数字示波器原理及使用
数字示波器的原理
数字示波器的原理
数字示波器是一种基于数字信号处理技术的电子测量仪器，它主要由输入信号采集模块、模数转换器、存储器、数字信号处理器、显示器等部分组成。
数字示波器的原理如下：
1.输入信号采集模块。
输入信号采集模块负责将要测试的模拟信号转换为数字信号。
通常采用的方式是使用模数转换器将模拟信号转换成数字信号。
模数转换器将模拟信号所代表的数值转换成等效数字信号，数字信号的大小取决于模数转换器的位数。
例如，8位模数转换器可以转换成256级数字信号。
2.存储器。
存储器用于存储采集到的数字信号，它通常是一个高速存储器，能够在很短的时间内存储大量的数据。
3.数字信号处理器。
数字信号处理器负责对数字信号进行处理和分析。
它可以对存储器中存储的数据进行处理，从而得到所要测量的信号在时间和幅度上的波形。
4.显示器。
显示器用于显示所测量的信号波形。
数字信号处理器将处理后的信号波形发送给显示器，实时显示出信号的振幅、频率、相位等参数。
综上所述，数字示波器利用数字信号处理技术，将模拟信号转换成数字信号，然后存储、处理、分析、显示，实现了求取信号的各种参数和波
形形态的功能。
这可以让电子工程师或者电子技术人员更加准确地评估、分析和诊断电路和系统的性能。
数字示波器的原理
数字示波器的原理
1.采样：数字示波器通过内置的模数转换器将连续的模拟信号转换为
离散的数字信号。
采样率是指每秒对模拟信号进行采样的次数，一般为其
信号带宽的两倍。
例如，如果信号带宽为100MHz，则通常需要至少
200MS/s的采样率。
2.数字化：采样后的模拟信号被转换为数字形式的样本。
转换的精度
由示波器的分辨率决定，分辨率越高，则样本越准确。
3.存储：示波器将采样到的数字样本存储在内存中，形成数字波形。
存储深度是示波器内存的大小，深度越大，则可存储的波形越长。
4.显示：示波器将存储的数字波形通过内置的显示器显示出来。
用户
可以通过控制面板或计算机软件对波形进行观察和操作。
一般来说，示波
器的显示器能够以较高的分辨率和刷新率显示波形。
5.分析：数字示波器提供多种分析功能，例如测量信号的幅值、频率、相位等，还可以进行波形的加减乘除、傅里叶变换等操作。
这些分析功能
有助于用户对信号进行深入的分析和理解。
总的来说，数字示波器通过采样、数字化、存储、显示和分析等步骤，能够准确地捕捉和展示信号的各种特征，为工程师和科研人员提供了强大
的测量和分析工具。
数字示波器的原理和使用
数字示波器的原理和使用
数字示波器（Digital Oscilloscope）是用于检测和显示电压信
号的一种仪器。
它通过采集电压信号，并将其转换为数字信号进行处理和显示。
数字示波器的工作原理如下：首先，它使用一对输入探头将待测电压信号引入示波器。
探头将电压信号转换为与示波器输入电路兼容的信号。
然后，信号经过模拟前端电路进行滤波和放大。
接着，模拟信号被采样并转换为数字信号，即通过模数转换器（ADC）将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
数
字信号表示的幅值被存储在内存中。
示波器的显示部分会读取内存中存储的数字信息，并将其转换为图形显示。
通常，示波器的显示屏幕会绘制出与时间相关的波形图像，包括电压的幅值和随时间变化的动态。
示波器还可以通过调整时间基准和垂直缩放等功能来提供更详细的波形显示。
为了获得更精确的测量结果，示波器还可以提供各种触发功能。
触发功能通过设置特定的触发条件，使示波器能够在特定事件发生时进行采样和显示。
触发条件通常是基于电压水平、边沿或脉冲宽度等参数设置的。
使用数字示波器时，首先需要正确连接电路进行测量，并选择合适的电压和时间基准来显示所需的信号。
然后，通过调整垂直和水平缩放，可以调整波形图像的幅值和时间范围。
如果需要，还可以使用触发功能来稳定波形显示。
数字示波器的使用范围广泛，可用于电子设备的开发、维修和故障排查等方面。
它可以帮助工程师们准确测量和分析电路中的电压信号，从而确保电子设备的正常运行。
数字示波器实验原理
数字示波器实验原理
数字示波器是一种测量和显示电信号波形的仪器。
它通过将输入的模拟电信号转换为数字信号，并使用数码技术进行处理和显示。
数字示波器实验原理主要包括以下几个方面：
1. 信号采集：示波器使用探头将待测电信号接入到示波器的输入端口。
在输入端口，示波器通过电阻分压、差动放大等方式对信号进行预处理和保护。
2. 信号转换：示波器将输入的模拟电信号转换为数字信号。
这需要经过模数转换（A/D 转换），将输入的连续模拟信号转为离散的数字信号。
3. 信号处理：示波器通过对数字信号进行处理，如滤波、放大、补偿等，以改善信号质量和测量的准确性。
4. 波形显示：示波器会将处理后的数字信号转换为模拟信号，然后通过电子束在显示屏上扫描绘制出波形。
示波器的水平和垂直扫描功能能够控制波形的水平和垂直位置，从而实现波形的调整。
5. 触发功能：示波器通过设置触发条件，可以选择信号波形的起始点，也可以分析特定的波形细节。
数字示波器相对于模拟示波器具有更高的精度和稳定性，可提
供更多的测量和调整功能。
它具有高带宽、高分辨率、多通道、存储和回放等特点，广泛应用于电子工程、通信、医疗、科研等领域。
数字示波器的原理及使用
局 部 面 板 图
.
返回
7
7
1.2 屏幕刻度和标注信息
测量状 态
触发电 平指示
第一路 被测信 号指示
CH1电 压档位
CH2电 压档位
扫描线
扫描时 间档位
.
显示的波形在时间周轴上移动的 相对时间，X轴与Y轴的交叉点为
T=0
显示的 信号在 存贮器 中的位
置
触发信 号源
屏幕菜 单选择
键
刻度线
返回
8
8
2. 基本操作方法
X (格)
例: 幅度测量读数 偏转因数：1V/格；峰峰值垂直距离：4.02格 周期测量读数 扫描时因数：1ms；一个波长的. 水平距离：5.10/3＝1.70格43 43
.
44 44
3、测量信号的频率 观察李萨如图形
两个相互垂直的谐振动合成时，若其频率fx与fy 成简单的 整数比，合成的轨迹是封闭的稳定几何图形，称为李萨如图
.
4
4
1.1 示波器面板介绍
辅助测量设操置作：方提式供控显制示：方提式供、“测自量动方调式整、”光和标“方显式示、静止”两种 采样频率、选应择用方式等选择
.
5
5
1.1 示波器面板介绍
屏幕菜 单选择
测量辅 助设置
辅助 操作
稳定 触发
电源 开关
屏幕
Y轴 调整
输入 插座
.
扫描 调整
校准 信号
6
6
1.1 示波器面板介绍
.
45 45
nx：ny
1:1
1:2
2:3
李萨如图形
nx ny fy(Hz) fx(Hz)（待测）
fxinnyxii fyi
数字示波器的使用方法示波器使用教程示波器使用说明
数字示波器的使用方法示波器使用教程示波器使用说明数字示波器的使用方法数字示波器是一种高精度、高效率的电子测试仪器。
它可以用来测量电流、电压和频率等电性量，并将结果在荧光屏上显示出来，使用户通过视觉直观地了解电路中的信号波形，方便电路的维护和调试。
那么，如何正确地使用数字示波器呢？本文将从示波器的基本原理、使用方法、测量技巧等方面为您进行详细讲解。
一、数字示波器的基本原理数字示波器（Digital Storage Oscilloscope，DSO）是一种能够将模拟信号进行数字化采样并储存的电子仪器。
当模拟信号进入示波器时，它首先会被采样芯片进行采样，并将采集到的模拟信号转换成数字信号，再通过数字电路进行处理，最后在荧光屏上显示出波形图形。
数字示波器的特点是采样率高、带宽宽、噪声小，并且可以通过内置计算机实现多种复杂的测量和分析功能。
因此，数字示波器已成为电子检测和测试领域中不可或缺的工具之一。
二、数字示波器的使用方法1、准备工作在使用数字示波器之前，我们需要准备好测量物、信号源、电缆和示波器。
其中，信号源可以是任何产生模拟信号的电子元件，如信号发生器、函数发生器或示波器本身。
在将信号源与示波器连接时，需要根据连接方式选择合适的接口和电缆类型，例如BNC接口和同轴电缆可以支持50欧姆和75欧姆的传输线，而探头则可以用于连接带有夹子的对接器以测量电源或电路板上的元件。
2、设置示波器使用数字示波器时，我们需要根据测量要求来设置示波器的参数，如垂直和水平缩放、扫描速度、触发方式等。
其中，垂直缩放主要是设置放大倍数和输入阻抗，以确保输入信号在示波器的垂直方向上显示清晰。
水平缩放则需要根据测量信号的周期和带宽来调节。
在示波器的触发方面，根据信号的周期和频率，可以选择自由运行模式、边沿触发模式、视频触发模式等不同的触发方式，以满足不同测量要求。
3、测量信号当示波器设置完成后，我们就可以测量信号波形了。
此时，我们可以通过示波器荧光屏上的波形图形来观察信号的幅度、周期、频率以及相位等电性参数。
大学物理实验-数字示波器的使用
触发设置
根据信号类型选择适当的 触发方式，以确保波形稳 定显示。
观察并记录实验结果
观察波形
通过观察示波器上的信号波形，了解 信号的基本特征，如幅度、频率、相 位等。
记录数据
分析结果
根据实验数据和观察到的波形特征， 分析信号的基本性质和规律，得出实 验结论。
使用示波器的测量功能或记录纸，记 录实验数据，如信号幅度、频率等。
连接示波器与信号源
连接信号源
将信号源通过适当的电缆连接到 示波器的输入端口。
调整信号源
确保信号源处于工作状态，并调 整信号源的输出幅度和频率，以 便在示波器上观察到清晰的信号 波形。
调整示波器参数
调整垂直灵敏度
根据信号的幅度调整垂直 灵敏度，以便在屏幕上清 晰地显示信号波形。
调整水平时基
根据信号的频率调整水平 时基，以便在屏幕上正确 显示信号周期和波形形状。
为了让学生更好地了解示波器的应用，建议提供更多种类的信号 源，如正弦波、方波、脉冲波等。
加强实验指导和讲解
对于初次接触示波器的学生，建议加强实验前的指导和讲解，确保 学生能够正确掌握示波器的使用方法。
增加实验操作环节
为了提高学生的实践能力和操作技能，建议增加实验操作环节，让 学生有更多的机会亲手操作示波器。
实验结果的分析与讨论
对比分析
将实验结果与理论值进行对比，分析差异的原因， 探讨可能的影响因素。
趋势分析
对实验结果进行趋势分析，观察数据的变化规律， 探究物理现象的本质。
误差分析
对实验结果进行误差分析，评估实验的精度和可 靠性，为后续实验提供改进建议。
误差分析
误差来源
01
分析实验过程中可能产生的误差来源，如测量工具、操作方法、
数字示波器的原理和使用方法
数字示波器的原理和使用方法在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。
常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。
万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。
示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。
本章从使用的角度介绍一下数字示波器的原理和使用方法。
1、数字示波器工作原理示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。
它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。
示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。
1(1 示波管阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心。
它将电信号转换为光信号。
正如图1所示，电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。
1(荧光屏现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。
在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。
高速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。
铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。
铝膜还有散热等其他作用。
当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。
亮点辉度下降到原始值的10,所经过的时间叫做“余辉时间”。
余辉时间短于10μs为极短余辉，10μs—1ms为短余辉，1ms—0(1s为中余辉，0(1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。
一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。
由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。
一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。
2(电子枪及聚焦电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。
它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。
数字示波器原理与应用
数字示波器原理与应用数字示波器是一种基于数字信号处理技术的电子测试设备，用于观测和测量电信号的波形和各种电气参数。
其工作原理是将被测信号采样并转换为数字信号，然后通过数字处理算法恢复出原始信号的形态和参数。
数字示波器的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 采样：示波器通过内部或外部的采样电路对被测信号进行采样，通常采用的是均匀采样方式。
采样定理要求采样频率至少是被测信号最高频率的两倍，以确保采样的准确性。
2. AD转换：模拟信号经过采样后，通过模数转换器（A/D转换器）将其转换为数字信号。
A/D转换器将连续的模拟信号转换为离散的数字数值，采用的常见方式有闩锁式转换、逐次逼近转换等。
3. 存储：数字示波器将转换后的数字信号进行存储，并按照一定的时间顺序排列。
存储器的容量决定了示波器能够存储的信号长度，而存储速度则影响了示波器的最大采样率。
4. 数字处理：通过数字信号处理算法，示波器对存储的数字信号进行处理和分析，恢复出原始信号的形态和各种电气参数。
常见的处理算法包括傅里叶变换、滤波、频谱分析、触发等。
数字示波器的应用非常广泛，常见的应用领域包括电子工程、通信、计算机、医学等。
它具有以下优点：1. 储存容量大：数字示波器的存储器容量通常远大于模拟示波器，可以存储更长的信号和更多的波形，方便分析和比较。
2. 数据处理灵活：数字示波器可以通过软件对采样数据进行各种算法处理和分析，例如滤波、傅里叶变换、触发等，方便用户获取更多的信息。
3. 显示效果好：数字示波器通过数字显示技术，能够实时显示信号的波形、参数和频谱等，操作界面直观清晰。
4. 其他功能完善：数字示波器通常还具备存储和导出数据、自动测量、自动报警等功能，提高了工作效率和可靠性。
数字示波器的发展已经取代了传统的模拟示波器，在现代电子测量领域得到广泛应用。
随着技术的不断发展，数字示波器的性能和功能还将进一步提高，满足不同领域的需求。
数字示波器的原理与使用
数字示波器的原理与使用示波器一般分为模拟示波器和数字示波器；在很多情况下，模拟示波器和数字示波器都可以用来测试，不过我们一般使用模拟示波器测试那些要求实时显示并且变化很快的信号，或者很复杂的信号。
而使用数字示波器来显示周期性相对来说比较强的信号，另外由于是数字信号，数字示波器内置的CPU或者专门的数字信号处理器可以处理分析信号，并可以保存波形等，对分析处理有很大的方便。
数字存储示波器是20世纪70年代初发展起来的一种新型示波器。
这种类型的示波器可以方便地实现对模拟信号波形进行长期存储并能利用机内微处理器系统对存储的信号做进一步的处理，例如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量以及多种复杂的处理。
数字存储示波器的出现使传统示波器的功能发生了重大变革。
【实验目的】1、了解数字式示波器的基本原理；2、学习数字式示波器的基本使用方法；3、使用数字示波器观测信号波形和李萨如图形。
【实验仪器】SDS1072CNL数字示波器，SIN一2300A系列双轨道DDS信号发生器【仪器介绍】SDS1072CNL数字示波器的前面板功能介绍见图4-11-7所示。
1.电源开关2.菜单开关3.万能旋钮4.功能选择键5.默认设置6.帮助信息7.单次触发8.运行/停止控制9.波形自动设置10.触发系统11.探头元件12.水平控制系统13.外触发输入端14.垂直控制系统15.模拟通道输入端16.打印键17.菜单选项B Host图4-11-7数字示波器的前面板1、垂直控制可以使用垂直控制来显示波形(按CH1或CH2)、调整垂直刻度(V-mV)和位置(Position)。
每个通道都有单独的垂直菜单。
每个通道都能单独进行设置。
1.CH1、CH2：模拟输入通道。
两个通道标签用不同颜色标识，且屏幕中波形颜色和输入通道连接器的颜色相对应。
按下通道按键可打开相应通道及其菜单，连续按下两次可关闭该通道。
2.MATH：按下该键打开数学运算菜单，可进行加、减、乘、除、FFT运算。
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数字示波器的原理及使用
【摘要】示波器就是以直角坐标为参数系,以时间扫描为时基两维地显示物理量——电量瞬时变化的仪器,它不但能观测低频信号(包括单次信号),同时也能观测高频信号与快速脉冲信号 ,并能对其表征的参量进行分析与测量。
随着数字集成电路技术的发展而出现的数字存储示波器,不但能对波形进行显示,还能对波形进行存储、分析、计算,并能组成自动测试系统,使之成为了电子测量领域的基础测试仪器之一。
关键词:示波器,信号,数字集成电路,数字存储
【Abstract】Oscilloscope is an instrument that can display electrical signals in rectangular coordinates system based on amplitude and time、It can not only observe the low-frequency signal (including single signal), but also the high-frequency signal and pulse signal, and parameters on the characterization of the analysis and measurement、The digital storage oscilloscope was invented with the development of digital integrated circuit technology, which can not only display the waveform but also can store, analysis, calculate the Parameters of the signal and can form an automatic testing system、The digital storage oscilloscope have become one of the basic testing instrument for electronic measurement 、
Keywords: oscilloscope,signal,digital integrated circuit, digital storage oscilloscope
1、前言
随着数字集成电路技术的发展,数字式示波器的出现以其存储波形及多种信号分析、计算、处理等优良的性能逐步取代模拟示波器。
与模拟示波器相比,数字示波器可以实现高带宽及方便地实现对模拟信号波形进行长期存储并能利用机内微处理器系统对存储的信号做进一步的处理,例如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量以及多种复杂的处理。
2、数字示波器的基本原理
2、1数字存储示波器的组成原理
典型的数字示波器原理框图如图2、1所示,它分为实时与存储两种工作状态,当其以实时状态工作时,其电路组成原理与模拟示波器相同。
当其以存储状态工作时,它的工作过程一般分为存储与显示两个阶段,在存储工作阶段,模拟输入信号先经过适当的放大或衰减,然后经过采样与量化两个过程的数字化处理,将模拟信号转化成数字信号后,在逻辑控制电路的控制下将数字信号写入到存储器中。
量化过程就就是将采样获得的离散值通过 A/D转换器转换成二进制数字。
采样,量化及写入过程都就是在同一时钟频率下进行的。
在显示工作阶段,将数字信号从存储器中读出来,并经D/A转换器转换成模拟信号,经垂直放大器放大加到CRT 的Y偏转板。
与此同时,CPU的读地址计数脉冲加之D/A转换器,得到一个阶梯波的扫描电压,加到水平放大器放大,驱动CRT的X偏转板,从而实现在CRT上以稠密的光点包络重现模拟信号。
图2、1数字示波器原理框图
3、数字存储示波器的工作方式
3、1触发工作方式
数字存储示波器的触发方式包括常态触发与预置触发两种方式
常态触发就是在存储工作方式下自动形成的,同模拟示波器基本一样,可通过面板设置触发电平的幅度与极性,触发点可处于复现波形的任何位置及存储波形的末端,触发点位置通常用加亮的亮点来表示。
预置触发即延迟触发,就是人为设置触发点在复现波形上的位置,它就是在进行预置之后通过微处理器的控制与计算功能来实现的。
由于触发点位置的不同,可以观测到触发点前后不同区段上的波形,这就是因为数字存储示波器的触发点只就是一个存储的参考点,而不一定就是取样,存储的第一点。
预置触发对显示数据的选择带来了很大的灵活性。
3、2测量与计算工作方式
数字存储示波器对波形参数的测量分为自动测量与手动测量两种。
一般参数的测量为自动测量,及示波器自动完成测量工作,并将测量结果以数字的形式显示在荧光屏上,特殊值的测量使用手动光标进行测量,即光标测量。
光标测量指的就是在荧光屏上设置两条水平光标线与两条垂直光标线,这四条光标线可在面板的控制下移动,光标与波形的交点,对应于信号存储器中的相应的数据。
测量时,示波器在测量程序控制下,根据光标的位置来完成测量,并将测量结果以数字形式显示在荧光屏上。
3、3面板按键操作方式
数字存储示波器的面板按键分为执行键与菜单键两种,按下执行键后,示波器立即执行该项操作。
当按下菜单键时,屏幕下方显示一排菜单,屏幕有方则显示对应菜单的子菜单,然后按子菜单下所对应的软键执行相应的操作。
4、结束语
数字存储示波器与模拟示波器相比具有如下优点:
(1)波形存储与波形显示互不干扰,对速率不同的信号可以以不同速率进行取样与存储,但在显示工作阶段,其读出速度可以采用一个固定的速率,不受采样速率的限制,因而可以清晰而稳定的获得波形,可以无闪烁的观测被测极慢变化信号。
(2)先进的触发功能,可以显示触发前后的信号并且可以任意选择超前或滞后的时间。
除此以外,还可以提供边缘触发,组合触发,状态触发,延迟触发等多种方式。
(3)很强的数据处理能力,由于内含微处理器因而能自动实现多种波形参数的测量与显示,例如上升时间,下降时间,脉宽,峰峰值等参数的测量与显示,除此之外还可以对两波形进行加减乘除等多种复杂的运算处理。
(4)具有外部数据通信接口,可以很方便的将存储的数据送到计算机或其她的外部设备,进行更复杂的数据运算与分析处理。