嵌入式软件工程师-嵌入式系统调试与测试-示波器使用_示波器的类型与选择.docx

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示例教程：示波器使用–示波器的类型与选择

1示例模块：示波器基础

1.1示例主题：示波器的工作原理

示波器是一种用于观察和测量电信号波形的仪器，其工作原理基于电子束在荧光屏上的偏转。示波器的核心部件是阴极射线管（CRT），现代示波器则使用液晶显示器（LCD）。当电子束在CRT或LCD上移动时，它会在屏幕上产生一个光点，这个光点的位置由输入信号的电压和时间控制。

电压控制：示波器的垂直偏转板接收输入信号，根据信号的电压值，偏转板会控制电子束在垂直方向上的偏转，从而在屏幕上显示出信号的幅度变化。

时间控制：水平偏转板控制电子束在水平方向上的移动速度，即扫描速度。扫描速度决定了信号波形在时间轴上的展开程度，使得观察者能够看到信号随时间的变化。

示波器通过调整扫描速度和垂直灵敏度，可以观察到不同频率和幅度的信号波形。此外，示波器还具备触发功能，可以锁定特定的信号波形，便于观察和分析。

1.2示例主题：示波器的主要功能

示波器的主要功能包括信号的显示、测量和分析，具体如下：

信号显示：示波器可以显示各种电信号的波形，包括正弦波、方波、三角波等，以及更复杂的信号波形。

信号测量：示波器可以测量信号的幅度、频率、周期、上升时间、下降时间等参数。

信号分析：示波器可以进行信号的频谱分析、相位测量、脉冲宽度测量等，帮助工程师分析信号的特性。

1.2.1示例：使用Python进行信号分析

importnumpyasnp

importmatplotlib.pyplotasplt

#生成正弦波信号

t=np.linspace(0,1,1000,endpoint=False)#时间轴

signal=np.sin(2*np.pi*50*t)#50Hz的正弦波

#使用示波器进行信号分析

#首先，我们计算信号的周期

period=1/50#信号的周期

#然后，我们计算信号的上升时间和下降时间

#假设信号从0上升到1，再从1下降到0

rise_time=t[np.argmax(signal0.5)-np.argmax(signal0)]

fall_time=t[np.argmax(signal0.5)-np.argmax(signal1)]

#最后，我们绘制信号波形

plt.figure(figsize=(10,5))

plt.plot(t,signal)

plt.title(50HzSineWave)

plt.xlabel(Time(s))

plt.ylabel(Amplitude)

plt.grid(True)

plt.show()

#输出测量结果

print(fPeriod:{period:.4f}s)

print(fRiseTime:{rise_time:.4f}s)

print(fFallTime:{fall_time:.4f}s)

1.2.2示例描述

在上述示例中，我们使用Python的numpy和matplotlib库生成并分析了一个50Hz的正弦波信号。首先，我们生成了时间轴和正弦波信号，然后计算了信号的周期、上升时间和下降时间。最后，我们使用matplotlib绘制了信号波形，并输出了测量结果。

通过这个示例，我们可以看到，虽然示波器是一种硬件设备，但我们可以使用软件工具如Python进行类似的信号分析，这有助于理解示波器的工作原理和功能。在实际应用中，示波器能够提供更精确、更直观的信号观察和测量，特别是在需要实时分析和复杂信号处理的场景下。#示波器的类型与选择

2模拟示波器

模拟示波器是最早期的示波器类型，它通过电子束在CRT（阴极射线管）上直接描绘信号波形。模拟示波器的核心是其垂直放大器和水平扫描电路，它们能够实时显示信号的变化，适用于观察连续变化的信号。然而，模拟示波器的精度和存储能力有限，且不易于进行信号的分析和处理。

2.1原理

模拟示波器的工作原理基于电子束在CRT上的偏转。当信号输入到示波器时，电子束在垂直方向上的偏转与信号的幅度成正比，而在水平方向上的偏转则由扫描电路控制，以时间为基础进行扫描。这样，电子束在CRT上描绘出的轨迹就是信号随时间变化的波形。

2.2内容

CRT显示技术：模拟示波器使用CRT作为显示设备，电子束在CRT上形成光点，通过偏转磁场或电场控制电子束的移动，从而在屏幕上描绘信号波形。

垂直放大器：用于放大输入信号，使电子束的偏转与信号幅度成正比。

水平扫描电路：产生扫描信号，控制电子束在水平方向上的移动，实现信号的时基扫描。

3数字示波器

数字示波器通过ADC（模数转换器）将输入的模拟信号转换为数字信号，