示波器工作原理.pptx

示波器基本原理及使用(shǐyòng)第一页，共91页。概述 自然界存在着各种形式的波，比如海浪、地震、声波、爆破、空气中传播的声音，或者身体运转的自然节律。物理世界里，能量、振动(zhèndòng)粒子和不可见的力无处不在。即使是光（波粒二象物质）也有自己的频率，并因为频率的不同呈现出不同的颜色。 通过传感器，这些力可以转变为电信号，以便通过示波器能够进行观察和研究。有了示波器，我们就能够“观察”随时间变化的事件。 示波器是任何设计、制造或是维修电子设备的必备之物。当今世界瞬时万变，工程师们需要最好的工具，快速而精确地解决测量疑难。 示波器的用途不仅仅局限于电子领域。示波器利用信号变换器，适用于各种各样的物理现象。信号变换器能够响应各种物理激励源，使之转变为电信号，包括声音、机械应力、压力、光、热。麦克风属于信号变换器，它实现把声音转变为电信号。由示波器收集科学数据的例子如图1所示。第二页，共91页。示波器 什么是示波器，它是如何工作的？ 示波器是一种形象地显示信号幅度随时间变化的波形显示仪器，是一种综合的信号特性测试仪，是基本的电子测量仪器，它描绘电信号的图形曲线。在大多数应用中，呈现(chéngxiàn)的图形能够表明信号随时间的变化过程：垂直（Y）轴表示电压，水平（X）轴表示时间。有时称亮度为Z 轴。(参看图2) 这一简单的图形能够说明信号的许多特性，例如： ?信号的时间和电压值 ?振荡信号的频率 ?信号所代表电路的“变化部分” ?信号的特定部分相对于其他部分的区别 ?是否存在故障部件使信号产生失真 ?信号的直流值 (DC) 和交流值 (AC) ?信号的噪声值和噪声是否随时间变化?图2. 显示波形(bō xínɡ)的X、Y和Z分量第三页，共91页。理解(lǐjiě)波形和波形的测量 通常把随时间重复的模式称为波，声波、脑电波、海浪、电压波形都具有重复的特点。示波器测量的是电压波形。波的周期是波动重复的部分。波形是波的图形表现形式。电压波形描述水平方向的时间和垂直方向的电压。 波形能够揭示信号的许多特性。当看到波形的高度变化(biànhuà)，则表示电压值在变化(biànhuà)。当看到的是平坦的水平线，则表示在一段时间内，信号没有变化(biànhuà)。平直斜线表示线性变化(biànhuà)，电压以恒定的斜率上升或下降。波形中的尖角指示的是突然的变更。图3提供出普通波形图，而图4展示出这些普通波形的来源。第四页，共91页。波的类型(lèixíng)大多数波都属于如下(rúxià)类型：?正弦波?方波和矩形波?三角波和锯齿波?阶跃波和脉冲波?周期和非周期信号?同步和异步信号?复杂波方波和矩形波 方波是另一种常见的波形。从本质上看，方波是以相同的时间间隔，不停开关的电压（或者不断为高低值）。它是测试放大器的标准波形，好的放大器在增加方波幅值的同时有最小的失真。电视、广播和计算机电路中经常使用方波作为定时信号。 矩形波与方波类似，不同之处在于高低电压值的间隔时间并不等长。在分析数字电路时，矩形波非常有用。图6 是方波和矩形波的示例。锯齿波和三角波 锯齿波和三角波来源于线性控制电压的电路。例如，模拟示波器的水平扫描，或者电视的光栅扫描。这类波形以恒定速率对电压电平值进行转换。这些渐增过程称为斜坡信号。图7 是锯齿波和三波的示例。正弦波 有几个原因说明正弦波是基本波形。它具有和谐(héxié)的数学特性，与正弦函数曲线的形状一样。房间墙角的电源出口输出的电压值也如同正弦波那样变化。信号发生器振荡电路产生的测试信号通常就是正弦波。大多数AC电源产生的是正弦波。（AC表示的是交流，实际上电压值也在改变。DC表示的是直流，同时意味着稳定的电流和电压，电池产生的就是DC。） 衰减的正弦波是振荡电路产生的特殊实例，它随时间而衰减。图5是正弦波和衰减的正弦波的示例。第五页，共91页。阶跃波和脉冲波 阶跃波和脉冲波之类的信号很少发生，并且是非周期信号。这类信号被称为单脉冲或瞬时信号。阶跃波指示的是电压的突然变化，打开电源开关时电压的情况即是如此。 脉冲指的是电压的突然的两次变化，打开电源开关马上又关闭时，产生的电压波形就是脉冲。在计算机电路进行传输时，一个脉冲可以表示信息的一位。一系列传输脉冲的集合成为脉冲序列。计算机的数字部件通过脉冲进行相互通信。图8是阶跃波、脉冲波和脉冲序列的示例。周期信号和非周期信号 不断重复的信号称为周期信号，而不断变化的信号称为非周期信号。静止图象与周期信号相似，而移动图象则与非周期信号等同。同步信号和异步信号 如果二信号之间具备定时关系，则称它们是同步的。举例来说，计算机中的时钟、数据和地址信号就是同步信号。 异步用来说明信号之间没有定时关系。比如说，接触计算机键盘的行为和计算机内部的时钟之间没有时间的关联，两者