示波器基礎(chǔ)使用說明和功能

　　交替和斷續(xù)

　　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(yīng)用中，常常要進(jìn)行信號(hào)的比較，例如，研究輸入/輸出信號(hào)間的關(guān)系，或者一個(gè)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)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(hào)。

　　為了達(dá)到這一目的，可以用兩種辦法來控制電子束：

　　1.可以交替地畫完一條掃跡，再畫另一條掃跡。這種方法稱為交替模式，或簡稱為ALT模式。

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

　　斷續(xù)模式適合于在低時(shí)基速率下顯示低頻率信號(hào)，因?yàn)檫@時(shí)斬波器開關(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(shè)置的高頻率信號(hào)的顯示。本書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。用戶也可以手動(dòng)選擇ALT或CHOP模式以適合特殊信號(hào)的需求。

　　帶寬

　　示波器最生根的技術(shù)指標(biāo)就是帶寬。示波器的帶寬表明了該示波器垂直系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。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(hào)3dB的幅度來顯示信號(hào)的最高頻率。

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

　　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(yīng)曲線。 一臺(tái)典型為100MHz示波器的頻率響應(yīng)曲線(簡化的曲線和實(shí)際的曲線)　　出于現(xiàn)實(shí)的理由，通常把帶寬想象成為叔響曲線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(dāng)然，這是一種簡化的考慮。實(shí)際上，放大器的靈敏度從較低的頻率就開始下降，百在其截止頻率達(dá)到-3dB。圖5中中同時(shí)給出了簡化的頻率響應(yīng)曲線和實(shí)際的頻率響應(yīng)曲線。

　　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(duì)于進(jìn)行高靈敏度的測(cè)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(guī)定為信號(hào)從其穩(wěn)態(tài)最大值的10%到90%所用的時(shí)間。

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

　　對(duì)于各種通用示波器來說，其高頻響應(yīng)曲線是類似的。從該曲線我們可以得到一個(gè)示波器帶寬和上升時(shí)間的簡單關(guān)系公式。此公式為：

　　tr(s)=0.35/BW(Hz)

　　對(duì)于高頻示波器來說，這個(gè)公式可以表示為：

　　tr(ns)=350/BW(MHz)

　　對(duì)于一個(gè)100MHz的示波器來說，上升時(shí)間為3.5(ns=納秒10-9秒)

　　在示波器的標(biāo)尺上刻有標(biāo)明0%和100%的專門的線，用來進(jìn)行上升時(shí)間的測(cè)量。測(cè)量時(shí)我們先用VAR靈敏度控制機(jī)構(gòu)將被測(cè)認(rèn)號(hào)的頂部和底部分別和標(biāo)有0%和100%的線對(duì)齊。

　　然后找出信號(hào)和標(biāo)尺上標(biāo)有10%和90%的兩條線的交點(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。

　　要想測(cè)量一臺(tái)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(cè)試信號(hào)的上升時(shí)間應(yīng)當(dāng)比該示波器的上升時(shí)間短得多。為獲得2%的測(cè)量誤差，測(cè)試信號(hào)的上升時(shí)間至少應(yīng)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(yīng)當(dāng)是示波器上升時(shí)間和信號(hào)上升時(shí)間和組合函數(shù)。