电子测量技术（主编田华、刘斌、袁振东 第二版 西安电子科大版）课件：第7章 波形显示与测量04.pptVIP

　　7.4.2　取样示波器的工作原理　　取样示波器利用了非实时取样的原理，与通用示波器类似，取样示波器也主要是由示波管、X通道和Y通道组成的,其原理框图如图7.20所示。与普通示波器相比，主要差别是增加了取样电路和取样脉冲发生器，这些电路都是为了对被测信号进行逐点取样而加入的。此外，为了观测信号的陡峭前沿，必须把延迟线放在取样示波器的输入端。  图7.20　取样示波器的原理框图 　　垂直Y通道的作用是在取样脉冲的作用下，把高频信号变为低频、离散的取样信号，并转换放大后加至示波管的Y偏转板。垂直Y通道由延迟线、取样门、延长门和Y放大器等电路组成，最关键的电路是取样电路，它产生正比于取样值的阶梯电压。 　　被测信号经延迟线送至取样门，取样门平时关闭，只有步进延迟的取样脉冲到来时才打开并取出样品信号；由于取样脉冲是宽度极窄的脉冲串，因而取样后得到的是一串串很窄的取样脉冲，其幅度对应于对应时刻的被测信号幅度，但一般只能达到被测信号幅度的2%～10%, 所以在取样后必须对取样信号进行脉冲延长和放大。延长门起记忆作用，把每 个取样信号幅度记录下来并展宽，这样窄串的取样信号就变成了正比于取样值的阶梯电压。此阶梯电压最后经偏转放大器接至通用示波器的Y偏转板。 　　水平X系统由触发电路、取样脉冲发生器、时基单元和X放大器等电路组成。被测信号或外触发信号经触发电路产生所需的触发同步信号，该信号馈入时基单元，产生Δt步进延迟脉冲。步进延迟脉冲送到垂直系统，控制取样脉冲发生器和延长门控制器的工作。另外，步进延迟脉冲还用于控制水平扫描电路，每一个步进延迟脉冲送至阶梯波发生电路,就产生电压上升一阶的阶梯波，示波器屏幕上隔一定距离就显示出一个光点，所以取样示波器屏幕上的扫描线是由断续的光点组成的，每两点相差一个阶梯电压。 　　利用同步分频的方法可以改变m的大小，从而可扩展测量的频率上限。 　　相比较而言，取样示波器与通用示波器主要有以下区别：　　(1) 取样示波器延迟级放在取样门前面，以便在内触发时提前提取一部分被测信号作为触发信号，这样观测时不会丢掉信号的陡峭前沿。 　　(2) 取样示波器X通道产生时基扫描信号，是利用每一个Δt步进延迟脉冲去触发阶梯波形成电路，使它的输出增长一级，扫描信号是线性阶梯波。由于Δt步进延迟脉冲的作用，扫描信号与取样脉冲是同步的。而通用示波器中，扫描信号是线性的。 　　(3) 通用示波器中，每触发一次，能产生一个完整的扫描信号；而取样示波器中，每触发一次，只能获得一个样点。　　(4) 取样示波器显示的波形由许多点组成，波形反映被测信号包络，但波形是经过变换的，波形经历时间远大于被测信号的实际经历时间。故取样示波器只能测量频率较高的重复信号，而不能对单次脉冲、极低频信号进行观测。7.4.3　取样示波器的主要参数　　取样示波器除了具有通用示波器的性能指标外，还具有其本身的技术参数，主要有： 　　(1) 频带宽度。由于取样以后信号频率已经变低，因此对取样示波器的频率限制主要在取样门。首先，取样门用的元件(如取样二极管)的高频特性要足够好；其次，取样脉冲本身要足够窄，以保证在取样期间被观测的信号幅度基本不变。 　　一般来说，一个系统的频带宽度是指系统频率特性下降3 dB所对应的频率范围。当取样门所用元件工作频率足够高时，取样门的最高工作频率与取样脉冲底边的宽度τ成反比，其表达式为 　　(2) 取样密度。取样密度是指电路扫描时，在示波器屏幕X轴上每格显示的被测信号所对应的取样点数，常用每厘米的光点数来表示。 　　每一个步进脉冲对应于一个取样脉冲，进行一次信号取样；同时，每一个步进脉冲使水平扫描阶梯电压上升一阶，每阶产生一个光点。由于屏幕宽度是确定的，也就是X方向最大偏转电压是确定的，因而减小水平扫描阶梯电压的台阶，可使水平扫描阶梯电压台阶数增加，即取样密度变大。取样点越多，经取样后显示的波形越逼真。但取样密度增大，即阶梯数增加，信号波形要经过m个周期才取样一次(因为每个取样点相距mT+Δt时间)，这意味着扫描一次的时间较长，可能导致波形闪烁。 　　(3) 等效扫描速度。通用示波器的扫描速度是指单位时间内电子束在水平方向上的位移。而对取样示波器，假设信号波形由n个取样点组成，虽然在屏幕上显示n个亮点需要n(mT+Δt)的时间，但信号实际经历的时间为nΔt，等效扫描速度为nΔt/L，L表示扫描线长度，由于电子束扫完整个屏幕的时间与显示波形代表的时间不同，因此用“等效”来表示区别。 　　(4) 取样频率。取样频率即取样脉冲的重复频率。取样频率越高，越能反映被测信号的特性。 7.5　数字存储示波器 7.5.1　数字存储示波技术简介　　数字存储示波采用数字电路实现，先经过A/D转换器，模拟输入