电子测量技术课件：第5章 时域测量

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1、电子测量原理电子测量原理第1页第第5 5章章 时域测量时域测量电子测量原理电子测量原理第2页5.1 5.1 概述概述电子测量原理电子测量原理第3页电子测量原理电子测量原理第4页电子测量原理电子测量原理第5页30.350.35,10rrtst nsBW MHzBW MHz或电子测量原理电子测量原理第6页电子测量原理电子测量原理第7页电子测量原理电子测量原理第8页电子测量原理电子测量原理第9页FKG1G2A1A2Y偏转板X偏转板辉度聚焦辅助聚焦+E-E荧光屏电子枪偏转系统荧光屏电子测量原理电子测量原理第10页电子测量原理电子测量原理第11页KG1G2A1A2电子测量原理电子测量原理第12页电子测量

2、原理电子测量原理第13页2yalSyVbV2yalSSbV电子测量原理电子测量原理第14页电子测量原理电子测量原理第15页(a)Ux=0、Uy=0(b)Ux=0、Uy=常量 电子测量原理电子测量原理第16页(c)Ux=常量、Uy=0(d)Ux=常量、Uy=常量电子测量原理电子测量原理第17页Uy0123401324Uy-Uyt电子测量原理电子测量原理第18页Ux0123401324Ux-Uxt电子测量原理电子测量原理第19页Uy0123401324Uy-Uyt0UxtUx-Ux电子测量原理电子测量原理第20页t0123401234uytux01234。电子测量原理电子测量原理第21页t0123

3、401234uytux01234024。电子测量原理电子测量原理第22页/xxxSkth t cms电子测量原理电子测量原理第23页uyTyTxuxtt 电子测量原理电子测量原理第24页t015(6)234789012345678uytuxTy54xyTT101110911电子测量原理电子测量原理第25页TsT=Tstt(a)被测脉冲(b)连续扫描，且T=Ts不能观测到脉冲细节电子测量原理电子测量原理第26页Tstt(a)被测脉冲(c)连续扫描，且T=T=脉冲得到展宽，但波形显示暗，而时基线太亮电子测量原理电子测量原理第27页Tstt(a)被测脉冲(d)触发扫描扫描等待能较好地观测脉冲电子测量

4、原理电子测量原理第28页t015234678012345678uytuxTyTx=2Ty电子测量原理电子测量原理第29页 Y输入电路Y前置放大器触发电路延迟线Y后置放大器水平放大器扫描发生器Y输入外触发内外至X偏转板至Y偏转板校准信号发生器低压电源高压电源电源至各电路正高压负高压X输入校准信号输出电子测量原理电子测量原理第30页vivoR1R2C1C2最佳补偿过补偿欠补偿Z1Z22211CRCR：1122RCR C1122RCR C 电子测量原理电子测量原理第31页电子测量原理电子测量原理第32页电子测量原理电子测量原理第33页触 发 点输 入 信 号扫 描 电 压显 示 波 形扫 描起 点t

5、T电子测量原理电子测量原理第34页触发点输入信号扫描电压显示波形输入信号延迟后td扫描起点tT电子测量原理电子测量原理第35页电子测量原理电子测量原理第36页触 发 源选 择触 发 耦 合方 式 选 择放 大 整 形电 路扫 描闸 门扫 描 电 压发 生 器水 平放 大 器比 较 和释 抑 电 路触 发 信 号触 发 电 路扫 描发 生 器 环至 X偏 转 板电子测量原理电子测量原理第37页放大、整形电路内外电源C1C2C3ACAC低频抑制HF REJDC常态 自动TV触发电平调节至扫描发生器环触发脉冲输出S1S2S4+-S3极性反转电路触发源选择触发耦合方式选择触发极性选择触发方式选择电子测

6、量原理电子测量原理第38页电子测量原理电子测量原理第39页电子测量原理电子测量原理第40页电子测量原理电子测量原理第41页电子测量原理电子测量原理第42页(a)正电平、正极性(b)正电平、负极性(c)负 电 平、负 极 性(d)负 电 平、正 极 性电子测量原理电子测量原理第43页电子测量原理电子测量原理第44页扫描闸门扫描锯齿波发生器比较和释抑电路+E至X放大器+E“稳定度”调节比较电平触发脉冲输入“增辉”脉冲电子测量原理电子测量原理第45页电子测量原理电子测量原理第46页电子测量原理电子测量原理第47页uiCRb1ReRc1Rc2Rb2V1V2uo+E电子测量原理电子测量原理第48页01,

7、0 oEEVdtttCRR C来自扫描闸门-+RC+E扫描锯齿波输出Vo电子测量原理电子测量原理第49页/st x电子测量原理电子测量原理第50页电子测量原理电子测量原理第51页电子测量原理电子测量原理第52页E1E0E2Er来 自 比 较 电 路的 参 考 电 平（比 较 电 平）扫 描 发 生器 输 出 Vo上 触 发 电 平下 触 发 电 平通 过“稳 定 度”调 节 的 静 态工 作 电 平 E0触 发 脉 冲12345抑 制 期回 扫 期开 始 下 一次 扫 描跟 随 Vo6释 放闸 门 输 出叠 加 后 的闸 门 输 入电子测量原理电子测量原理第53页电子测量原理电子测量原理第54

8、页电子测量原理电子测量原理第55页电子测量原理电子测量原理第56页电子测量原理电子测量原理第57页Y1输入电路Y1前置放大器Y1门电路电子开关延迟线Y后置放大器Y2输入电路Y2前置放大器Y2门电路至Y偏转板Y1输入Y2输入控制信号电子测量原理电子测量原理第58页uy1uy2ux电子测量原理电子测量原理第59页uy1uy2ux电子测量原理电子测量原理第60页前置放大延长线Y后置放大A触发A扫描电子开关X放大电压比较B触发选择门Y线光迹分离电路+-B扫描RPY输入A增辉B增辉1234电子测量原理电子测量原理第61页电子测量原理电子测量原理第62页1234输 入 信 号A 触 发A 扫 描延 迟 触

9、 发 电 平B 触 发B 扫 描A 增 辉B 增 辉合 成 增 辉电子测量原理电子测量原理第63页电子测量原理电子测量原理第64页取样脉冲p(t)输入信号Vi(t)取样信号Vo(t)tt电子测量原理电子测量原理第65页tt输入信号取样脉冲取样信号经放大和延长电路后的信号（显示波形）mTt2 t3 t4 tsTmTt 12345电子测量原理电子测量原理第66页输入信号输出信号Vi(t)Vo(t)取样脉冲p(t)取样门RCSsTmTt电子测量原理电子测量原理第67页12htf 电子测量原理电子测量原理第68页输入信号Y放大器输出tmTt2 t 3 t4 tsTmTt12345tX放大器输出（扫描阶

10、梯波电压）电子测量原理电子测量原理第69页延迟线取样电路触发电路Y延长门垂直放大器水平放大器步进脉冲发生器Y输入外触发内外扫描信号发生器至X偏转板至Y偏转板电子测量原理电子测量原理第70页A反馈电路CsCmui(t)S1取样门取样脉冲延长门脉冲S2延长门+-至Y放大器uo(t)跟随器交流放大器电子测量原理电子测量原理第71页1csiuKA u电子测量原理电子测量原理第72页21212oiiiiuKAuKA uuKAu电子测量原理电子测量原理第73页快斜波发生器水平放大器电压比较器触发脉冲阶梯波发生器取样脉冲发生器泵发生器至取样门至X偏转板电子测量原理电子测量原理第74页触发脉冲t2 t3 ts

11、TmTt 步进延迟脉冲快斜波、阶梯波mT1234电子测量原理电子测量原理第75页30.44 0.64dBf电子测量原理电子测量原理第76页ssUnU电子测量原理电子测量原理第77页1sFFUtTN U电子测量原理电子测量原理第78页KGA1A2G11G12G21G22K1K2收集极存储介质存储栅网荧光屏YX写入电子枪偏转系统读出电子枪记忆与显示记录系统泛射系统电子测量原理电子测量原理第79页电子测量原理电子测量原理第80页衰减器放大器触发电路A/D转换器延迟线存储器（RAM）D/A转换器地址计数器D/A转换器垂直放大器水平放大器扫描发生器逻辑控制电路（微处理器）输入外触发内外实时存储实时实时存

12、储存储至X偏转板至Y偏转板电子测量原理电子测量原理第81页电子测量原理电子测量原理第82页电子测量原理电子测量原理第83页电子测量原理电子测量原理第84页电子测量原理电子测量原理第85页新波形到来移出，消逝输入波形放大显示波形(a)卷动显示(b)放大显示电子测量原理电子测量原理第86页电子测量原理电子测量原理第87页电子测量原理电子测量原理第88页电子测量原理电子测量原理第89页/divNft电子测量原理电子测量原理第90页电子测量原理电子测量原理第91页电子测量原理电子测量原理第92页+-+-+-编码逻辑电路输出寄存器ViRRR+Vr-Vr采样时钟比较器nn-11nn-11MSBLSB电子测

13、量原理电子测量原理第93页S/H4位并行A/D4位并行A/D4位D/A-+减法放大器b7b6b5b4b3b2b1b0(MSB)(LSB)ViV1电子测量原理电子测量原理第94页A/D转换器寄存器RAM1RAM2Vi/2fs电子测量原理电子测量原理第95页电子测量原理电子测量原理第96页YA顺序取样YB顺序取样通道转换器AB通道转换器A/DRAMViAViB电子测量原理电子测量原理第97页电子测量原理电子测量原理第98页ADC1ADC2RAM1RAM2Vifs数据输出Vifs反相fs(a)原理框图(b)采样与存储波形图电子测量原理电子测量原理第99页电子测量原理电子测量原理第100页电子测量原理

14、电子测量原理第101页电子测量原理电子测量原理第102页电子测量原理电子测量原理第103页电子测量原理电子测量原理第104页电子测量原理电子测量原理第105页vivoRRiCCiZ1Z2C0输入探头示波器最佳补偿过补偿欠补偿显示波形电子测量原理电子测量原理第106页电子测量原理电子测量原理第107页DCyVhDkDCVyD电子测量原理电子测量原理第108页电子测量原理电子测量原理第109页40.5 1020DCyVhDk(V)0.51251025010050255VmVV/div零电平线显示波形（直流电压）电子测量原理电子测量原理第110页PPyyVhDkP PVyDyk电子测量原理电子测量原

15、理第111页0.51251025010050255VmVV/div零电平线显示波形（交流电压）8 1 18VP PyVhDk 82.322 22 2PP PVVVV电子测量原理电子测量原理第112页/xxTxDkxDxk电子测量原理电子测量原理第113页xD电子测量原理电子测量原理第114页0.20.5121010010110050Smst/div55nsx7 10/710 xxTxDkmsms 电子测量原理电子测量原理第115页A BA BxTxDA BxxDxA-B电子测量原理电子测量原理第116页xA-B电子测量原理电子测量原理第117页xA-B电子测量原理电子测量原理第118页Txo3

16、60Txx电子测量原理电子测量原理第119页x1x2xT电子测量原理电子测量原理第120页HNVNyfxfyHxVfNfN电子测量原理电子测量原理第121页26MHz26HyxVNffN16MHz23HyxVNffNMHz MHz NHNV电子测量原理电子测量原理第122页00arcsin,arcsinmmyxyx或电子测量原理电子测量原理第123页2x02xm2y02ym电子测量原理电子测量原理第124页电子测量原理电子测量原理第125页TtfV(f)1/2/TtfV(f)1/2/时域中的重复脉冲时域中的重复脉冲频域中的脉冲串频谱频域中的脉冲串频谱V(t)电子测量原理电子测量原理第126页2

17、10()(),0,1,1mjnkmnX kx n en km电子测量原理电子测量原理第127页A Af f9 90 0%1 10 0%5 50 0%b bc cT Tt tr rt tf f理理想想脉脉冲冲实实际际脉脉冲冲A Aw we e顶顶底底d d电子测量原理电子测量原理第128页电子测量原理电子测量原理第129页电子测量原理电子测量原理第130页yASKH电子测量原理电子测量原理第131页220rrxrttt电子测量原理电子测量原理第132页u 普通模拟示波器不能测量单脉冲的参数，只能测普通模拟示波器不能测量单脉冲的参数，只能测量周期脉冲信号的参数。量周期脉冲信号的参数。u 数字存储示

18、波器对单脉冲和周期脉冲信号参数都数字存储示波器对单脉冲和周期脉冲信号参数都能测量。能测量。u 数字存储示波器内部有计算功能，有些参数可直数字存储示波器内部有计算功能，有些参数可直接得到测量数值，如幅度、上升时间、下降时间、接得到测量数值，如幅度、上升时间、下降时间、脉宽等。脉宽等。u 数字存储示波器使用可调的水平游标或垂直游标，数字存储示波器使用可调的水平游标或垂直游标，可直接得到两游标间的电压差值或时间差值，比可直接得到两游标间的电压差值或时间差值，比模拟示波器减少了读数误差。模拟示波器减少了读数误差。电子测量原理电子测量原理第133页mcEmE调制信号振幅载波信号振幅tU(t)0EmEcE

19、mba100%abmab电子测量原理电子测量原理第134页u u(t)(t)+-X XY Ybaab电子测量原理电子测量原理第135页()x t()y t激励激励响应响应系 统系 统（微分方程）（微分方程）（传递函数）（传递函数）（频率响应函数）（频率响应函数）（脉冲响应函数）（脉冲响应函数）电子测量原理电子测量原理第136页t t0 0)(tt t0 0u(t)u(t)(a)单位脉冲信号单位脉冲信号(b)单位阶跃信号(b)单位阶跃信号1 10()00ttt()1t dt且10()00tu tt()()()()tdu ttt dtu tdt电子测量原理电子测量原理第137页卷积定理卷积定理()

20、()()()()()()y tx th tx thdxh td脉冲响应脉冲响应输入单位脉冲信号时对应的系统输出。输入单位脉冲信号时对应的系统输出。阶跃响应阶跃响应输入单位阶跃信号时对应的系统的输出输入单位阶跃信号时对应的系统的输出 脉冲响应的积分为阶跃响应脉冲响应的积分为阶跃响应阶跃响应的微分就是脉冲响应阶跃响应的微分就是脉冲响应 电子测量原理电子测量原理第138页系统脉冲响应的直接测量方法系统脉冲响应的直接测量方法微分器微分器示波器示波器被测系统被测系统单位阶跃单位阶跃信号发生器信号发生器示波器示波器被测系统被测系统单位脉冲单位脉冲信号发生器信号发生器被测系统被测系统示波器示波器微分器微分器

21、单位阶跃单位阶跃信号发生器信号发生器h(t)h(t)h(t)h(t)h(t)h(t)u(t)u(t)u(t)u(t)阶跃阶跃响应响应)(t)(t电子测量原理电子测量原理第139页()()()()()()()()()mmy nx m h nmh m x nmx nh nh nx n()()(1/)()()()(1/)()h ty tx tx ty th t或()()(1/)()()()(1/)()h ny nx nx ny nh n或电子测量原理电子测量原理第140页()()()()()y tx th tx thd()()()Y jX jH j()()()()()()Y jY jH jX jX

22、jH j或111()()()()()()Y jF y th tFH jFFX jF x t111()()()()()()Y jF y tx tFX jFFH jF h t电子测量原理电子测量原理第141页()()()()()()Y kFFT y nh nIFFT H kIFFTIFFTX kFFT x n()()()()()()Y kFFT y nx nIFFT X kIFFTIFFTH kFFT h n电子测量原理电子测量原理第142页取样头取样头计算机计算机数字存储数字存储示波器示波器脉冲脉冲信号源信号源连接被测系统连接被测系统电子测量原理电子测量原理第143页KSKSm mR RSLSL

23、G GSCSC单位长度单位长度()002222()1004()()()()()1()lslsR ZsEseH sE sRZss e电子测量原理电子测量原理第144页E E1 1(s)(s)(a)参考电压模型(a)参考电压模型E E2 2(s)(s)lE Eg g(s)(s)Z Z0 0(s)(s)r(s)r(s)(b)响应电压模型(b)响应电压模型信号源内阻信号源内阻R R0 0信号源内阻信号源内阻R R0 0匹配匹配负载负载R RL L匹配匹配负载负载R RL LE Eg g(s)(s)2211()()()()()EjFFT e tH jEjFFT e t电子测量原理电子测量原理第145页Z0RLRg=Z0至示波器信号源通过式取样头标准传输线被测负载l电子测量原理电子测量原理第146页驱动YGE-APD光纤定向耦合器被测光纤匹配液激光源时基扫描取样积分示波器放大器X