示波器大致可分为模拟、数字和组合三类。
模拟示波器采用的是模拟电路(示波管,其基础是电子枪)电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上。屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。
数字示波器是数据采集,A/D转换,软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单,能提供给用户多种选择,多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储,实现对波形的保存和处理。
混合信号示波器则是把数字示波器对信号细节的分析能力和逻辑分析仪多通道定时测量能力组合在一起的仪器。
示波器工作原理是:利用显示在示波器上的波形幅度的相对大小来反映加在示波器Y偏转极板上的电压最大值的相对大小,从而反映出电磁感应中所产生的交变电动势的最大值的大小。因此借助示波器可以研究感应电动势与其产生条件的关系。
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不到的电信号变换成看得见的图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。
示波器利用狭窄的,由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可以产生细小的光点。在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。
利用示波器能观察各种不同电信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同信号的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
双踪示波器是由两个通道的y轴前置放大电路、门控电路、电子开关、混合电路、延迟电路、y轴后置放大电路、触发电路、扫描电路、x轴放大电路、z轴放大电路、校准信号电路、示波管和高低压电源供给电路等组成。
观察信号波形时,被测信号UA、UB,通过CHA、CHB两个输入端输入示波器,先分别送到y轴前置放大电路yA和yB进行放大。因通道yA和通道yB都受电子开关的控制,所以UA,UB两信号轮换着输送到后面的混合电路,延迟电路,y轴后置放大电路,加到示波管的垂直偏转板上。
为了适应各种不同的测试需要,电子开关可有五种不同的工作状态,即CHA、CHB、交替、断续、ADD等。这五种工作状态由显示方式开关来控制。
当显示方式开关置于交替位置时,电子开关为一双稳态电路。它受由扫描电路来得闸门信号控制,使得y轴两个前置通道随着扫描电路闸门信号的变化而交替地工作。每秒钟交替转换次数与由扫描电路产生的扫描信号的重复频率有关。交替工作状态适用于观察频率不太低的被测信号。
当显示方式开关置于断续位置时,电子开关是一振荡频率约为200KHZ的自激多谐振荡电路。由它的两个输出端输出相位相反的两个矩形信号。前置放大电路CHA和CHB是受上述两个矩形信号控制而轮流工作的。这样就可以稳定地显示出两个信号。这种断续工作状态适用于观察频率不太高的被测信号开关为一单稳态电路。前置放大电路CHA或CHB可单独工作,此时,双踪示波器可作为普通单线示波器使用。
当显示方式开关置于ADD位置时,电子开关处于不工作状态。此时,CHA,CHB两通道同时工作,因而可得到两信号相加或两信号相减的显示。然而,两信号究竟是相加还是相减,这要通过CHA通道的极性作用开关来选择。
为了观察被测试信号随时间变化的波形,示波器的水平偏转板上必须加以线性扫描电压(锯齿波电压)。这个扫描电压是由扫描电路产生的。当触发信号加到触发电路时,触发扫描电路就产生相应的扫描信号,当不加触发信号时,扫描电路就不产生扫描信号。
触发方式有内触发,外触发两种,由触发源选择开关来选择,当该开关置于内的位置时,触发信号来自经y轴通道送入的被测信号,当该开关置于外的位置时,触发信号是由外部送入的。这个信号应与被测信号的频率成整数比的关系。示波器使用中,多数采用内触发工作方式。
扫描电路产生扫描信号(锯齿波电路)。通过x轴选择开关接到x轴放大电路,经放大后送到示波器的x轴偏转板上。
Z轴放大电路对荧光屏上光点辉度起着调节的作用,抹去不必要显示的光点轨迹。当扫描电路的闸门信号来到z轴放大电路时,z轴放大电路便输出正向的增辉脉冲信号,加至示波器的控制极。这就是说,在扫描信号的正程时,荧光屏上的光点得以增辉,在电子开关的转换过程中,电子开关电路将输出脉冲信号也加至z轴放大电路,此时z轴放大电路便输出负向脉冲信号,加至示波器的控制极。这样在电子开关的转换过程中,就消除了两通道交替工作时的过度光点,以提高显示波形的清晰度
校正信号产生电路产生一个一定频率和幅度的矩形信号。它是作校正y轴放大电路的灵敏度和x轴的扫描速度之用的。
高低压电源,其中高压是供给示波管显示系统的。低压供给示波器各级电路
为了帮助您更好的选择一款适合您的示波器,小编总结了一些,希望能给您带来一定的帮助“
一、带宽
决定着示波器测量。具体地讲,它决定着仪器可以准确测量的最大频率。带宽也是价格的关键决定因素。在选择带宽时,可以运用五倍法则。即示波器带宽≥5X关心的最大频率。如果带宽太低,示波器将不能分辨高频变化,幅度将会失真,边沿会降慢,细节会丢失。
二、频率
内奎斯特指出,示波器的采样率与摄像机的帧速率类似,决定着示波器可以捕获多少波形细节。捕获毛刺需要速度,信号的采样速度至少是其高频采样率的两倍,才能准确重建信号,避免失真(采样率不足)。但是,内奎斯特是绝对最小值,只适用于正玄波,并假设信号是连续信号。根据定义,毛刺并不是连续性的,因此,采样率仅为最高频率的两倍是不够的。
三、足够的输入通道-适当的通道数量
对模拟通道采样,存储和显示数据。一般说来,通道数量越多越好,但增加通道也会抬高价格。示波器拥有的时间相关的模拟通道和数字通道越多,在电路中能够同时测量的点数越多。在并行中解码更容易。上面的实例显示了2个模拟波形、2个数字波形和1个解码后的总统波形。
四、兼容
良好的测量从探头尖端开始。示波器和探头作为一个整体系统工作,因此在选择示波器时一定要考虑探头。选择适合的探头:
1、无源探头:价格经济,使用简便,提供了测量功能;
2、有源高频探头:有源探头在测量当前复杂电路中的高频信号时提供了完美的通用性和精度;
3、:提供了最高的CMRR,广泛的和输入间最小的时间偏移,是精确测量的较佳选择;
4、单端:高压测量解决方案扩展了示波器从提升或浮动电压系统中安全精确的捕获实时信号信息的能力。
五、触发
触发提供了稳定的显示画面,可以放大复杂波形中的具体部分。触发可以隔离一组波形,查看发生什么问题,专用触发可以对输入信号中的具体情况作出反应,简便的检测信号,例如比本应宽度窄的脉冲。
六、记录长度
记录长度是一条完整的波形记录中的点数。示波器只能存储数量有限的样点,因此一般来说,记录长度越大越好。记录长度可以查看长时间窗口,可以以良好的分辨率放大查看信号细节。
七、自动测量析
自动测量波形可以更简便地获得准确的数字读数。基础示波器通常包括FFT功能,可以查看采集的波形的,适用于确定来源。
八、操作简便
示波器应操作简便,即使是对偶尔使用的用户。用户界面在计算“所需信息”方面会占大量的时间。
九、连接能力
把示波器直接连接到计算机上,或通过式媒体传送数据,可以实现高级分析,简化存档及共享结果的过程。
十、总线解码串行
大多数系统级(计算机到计算机)通信是通过串行数据链路传送的。即使在当今电路板上,大部分芯片到芯片数据也是通过串行总线传送的。
图1: 眼图分析取决于示波器的主要指标,如带宽。但它还取决于时钟恢复功能、探头、触发等等。透过主要指标、考察其它指标是保证高效准确地进行测量的较佳方式。
图2: 双触发快照,显示了高速串行通路偏移超限。注意触发复位条件,如果在发生第二个事件前时限期满,序列本身会再次启动。
图3: 眼图分析程序简化了复杂的测量工作,但很少出现在示波器的主要指标清单内。