信号波形测量
信号波形测量
其倒数为示波管的Y轴偏转因数。偏转灵敏度越大， 其倒数为示波管的Y轴偏转因数。偏转灵敏度越大， 示波管越灵敏。 示波管越灵敏。 为提高Y轴偏转灵敏度， 为提高Y轴偏转灵敏度，可在偏转板至荧光屏之间 加一个后加速阳极A 加一个后加速阳极A3。
3 荧光屏
荧光屏将电信号变为光信号，是示波管的波形显 荧光屏将电信号变为光信号， 示部分 。 在使用示波器时，应避免电子束长时间的停留在 在使用示波器时， 荧光屏的一个位置，否则将使荧光屏受损。 荧光屏的一个位置，否则将使荧光屏受损。因此 在示波器开启后不使用的时间内，可将“辉度” 在示波器开启后不使用的时间内，可将“辉度” 调暗。 调暗。 当电子束停止轰击荧光屏时，光点仍能保持一定 当电子束停止轰击荧光屏时， 的时间，这种现象称为“余辉效应” 的时间，这种现象称为“余辉效应”。
1．显示随时间变化的图形（续） 显示随时间变化的图形（
光点仅在水平方向偏移 ：Ux为正电 Ux为正电 压时， 压时，光点从荧光屏的中心往水平 方向右移；Ux为负电压时 为负电压时， 方向右移；Ux为负电压时，光点从 荧光屏的中心往水平方向左移。 荧光屏的中心往水平方向左移。
(c) Ux=常量、Uy=0
当两对偏转板上同时加固定 的正电压时， 的正电压时，光点位置应为 两电压的矢量合成。 两电压的矢量合成。
(d) Ux=常量、Uy=常量
7.2.2 波形显示的基本原理
1．显示随时间变化的图形（续） 显示随时间变化的图形（ （2）X、Y偏转板上分别加变化电压，有下面两种情 偏转板上分别加变化电压， 况：
7.2 CRT显示原理 CRT显示原理
7.2.1 CRT
CRT主要由电子枪、 CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分 主要由电子枪 组成，基本结构如下图所示。 组成，基本结构如下图所示。
信号波形测量习题
第七章信号波形测量一、填空题1: 示波管由____、偏转系统和荧光荧三部分组成。
电子枪2: 示波器荧光屏上，光点在锯齿波电压作用下扫动的过程称为____。
扫描3: 调节示波器“水平位移”旋钮，是调节____的直流电位。
X偏转板4: 欲在x=10cm长度对的信号显示两个完整周期的波形，示波器应具有扫描速度为_____。
20ms/cm5: 取样示波器采用_____取样技术扩展带宽，但它只能观测_____信号。
非实时，重复6: 当示波器两个偏转板上都加_____时，显示的图形叫李沙育图形，这种图形在_____和频率测量中常会用到。
正弦信号相位7、示波器为保证输入信号波形不失真，在Y轴输入衰减器中采用_______ 电路。
RC分压(或阻容分压)8、示波器的“聚焦”旋钮具有调节示波器中________极与________极之间电压的作用。
第一阳(或A1) 第二阳(或A2，或G2)9、在没有信号输入时，仍有水平扫描线，这时示波器工作在________状态，若工作在_____状态，则无信号输入时就没有扫描线。
连续扫描触发扫描10、双扫描示波系统，采用A扫描输出________波，对B扫描触发，调节________来实现延迟扫描的延时调节。
锯齿延迟触发电平二、判断题：1、双踪示波器中电子开关的转换频率远大于被测信号的频率时，双踪显示工作在“交替”方式。
( )错2、示波器的电阻分压探头一般为100∶1分压，输入阻抗很高，一般用来测量高频高电压。
( )错3、用示波器测量电压时，只要测出Y轴方向距离并读出灵敏度即可（）错4、电子示波器是时域分析的最典型仪器。
（）对5、用示波法测量信号的时间、时间差、相位和频率都是以测量扫描距离D为基础的。
（）对三、选择题：1: 通用示波器可观测（ C）。
A:周期信号的频谱； B:瞬变信号的上升沿C:周期信号的频率； D:周期信号的功率2: 在示波器垂直通道中设置电子开关的目的是_ A ___。
存在共模电压时测量信号波形的正确方法
存在共模电压时测量信号波形的正确方法摘要：测量对地存在共模电压的信号波形，若测量仪器或测量方法不正确，轻则影响测量结果，重则危害生命财产安全。
本文通过典型的两个实例，说明不当的测量方法对结果的影响和可能引起的安全问题，并提出正确的测量方法。
一、实例1客户的产品是一个压电陶瓷及其驱动电路，图1是产品原理和测试连接图，开关管以约100kHz的频率通断，带抽头的电感实现升压功能驱动压电陶瓷片，电感与容性负载形成谐振使开关管处于软开关状态。
图1 压电陶瓷驱动器原理及测量连接客户用我司示波器和单端无源探头观察负载RL两端电压波形，探头正端（尖端）和负端（地夹）分别连接电路的Vo+和Vo-，电路使用隔离的可调电源供电。
发现当示波器探头连接后电路的工作电流增大了许多，客户怀疑我司示波器有问题。
我们搭建同样的测试系统测量客户的产品，发现探头连接后可调电源显示的电流从约100mA增大到原来的6倍多。
换国外某品牌示波器对比测试，发现也存在同样的问题。
究其原因，如图1所示，可调电源对保护接地线PE实际上存在电容，以下称为Ciso，而示波器探头负端是接PE的，在高频下，探头负端→PE→Ciso→GND形成一条低阻抗通路。
电路的Vo+和Vo-对GND都存在100kHz的电压，无论探头负端接Vo+或Vo-，都产生额外的电流通过探头负端→PE→Ciso→GND，在电感的电阻和回路电阻上产生热量，使电源电流增大，另外并联的低阻抗通道改变了驱动器的谐振状态。
所以并非是示波器的问题，而是不正确的测量方法导致。
通常人们可能对隔离电源的理解有些误区，认为是“完全隔离”的，往往只看到隔离的电阻而忽略了电抗。
实际上由市电供电的隔离电源对大地存在寄生电容，来源有变压器初次级绕组间寄生电容、次级电路对机壳的空间电容，特别地有时为了满足EMC标准会在次级与PE间连接一定容量的Y电容。
隔离电源所谓“隔离”是指提供安全操作所需的绝缘要求，保证在直流和工频下有足够高的隔离阻抗。
信号波形检测理论
选题的两种类型
突发热点误判情况
1.看见朋友圈刷屏
2.看见“微信指数”等指标上升
忽略了账号定位和用户需求
选题的两种类型
如何巧妙追突发热点之一：差异化
各媒体竞相分析：“为什么好玩？”
运营研究社分析：“为什么传播性强 ？”
举例：《旅行的青蛙》
差异化是一个内容账号的立身之本，在热点红利中，差异化的效能更会
掌握两种选题类型的打造方法
了解选题的评判标准
能够根据选题的评判标准打造爆款选题
延迟符
德育目标
锻炼将理论用于实践的创造素养
选题灵感的来源
选题的定义
题
。
选
题
，
是
写
作
前
无
法
逃
避
的
重
要
环
节
。
好
的
选
题
，
能
够
帮
助
我
们
写
出
质
量
高
、
用
户
爱
看
的
内
容
。
如
果
你
的
知
识
面
不
够
广
，
看
的
东
西
不
够
多
，
信
息
来
源
渠
道
匮
乏
，
就
很
可
能
提
“适合糖尿病患者的十大健康食物”
丁香医生主要围绕是什么、为什么、 怎么办 三个方 向做选 题。
选题的两种类型
热点选题的类型
常规热点
常规热点能够提前预判，比如情人节、圣诞节、淘宝“双11”等
汽车LIN总线信号测量及波形分析-示波器
示波器测量汽⻋LIN总线信号及波形分析汽⻋⽹络通信中除了CAN的通信⽅式外，还有另外⼀种低成本通信⽅式——LIN系统。
它的英⽂是“Local Interconnect Network”，LIN总线基于UART/SCI（通⽤异步收发器/串⾏接⼝）的串⾏通信协议，主要⽤于智能传感器和执⾏器的串⾏通信，⻋上各个LIN总线系统之间的数据交换是由控制单元通过CAN数据总线实现的。
LIN特点是⽤作主从控制系统，⼀个主控系统可以带最多16个⼦系统，并且⼦系统只具备与主系统通信的功能，各个⼦系统之间⽆法通信，也不能与LIN⽹络之外的系统模块进⾏通信。
LIN⼀般应⽤于⻋⻔控制系统，⽐如福特蒙迪欧致胜和克鲁兹的⻋⻔电动玻璃控制系统就采⽤LIN控制。
我们这⾥以测量奥迪汽⻋LIN总线控制的⾬刷电机为例。
连接⼀条BNC转⾹蕉头线到示波器的通道⼀上。
连接⼀根刺针到红⾊⾹蕉头，刺⼊到⻋辆上的插头⾥⾯的LIN总线数据信号端⼦上。
⾹蕉头的⿊⾊接头接⼀个鳄⻥夹到蓄电池负极或良好的底盘接地上。
由于LIN总线⼀般最⼤值在12V左右，因此可以设置示波器的垂直档位为2V/div，时基可以设置为500μs左右。
然后打开示波器的解码菜单，进⾏LIN总线配置，选择与被测信号相匹配的波特率。
调节总线阈值电平到波形显示范围内，就可以看到解码数据了。
可以将触发⽅式改为总线解码触发，设置合适的帧ID来稳定波形。
如下图就是奥迪汽⻋⾬刷电机LIN总线控制信号。
LIN总线波形是⼀个⽅波，代表着串⾏数据流⾥的⼆进制状态。
所⻅的波形应该没有明显的变形和噪⾳⽑刺。
解码数据包以⼗六进制显示总线活动时的实时数据内容。
“帧ID”显示颜⾊为⻩⾊，上图中即是23，“数据”显示颜⾊为⽩⾊，“校验和”显示颜⾊为绿⾊，如果校验和错误，以红⾊“E”显示。
如果⽆信息发送到LIN数据总线上（总线空闲）或者发送到LIN数据总线上的是⼀个隐性位，LIN总线信号上的最⼤值即隐性电平。
当传输显性位时，发送控制单元内的收发器将LIN数据总线接地。
周期信号波形识别及参数测量装置的设计与实现
周期信号波形识别及参数测量装置的设计与实现作者：***来源：《现代信息科技》2022年第03期摘要：文章所设计测量装置采用的控制系统是STM32F103C8T6 32位单片机，各种波形经过零比较和放大电路处理后，由控制系统的ADC模块采集波形数据，通过各种算法的运算，用OLED屏将波形显示出来。
该测量装置能够识别出给定信号的波形类型（包括正弦波、三角波、矩形波），能够测量信号的参数（包括峰峰值、频率、周期、占空比等），还能够识别50 mV～10 V电压以及1 Hz～50 kHz频率范围内的正弦波、三角波和矩形波。
关键词：STM32F103C8T6;放大电路处理;过零比较中图分类号：TP368.1 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）03-0039-06Design and Implementation of Periodic Signal Waveform Recognition and Parameter Measurement DeviceLI Xiaoqin（Intelligent Electronics Development and Technology Service Center， Ningbo Polytechnic，Ningbo 315800， China）Abstract： The control system of the measuring device designed in this paper isSTM32F103C8T6 32-bit single-chip microcomputer. After various waveforms are processed by zero crossing comparison and amplification circuit， the ADC module of the control system collects waveform data， and displays the waveform with OLED screen through the operation of various algorithms. The measuring device can identify the waveform type of a given signal （including sine wave， triangular wave and rectangular wave）， measure the parameters of the signal （including peak-to-peak value， frequency， period， duty ratio， etc.）， and can also identify sine wave，triangular wave and rectangular wave in the voltage range of 50 MV～10 V and in the frequency range of 1 Hz～50 kHz.Keywords： STM32F103C8T6; amplification circuit processing; zero crossing comparison0 引言2021年全國大学生电子设计竞赛J题要求设计一台周期信号波形识别装置，能够识别出给定信号的波形类型以及测量信号的参数。
信号波形测量
第29页
7.2 波形的数字测量
7.2.3 波形的处理（续）
1.波形的重构: 抽样
v (a)
t
v t
(b)
(c)
t
第30页
电子测量原理
7.2 波形的数字测量
7.2.3 波形的处理（续）
1.波形的重构: 插值/内插
(a)
(b)
(c)
第31页
第16页
7.2 波形的数字测量
电子测量原理
7.2.1 信号采集
+Ur
2．模数转换器
R
（1）并行比较式ADC u i
（flash ADC）
R
R -Ur
2 n 1 个比较器
+ 比较器
-
编
码
+
逻
-
辑
电
+
路
-
采样时钟
n
n MSB
n-1
输
n-1
出
寄
存
1
器 1 LSB
第17页
7.2 波形的数字测量
7.2.1 信号采集
第20页
7.2 波形的数字测量
7.2.1 信号采集(续)
电子测量原理
（1）实时采样 多ADC并行采样/时间交替采样
ADC0
ADC1 ADC0
ADC1ADC0
ADC1ADC0
输入 信号
ADC1 ADC1
ADC0
CLK0 t
ADC1
CLK1 t
第21页
7.2 波形的数字测量
7.2.1 信号采集(续)
第34页
7.2 波形的数字测量
常用信号测量实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 熟悉常用信号测量仪器的操作方法。
2. 掌握信号的时域和频域分析方法。
3. 学会运用信号处理方法对实际信号进行分析。
二、实验原理信号测量实验主要包括信号的时域测量、频域测量以及信号处理方法。
时域测量是指对信号的幅度、周期、相位等参数进行测量；频域测量是指将信号分解为不同频率成分，分析各频率成分的幅度和相位；信号处理方法包括滤波、放大、调制、解调等。
三、实验仪器与设备1. 示波器：用于观察信号的波形、幅度、周期、相位等参数。
2. 频率计：用于测量信号的频率和周期。
3. 信号发生器：用于产生标准信号，如正弦波、方波、三角波等。
4. 滤波器：用于对信号进行滤波处理。
5. 放大器：用于对信号进行放大处理。
6. 调制器和解调器：用于对信号进行调制和解调处理。
四、实验内容与步骤1. 时域测量（1）打开示波器，调整波形显示，观察标准信号的波形。
（2）测量信号的幅度、周期、相位等参数。
（3）观察不同信号（如正弦波、方波、三角波）的波形特点。
2. 频域测量（1）打开频率计，调整频率显示，测量信号的频率和周期。
（2）使用信号发生器产生标准信号，如正弦波，通过频谱分析仪分析其频谱。
（3）观察不同信号的频谱特点。
3. 信号处理方法（1）滤波处理：使用滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波前后信号的变化。
（2）放大处理：使用放大器对信号进行放大处理，观察放大前后信号的变化。
（3）调制和解调处理：使用调制器对信号进行调制，然后使用解调器进行解调，观察调制和解调前后信号的变化。
五、实验结果与分析1. 时域测量结果通过时域测量，我们得到了不同信号的波形、幅度、周期、相位等参数。
例如，正弦波具有平滑的波形，周期为正弦波周期的整数倍，相位为正弦波起始点的角度；方波具有方波形，周期为方波周期的整数倍，相位为方波起始点的角度；三角波具有三角波形，周期为三角波周期的整数倍，相位为三角波起始点的角度。
2. 频域测量结果通过频域测量，我们得到了不同信号的频谱。
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7.1.1 示波器的分类
根据示波器对信号的处理方式的不同可分为模拟、 数字两大类： 1 模拟示波器 ——采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。 2 数字示波器 ——对信号进行数字化处理后再显示。
数字存储示波器 （DSO：Digital Storage Oscilloscope）
7.1.2 主要技术指标
5．输入方式 即输入耦合方式，一般有直流（DC）、交流
（AC）和接地（GND）三种，可通过示波器面板选择。
6．触发源选择方式 触发源是指用于提供产生扫描电压的同步信号
来源，一般有内触发（INT）、外触发（EXT）、电 源触发（LINE）三种。
7.1.3 示波器的发展
英国物理学家、化学家。1832年 6月17 日生于伦敦。1848年进伦敦皇家化学学 院攻读化学，1855年任切斯特师范学院 化学讲师。他继承了大笔父产后，便在 自己的私人实验室中悉心从事科学研究。 由于研究成果广泛而卓越，1863年被选 为英国皇家学会会员，1913～1915年任 该会会长。1919年4月4日于伦敦逝世
7.2 CRT显示原理
CRT : Cathode Ray Tube
G1 K
F
电子枪 G2 A1 A2
偏转系统 Y偏转板 X偏转板
荧光 屏
荧 光 屏
-E 辉度
聚焦
辅助聚焦 +E
阴极射线管内部结构图
7.3 模拟示波技术及通用示波器
7.3.1 通用示波器的组成
Y输入
Y输入 电路
Y前置 放大器
延迟线
Y后置 放大器
第7章 信号波形测量
7.1 概述 7.2 CRT显示原理 7.3 模拟示波技术及通用示波器 7.4 波形取样技术及取样示波器 7.5 波形存储技术及数字存储示波器 7.6 示波器的基本测量技术 7.7 时域测量技术
7.1 概述
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。
可通过调节“Y轴位移”旋钮，调节直流电位以改 变被测波形在屏幕上的位置。
3．延迟线
触发扫描时，扫描的开始时间总是滞后于被观测脉 冲一段时间，这样，脉冲的上升过程就无法被完整地显 示出来。
输入信号 触发点
扫描 起点
tT
扫描电压
输入信号 触发点
输入信号 延迟后
扫描 起点
tTtd
扫描电压
显示波形
显示波形
极性反 转电路
触发极性 选择
放大、整形 电路
S4
常态自动 TV 触发方式选择
触发脉 冲输出
至扫描 发生器环
图 7-16 触发电路的组成
（1）触发源选择
内触发（INT）：将Y前置放大器输出（延迟线前 的被测信号）作为触发信号，适用于观测被测信 号。
外触发（EXT）：用外接的、与被测信号有严格 同步关系的信号作为触发源，用于比较两个信号 的同步关系。
电源触发（LINE）：用50Hz的工频正弦信号作为 触发源，适用于观测与50Hz交流有同步关系的信 号。
（2）触发耦合方式
“DC”直流耦合：用于接入直流或缓慢变化的触 发信号。
“AC”交流耦合：用于观察从低频到较高频率的 信号。
“AC低频抑制”耦合：用于观察含有低频干扰的 信号。
“HF REJ”高频抑制耦合：用于抑制高频成分的 耦合。
7.3.5 示波器的多波形显示
1．多线示波 利用多枪电子管来实现的。 测试时各通道、各波形之间产生的交叉干扰可以 减少或消除，可获得较高的测量准确度。 2．多踪示波
在单线示波的基础上增加了电子开关，利用分时 复用的原理，分别把多个垂直通道的信号轮流接到Y 偏转板上，最终实现多个波形的同时显示。
Y输出放大器大都采用推挽式放大器，有利于提高 共模抑制比。可采用改变负反馈的方法改变放大器 的增益 （面板上的“×5”或“×10”开关 ）。
7.3.3 通用示波器的水平通道
水平通道包括触发电路、扫描电路和水平放大 器等部分，其主要任务是产生随时间线性变化的扫 描电压，再放大到足够的幅度，然后输出到水平偏 转板，使光点在荧光屏的水平方向达到满偏转。
7.3.4 通用示波器的其他电路
1．高、低压电源 —分别用于示波器的高、中压和直流供电。 2．Z轴的增辉与调辉 —增辉：将闸门信号放大，使显示的波形正程加亮。 —调辉：加外调制信号或时标信号，使屏幕显示的
波形发生相应地变化。 3．校准信号发生器 —可产生幅度和频率准确的基准方波信号，为仪器
本身提供校准信号源。
图 7-30 顺序取样示波器的显示过程
7.4.2 取样示波器的组成及工作原理
Y输入
延迟线
内 外触发外
触发 电路
取样 电路
步进脉冲 发生器
Y 延长门
扫描信号 发生器
至Y 垂直 偏转板 放大器
至X 水平 偏转板 放大器
图7-31 取样示波器的组成框图
4.取样示波器的主要参数
（1）取样示波器的带宽 （2）取样密度 （3）等效扫速
1．频带宽度BW和上升时间 tr
示波器的频带宽度BW一般指Y通道的频带宽度。
上升时间是一个与频带宽度BW相关的参数，表示 由于示波器Y通道的频带宽度的限制，反映了示波器Y 通道跟随输入信号快速变化的能力。
频带宽度BW与上升时间的关系可近似表示为
ห้องสมุดไป่ตู้tr[s]
0.35 , BW [MHz ]
或
tr[ns]
2．扫描发生器环
触发脉冲 输入
+E
“稳定度” 调节
扫描闸门
“增辉” 脉冲
扫描锯齿波 发生器
比较和释抑 电路
+E
比较电平
图7-18 扫描发生器环的组成
至X放大器
3．水平放大器
其基本作用是选择X轴信号，并将其放大到足以使 光点在水平方向达到满偏的程度。
X放大器的输入端置于“内”时，X放大器放大扫 描信号；置于“外”时，水平放大器放大由面板上X 输入端直接输入的信号。
非实时采样只适用于周期性信号。 顺序进行的取样称为顺序取样；否则称为随机取
样。
3 显示原理
顺序取样示波器中的水平扫描信号为阶梯波电压，
阶梯持续时间，阶梯数对应屏幕上显示的不连续
的光点数。
3
输入信号 1
2
mT
t 2t
4
5
3t 4t
Y放大器输出 t
X放大器输出 （扫描阶梯波电压）
t Ts mT t
至Y 偏转板
内
外触发 外 电源
X输入
触发电路
校准信号 输出
校准信号 发生器
扫描 发生器
至各电路 低压电源
水平 放大器
至X 偏转板
高压电源
正高压 负高压
7.3.2 通用示波器的垂直通道
1．输入电路：包括衰减器和输入选择开关。
（1）衰减器
vi
R1
Z1 C1
R2
C2
Z2
最佳补偿条件 ： R1C1 R2C2
t
经放大和延长 电路后的信号 （显示波形）
t
图7-28 非实时取样示意图
2．取样原理
核心电路取样保持器示意图
Vi(t) 输入信号
取样门
S
R
取样脉冲
C
p(t)
Vo(t) 输出信号
图7-29 取样保持器的基本模型
2．取样原理（续） 步进间隔Δ t与信号最高频率fh应满足取样定理
t 1 2 fh
上的垂直（Y）方向移动1cm（即1格）所需的电压 值，单位为“V/cm”、“mV/cm”（或“V/div”、 “mV/div”）。
偏转因素表示了示波器Y通道的放大/衰减能力。 偏转因素的倒数称为“（偏转）灵敏度”。
7.1.2 主要技术指标
4．输入阻抗 当被测信号接入示波器时，输入阻抗Zi形成被
测信号的等效负载。
泛射系统
图7-35 记忆示波器的结构示意图
7.5.2 数字存储示波器
输入 衰减器
放大器
扫描 发生器
实时 延迟线
存储
至Y
实时 水平 偏转板
放大器
存储
至X
实时
垂直 偏转板
放大器
存储
内 外触发
外
触发
A/D
电路
转换器
逻辑控制电路 （微处理器）
存储器 （RAM）
地址 计数器
D/A 转换器
D/A 转换器
图7-36 典型数字存储示波器原理框图
7.5 波形存储技术及数字存储示波器
7.5.1 波形模拟存储技术和记忆示波器
模拟记忆示波器是利用记忆示波管的波形记忆
（存储）特性实现波形较长时间的存储 ，其核心是
记忆示波管：
收集极存储介质存储栅网
K G A1 A2
Y
X
K1 G11G12
荧
光
K2 G21G22
屏
写入电子枪
偏转系统
记录系统
读出电子枪
记忆与显示
2．多踪示波
Y1输入
Y1输入 电路
控制信号
Y2输入 Y2输入 电路
Y1前置 放大器 Y2前置 放大器
Y1 门电路
电子 开关
Y2 门电路
延迟 线
至Y
偏转板
Y后置
放大器
图7-22 双踪示波器的Y通道原理框图
7.3.6 双时基扫描显示
双时基示波器有两个独立的触发和扫描电路， 特别适用于在观察一个脉冲序列的同时，仔细观察 其中一个或部分脉冲的细节。
0.35 103 BW [MHz ]
(7-1)
7.1.2 主要技术指标
2．扫描速度 扫描速度是指荧光屏上单位时间内光点水平移