示波器基础知识
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。
示波器基础知识
• 统一带宽的标准
– 模拟带宽＝重复信号带宽＝单次信号带宽 – 每一通道都有同样的表现
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数字示波器的波形捕获率
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波形捕获速率是示波器重要的指标
• 示波器是观察电信号的窗口
–不但要观察重复信号并要捕获单次信号， –而且需要捕获重复信号中的毛刺和偶然事件。 –不但显示简单信号而且能显示复杂信号 –实时显示波形变化，并可生成丰富的数据，准确地反映 波形的活动情况。
– 被测上升时间＝ /信号上升时间²＋仪表上升时间²
例：信号上升3.5nS,仪表上升3.5nS,测得上升时间为： 上升时间与测量精度 示波器与信号上升时间之比 1:01 2:01 3:01 4:01 5:01 7:01 10:01 测量精度 41% 22% 12% 5% 2% 1% 0.50%
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数字等效采样技术
需要对信号进行多次触发
从重复性信号的不同的周期经过多次单采样， 从重复性信号的不同的周期经过多次单采样，取得足够的采样点 来重建这个重复信号的波形。等效采样必须满足两个前提条件： 来重建这个重复信号的波形。等效采样必须满足两个前提条件： 1、信号必须是重复的 2、必须能稳定触发
每秒8个采样点 每秒 个采样点
采样率＝ 采样率＝8S/s 1 最快扫 （显示屏上每格 显示点数目） 描速度 显示点数目） 等效转换率 ＝1 / (5nS/25) =5GS/s
其他定义（等效） 其他定义（等效）
是指最快的水平扫描速度 转换率是指最快的水平扫描速度下 转换率是指最快的水平扫描速度下，把 对重复信号多次触发收集的采样点 收集的采样点显 从对重复信号多次触发收集的采样点显 示在屏幕上时 上时， 示在屏幕上时，点与点之间的最小时间 距离。 距离。
2024版泰克示波器测眼图教程从基础到实践
介绍针对不同类型的噪声所采取的抑制措施，包括滤波、屏蔽、接 地等。
噪声测试与评估
讲解如何在示波器上进行噪声测试，并评估噪声对系统性能的影响。
高速串行通信中的眼图测试挑战
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高速串行通信特点
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眼图测试难点及解决方案 分析在高速串行通信中进行眼图测试的难点，如 信号衰减、码间干扰等，并给出相应的解决方案。
信号测量基础概念
信号测量涉及的基本概念包括幅度、 频率、相位、波形等。
波形是信号在时域上的表现形式，不 同类型的信号具有不同的波形特征， 如正弦波、方波、脉冲波等。
幅度表示信号的大小，频率表示信号 的周期性变化速度，相位表示信号波 形在时间上的相对位置。
了解这些基础概念对于正确使用示波 器进行信号测量至关重要。
02
采样过程需要保证 足够的采样率和精 度，以捕获信号中 的高频成分和细节。
03
触发信号用于同步 采样过程，确保每 次采样都能捕获到 完整的信号周期。
04
显示过程将采样得 到的信号数据以图 形化方式呈现出来， 形成眼图。
眼图质量评估指标
表示数字信号在时域上的不稳定 性，包括随机抖动和确定性抖动。
表示数字信号在逻辑“0”和逻辑 “1”之间的电平阈值。
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高速串行通信标准与眼图要求 介绍常见的高速串行通信标准（如PCI Express、 USB3.0等），以及这些标准对眼图的具体要求。
自动化测试脚本编写与应用
自动化测试脚本概念及作 用
介绍自动化测试脚本的概念，以及其在眼图测 试中的应用，如提高测试效率、减少人为误差 等。
自动化测试脚本编写方法
示波器的使用原理
示波器的使用原理
示波器是一种专门用于测量和显示电信号波形的仪器。
它通过将电信号转换为可见的图形，使得人们能够直观地观察和分析电信号的各种特征和参数。
示波器的基本组成部分包括：输入端口、垂直放大器、水平放大器、时间基准、触发电路和显示屏幕。
首先，电信号从输入端口进入示波器。
输入端口通常是一个电缆插孔，用于连接待测电路或设备的信号输出。
接下来，信号经过垂直放大器进行放大。
垂直放大器的作用是将输入信号幅度调整到适合示波器的显示范围内。
放大器通常采用可变增益的形式，使得用户可以根据需要调整信号的显示大小。
然后，信号经过水平放大器进行水平方向上的放大。
水平放大器用于调整信号在水平方向上的显示速率，以便让用户能够清晰地观察到信号的波形特征。
时间基准是示波器中的一个重要组成部分，用于提供水平方向上的时间参考。
通过调整时间基准，用户可以改变示波器屏幕上信号波形的显示速率。
触发电路的作用是确定显示屏上显示的信号波形的起始位置。
触发电路通过对输入信号进行比较和判断，当满足用户设定的触发条件时，触发电路会发出触发信号，告诉示波器从何处开
始显示。
最后，通过电子束在显示屏上绘制图形，将输入信号的波形显示出来。
通常示波器的显示屏是一个阴极射线管，通过控制电子束的位置和强度，可以在屏幕上绘制出各种波形形状。
总之，示波器通过将电信号转换为可见的图形，帮助用户直观地观察和分析信号波形。
它的工作原理是通过放大、调整显示速率、触发和绘制图形等步骤来实现。
示波器及探头使用
示波器及探头使用公司目前使用的示波器以数字示波器为主，分为两类，一类是福禄克（FLUKE）数字示波器，另一类是泰克（Tektronix ）,另外还有一台建伍（KENWO0D）模拟示波器。
示波器在生产和研发中都是非常重要的一种仪器，而且也是非常昂贵的一种仪器，所以正确使用示波器不仅能提高工作效率，也能减小对示波器的不合理损耗。
一、示波器基础知识♦什么叫示波器？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。
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。
♦波形测量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。
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。
其他有些示波器还提供了测量相位、占空比、延时、上升时间等的功能。
♦示波器的分类模拟示波器本质上，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频度越大，显示得也越亮。
示波器使用基础知识
示波器使用基础知识示波器（Oscilloscope）是一种用于观测和测量电信号波形的仪器，是电子实验室和工程师常用的工具之一、它能够显示电压随时间变化的波形图，并可以用于分析信号的频率、幅度、相位等特性。
本文将介绍示波器的基础知识，包括工作原理、种类、操作方法等内容。
一、示波器的工作原理示波器的工作原理基于信号的采样和显示。
当被测信号通过示波器的输入通道时，示波器会对信号进行采样，并将采样结果通过电子束扫描的方式显示在屏幕上，形成波形图。
示波器的核心部件是电子束管，它是一种真空管，内部包含有阴极、聚焦剂、水平和垂直偏转板等。
当示波器接收到信号后，会对电子束施加水平和垂直的偏转电压，使电子束在屏幕上形成波形图。
二、示波器的种类示波器根据使用范围、性能特点等因素可以分为不同的种类。
常见的示波器包括：1.模拟示波器：采用电子束管显示波形图，具有较高的输入动态范围和带宽，适用于高频、高速的信号测量。
2.数字示波器：采用数字方式对信号进行采样和处理，并通过液晶显示屏显示波形图。
数字示波器可以对波形进行数学运算、存储、触发等操作，适用于对信号进行更复杂的分析和处理。
3.存储示波器：能够将波形数据存储在内部存储器中，并可以通过接口输出到计算机进行进一步分析和处理。
4.扫描示波器：通过扫描方式显示多个信号的波形图，适用于多通道信号的观测和比较。
三、示波器的操作方法1.连接电源和信号源：示波器通常需要连接外部电源，并通过输入通道接收被测信号。
在连接信号源时，需要注意信号源的适配性和匹配阻抗。
2.调节水平和垂直控制：示波器的水平和垂直控制可以调节波形图的位置和大小。
水平控制可以调整波形图的水平偏移和触发位置，垂直控制可以调整波形图的幅度和灵敏度。
3.设置触发模式：示波器可以设置触发模式以稳定地显示波形图。
触发模式可以根据信号的上升沿、下降沿、脉冲宽度等进行设置。
4.进行波形显示和分析：根据需要可以选择采样率和时间基准进行波形显示。
示波器原理与使用
示波器原理与使用
示波器是一种用来观测、测量电信号的仪器。
它能够将电信号转换为对应的图形波形，并将其显示在示波器的屏幕上。
示波器的基本原理是利用电子束在示波管内偏转，从而在屏幕上显示电信号的波形。
其中，电子束的运动是由垂直和水平偏转系统控制的。
垂直偏转系统负责控制电子束在屏幕上的垂直位置，从而显示电信号的振幅。
水平偏转系统则控制电子束的水平位置，表示时间。
示波器的使用通常包括以下几个步骤：
1. 连接电源和信号源：将示波器与电源和待测电路连接。
确保电源电压和信号源频率符合示波器的规格要求。
2. 调整示波器参数：根据需要，设置示波器的垂直灵敏度、水平扫描速度等参数，以确保波形可见且适合观测。
3. 观察波形：打开示波器的电源，将待测信号输入示波器。
在屏幕上可以看到电信号的波形。
根据需要，可以调整显示的时间和垂直位置。
4. 测量信号参数：示波器还可以提供一些测量功能，如测量波形的频率、幅值、周期等。
可以根据需要使用相应的测量功能。
5. 记录和分析数据：如果需要记录和分析波形数据，可以将示波器与计算机或存储设备连接，并使用相应的软件进行数据处
理。
总之，示波器是一种重要的测试工具，能够帮助工程师观测和测量电信号，用于故障排查、信号分析等工作。
正确使用示波器，可以提高工作效率，确保电路和设备的正常运行。
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。
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1.带宽对测量真实度的影响
带宽不足将导致波形幅度衰减和波形失真。
不同带宽对方波信号的响应：
带宽越宽，测量到的信号波形与幅度衰减越小，还
原出来的波形与真实波形越接近。
2.带宽与上升时间的关系
上升时间的定义：信号幅度从10%到90%经历的时间差。 计算公式及推导：Risetime=0.35/Bandwidth
工 作 汇 报
2013.5.8
2
3 3
二者优点集于一身
带宽指的是示波器前端放大器的模拟带宽Байду номын сангаас是由放大器的
幅频特性确定的。一般定义为正弦输入信号的幅度衰减到输入
70.7%（-3db）时对应的频率(f2)。
推导：
带宽决定了示波器对信号的基本测量能力。随着输入信号 频率的增加，示波器对信号的准确显示能力将下降，信号的幅 度会出现失真，细节将丢失，对信号的测量将没有意义。
PS:
示波器带宽对测量上升时间精确度的影响：
由此可见，要达到精确测量，示波器带宽应该 是待测信号最高频率的3倍以上（一般3—5倍即可）。 带宽不够，会导致上升时间变缓，幅度衰减且高频 成分丢失。
3.带宽的缺点：带宽越大，底噪音越大
4. 采样率决定单次带宽
4. 采样率对上升时间测量的影响