采样速率
模拟信号转化为数字信号经变换后最终恢复成模拟波形显示在示波器上，通俗地说，采 样实际上是在用点来描绘进入示波器的模拟信号。采样是等间隔地进行，采样率以 “点/ 秒”来表示。
采样原理
采样过程
采样速率
对于单次事件，示波器必须具有足够的采样速率用以恢复单次捕捉所获得的波形。 示波器采样率高低对波形构建的真实性有直接影响（采样率高的好处）
观察外接信号，必 须在X偏转板上加 锯齿波信号--扫描
显示稳定波形的条件：扫描电压周期应为被测信号周期的整数倍， Tx=nTy （ n=1，2，3 …）
李萨如图形
在示波器的X、Y偏转板上分别输入两个正弦波，当它们 频率的比值为简单整数，荧光屏上出现的稳定封闭曲线。
李萨如图形的应用
应用1：利用李萨如图比较两个信号之间的相位差：
示波器分类
������ 模拟示波器
������
数字示波器
虚拟示波器
数字存储示波器 数字荧光示波器
混合信号示波器（MSO）
模拟示波器
示波管的基本结构
示波器显示波形原理
原理:带电粒子在电场力的作用下加速和偏转
加速
电子
Y向偏转
X向扫描
图形
光点
直线
华东理工大学物理实验教学中心
East China University of Science and Technology
带宽
示波器带宽指的是正弦输入信号衰减到其实际幅度的70.7% 时的频率值。
信号进入示波器首先是通过放大器，它是一个低通滤波器。放大器的带宽很宽（和基波 比较），输出方波不表现失真。放大器的带宽变窄，波形中的某些谐波不能通过，输出 的方波发生畸变，产生误差。放大器带宽很窄，输出的几乎完全不像方波，由于缺少主 要的谐波分量，波形呈圆弧状。因此，带宽不足将导致波形幅度衰减和波形失真。
差不边不低 不
能沿能
能
DSO示波器 好 差 差 好 差 好 差 等效采样技术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
好差多能高 能 种
DSO示波器 好 好 好 好 好 好 差 实时采样技术
好好多能高 能 种
数字示波器原理
数字示波器的四个重要参数 带宽
采样速率 存储深度 波形捕获率
信号波的一些基本概念
对于非正弦波由最小值过渡到最大值的时间越短， 所含的谐波分量也就越多，波形所含谐波的频率 也越高。对于脉冲波占空比越小，波形所含谐波 就越多，谐波频率分量也越高。
• 示波器的用途：
– 电压表，电流表，功率计
– 频率计，相位计 – 脉冲特性，阻尼振荡
幅度
• 示波器的应用：
– 电子，电力，电工
时间
示波器功能
• 示波器的主要功能是：精确地再现时间和电压幅度的函数波 形。用它可以即时地观察电压幅度相对时间的变化情况，从 而获得波形的质量信息，如幅度和频率，波形，不同波形的 时间和相位的关系……
实验者心率为：
。
实验报告要求（简化报告）
1. 完成预习报告问题。 2. 根据预习报告表格填写实验结果，写出测量待测
信号的频率、周期和幅度结果。 3. 简述示波器面板上各个主要旋纽的作用。 4. 分析讨论
注意事项
1、掌握所使用的示波器、信号发生器面板上各旋钮的作用 后再操作。 2、示波器上所有开关与旋钮应轻柔缓缓旋转，不能用力过 猛或随意乱旋转。 3、插卸电缆必须拿着接头小心操作，绝不能硬拉缆线。 4、测量脉搏时压电传感器务必轻拿轻放，注意接线不被拉 扯断；注意压电传感器与个人脉搏的良好接触，以便获得最 佳强度信号；
1、信号发生器输出以正弦信号，示波 器通道1和2分别连接信号发生器；
实验内容
•1、观察各种波形并测量正弦波形的电压、频率和周期。（注：标准值即信号发生器显示的值）
实验内容
2、利用李萨如图形测频率
实验内容
3、绘下半波整流、全波整流、C滤波、π滤波的波 形
4、利用实验室提供的设备，通过示波器观察实验者的脉搏信号，测量实验者的心率。 实验者脉搏信号周期为：
-90
-90
-90
-90
-90
特 征 波 形
模拟示波器的缺陷
模拟和数字示波器的比较
简单重复信号
非
波形显示 稳 变 异 缓 随 快 复杂动 定 重 触 预 示 数
定 化常变机沿 态
时复发触波 据
信 信 信 信 毛 信 重复信 测 单 功 发 器 处
号 号息号刺号 号
量次能
带理
示波器类别
信
宽
号
模拟示波器 好 好 差 差 差 差 好 CRT显示技术
2 1 0
4
3 24
5 3 42
7 2 4
相同频率不同相位时的李萨如图形
李萨如图形的应用
应用2：利用李萨如图形测定未知信号的频率
特点： N x f y Ny fx
fy

Nx Ny
fx
N x 、N y 分别为李萨如图形与X、Y轴方向的切点数
不同相位差时的李萨如图形
• 在概念上，模拟示波器和数字示波器的测量的目标是相同的 ，而在实际结构上它们的内部采用的技术不同，所以它们的 表现形式并不相同。
• 数字示波器的蓬勃发展与模拟示波器的逐渐消亡将成为历史 的必然趋势。
数字技术的发展赋予示波器更多波形捕获能力，更多的数学运算功 能，它可以是一台具有波形显示的功率计，可以进行波形参数分析，它 还能存储各种波形以及相关的信息……
波形失真
波形混淆
波形漏失
存储深度
存储深度：指在波形存储器中存储波形样本的数量。存储深度＝波形存储时间 *采样率。示波器的存储深度将决定能采集信号的时间以及能用到的最大采样 速率。
波形捕获率
波形刷新率（波形捕获速率）是指1秒内示波器捕获波形的次数，表示为波形数每秒 （wfms/s）。采样速率表示的是示波器在一个波形或周期内，采样输入信号的频率， 波形捕获速率则是指示波器采集波形的速度。刷新率的高低直接影响波形捕获偶然 事件发生的概率。
波形刷新率 数字存储示波器（DSO）使用串行处理机制，每秒钟可以捕获10到5000个 波形。
仪器介绍
DG1022信号发生器的面板
示波器面板
主要操作步骤 观察各种波形并测量正弦波形的电压、频率和周期
4、按下MEASURE，再结合F1-F5，可 以得到输入波形的相关参数；
2、按下AUTO，示波器将自动设置使 波形显示达到最佳状态； 3、可进一步调节水平或者垂直位置， 使波形显示符合自己要求；
数字示波器实验
实验目的
1．熟练掌握双踪数字合成函数信号发生 器和双踪数字示波器的操作；
2．进一步学习用数字示波器观察和测量 信号波形；
3．利用数字示波器捕捉非周期性瞬态信 号。
什么是示波器
• 示波器是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，是电子测量仪器的基本种类
1、信号发生器输出以正弦信号，示波 器通道1连接信号发生器；
各种波形参数的手动测量-
1、按下CURSOR光标测量键，结合 MULTI PURPOSE旋钮，可以手动测量 波形的相关参数；
李萨如图形
2、按下Display按钮；把F2的时基菜单 从原来的“Y-T”改为“Y-X”，即可 观察到两通道信号合成的李萨如图形。