吗？CH2方波正负峰值约为为多少？与理论计算值有差别吗？

②．图1.3.3显示CH2方波正负方波峰值不对称，正峰值约为为多少？负峰值约为为多少？同学们想一想为什么会这样？

（四）、RC 桥式振荡模块

RC 桥式振荡器如图1.4.1所示。

电路采用集成运放接成同相放大器，并以RC 串并联电路作为选频网络。由于RC 串并联网络在0f f =②附加相移为零，满足电路相位平衡条件，反馈信号与原输入信号相位相同，所引反馈为正反馈！

同时，RC 串并联网络提供的反馈系数3/1/==o f u u F （f u 是运放③端的输入电压，o u 是运放①端的输出电压），只要同相放大器的电压放大倍数A u >3，即可满足起振条件。

图1.4.1 RC 桥式振荡电路图1.4.2 CH1是P15，CH2是P16

②

RC f π2/10=。

电路中设置二极管用意当输出电压幅值增大后二极管电阻减小，即反馈电阻变小，电压放大倍数A u 随之下降，从而达到自动稳幅。

（五）、相位超前滞后模块

所谓相位超前、滞后，就是利用阻容网络构成的RC 充放电电路。超前网络特点：电容串联、电阻接GND ，滞后网络特点：电阻串联、电容接GND 。

由于电容的电流超前于电压，超前网络电容的电流超前作用于电阻上，所以电阻电压波形超前；滞后网络电容的充电电压滞后于电流作用于电阻上，所以电容电压波形滞后。

图1.5.1 CH1是P19，CH22是P20 图1.5.2 CH1是P21，CH12是P22

（六）、电压放大模块

1．工作原理

如图1.6.1，这是常见的分压式偏置式电压放电电路。图中R17、R29分别为上、下偏置电阻，构成对电源+12V 的分压。R10为发射极电阻，由于它没有交流旁路电容，所以R10对交、直流信号都有反馈作用，因而，电路的放大倍数只有几倍。R18是集电极上拉电阻，放大的电压信号由集电极输出，再由C22耦合供给后级电路。R11是负载，计算时可不作考虑。 2．静态工作点的估算

估算静态工作点步骤如下：

Vcc R R R U B ?+=

1729

-=B E U U 0.6V

10/R U I E E = β/E B I I =

C C I R R Vcc U ?+-=)(1018

思考计算：

1．假设三极管电流放大倍数200=β，理论计算B U 、

E U 、E I 、B I 和C U ？

图

1.6.1

2．用数字万用表测量电源网络+12V和P23、P24和P25（Q5的B、C、E）直流电压分别为多少？

3．计算电阻R17、R29、R10和R18实际电流分别为多少？根据计算之结果，估算三极管电流放大倍数有多少？

4. 用示波器测量输入、输出信号的幅度（峰-峰值），粗略计算本电路的电压放大倍数？

5．把一只4.7uF的电容并联于R10两端，观察P26点电压波形如何变？

6.短路R10，重新估算静态工作点，三极管能否正常工作？把R17改为470K又如何？3．特征波形

观察图1.6.1，测试点P23、P24和P25都有稳定直流电压——静态工作点电压。

正常工作时，这些点的波形是叠加在直流电压之上的正弦波，如图1.6.2和图1.6.4。交流测试时没有直流偏压，如图1.6.3和图1.6.5。

CH1、CH2：直流测试CH1、CH2：交流测试

图1.6.2 CH1是P23，CH2是P24 图1.7.3 CH1是P24，CH2是P26

CH1、CH2：直流测试 CH1、CH2：交流测试

图1.7.4 CH1是P23，CH2是P25 图1.7.5 CH1是P23，CH2是P25

P26的直流电压为零，所以交、直流测试的电压波形完全一样，然而意义并不相同，如图1.6.6。

图1.6.6 CH1是P26（交流测试），

CH22是P26（直流测试）

（七）、脉冲调制模块

1．555定时器

用555定时器构成一个施密特触发器，再把这个施密特触发器改接成多谐振荡器，如图1.7.1。不过，我们这个施密特触发器稍微复杂一些，除了“二六一搭”（555定时器的②和⑥脚相连之意）以外，又增加了一个电阻1R 。1R 与555定时器内部的放电管Td 构成了一个反相器。

我们看到，电阻2R 和电容C

构成了RC 积分电路，施密特触发器的一个输出端（⑦脚）接RC 积分电路的输入端，RC 积分电路的输出端接施密特触发器的输入端（555定时器的②和⑥脚）。这样，一个多谐振荡器就成了。

也许有人会问：为什么要用两个输出端（555定时器的⑦脚③脚）的施密特触发器呢？一个输出端的施密特触发器也可以呀！因为施密特触发器的另外一个输出端（③脚）专门作为多谐振荡器的输出，所以我们可以最大限度地保证多谐振荡器的带负载能力（这个多谐振荡器可以驱动小型继电器）！

图1.7.1 555定时器组成多谐振荡器（内部框图） 2．工作原理

当开关1S 断开时，555定时器组成一个标准的多谐振荡器电路结构：充电通路用虚线标记，放电通路用点划线标记，如图1.7.2。如果开关S1闭合，P10点电压的改变影响555定时器内部的参考电压，从而改变555定时器内部比较器的翻转阀门，因此多谐振荡器充、放电频率随之改变，于是就可以观察到脉冲调制波形。

图1.7.2 555定时器组成多谐振荡器图1.7.3 CH1是P27，CH2是P28

3．特征波形（S1断开）

图1.7.4 CH1是P27，CH2是P29 图1.7.5 CH1是P27，CH2是P30

4．特征波形（S1闭合）

图1.7.6 CH1是P27，CH2是P28（低频）图1.8.7 CH1是P27，CH2是P28（高频）

眼图观测实验

实验目的 1、掌握眼图观测的方法。 2、掌握相关眼图的测量方法。实验目的 1、观测眼图。 2、测量沿途的判决电平、噪声容限。实验模块 1、通信原理0 号模块一块 2、通信原理11 号模块一块 3、示波器一台实验原理在实际系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图。二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。．

在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了，因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度。由此可知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。通常眼图可以用图7.6所示的图形来描述。由此图可以看出： 1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。 2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜边越陡，系统对定时抖动越敏感。 3）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。4． 5）在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决； 6）横轴对应判决门限电平。实验步骤 I、观测眼图：1、按如下方式连线:

数字示波器使用实验操作指导

DS1000E-EDU 数字示波器实验操作指导一、显示和测量正弦信号观测电路中的一个未知信号，迅速显示和测量信号的频率和峰峰值。 1、欲迅速显示该信号，请按如下步骤操作： (1) 信号发生器输出一正弦信号，将通道1连接到信号发生器。 (2) 按下示波器将自动设置使波形显示达到最佳状态。在此基础上，您可以进一步调节垂直、水平档位，直至波形的显示符合您的要求。 2. 进行自动测量示波器可对大多数显示信号进行自动测量。欲测量信号频率和峰峰值，请按如下步骤操作 (1) 测量峰峰值按下 Measure 按键以显示自动测量菜单。按下1号菜单操作键以选择信源 CH1 。按下2号菜单操作键选择测量类型：电压测量。在电压测量弹出菜单中选择测量参数：峰峰值。此时，您可以在屏幕左下角发现峰峰值的显示。 (2) 测量频率按下3号菜单操作键选择测量类型：时间测量。在时间测量弹出菜单中选择测量参数：频率。此时，您可以在屏幕下方发现频率的显示。 3、用Cursor 光标测量功能进行手动测量 (1) 信号发生器输出一任意频率的正弦信号，将信号发生器输出端连接示波器通道1。 (2) 按下Cursor 光标测量键，选择手动测量，测量出信号的周期、频率，电压峰峰值，画出信号波形，标出周期、频率，电压峰峰值。二、X －Y 功能的应用，观察李沙如图形 1. 将信号A 连接通道1，将信号B 连接通道2。 2. 若通道未被显示，则按下 CH1 和 CH2 菜单按钮。 3. 按下 AUTO （自动设置）按钮。 4. 调整垂直旋钮使两路信号显示的幅值大约相等。 5. 按下水平控制区域的 MENU 菜单按钮以调出水平控制菜单。 6. 按下时基菜单框按钮以选择 X －Y 。示波器将以李沙如（Lissajous ）图形模式显示。 7. 调整垂直、垂直和水平旋钮使波形达到最佳效果。 8．调节信号发生器A 路信号频率为f X =50Hz ，根据频率比值关系和f X =50Hz ，算出相应的f Y 值。缓慢调节信号发生器B 路信号频率频率f Y ，分别调出 ==Y X X Y N N f f ::3:1；2:1；3:2；1:1的稳定李萨如图形，将所见稳定图形描绘在记录表格（参考下表）中并同时记录信号发生器相应的频率读数f Y 。并计算f Y 信和f Y 的相对偏差

FPGA眼图

高速FPGA系统的信号完整性测试和分析张楷泰克科技（中国）有限公司摘要：随着FPGA器件的速度和容量日益提高，各种高速的并行和串行接口都广泛应用在FPGA上，其中典型的高速串行总线速率超过1Gb/s，这为设计和应用人员提供了极大的灵活性，同时对于FPGA IO的测试和验证也带来了新的挑战。本文针对FPGA中各种高速串行总线的信号，提供全面的信号完整性测试和分析方法。关键词：FPGA，高速串行信号, 信号完整性, 抖动，眼图测试，采样示波器 1. 引言随着FPGA的设计速度和容量的明显增长，当前流行的FPGA芯片都提供高速总线，例如DDR内存总线，PCI-X总线、SPI总线；针对超高速的数据传输，FPGA通过集成SerDes提供高速串行IO，支持各种诸如PCI-E、GBE、XAUI等高速串行总线协议，为各种不同标准的高速传输提供极大的灵活性。典型的高速FPGA器件提供的每一条物理链路的速度从200Mbps到高达10Gbps，高速IO的测试和验证更成为传统专注于FPGA内部逻辑设计的设计人员面临的巨大挑战。这些挑战使设计人员非常容易会把绝大部分设计周期时间放在调试和检验设计上。为了加速对于FPGA中高速并行和串行总线的调试和验证，它需要使用新的高速信号完整性测试工具和分析方法。本文根据当前FPGA的高速总线测试和分析，提供了最新的方法和工具。图1是一个典型FPGA的提供的各种高速接口。对于这些速度从200M到高达10G的高速总线，信号完整性的测试和分析是保证设计成功的基础和关键。图1 典型FPGA的提供的各种高速接口

2. 高速串行总线眼图测试对于采用内嵌SERDES电路的FPGA芯片，其高速串行信号进行测试和验证，最基本的工具是通过示波器进行对其眼图测试。因为眼图能够非常直观的反映一条被测信号路径上的整体信号质量问题，包括信号的抖动量大小（眼宽）以及幅度的大小（眼高）等重要信息。图2是一个高速数据信号的眼图形成的过程。图2 眼图的形成过程从眼图的形成过程可以看出，一个NRZ编码的高速数据无论传输何种码流，都可以看作一个重复信号，经过一定时间和样本数的累计，它反映整个传输链路上的总体信号质量。 3. 选择合适的眼图测试工具 3.1 示波器带宽的要求示波器是进行高速串行信号眼图测试的首选工具。无论是用高速实时示波器还是采样示波器（Sampling Scope）得到眼图，带宽是对示波器的基本要求。以一个NRZ编码的高速串行总线为例，它理想的波形是一个方波信号，方波信号是由它的基波（正弦波）和奇次谐波（3次，5次，7次…）组成。根据信号的传输速率和上升时间，选择尽量高带宽和最快上升时间的示波器，这样测试结果保留更多的谐波分量，构建高精度的眼图测试结果。示波器带宽反映了对被测信号幅度上的衰减，而示波器上升时间决定了对被测信号上升时间测试的误差。经典的示波器带宽和上升时间的关系为：带宽×上升时间＝0.35－0.45，0.35-0.45为常系数。每一个高性能示波器除了提供带宽的指标外，还会给出上升时间，表征其对阶跃信号的测试能力和精度。示波器测试结果的经验公式为：高速串行数据（NRZ编码）提供一般为数据率，其最高的基频为比特率的一半。即假设给定一个NRZ编码的串行信号，码型为时钟码型（即传输的数据为1－0－1－0－1），从频域的角度观测该信号，它成为一个基波为数据率一半的方波信号，这个时钟码型是数据变化最快的情况。以泰克TDS6154C 大于15GHz带宽的实时示波器为例，它可以测试保留6.25Gb/s (2×XAUI)信号的五次谐波，以及10Gb/s (XFI)信号的三次谐波。下表列出了不同的高速串行总线在不同测

示波器在频谱测试中的作用

示波器在频谱测试中的作用对于大量新型设计来说，频域分析是一种关键的调试功能。但是，频域分析必须与时域、数字信号或逻辑通道保持严密的同步。频谱分析对调试工作的价值通常取决于分析速度(更新速度)，因此信号的捕捉和发现极富挑战性。此外，仪器还必须具备足够高的频域和时域灵敏度，以便能够捕捉到信号，如因电磁干扰或其它干扰所产生的频域杂散信号等微小信号。为了获得可以用来调试支持多种信号类型的复杂系统的有价值信息，必须基于时间事件、频率事件或数字码型实现精确触发。在复杂的嵌入式系统中，通常需要同时监测时域和频域中的多个信号。尽管基带数字信号、射频信号和模拟信号是相互关联和依存的，但是基于传统的调试方法，人们常常无法描述或捕捉它们之间的关系。采用微控制器实现的RF 信号反馈控制、低速串行总线、严格的时序关系，以及RF和数字信号之间电磁干扰等都是原型设计阶段令人头痛的问题。通常可以使用数字示波器分析这些信号所产生的问题，但是大多数开发人员却试图寻找其它的仪器。虽然最终可能完成了工作，但是却花费了大量时间，还需要非常丰富经验。将模拟信号、数字信号和RF信号的测试功能整合在一台仪器中，可以降低对不同设计项目所需要的时间和专家经验。任何信号都是关于时间和幅值的函数。因此，不仅需要捕捉信号幅值，而且还要捕捉信号如何随时间而变化。傅立叶变换是将时域函数变换成频域频谱的主要技术。该变换可以为从某个时域波形中采样的信号给出某个时间点的频谱快照。它使得瞬时频谱可以测量，从而可以测量某个信号在任何时刻的频率分量。据此，可以观察频谱随时间而发生的变化，了解什么时候存在以及什么时候不存在干扰，时域事件和频域事件之间是如何关联的。

如何用数字示波器测试开关电源

如何用数字示波器测试开关电源？从传统的模拟型电源到高效的开关电源，电源的种类和大小千差万别。它们都要面对复杂、动态的工作环境。设备负载和需求可能在瞬间发生很大变化。即使是“日用的”开关电源，也要能够承受远远超过其平均工作电平的瞬间峰值。设计电源或系统中要使用电源的工程师需要了解在静态条件以及最差条件下电源的工作情况。过去，要描述电源的行为特征，就意味着要使用数字万用表测量静态电流和电压，并用计算器或PC进行艰苦的计算。今天，大多数工程师转而将示波器作为他们的首选电源测量平台。现代示波器可以配备集成的电源测量和分析软件，简化了设置，并使得动态测量更为容易。用户可以定制关键参数、自动计算，并能在数秒钟内看到结果，而不只是原始数据。电源设计问题及其测量需求理想情况下，每部电源都应该像为它设计的数学模型那样地工作。但在现实世界中，元器件是有缺陷的，负载会变化，供电电源可能失真，环境变化会改变性能。而且，不断变化的性能和成本要求也使电源设计更加复杂。考虑这些问题：电源在额定功率之外能维持多少瓦的功率？能持续多长时间？电源散发多少热量？过热时会怎样？它需要多少冷却气流？负载电流大幅增加时会怎样？设备能保持额定输出电压吗？电源如何应对输出端的完全短路？电源的输入电压变化时会怎样？设计人员需要研制占用空间更少、降低热量、缩减制造成本、满足更严格的EMI/EMC标准的电源。只有一套严格的测量体系才能让工程师达到这些目标。示波器和电源测量对那些习惯于用示波器进行高带宽测量的人来说，电源测量可能很简单，因为其频率相对较低。实际上，电源测量中也有很多高速电路设计师从来不必面对的挑战。整个开关设备的电压可能很高，而且是“浮动的”，也就是说，不接地。信号的脉冲宽度、周期、频率和占空比都会变化。必须如实捕获并分析波形，发现波形的异常。这对示波器的要求是苛刻的。多种探头——同时需要单端探头、差分探头以及电流探头。仪器必须有较大的存储器，以提供长时间低频采集结果的记录空间。并且可能要求在一次采集中捕获幅度相差很大的不同信号。开关电源基础大多数现代系统中主流的直流电源体系结构是开关电源(SMPS)，它因为能够有效地应对变化负载而众所周知。典型SMPS的电能信号路径包括无源器件、有源器件和磁性元件。SMPS尽可能少地使用损耗性元器件(如电阻和线性晶体管)，而主要使用(理想情况下)无损耗的元器件：开关晶体管、电容和磁性元件。 SMPS设备还有一个控制部分，其中包括脉宽调制调节器脉频调制调节器以及反馈环路1等组成部分。控制部分可能有自己的电源。图1是简化的SMPS示意图，图中显示了电能转换部分，包括有源器件、无源器件以及磁性元件。 SMPS技术使用了金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)与绝缘栅双极晶体管(IGBT)等功率半导体开关器件。这些器件开关时间短，能承受不稳定的电压尖峰。同样重要的是，它们不论在开通还是断开状态，消耗的能量都极少，效率高而发热低。开关器件在很大程度上决定了SMPS的总体性能。对开关器件的主要测量包括：开关损耗、平均功率损耗、安全工作区及其他。

信号完整性分析基础系列之一——眼图测量

信号完整性分析基础系列之一 ——关于眼图测量（上）汪进进美国力科公司深圳代表处内容提要：本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇，从四个方面介绍了眼图测量的相关知识：一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。全分为上、下两篇。上篇包括一、二部分。下篇包括三、四部分。您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。在力科于2002年发明基于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基于采样示波器的传统方法。您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是可以作为一项重要的调试工具的。在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。那天面试时，老板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。之后我Google“眼图”，看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。刚刚我再次Google“眼图”，仍然没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。 “在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。当有码

音频测试-示波器-使用方法

★目的：介绍示波器的使用方法，使相关人员能正确操作示波器。 ★示波器的概述示波器是利用电子束的电偏转来观察电压波形的一种常用电子仪器，主要用于观察和测量电信号。下图1为我厂常用的20MHz的双踪示波器。 ★示波器的操作方法第一步骤：示波器的连接 1）连接电源线用220V AC线把示波器连上220V市电。（如上图2） 2）连接信号线将探头插入到示波器左边的CH1接口并顺时针扭动半圈（如上图3）。当探头接在示波器的CH1通道上时，模式开关须打在CH1上（如下图4）。当探头接在示波器的CH2通道上时，模式开关须打在CH2上。（如下图5）图 1 图 2 图 3 探头接在 CH1通道上

3）信号耦合开关的选择（AC GND DC ）信号耦合开关一般紧挨着输入通道，CH1通道和CH2通道各有1个。当只用来观察被测信号中的交流成分时，将开关拔至AC 档（本厂一般选择此档）；当信号的直流成份和交流成分都要观察或信号的频率较低时，将开关拔至DC 档；当开关拔至GND 档时，输入端处于接地状态，用以确定输入端为零时光迹所在位置。（如下图6）第二步骤：开机与光迹调节上述步骤完成后，接下来需要开机预热和调节光迹。（如下图7和图8） 1）开机（POWER ）按电源键开机，开机后电源指示灯会亮。电源按键旁一般标有英文单词power 。 2）亮度调节（INTENSITY ）如果光迹的亮度正常，就不需要调节。当亮度不正常时，我们就左右调节亮度旋纽，顺时针旋转为增亮，逆时针为调暗。亮度调节旋纽旁一般会标有“INTE ”的字样。亮度的英文单词为 intensity 。注意亮度不宜太高，以免影响示波器的使用寿命。 3）聚焦调节（FOCUS ）用以调节示波管电子束的焦点，使显示的光点成为细而清晰的圆点。当光束正常时，我们也不需要调节，只有在光束太粗或不清晰时，我们左右调节聚焦旋纽，使光束处于细而清晰的状态。聚焦调节旋纽旁一般会标有“FOCUS ”的字样。聚焦的英文单词为focus 。 4）光迹平行度调节（TRACE ROTATION ）图 5 电源开关电源指示灯亮度调节聚焦调节图 7 光迹平行度调节光迹图 8 正弦波信号光迹模式开关选择 CH1通道图 6 图 4 模式开关选择 CH2通道探头接在 CH2通道上信号耦合选择开关

眼图观测

眼图观测实验目的 1、掌握眼图观测的方法。 2、掌握相关眼图的测量方法。实验模块 1、通信原理0 号模块一块 2、通信原理11号模块一块 3、示波器一台实验原理在实际系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图。二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。图23-1 眼图的一般描述在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了，因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度。由此可知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。通常眼图可以用图7.6所示的图形来描述。由此图可以看出： 1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。 2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜边越陡，系统对定时抖动越敏感。 3）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。 4）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。

数字示波器的简单使用

预备实验：数字示波器使用方法（简介）内容提示：1、数字示波器功能简介 2、示波器面板照 3、示波器各按钮操作功能 4、示波显示状态的含义 5、常用功能按钮的操作 6、垂直控制按钮的操作 7、水平控制按钮的操作显示 8、触发电平控制按钮的操作 9、操作注意事项 10、显示、测量直流信号 11、显示、测量交流信号一、数字示波器功能简介数字示波器是一种小巧，轻型、便携式的可用来进行以接地电平为参考点测量的数字式实时示波器。它的屏幕既能显示被测信号的波形，还能显示被测信号的电压幅度、周期、频率等有关电参数。 ADS1000CA特点： ●全新的超薄外观设计、体积小巧、携带更方便 ●彩色TFT LCD 显示，波形显示更清晰、稳定 ●双通道，带宽: 25MHZ-100MHZ ●实时采样率：1GSa/s ●存储深度：2Mpts ●丰富的触发功能：边沿、脉冲、视频、斜率、交替、延迟 ●独特的数字滤波与波形录制功能 ●Pass/Fail 功能 ●32 种自动测量功能 ●2 组参考波形、20 组普通波形、20 组设置内部存储/调出；支持波形、设置、CSV 和位图文件U 盘外部存储及调出 ●手动、追踪、自动光标测量功能 ●通道波形与FFT 波形同时分屏显示功能 ●模拟通道的波形亮度及屏幕网格亮度可调 ●弹出式菜单显示模式，用户操作更灵活、自然 ●丰富的界面显示风格：经典、现代、传统、简洁 ●多种语言界面显示，中英文在线帮助系统 ●标准配置接口：USB Host：支持U 盘存储并能通过U 盘进行系统软件升级； USB Device：支持PictBridge 直接打印及与PC 连接远程控制；RS-232

利用数字示波器测试开关电源的方法

利用数字示波器测试开关电源的方法从传统的模拟型电源到高效的开关电源，电源的种类和大小千差万别。它们都要面对复杂、动态的工作环境。设备负载和需求可能在瞬间发生很大变化。即使是“日用的”开关电源，也要能够承受远远超过其平均工作电平的瞬间峰值。设计电源或系统中要使用电源的工程师需要了解在静态条件以及最差条件下电源的工作情况。过去，要描述电源的行为特征，就意味着要使用数字万用表测量静态电流和电压，并用计算器或PC进行艰苦的计算。今天，大多数工程师转而将示波器作为他们的首选电源测量平台。现代示波器可以配备集成的电源测量和分析软件，简化了设置，并使得动态测量更为容易。用户可以定制关键参数、自动计算，并能在数秒钟内看到结果，而不只是原始数据。电源设计问题及其测量需求理想情况下，每部电源都应该像为它设计的数学模型那样地工作。但在现实世界中，元器件是有缺陷的，负载会变化，供电电源可能失真，环境变化会改变性能。而且，不断变化的性能和成本要求也使电源设计更加复杂。考虑这些问题：电源在额定功率之外能维持多少瓦的功率?能持续多长时间?电源散发多少热量?过热时会怎样?它需要多少冷却气流?负载电流大幅增加时会怎样?设备能保持额定输出电压吗?电源如何应对输出端的完全短路?电源的输入电压变化时会怎样? 设计人员需要研制占用空间更少、降低热量、缩减制造成本、满足更严格的EMI/EMC标准的电源。只有一套严格的测量体系才能让工程师达到这些目标。示波器和电源测量对那些习惯于用示波器进行高带宽测量的人来说，电源测量可能很简单，因为其频率相对较低。实际上，电源测量中也有很多高速电路设计师从来不必面对的挑战。整个开关设备的电压可能很高，而且是“浮动的”，也就是说，不接地。信号的脉冲宽度、周期、频率和占空比都会变化。必须如实捕获并分析波形，发现波形的异常。这对示波器的要求是苛刻的。多种探头——同时需要单端探头、差分探头以及电流探头。仪器必须有较大的存储器，以提供长时间低频采集结果的记录空间。并且可能要求在一次采集中捕获幅度相差很大的不同信号。开关电源基础大多数现代系统中主流的直流电源体系结构是开关电源(SMPS)，它因为能够有效地应对变化负载而众所周知。典型SMPS的电能信号路径包括无源器件、有源器件和磁性元件。SMPS尽可能少地使用损耗性元器件(如电阻和线性晶体管)，而主要使用(理想情况下)无损耗的元器件：开关晶体管、电容和磁性元件。

光纤通信系统的眼图测试实验

太原理工大学现代科技学院光纤通信课程实验报告专业班级学号姓名指导教师

实验名称光纤通信系统的眼图测试实验同组人专业班级学号姓名成绩实验三光纤通信系统的眼图测试实验一、实验目的 1、了解眼图的形成过程 2、掌握光纤通信系统中眼图的测试方法二、实验内容 1、测量数字光纤通信系统传输各种数字信号的眼图 2、观察系统眼图，并通过眼图来分析系统的性能三、实验仪器 1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 1台 2、20MHz 双踪模拟示波器 1台 3、万用表 1台 4、FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1根 5、850nm 光发端机和光收端机（可选） 1套 6、ST/PC-ST/PC 多模光跳线（可选） 1根四、实验原理眼图是衡量数字光纤通信系统数据传输特性的简单而又有效的方法。眼图可以在时域中测量，并且可以用示波器直观的显示出来。图20-1是测量眼图的系统框图。测量时，将“伪随机码发生器”输出的伪随机码加在被测数字光纤通信系统的输入端，该被测系统的输出端接至示波器的垂直输入，用位定时信号（由伪随机码发生器提供）作外同步，在示波器水平输入用数据频率进行触发扫描。这样，在示波器的屏幕上就可以显示出被测系统的眼图。图1、眼图测试系统框图 ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………

伪随机脉冲序列是由n 比特长，2n 种不同组合所构成的序列。例如，由n=2比特长的4种不同有组合、n=3比特长的8种不同的组合、n=4比特长16种不同的组合组成，直到伪随机码发生器所规定的极限值为止，在产生这个极限值以后，数据序列就开始重复，但它用作为测试的数据信号，则具有随机性。如图20-2所示的眼图，是由3比特长8种组合码叠加而成，示波器上显示的眼图就是这种叠加的结果。分析眼图图形，可以知道被测系统的性能，下面用图20-3所示的形状规则的眼图进行分析： 1、当眼开度V V V ?-为最大时刻，则是对接收到的信号进行判决的最佳时刻，无码间干扰、信号无畸变时的眼开度为100％。 2、由于码间干扰，信号畸变使眼开度减小，眼皮厚度V 增加，无畸变眼图的眼皮厚度应该等于零。 3、系统无畸变眼图交叉点发散角 b T T ?应该等于零。 4、系统信道的任何非线性都将使眼图出现不对称，无畸变眼图的正、负极性不对称度 5、系统的定时抖动（也称为边缘抖动或相位失真）是由光收端机的噪声和光纤中的脉冲失真产生的，如果在“可对信号进行判决的时间间隔T b ”的正中对信号进行判决，那么在阈值电平处的失真量ΔT 就表示抖动的大小。因此，系统的定时抖动用下式计算：定时抖动＝ …………………………………装……………………………………订………………………………………线……………………………………………

示波器测试数据

数字光纤通信系统信号眼图测试

实验二数字光纤通信系统信号眼图测试一．实验目的 1.了解眼图产生的基础，根据眼图测量数字通信系统性能的原理； 2.学习通过数字示波器调试、观测眼图; 3.掌握判别眼图质量的指标; 4.熟练使用数字示波器和误码仪。二．实验原理眼图是估计数字传输系统性能的一种十分有效的实验方法。这种方法已广泛应用于数字通信系统，在光纤数字通信中也是评价系统性能的重要实验方法。眼图是在时域进行的用示波器显示二进制数字信号波形的失真效应的测量方法。图2.1是测量眼图的装置图。由AV5233C误码仪产生一定长度的伪随机二进制数据流（AMI码、HDB3码、RZ 码、NRZ码）调制单模光产生相应的伪随机数据光脉冲并通过光纤活动连接器注入单模光纤，经过光纤传输后，再与光接收机相接。光接收机将从光纤传输的光脉冲变为电脉冲，并输入到AV4451（500MHz）示波器，示波器显示的扫描图形与人眼相似，因此称为眼图。用眼图法测量系统时应有多种字型，可以采用各比特位上0和1出现的概率相等的随机数字信号进行测试。AV5233C误码仪用来产生伪随机数字序列信号。在这里“伪随机”的意义是伪随机码型发生器产生N比特长度的随机二进制数字信号是数字序列在N 比特后发生重复，并不是测试时间内整个数字序列都是随机的，因此称为“伪随机”。伪随机序列如果由2比特位组成，则共有四种组合，3比特数字信号有8种组合，N比特数字信号有2N个组合。伪随机数字信号的长度为2N-1，这种选择可保证字型不与数据率相关。例如N可取7、10、15、23、31等。如果只考虑3比特非归零码，应有如图2.2所示的8种组合。将这8种组合同时叠加，就可形成如图2.3所示的眼图。图2.1 眼图测量装置

示波器检测全电视视频信号的波形图解

示波器检测全电视视频信号的波形图解彩电维修更是示波器用武之地，图①②③是全电视视频信号的波形，这种波形贯穿图像通道的全过程。对有光栅有伴音而无图像的故障此波形的有无处就是故障所在点。图④是场输出波形，当光栅出现异常是此波形将有明显变形。最下边是三幅波形图和对应的电视屏幕图像场畸形⑤是行输出变形，一般情况下不要测行管集电极，以免击穿探头。可测低压绕组的输出端，也可在1比10衰减探头后再接一个9M的电阻去测试。图⑩是行振荡电路输出的行激励波形。当行输出波形变成图11波形时多是行激励不足，行管发热温升快，易烧坏。图12是高压包局部短路的波形。图⑥是晶体振动器的波形，在示波器频率指标不够时看到的是一条亮带。它是判断CPU是否工作的主要依据。图⑦是开关电源开关管集电极的波形，是判断电源是否振荡的基本条件。如波形上沿有毛刺将导致开关变压器支支响和开关管损坏。图⑧是沙堡脉冲波形，它是由三个作用不同的脉冲组合而成，在场频时将观察不到它的全貌。它的有无将影响视频信号的色彩和亮度处理。图⑨是视放尾板上三个电子枪阴极的波形，与一些图纸上所标波形不一样，因图纸所标是彩条信号的波形，这是电视图像的信号波形。

笔者最近将ET521A及健伍CS-4035模拟(40M)示波器进行了实际波形测试，并拍下了一些彩电波形供大家参考。健伍CS-4035为带宽40MHz的实时模拟示波器，属典型的手动调节（无CRT读出功能）测试示波器，其所有测试均需手动调节，需对水平扫描速度、垂直灵敏度、同步电平等控制功能进行适当调节方能获得稳定合适的波形显示，由于其采用屏幕为8*10cm内刻度高亮度示波管进行波形显示，故而扫描线亮度清晰度高，内设有电视行场同步触发滤波通道，能方便观察到稳定的行场同步电视信号波形，是比较适合的常用模拟示波器。 ET521A波形测量采用数字取样、液晶显示，显示采用几秒刷新一次，方便人眼观察，当波形变化较多时，其显示的波形在显示一种波形后，下一次显示的波形又会有所不同，初次接触到的该类显示方式的朋友会不习惯，感觉到波形老是一跳一跳的，实际上是示波表在捕捉动态波形，进行静态显示，此时更能观察到波形的各个细节；当测量的波形为稳定而变化很小的信号时，则显示波形的稳定性与CRT模拟示波器显示无多大差别的，以上是笔者对数字示波表测量显示的粗浅理解，请大家多多指教。被测彩电为21吋海信OM8370超级芯片彩电比较关键的波形，工作信号是A V信号（卫星接收机实时视频信号）输入；其中标有第“2（或其它）”脚是指OM8370的引脚序号，请大家注意，其它的一些波形都注明了电路功能位置的。下面的图形中标有图a的是CS-4035测得的波形，而标有图b波形为ET521A测得的波形；由于CS-4035为手动调节的模拟示波器，故而测量波形时须得适当调节水平扫描、垂直灵敏度、触发同步模式及同步电平等才能获得合适的波形显示，由于其档位难以完整记录，故而未列出其波形的周期、频率、Vp-p值等，只是为取得适当观察的波形进行拍摄，并不说明测量时不用调节其测量旋钮，其各项参数可参考ET521A的读数，ET521A全面的数据显示，可极其方便读取波形的频率、周期、Vp-p值，供参考分析。一、OM8370第②、③脚时钟、数据线波形图：此主题相关图片如下：2脚波形.jpg 此主题相关图片如下：第2脚scl串行时钟信号波形图b.jpg

眼图测量方法B

三、眼图测量方法之前谈到，眼图测量方法有两种：2002年以前的传统眼图测量方法和2002年之后力科发明的现代眼图测量方法。传统眼图测量方法可以用两个英文关键词来表示：“Triggered Eye”和“Single‐Bit Eye”。现代眼图测量方法用另外两个英文关键词来表示：“Continuous‐Bit Eye”和“Single‐Shot Eye”。传统眼图测量方法用中文来理解是八个字：“同步触发+叠加显示”，现代眼图测量方法用中文来理解也是八个字：“同步切割+叠加显示”。两种方法的差别就四个字：传统的是用触发的方法，现代的是用切割的方法。“同步”是准确测量眼图的关键，传统方法和现代方法同步的方法是不一样的。“叠加显示”就是用模拟余辉的方法不断累积显示。传统的眼图方法就是同步触发一次，然后叠加一次。每触发一次，眼图上增加了一个UI，每个UI的数据是相对于触发点排列的，因此是“Single‐Bit Eye”,每触发一次眼图上只增加了一个比特位。图一形象表示了这种方法形成眼图的过程。图一传统眼图测量方法的原理传统方法的第一个缺点就是效率太低。对于现在的高速信号如PCI‐Express Gen2，PCI‐SIG 要求测量1百万个UI的眼图，用传统方法就需要触发1百万次，这可能需要几个小时才能测量完。第二个缺点是，由于每次触发只能叠加一个UI,形成1百万个UI的眼图就需要触发1百万次，这样不断触发的过程中必然将示波器本身的触发抖动也引入到了眼图上。对于2.5GBbps以上的高速信号，这种触发抖动是不可忽略的。如何同步触发，也就是说如何使每个UI的数据相对于触发点排列？也有两种方法，一种方法是在被测电路板上找到和串行数据同步的时钟，将此时钟引到示波器作为触发源，时钟的边沿作为触发的条件。另外一种方法是将被测的串行信号同时输入到示波器的输入通道和硬件时钟恢复电路(CDR)通道，硬件CDR恢复出串行数据里内嵌的时钟作为触发源。这种同

数字示波器使用方法

数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点，其使用日益普及。由于数字示波器与模拟示波器之间存在较大的性能差异，如果使用不当，会产生较大的测量误差，从而影响测试任务。区分模拟带宽和数字实时带宽带宽是示波器最重要的指标之一。模拟示波器的带宽是一个固定的值，而数字示波器的带宽有模拟带宽和数字实时带宽两种。数字示波器对重复信号采用顺序采样或随机采样技术所能达到的最高带宽为示波器的数字实时带宽，数字实时带宽与最高数字化频率和波形重建技术因子K相关（数字实时带宽=最高数字化速率/K），一般并不作为一项指标直接给出。从两种带宽的定义可以看出，模拟带宽只适合重复周期信号的测量，而数字实时带宽则同时适合重复信号和单次信号的测量。厂家声称示波器的带宽能达到多少兆，实际上指的是模拟带宽，数字实时带宽是要低于这个值的。例如说TEK公司的TES520B的带宽为500MHz，实际上是指其模拟带宽为500MHz，而最高数字实时带宽只能达到400MHz远低于模拟带宽。所以在测量单次信号时，一定要参考数字示波器的数字实时带宽，否则会给测量带来意想不到的误差。有关采样速率采样速率也称为数字化速率，是指单位时间内，对模拟输入信号的采样次数，常以MS/s表示。采样速率是数字示波器的一项重要指标。 1.如果采样速率不够，容易出现混迭现象如果示波器的输人信号为一个100KHz的正弦信号，示波器显示的信号频率却是50KHz，这是怎么回事呢？这是因为示波器的采样速率太慢，产生了混迭现象。混迭就是屏幕上显示的波形频率低于信号的实际频率，或者即使示波器上的触发指示灯已经亮了，而显示的波形仍不稳定。混迭的产生如图1所示。那么，对于一个未知频率的波形，如何判断所显示的波形是否已经产生混迭呢？可以通过慢慢改变扫速t/div到较快的时基档，看波形的频率参数是否急剧改变，如果是，说明波形混迭已经发生；或者晃动的波形在某个较快的时基档稳定下来，也说明波形混迭已经发生。根据奈奎斯特定理，采样速率至少高于信号高频成分的2倍才不会发生混迭，如一个500MHz的信号，至少需要1GS/s的采样速率。有如下几种方法可以简单地防止混迭发生： ·调整扫速； ·采用自动设置（Autoset）； ·试着将收集方式切换到包络方式或峰值检测方式，因为包络方式是在多个收集记录中寻找极值，而峰值检测方式则是在单个收集记录中寻找最大最小值，这两种方法都能检测到较快的信号变化。 ·如果示波器有Insta Vu采集方式，可以选用，因为这种方式采集波形速度快，用这种方法显示的波形类似于用模拟示波器显示的波形。 2.采样速率与t/div的关系每台数字示波器的最大采样速率是一个定值。但是，在任意一个扫描时间t/div，采样速率fs由下式给出： fs=N/(t/div) N为每格采样点

音频测试-示波器-使用方法

类别音频设备版本R1文件编号C304-OSCILL- 制定部门品保部制定日期2011年11月30日页次2/7 ★目的：介绍示波器的使用方法，使相关人员能正确操作示波器。 ★示波器的概述示波器是利用电子束的电偏转来观察电压波形的一种常用电子仪器，主要用于观察和测量电信号。下图1为我厂常用的20MHz的双踪示波器。 ★示波器的操作方法第一步骤：示波器的连接图 1 图 2 图 3 探头接在 CH1通道上

类别音频设备版本 R1 文件编号 C304-OSCILL- 制定部门品保部制定日期 2011年11月30日页次 3/7 1）连接电源线用220V AC 线把示波器连上220V 市电。（如上图2） 2）连接信号线将探头插入到示波器左边的CH1接口并顺时针扭动半圈（如上图3）。当探头接在示波器的CH1通道上时，模式开关须打在CH1上（如下图4）。当探头接在示波器的CH2通道上时，模式开关须打在CH2上。（如下图5） 3）信号耦合开关的选择（AC GND DC ）信号耦合开关一般紧挨着输入通道，CH1通道和CH2通道各有1个。当只用来观察被测信号中的交流成分时，将开关拔至AC 档（本厂一般选择此档）；当信号的直流成份和交流成分都要观察或信号的频率较低时，将开关拔至DC 档；当开关拔至GND 档时，输入端处于接地状态，用以确定输入端为零时光迹所在位置。（如下图6）第二步骤：开机与光迹调节上述步骤完成后，接下来需要开机预热和调节光迹。（如下图7和图8）图 5 电源开关电源指示灯亮度调节聚焦调节光迹平行度调节光迹正弦波信号光迹模式开关选择 CH1通道图 6 图 4 模式开关选择探头接在 CH2通道上信号耦合选择开关

眼图测量

眼图——概念与测量（摘记）中文名称：眼图英文名称： eyediagram;eye pattern 定义：示波器屏幕上所显示的数字通信符号,由许多波形部分重叠形成，其形状类似“眼”的图形。“眼”大表示系统传输特性好；“眼”小表示系统中存在符号间干扰。一．概述 “在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，码元不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了，因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度，反映了码间串扰的强弱。由此可知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。通常眼图可以用下图所示的图形来描述，由此图可以看出：（1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。（2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜率越大，系统对定时抖动越敏感。

（3）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。 (4）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。（5）在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决。（6）横轴对应判决门限电平。” 二、眼图的一些基本概念 —“什么是眼图？” “眼图就是象眼睛一样形状的图形。图五眼图定义” 眼图是用余辉方式累积叠加显示采集到的串行信号的比特位的结果，叠加后的图形形状看起来和眼睛很像，故名眼图。眼图上通常显示的是1.25UI的时间窗口。眼睛的形状各种各样，眼图的形状也各种各样。通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。图六的眼图有“双眼皮”，可判断出信号可能有串扰或预（去）加重。图六“双眼皮”眼图图七的眼图“眼睛里布满血丝”，这表明信号质量太差，可能是测试方法有错误，也可能是PCB布线有明显错误。

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