A. 示波器原理與使用
示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器,它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像。 示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在塗有熒光物質的屏面上,就可產生細小的光點。在被測信號的作用下,電子束在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。
基本作用
用來測量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器,由電子管放大器、掃描振盪器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外,還可以測定頻率、電壓強度等。凡可以變為電效應的周期性物理過程都可以用示波器進行觀測
基本原理
波形顯示
由示波管的原理可知,一個直流電壓加到一對偏轉板上時,將使光點在熒光屏上產生一個固定位移,該位移的大小與所加直流電壓成正比。如果分別將兩個直流電壓同時加到垂直和水平兩對偏轉板上,則熒光屏上的光點位置就由兩個方向的位移所共同決定。
如果將一個正弦交流電壓加到一對偏轉板上時,光點在熒光屏上將隨電壓的變化而移動。當垂直偏轉板上加一個正弦交流電壓時,在時間t=0的瞬間,電壓為Vo(零值),熒光屏上的光點位置在坐標原點0上,在時間t=1的瞬間,電壓為V1(正值),熒光屏上光點在坐標原點0點上方的1上,位移的大小正比於電壓V1;在時間t=2的瞬間,電壓為V2(最大正值),熒光屏上的光點在坐標原點0點上方的2點上,位移的距離正比於電壓V2;以此類推,在時間t=3,t=4,…,t=8的各個瞬間,熒光屏上光點位置分別為3、4、…、8點。在交流電壓的第二個周期、第三個周期……都將重復第一個周期的情況。如果此時加在垂直偏轉板上的正弦交流電壓之頻率很低,僅為lHz~2Hz,那麼,在熒光屏上便會看見一個上下移動著的光點。這光點距離坐標原點的瞬時偏轉值將與加在垂直偏轉板上的電壓瞬時值成正比。如果加在垂直偏轉板上的交流電壓頻率在10Hz~20Hz以上,則由於熒光屏的余輝現象和人眼的視覺暫留現象,在熒光屏上看到的就不是一個上下移動的點,而是一根垂直的亮線了。該亮線的長短在示波器的垂直放大增益一定的情況下決定於正弦交流電壓峰一峰值的大小。如果在水平偏轉板上加一個正弦交流電壓,則會產生相類似的情況,只是光點在水平軸上移動罷了。
如果將一隨時間線性變化的電壓(如鋸齒波電壓)加到一對偏轉板上,則光點在熒光屏上又會怎樣移動呢?當水平偏轉板上有鋸齒波電壓時,在時間t=0瞬間,電壓為Vo(最大負值),熒光屏上光點在坐標原點左側的起始位置(零點上),位移的距離正比於電壓Vo;在時間t=1的瞬間,電壓為V1(負值),熒光屏上光點在坐標原點左方的1點上,位移的距離正比於電壓V1;以此類推,在時間t=2,t=3,...,t=8的各個瞬間,熒光屏上光點的對應位置是2、3、…、8各點。在t=8這個瞬間,鋸齒波電壓由最大正值V8躍變到最大負值Vo,則熒光屏上光點從8點極其迅速地向左移到起始位置零點。如果鋸齒波電壓是周期性的,則在鋸齒波電壓的第二個周期、第三個周期、……都將重復第一個周期的情形。如果此時加在水平偏轉板上的鋸齒波電壓頻率很低,僅為1Hz ~2Hz,在熒光屏上便會看見光點自左邊起始位置零點向右邊8點處勻速地移動,隨後光點又從右邊8點處極其迅速地移動到左邊起始位置零點。上述這個過程稱為掃描。在水平軸加有周期性鋸齒波電壓時,掃描將周而復始地進行下去。光點距離起始位置零點的瞬時值,將與加在偏轉板上的電壓瞬時值成正比。如果加在偏轉板上的鋸齒波電壓頻率在10Hz~20Hz以上,則由於熒光屏的余輝現象和人眼的視覺暫留現象,就看到一根水平亮線,該水平亮線的長度,在示波器水平放大增益一定的情況下決定於鋸齒波電壓值,鋸齒波電壓值是與時間變化成正比的,而熒光屏上光點的位移又是與電壓值成正比的,因此熒光屏上的水平亮線可以代表時間軸。在此亮線上的任何相等的線段都代表相等的一段時間。
如果將被測信號電壓加到垂直偏轉板上,鋸齒波掃描電壓加到水平偏轉板上,而且被測信號電壓的頻率等於鋸齒波掃描電壓的頻率,則熒光屏上將顯示出一個周期的被測信號電壓隨時間變化的波形曲線(如圖5-6所示)。由圖5-6所示可見,在時間t=0的瞬間,信號電壓為Vo(零值),鋸齒波電壓為V0′(負值),熒光屏上光點在坐標原點左面,位移的距離正比於電壓V0′;在時間t=1的瞬間,交流電壓為V1(正值),鋸齒波電壓為V1′(負值),熒光屏上光點在坐標的第Ⅱ象限中。同理,在時間t=2,t=3,…,t=8的瞬間,熒光屏上光點分別位於2,3,…,8點。在t=8瞬間,鋸齒波電壓由最大正值V8′跳變到最大負V0′,因而熒光屏上的光點也從8點極其迅速地向左移到起始位置0點。以後,在被測周期信號的第二個周期、第三個周期……都重復第一個周期的情形,光點在熒光屏上描出的軌跡也都重疊在第一次描出的軌跡上。所以,熒光屏上顯示出來的被測信號電壓是隨時間變化的穩定波形曲線。
由上述可見,為使熒光屏上的圖形穩定,被測信號電壓的頻率應與鋸齒波電壓的頻率保持整數比的關
SHS1000
系,即同步關系。為了實現這一點,就要求鋸齒波電壓的頻率連續可調,以便適應觀察各種不同頻率的周期信號。其次,由於被測信號頻率和鋸齒波振盪信號頻率的相對不穩定性,即使把鋸齒波電壓的頻率臨時調到與被測信號頻率成整倍數關系,也不能使圖形一直保持穩定。因此,示波器中都設有同步裝置。也就是在鋸齒波電路的某部分加上一個同步信號來促使掃描的同步,對於只能產生連續掃描(即產生周而復始連續不斷的鋸齒波)一種狀態的簡易示波器(如國產SB-10型示波器等)而言,需要在其掃描電路上輸入一個與被觀察信號頻率相關的同步信號,當所加同步信號的頻率接近鋸齒波頻率的自主振盪頻率(或接近其整數倍)時,就可以把鋸齒波頻率「拖入同步」或「鎖住」。對於具有等待掃描(即平時不產生鋸齒波,當被測信號來到時才產生一個鋸齒波進行一次掃描)功能的示波器(如國產ST-16型示波器、SBT-5型同步示波器、SR-8型雙蹤示波器等等)而言,需要在其掃描電路上輸入一個與被測信號相關的觸發信號,使掃描過程與被測信號密切配合。這樣,只要按照需要來選擇適當的同步信號或觸發信號,便可使任何欲研究的過程與鋸齒波掃描頻率保持同步。
雙線示波
在電子實踐技術過程中,常常需要同時觀察兩種(或兩種以上)信號隨時間變化的過程。並對這些不同信號進行電量的測試和比較。為了達到這個目的,人們在應用普通示波器原理的基礎上,採用了以下兩種同時顯示多個波形的方法:一種是雙線(或多線)示波法;另一種是雙蹤(或多蹤)示波法。應用這兩種方法製造出來的示波器分別稱為雙線(或多線)示波器和雙蹤(或多蹤)示波器。
雙線(或多線)示波器是採用雙槍(或多槍)示波管來實現的。下面以雙槍示波管為例加以簡單說明。雙槍示波管有兩個互相獨立的電子槍產生兩束電子。另有兩組互相獨立的偏轉系統,它們各自控制一束電子作上下、左右的運動。熒光屏是共用的,因而屏上可以同時顯示出兩種不同的電信號波形,雙線示波也可以採用單槍雙線示波管來實現。這種示波管只有一個電子槍,在工作時是依靠特殊的電極把電子分成兩束。然後,由管內的兩組互相獨立的偏轉系統,分別控制兩束電子上下、左右運動。熒光屏是共用的,能同時顯示出兩種不同的電信號波形。由於雙線示波管的製造工藝要求高,成本也高,所以應用並不十分普遍。
雙蹤示波
雙蹤(或多蹤)示波是在單線示波器的基礎上,增設一個專用電子開關,用它來實現兩種(或多種)波形的分別顯示。由於實現雙蹤(或多蹤)示波比實現雙線(或多線)示波來得簡單,不需要使用結構復雜、價格昂貴的「雙腔」或「多腔」示波管,所以雙蹤(或多蹤)示波獲得了普遍的應用。
B. 示波器數據存儲到u盤
示波器的數據都是電路中電壓,電流的實時情況,是在示波器上實時顯示出來的,以便判斷電路是否運行正常的判斷手段。這些數據需要示波器有U盤存儲功能,才能把這些數據存儲到U盤。也可以把示波器的顯示波形拍成照片或視頻,保存到U盤。
C. 示波器的存儲深度大有什麼好處
存儲深度等於采樣率*采樣時間
1.在存儲深度一定的情況下,存儲速度越快,存儲時間就越短,他們之間是一個反比關系。
2.提高示波器的存儲深度可以間接提高示波器的采樣率:當要測量較長時間的波形時,由於存儲深度是固定的,所以只能降低采樣率來達到,但這樣勢必造成波形質量的下降;如果增大存儲深度,則可以以更高的采樣率來測量,以獲取不失真的波形。
D. 示波器 如何自動存儲數據
示波器的分段存儲功能可以解決你的問題:
分段存儲其實就是讓示波器只記錄我們想要的片段,從而可以更高效地利用示波器的存儲深度且保證波形細節。在足夠的采樣率下捕獲多個波形事件,以便進行有效的分析。分段存儲還可以幫助測試者捕獲偶發信號和更優化地保存和顯示所需的數據。
我們來看看如何設置分段存儲以記錄上圖中I2C匯流排信號的有用片段,以及如何用分段存儲來捕獲偶發信號和更優化地保存所需的數據。
首先,我們調整示波器的時基,設置好觸發方式,使得有用信息部分佔滿整個示波器屏幕,如下圖所示,可見此時的采樣率為1GSa/s
E. 示波器大存儲深度有什麼優勢
一個公式可以說明,采樣率 = 存儲深度÷ 波形記錄時長
存儲深度和波形記錄時長都是隨設置固定的,而采樣率會因此發生變化,采樣率太低信號就有可能失真。所以大存儲的優勢就是記錄長時間波形的時候依然可以保持高采樣率,從而保證波形不失真。
舉個例子來說明吧:
有位深圳福田華強北的工程師是專門研發生產屏幕的,需要用示波器測量出蘋果平板電腦 ipad 給屏幕上電時的一串脈沖信號,示波器捕捉下來後,他就可以對照著模擬出這段信號。但是這位朋友測了好幾次都不成功,或者對捕捉到的信號不滿意
F. 示波器如何保存波形數據,保存下來的怎麼看
有一篇文章專門講解這個的:了解示波器的多種文件存儲方式WAV:數據文件保存的第一種方式,將屏幕上顯示的波形數據進行抽樣後保存為二進制文件,以WAV格式保存到本地或者外部存儲器中,可在本機調用打開查看、縮放等。CSV:數據文件保存的第二種方式,它會保存示波器當前通道的波形數據,以CSV格式存到示波器內部存儲或外部存儲器U盤中,是一種逗號分隔值文件格式,其文件以純文本形式存儲表格數據,它會將需要的二進制數據轉換成ASCII碼,以ASCII碼數據進行保存,可用Excel、Access或者文本文件打開,本機不可調用。下圖是用Excel打開一CSV文件後的界面,下部分是以E、F兩項為坐標合成的折線圖:由於保存時間的原因,以WAV和CSV保存的數據文件也是經過取樣的(下圖中有87500個數據點坐標),在保證可以看到信號大部分信息的同時,又將數據保存的時間控制在2秒以內.那麼對於個別需要將一屏28M的波形數據完整保存下來的用戶,面對這幾千萬的龐大數據量,難道真的要等示波器存儲幾個小時嗎?不用著急,TO1000系列平板示波器為這種需求提供第三種保存方式:BIN具體操作流程如下圖所示,前後的操作不到60S的時間,即可獲得這幾千萬的龐大數據量。Data2csv.exe小工具下載地址:
G. 數字存儲示波器與模擬示波器相比有哪些優點有何實際應用
摘要 您好,數字存儲示波器便攜能存儲,能方便讀數,方便計算,可以與計算機通訊,方便分析,缺點是運算需要時間;模擬示波器的優點是實時,反應快於數字。
H. 數字存儲示波器的工作原理是怎樣的
數字存儲示波器的工作原理:輸入的電壓信號經耦合電路後送至前端放大器,前端放大器將信號放大,以提高示波器的靈敏度和動態范圍。放大器輸出的信號由取樣/保持電路進行取樣,並由A/D轉換器數字化,經過A/D轉換後,信號變成了數字形式存入存儲器中,微處理器對存儲器中的數字化信號波形進行相應的處理,並顯示在顯示屏上。
數字示波器是數據採集,A/D轉換,軟體編程等一系列的技術製造出來的高性能示波器。數字示波器一般支持多級菜單,能提供給用戶多種選擇,多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲,實現對波形的保存和處理。 目前高端數字示波器主要依靠美國技術,對於300MHz帶寬之內的示波器,目前國內品牌的示波器在性能上已經可以和國外品牌抗衡,且具有明顯的性價比優勢。
I. 示波器的存儲深度大簡單來說有什麼好處
存儲深度的理論可能說了以後還有點迷惑,直接給個實例:
有位深圳福田華強北的工程師是專門研發生產屏幕的,需要用示波器測量出蘋果平板電腦 ipad 給屏幕上電時的一串脈沖信號,示波器捕捉下來後,他就可以對照著模擬出這段信號。但是這位朋友測了好幾次都不成功,或者對捕捉到的信號不滿意
J. 示波器如何保存波形
只要選擇存儲格式為二進制格式,即可對波形進行保存。需要注意的是保存路徑和U盤大小。如果需要重新導入波形文件,只需要選擇導入即可。