示波器基礎使用說(shuō)明和功能

　　交替和斷續

　　示波器CRT本身一次只能顯示一條掃跡。然而，在很多示波器應用中，常常要進(jìn)行信號的比較，例如，研究輸入/輸出信號間的關(guān)系，或者一個(gè)系統對信號的延遲等。這就要求示波器實(shí)際上能同時(shí)顯示不只一個(gè)信號。

　　為了達到這一目的，可以用兩種辦法來(lái)控制電子束：

　　1.可以交替地畫(huà)完一條掃跡，再畫(huà)另一條掃跡。這種方法稱(chēng)為交替模式，或簡(jiǎn)稱(chēng)為ALT模式。

　　2.可以在兩條掃跡之間迅速的進(jìn)行開(kāi)關(guān)或斬波切換，從而分段的畫(huà)出兩條掃跡。這稱(chēng)為斷續模式或CHOP模式。其結果是在一次掃描的時(shí)間里一段接一段的畫(huà)出兩條掃跡。

　　斷續模式適合于在低時(shí)基速率下顯示低頻率信號，因為這時(shí)斬波器開(kāi)關(guān)能快速進(jìn)行切換。

　　交替模式適合于需要使用較快時(shí)基設置的高頻率信號的顯示。本書(shū)中我們用作示例的示波器在不同的掃描速度下能自動(dòng)地ALT或CHOP模式以給出最好的顯示效果。用戶(hù)也可以手動(dòng)選擇ALT或CHOP模式以適合特殊信號的需求。

　　帶寬

　　示波器最生根的技術(shù)指標就是帶寬。示波器的帶寬表明了該示波器垂直系統的頻率響應。示波器的帶寬定義為示波器在屏幕上能以不低于真實(shí)信號3dB的幅度來(lái)顯示信號的最高頻率。

　　—3dB點(diǎn)的頻率就是示波器所顯示的信號幅度“Vdisp”為示波器輸入端真實(shí)信號值“Vinput”的71%時(shí)的信號頻率，如下式所示：設：

　　dB(伏)=20log(電壓比)
　　—3Db=20log(Vdisp/Vinput)
　　—0.15=log(Vdisp/Vinput)
　　10-0.15=Vdisp/Vinput
　　Vdisp=0.7Vinput 

　　表示出一個(gè)100MHz示波器的典型頻率響應曲線(xiàn)。 一臺典型為100MHz示波器的頻率響應曲線(xiàn)(簡(jiǎn)化的曲線(xiàn)和實(shí)際的曲線(xiàn))　　出于現實(shí)的理由，通常把帶寬想象成為叔響曲線(xiàn)一直平坦延伸至其截止頻率，然后從該頻率以-20dB/+倍頻程的斜率下降。當然，這是一種簡(jiǎn)化的考慮。實(shí)際上，放大器的靈敏度從較低的頻率就開(kāi)始下降，百在其截止頻率達到-3dB。圖5中中同時(shí)給出了簡(jiǎn)化的頻率響應曲線(xiàn)和實(shí)際的頻率響應曲線(xiàn)。

　　帶寬限制器

　　使用帶寬限制器可以把通常帶寬在100MHz以上的寬帶示波器的頻帶減小到20MHz的典型值。這樣就降低了噪聲電平和干擾，這對于進(jìn)行高靈敏度的測量是非常有用的。

　　上升時(shí)間

　　上升時(shí)間直接和帶寬有關(guān)。上升時(shí)間通常規定為信號從其穩態(tài)最大值的10%到90%所用的時(shí)間。

　　上升時(shí)間是一個(gè)示波器從理論上來(lái)說(shuō)能夠顯示的最快的瞬變的時(shí)間。示波器的高頻響應曲線(xiàn)是經(jīng)過(guò)認真安排的。這就保證了具有高諧波含量的信號，如方波，能夠在屏幕上精確的再現。如果頻響曲線(xiàn)下降太快，則在信號的快速上升沿上就會(huì )發(fā)生振鈴現象。如果頻響曲線(xiàn)下降太慢，即在頻響曲線(xiàn)上下降開(kāi)始得過(guò)早，則示波器總的高頻響應就受到影響，使得方波失去“方形”特性。

　　對于各種通用示波器來(lái)說(shuō)，其高頻響應曲線(xiàn)是類(lèi)似的。從該曲線(xiàn)我們可以得到一個(gè)示波器帶寬和上升時(shí)間的簡(jiǎn)單關(guān)系公式。此公式為：

　　tr(s)=0.35/BW(Hz)

　　對于高頻示波器來(lái)說(shuō)，這個(gè)公式可以表示為：

　　tr(ns)=350/BW(MHz)

　　對于一個(gè)100MHz的示波器來(lái)說(shuō)，上升時(shí)間為3.5(ns=納秒10-9秒)

　　在示波器的標尺上刻有標明0%和100%的專(zhuān)門(mén)的線(xiàn)，用來(lái)進(jìn)行上升時(shí)間的測量。測量時(shí)我們先用VAR靈敏度控制機構將被測認號的頂部和底部分別和標有0%和100%的線(xiàn)對齊。

　　然后找出信號和標尺上標有10%和90%的兩條線(xiàn)的交點(diǎn)。這樣，上升時(shí)間就可以從這兩個(gè)交點(diǎn)沿X軸方向的時(shí)間間隔讀出來(lái)。

　　要想測量一臺示波器的上升時(shí)間，我們使用與上述相同的方法，只是要求測試信號的上升時(shí)間應當比該示波器的上升時(shí)間短得多。為獲得2%的測量誤差，測試信號的上升時(shí)間至少應小于示波器上升時(shí)間的五分之一。示波器上顯示的上升時(shí)間應當是示波器上升時(shí)間和信號上升時(shí)間和組合函數。