用混合信号示波器探测模拟和数字信号

用混合信号示波器探测模拟和数字信号

许多基于微控制器的系统都有模拟和数字信号。即使看起来是完全数

字的系统也不完全是数字的，因为存在振铃和串扰等模拟效应。因此，对系统

中的信号通常需要同时持有模拟和数字的视角。这正是混合信号示波器(MSO)

可以帮助到你的地方。

混合信号示波器同时具有示波器的功能和逻辑分析仪的部分功能。最常

见的混合信号示波器配置有4个模拟通道和16个数字通道，它们最适合用于

嵌入式微处理器板的查错。

比较模拟和数字

数字示波器中的模拟波形是将采集到的信号表示为一系列采样点。这些

采样点是以示波器的采样速率获取的，并用示波器中的模数转换器(ADC)位数

设定的幅度分辨率进行了数字化。现代高频示波器具有8位(256个等级)到12

位(4096个等级)的ADC分辨率。

混合信号示波器中的数字轨迹代表一个比特，是以数字采样率采样的。

幅度基本上从0到1变化，依据的是比预设的逻辑阈值(许多混合信号示波器为多种系列逻辑器件提供预设的逻辑电平)高还是低，它们代表了数字输入的状态。

模拟轨迹可以显示随时间发生的电压微小变化。你可以看到诸如脉冲上

冲和振铃等现象。在C1描述块中可见的光标幅度读取功能可以读到低至mV

的幅度。(在数字1描述块中的)数字轨迹光标读取功能则报告0和1的幅度。

记住，数字轨迹只显示数字线的状态，只有0和1两个值。

当显示多根数字线时，你通常可以选择用一根线单独观察、捆绑成总线

用示波器测量时间(预习)

实验报告（预习） 05级数学系PB05001054骆阳 2006.04.07 实验题目：3.2.2 用示波器测量时间 实验目的：通过实验了解示波器的基本原理和结果，学习使用示波器观察波形和测量信号周期及其时间参数，并观测李萨如图形。 实验原理：（1）用x 轴时基测时间参数 对于示波器，为了得到清晰稳定的波形，上述扫描电压的周期T x （或频率 f x ）与被测信号的周期T y （或f y ）需要满足如下算式：n T T x y = ，x x nf f =，n=1，2，…，设待测信号接y 轴输入端，则T y 是待测信号的周期，T x 是x 轴扫描信号的周期，N 是一个扫描周期内所显示的待测信号的波形周期个数。如荧光屏上显示2个信号波形，扫描信号的周期为10ms ，则待测信号的周期为5ms 。x 轴扫描信号的周期，实际上是以时基单位（时间/cm 或时间/度）来标示的，一般的示波管荧光屏直径以10cm 的居多，则上式的T x ，由时基（时间/cm ）乘上10cm ，如时基为0.1ms/cm ，则扫描信号的周期为1ms 。为此，在实际测量中，将上式改成下面的形式：波形厘米数时基单位?=x T 。式中的波形厘米数， 可以是信号一个周期的读数（可测待测信号的周期）、正脉冲（或负脉冲）的信号宽度的读数或待测信号波形的其他参数。 （2）用李萨如图形测信号的频率 如果将不同的信号分别输入到y 轴和x 轴的输入端，当两个信号的频率满足一定的关系时，在荧光屏上将显示出李萨如图形，可用测量李萨如图形的相位参数或波形的切点数来测量时间参数。 二个互相垂直的振动（有相同的自变量）的合成李萨如图形。 频率相同而振幅和相位不同时，两正交正弦电压的合成图形。设此两正弦电 压分别为：t A x ωcos =，)cos(?ω+=t B y ，消去自变量t ，得到轨迹方程： ??2 2 222sin cos 2=-+AB xy B y A x （是一个椭圆方程）。当两个正交电压的相位差φ取0~2π的不同值时，合成的图形如下：

模拟信号和数字信号的特点分别是什么

模拟信号和数字信号的特点分别是什么

第一章 复 习 题 1、模拟信号和数字信号的特点分别是什么? 2、设数字信号码元时间长度为1s μ，如采用四电平传输，求信息传输速率及符号速率。 3、接上题，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。 4、假设频带宽度为1024kHz ，可传输2048s kbit /的比特率，试问其频带利用率为多少? 第一章 复习题答案 1、答：模拟信号的特点是幅度取值是连续的。 数字信号的特点是幅度取值是离散的。 2、答：符号速率为 Bd t N B B 661010 1 1=== - 信息传输速率为 s Mbit s bit M N R B b /2/1024log 10log 6262=?=?== 3、答：误码率＝发生误码个数／传输总码元数 7 6 105.210221-?=??= 4、答： Hz s bit //21010241020483 3 =??==频带宽度信息传输速率η 第二章 复 习 题 1、某模拟信号频谱如题图2.1所示，求满足抽样定理时的抽样频率s f 。若kHz f s 10=，试 画出抽样信号的频谱，并说明此频谱出现什么现

象? 2、画出9=l 的均匀量化信噪比曲线（忽略过载区内的量化噪声功率）。 3、画出6.87,7==A l 的A 律压缩特性的非均匀量化信噪比曲线。 4、为什么A 律压缩特性一般A 取87．6。 5、A 律13折线编码器，8=l ，一个样值为? =93S i ，试 将其编成相应的码字，并求其编码误差与解码误 差。 6、A 律13折线编码器，8=l ，过载电压mV U 4096=，一个样值为mV u S 796-=，试将其编成相应的码字，并求 其编码电平与解码电平。 第二章 复 习 题 答 案 1、kHz f f B kHz f kHz f M M 415,5,10 =-=-=== B f <0 ∴此信号为低通型信号 满足抽样定理时，应有 kHz f f M s 10522=?=≥

简易混合信号示波器

简易混合信号示波器 摘要：本设计以STM32F103ZE为核心处理器件，综合ADC、DMA、DAC、TIM 等，完成对信号的整形与触发、调理与放大、采样与保持、A/D、D/A转换、存储及数据处理，最终通过TFT液晶屏幕实现对模拟信号以及数字信号波形的显示。对整个系统采用模块化的设计思想，本文详细介绍了电源模块、DDS信号发生模块、信号处理模块、按键模块、STM32F103ZE控制运算模块、液晶显示模块电路以及系统扩展所需的其它一些外围电路的设计，软件方面则以硬件电路为基础，并考虑到可能存在的各种干扰因素，采用软硬件相结合的方法，提高系统的稳定性和精确度。 关键词：示波器，STM32F103ZE，DDS信号发生

目录 摘要 (1) 目录 (2) 引言 (3) 1 方案设计 (3) 1.1 控制系统方案的比较 (3) 1.2 理论分析与计算 (3) 1.3 系统结构框图 (4) 1.4 电源模块 (4) 1.5 信号产生模块 (5) 1.6 信号处理模块 (7) 1.7 按键模块 (7) 1.8 显示模块 (8) 2 软件设计 (9) 2.1 开发环境 (9) 2.2 软件流程图 (9) 3 设计实现 (9) 3.1 出现的问题以及解决方法 (9) 4 测试 (10) 4.1 测试仪器 (10) 4.2 测试过程 (10) 4.3 测试结果 (10) 5 结论 (10) 6 参考资料 (11)

1 引言 如今示波器就好比电子开发者的眼睛，每个电子开发者都希望能拥有一台示波器，可以帮助他们看是波形的实际情况，了解电路性能。题目要求设计并制作一台简易混合信号示波器（MSO），本次设计采用由电源模块、DDS信号发生模块、信号处理模块、按键模块、STM32F103ZE控制运算模块以及液晶显示模块组成的一个完整系统，结合软件完成一系列的功能，相比如今市场上的示波器，具有携带方便、操作简单、制作成本低、处理速度更快的特点。 2 方案设计 2.1 控制系统方案的比较 方案一：采用单片机作为核心控制器件。即由单片机、A/D转换器、D/A转换器及RAM存储器等组成系统。若采用该方案，则单片机不仅要对数据进行处理，而且还要完成复杂的时序控制，但单片机对数据的处理速度较低，并且试题要求的被测信号频率最高达到500KHz(发挥部分5MHz)，因此该方案难以达到设计要求，不予选取。 方案二：采用DSP为核心处理器件。即由DSP来控制各个部分协调工作，完成对数据的采集到最终波形的显示，但考虑到DSP造价高于ARM，并且对小信号的采集，如果用DSP芯片会有很多的限制，给设计增加难度，因此不予选取。 方案三：采用STM32F103ZE作为核心控制器件，即用其来控制数据采集、A/D 转换、数据存储、D/A转换及显示等各个部分。STM32F103ZE功能强大，采用这种方案的系统结构紧凑，可以实现复杂的时序控制，操作方便，而且数据处理速度很快，可以满足试题的所有要求。此外，还可充分利用STM32F103ZE片内资源来进行LPM参数化宏模块的定制，如RAM、ROM、PLL等，实现更多的功能。故本次选用方案三。 2.2 理论分析与计算 （1）等效采样分析 由于周期信号在各周期内的波形完全相同，可以在各周期内的不同时刻分别采集数据，然后将采集的数据合成完整的采样波形。设第一次的采样时刻为周期原点，第二个周期到来后延时Δt后再进行第二次采样，第三次采样则是在第三个周期到来后再延时2Δt的时刻，以此类推。将采集到的数据以间隔Δt顺序排列（如图1所示），即可恢复信号波形。等效采样速率fs=1/Δt，而实际的采样频率fs′=1/(T+Δt)，由于Δt<>fs′。因此，等效采样技术可以用较低速的A/D实现对高频周期信号的采样。 Δt 2Δt T 图1 等效采样说明图 为了进一步减小实际的采样频率，可每隔nT+Δt的时间间隔对输入信号采

如何利用示波器测试低占空比脉冲信号

高速信号在提升电子设备性能的的同时，也为检定和调试的设计工程师带来了很多问题。在这些问题中，一类典型的例子是偶发性或间歇性的事件以及一些低占空比的信号，如激光脉冲或亚稳定性，低占空比雷达脉冲等等。这些事件很难识别和检定，要求测试设备同时提供高采样率和超强的数据捕获能力。这对示波器性能提出了极高的要求。在过去，要对这些信号的测试不得不在分辨率和捕获长度之间进行取舍：所有示波器的存储长度都是有限的；在示波器中，采样率×采集时间＝采集内存，以使用示波器的所有采集内存为例，采样率越高，则数据采集的时间窗口越小；另一方面，若需要加长采集时间窗口，则需要以降低水平分辨率(降低采样率)为代价。 当前的高性能示波器提供了高采样率和高带宽，因此现在的关键问题是优化示波器捕获的信号质量，其中包括：怎样以足够高的水平分辨率捕获多个事件，以有效地进行分析；怎样只存储和显示必要的数据，优化存储器的使用。 对于这两个关键问题，泰克的高性能示波器采用FastFrame分段存储技术，改善了存储使用效率和数据采集质量，消除了采集时间窗口和水平分辨率不可兼得的矛盾。 本文将分别介绍传统方法和FastFrame分段存储技术测试偶发性或间歇性的事件以及一些低占空比的信号，从而分析FastFrame分段存储技术在实际测试带来好处。 1. 传统测试方法 传统测试低占空比脉冲等间歇性的信号，通常利用数字示波器。为了提高测试精度，通常使用示波器的最高采样率来采集波形数据。通常在高采样率的支持下，可以看到大部分波形细节，见图1。 但是，如果想查看多个连续脉冲，那么必须提高采集的时间窗口。要让多个脉冲落在示波器提供的有限存储器内，很多时候必须通过降低采样率来达到。显而易见地，降低采样率本身会降低水平分辨率，使得时间测试精度大大下降。当然，用户也可以扩展示波器的存储器的长度，在不降低采样率的情况下提高采集时间窗口。但是，这种方法有其局限性。尽管存储技术不断进步，高速采集存储器仍是一种昂贵的资源，而且很难判断多少存储容量才足够。即使拥有被认为很长的存储器长度，但可能仍不能捕获最后的、可能是最关键的事件。 图2是在长记录长度时以高分辨率捕获的多个脉冲。从图2中可以看出，时间窗口扩展了10倍，可以捕获更多的间歇性脉冲。其实现方式：通常是提高采集数据的时间长度，并提高记录长度，同时保持采样率不变。这种采集方法带来了以下这些缺点： 1.更大的采集数据提高了存储器和硬盘的存储要求。 2.更大的采集数据影响着I/O传送速率。 3.更高的记录长度提高了用户承担的成本。 4.由于示波器要处理更多的信息，因此前后两次采集之间的不活动时间或“死区时间”提高了，导致更新速率下降。 考虑到这些矛盾，必须不断地在高采样率与每条通道提供的存储长度中间做出平衡，并且还是很难达到测试更多个脉冲的需求。

模拟信号和数字信号的对比

模拟信号是将源信号的一些特征未经编码直接通过载波的方式发出，是连续的数字信号则是通过数学方法对原有信号进行处理，编码成二进制信号后，再通过载波的方式发送编码后的数字流，是离散的特点：模拟信号：将26个字母对应26种不同的颜色要传递时用不同颜色的滤光片改变电筒射出的光的颜色这里就会表现出模拟信号不可靠（容错性差、易受干扰）的缺点人对颜色的识别可能会有偏差大气对不同颜色的光线吸收程度不同数字信号：将26个字母编码成二进制数字（可参考莫尔斯电码）通过电筒光线的闪烁来传递信号由于光线的闪烁很容易分辨且不容易受到干扰这个通信方案的可靠性就比模拟信号更强模拟信号指幅度的取值是连续的（幅值可由无限个数值表示）。时间上连续的模拟信号连续变化的图像（电视、传真）信号等，时间上离散的模拟信号是一种抽样信号，数字信号指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于有数字电路进行处理，所以得到了广泛的应用。1．模拟通信模拟通信的优点是直观且容易实现，但存在两个主要缺点。（1）保密性差模拟通信，尤其是微波通信和有线明线通信，很容易被窃听。只要收到模拟信号，就容易得到通信内容。（2）抗干扰能力弱电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多2．数字通信（1）数字化传输与交换的优越性①加强了通信的保密性。②提高了抗干扰能力。数字信号在传输过程中会混入杂音，可以利用电子电路构成的门限电压（称为阈值）去衡量输入的信号电压，只有达到某一电压幅度，电路才会有输出值，并自动生成一整齐的脉冲（称为整形或再生）。较小杂音电压到达时，由于它低于阈值而被过滤掉，不会引起电路动作。因此再生的信号与原信号完全相同，除非干扰信号大于原信号才会产生误码。为了防止误码，在电路中设置了检验错误和纠正错误的方法，即在出现误码时，可以利用后向信号使对方重发。因而数字传输适用于较远距离的传输，也能适用于性能较差的线路。③可构建综合数字通信网。采用时分交换后，传输和交换统一起来，可以形成一个综合数字通信网。（2）数字化通信的缺点①占用频带较宽。因为线路传输的是脉冲信号，传送一路数字化语音信息需占20?64kHz的带宽，而一个模拟话路只占用4kHz带宽，即一路PCM信号占了几个模拟话路。对某一话路而言，它的利用率降低了，或者详它对线路的要求提高了。②技术要求复杂，尤其是同步技术要求精度很高。接收方要能正确地理解发送方的意思，就必须正确地把每个码元区分开来，并且找到每个信息组的开始，这就需要收发双方严格实现同步，如果组成一个数字网的话，同步问题的解决将更加困难。③进行模/数转换时会带来量化误差。随着大规模集成电路的使用以及光纤等宽频带传输介质的普及，对信息的存储和传输，越来越多使用的是数字信号的方式，因此必须对模拟信号进行模/数转换，在转换中不可避免地会产生量化误差数字信号与模拟信号的区别不在于该信号使用哪个波段（C、KU）进行转发，而在于信号采用何种标准进行传输。如：亚卫2号C波段转发器上是我国省区卫星数字电视节目，它所采用的标准是MPEG-2-DVBS。数字信号与模拟信号的区别不在于该信号使用哪个波段（C、KU）进行转发，而在于信号采用何种标准进行传输。如：亚卫2号C波段转发器上是我国省区卫星数字电视节目，它所采用的标准是MPEG-2-DVBS。模拟信号与数字信号(1)模拟信号与数字信号不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号(AnalogSignal)，例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波)，或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示；数字数据则采用数字信号(DigitalSignal)，例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0)，或光脉冲来表示。当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。当数字信号采用断

使用泰克MSO4000示波器测试与分析CAN总线信号

主题TOPIC —————————————————————————————————TITLE：使用泰克MSO4000示波器测试与分析CAN总线信号 OBJET ：介绍了泰克MSO4000系列示波器在CAN网测试中的若干应用

目录 1目的 (3) 2适用范围 (3) 3参考文件 (3) 4历史 (3) 5泰克MSO4000示波器简介 (4) 6利用MSO4000示波器对CAN LS信号进行采集和解码 (4) 6.1 对示波器进行设置 (4) 6.2 监测CAN LS网络上的CAN_H和CAN_L电平信号 (5) 6.3 技术规范对CAN LS信号电平值的规定 (8) 6.4 监测CAN LS网络的总线解码信号 (9) 7利用MSO4000示波器对CAN HS信号进行采集和解码 (10) 7.1 对示波器进行设置 (10) 7.2 监测CAN HS网络上的CAN_H和CAN_L电平信号 (10) 7.3 技术规范对CAN HS信号电平值的规定 (11) 7.4 监测CAN HS网络的总线解码信号 (11) 8使用泰克“e﹡Scope”功能对示波器进行远程操作 (12) 9使用Open Choice软件自动获取示波器屏幕截图 (13) 10使用SignalExpress TE软件实现自动化测试 (15) 2 of Page 19

1 目的 CAN网络信号的测试包括总新电平信号的采集、电压值的测量、信号解码分析、总线通讯状态监测等内容，这部分内容也是构成CAN网络底层测试的基础，测试结果的正确与否，直接关系到整车电器架构的稳定性与电控单元功能的完好性，因此如何便捷高效地完成CAN网络的测试，已经成为整车验证环节中不可回避的一个话题。本文中提出了一套使用泰克MSO4000系列示波器与配套的LabVIEW SignalExpress TE软件进行CAN总线信号测试与分析的方法，从而完成整车高速、低速CAN网络信号的分析与测试工作。通过“示波器+PC软件”的方式，测试人员可以方便快捷地对总线信号进行实时监测，也可以使用示波器的解码功能直接观测到对应的逻辑信号。在使用附属的SignalExpress TE软件后，还可以实现远程测试、自动化测试等功能，与其它测试和分析方法相比，具有入门简单、适用范围广、数据采集精度高等优点，大大提高了基于CAN总线技术的电控单元的开发与测试效率。 2 适用范围 供新车型项目中进行CAN网底层测试时参考使用。 3 参考文件 4 历史

用示波器测量时间

实验报告 PB06013212 王主光实验题目：用示波器测量时间 实验目的：了解示波器的基本原理和结构,学习使用示波器观察波形和测量信号周期及其时间参数. 实验原理： 1．示波器的基本结构 示波器的结构如图3.2.2-1所示,由示波管（又称阴极射线管）、放大系统、衰减系统、扫描和同步系统及电源等部分组成. 为了适用于多种量程,对于不同大小的信号,经衰减器分压后,得到大小相同的信号,经放大器放大后产生最大约20V左右的电压送至示波管的偏转板. 示波管是示波器的基本构件,它由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成,被封装在高真空的玻璃管内,其结构如图 3.2.2-2所示.电子枪是示波管的核心部分,它由阴极、栅极和阳极构成. （1）阴极——阴极的射线源：由灯丝（F）和阴极（K）构成,阴极表

面涂有脱出功较低的钡、锶氧化物,灯丝通电后,阴极被加热,大量的电子从阴极表面逸出,在真空中自由运动从而实现电子发射. （2）栅极——辉度控制：由第一栅极G1（又称控制级）和第二栅极G2（又称前加速级）构成,栅极是一个顶部有小孔的金属圆筒,它的电位低于阴极,具有反推电子的作用,只有少量电子能通过栅极,调节栅极电压可控制通过栅极的电子束的强弱,从而实现辉度调节.在G1的控制下,只有少量电子通过栅极,G2与A2相连,所加电位比A1高,G2的正电位对阴极发射的电子奔向荧光屏起加速作用. （3）第一阳极——聚焦：第一阳极（A1）呈圆柱形（或圆形）,有好几个间壁,第一阳极上加有几百伏的电压,形成一个聚焦的电场,当电子束通过此聚焦电场时,在电场力的作用下,电子汇合于一点,结果在荧光屏上得到一个又小又亮的光点,调节加在A1上的电压可以达到聚焦的目的. 第二阳极——电子的加速：第二阳极（A2）上加有1000V以上

模拟信号和数字信号的优缺点

模拟信号和数字信号的优缺点 模拟信号好还是数字信号好，很多人都会说数字信号，但为 什么数字信号好呢？那就有相当一部分人答不出来了，究竟模拟信 号和数字信号的优缺点在哪呢？ 模拟通信的优点是直观且容易实现，但存在两个主要缺点。 1）保密性差 模拟通信，尤其是微波通信和有线明线通信，很容易被窃听。只要收到模拟信号，就容易得到通信内容。 2）抗干扰能力弱 电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部 的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量 下降。线路越长，噪声的积累也就越多 3）不适宜远距离传输 数字化传输优点 1）加强了通信的保密性。 2）提高了抗干扰能力。 3）可构建综合数字通信网。采用时分交换后，传输和交换 统一起来，可以形成一个综合数字通信网 4）适宜远距离传输

由于数字信号在传输过程中可以不断地通过整形和判决再生，因此它可以实现无噪声积累和无非线性失真的高质量长途传输。光 纤所具有的极宽传输带宽和极小传输损耗，使数字通信的广泛应用 成为可能。数字视频光传输与传统的模拟光传输相比，具有如下显 著特性： 1）可级联，随距离的增加，SNR信噪比不会下降。 2）由于是数字传输方式，采用数字编码纠错方式，具有高 稳定性和高可靠性。 3）多路信号同传时，采用数字时分复用技术（TMD），不会 产生模拟传输时的交调失真。 4）稳定性好，环境适应性高，比模拟传输系统易于维护与 调节。 5）易于实现大容量传输，且性价比高。 6）采用无压缩编码，图像信号质量高，达广播级。 在传输中，如视频监控，数据传输等，基本上都是由光端机 来进行的，而视频监控中采用最多的则是视频光端机这类传输设备。

示波器测高频脉冲信号失真解决的方法

示波器测高频脉冲信号失真解决的方法 有位深圳福田华强北的工程师是专门研发生产屏幕的，需要用示波器测量出苹果平板电脑 ipad 给屏幕上电时的一串脉冲信号，示波器捕捉下来后，他就可以对照着模拟出这段信号。但是这位朋友测了好几次都不成功，或者对捕捉到的信号不满意，因此他特意带着他的麦科信平板示波器和其他相关设备来上门咨询了 首先他演示了一遍他的测量方法，他一共需要测量三路信号，分别连接了示波器的三个通道。当通道三上电产生一个直流电时，通道一和通道二就会分别产生一段脉冲正负间隔并且脉宽有差异的信号，而他需要观察的就是通道一的脉冲变化规律，以此作为依据做出模拟。 通道三产生的直流电在二点几伏，通道一和通道二的脉冲在±500mV 以内。因此他把通道一和通道二的垂直档位设置为了 200mV/div，通道三的垂直档位设置为了 1V/div。接着他把示波器的时基打到了 500ms，也就是一屏幕记录 500*14ms 的波形，既时长 7 秒的信号。 接着他将信号分别接入三个通道，然后进行上电，示波器在 500ms 时基下进入了滚屏模式，因此他可以实时看到信号的变化，当捕捉完一屏幕信号后，他按下暂停键，然后调节时基展开信号，观察通道一脉冲密集处的信号。可是展开以后看到的波形却令他大失所望，因为预期的方波都变成了锯齿波。甚至还丢失了部分脉冲信号。

其实他的操作并没有问题，问题出在他的操作必须要求示波器有很大的存储深度，这样在时基打大的时候，采样率就不会降低太多。他这个脉冲信号一个周期实际上是在 1us 左右，也就是 1M 的频率，此时示波器的带宽还是满足测量条件的，但是采样率收到存储深度所限，已经下降太多。理想的测量采样率应该是在 5M/s-20M/s 左右。 这里和分享一个基本的知识点，就是示波器的实时采样率是 = 示波器存储深度 ÷ 波形记录时长，由这个公式可见，由于示波器的存储深度是固定的，因此波形记录时长越长，示波器的实时采样率就越低。我们购买示波器的时候总是会看到示波器标注采样率 1G/s 或者 2G/s，往往忽略了存储深度这个指标，实际上在测量的过程中，如果示波器的存储深度太低，示波器是无法保持这个标注的采样率的。 找到了问题所在，解决起来也就容易了。首先，我们把示波器的存储深度调到 28Mpts，默认是自动的。由于示波器打开了三个通道，因此每个通道分到 7Mpts。 然后通过对之前捕捉信号的整体观察，我们将时基打到 1ms，将触发方式设为边沿上升触发，触发电平上移到 292mV，然后点击 Single SEQ，打算采用单次触发的方式来捕捉信号。设置好以后，进行上电，然后示波器就捕捉到了如下图所示的信号。 然后，我们停止信号，调节时基再将信号展开，就可以清晰的看到通道一的每个脉冲，以及那个脉宽比较大的脉冲。用户比较好奇，为什么脉冲信号上

数字信号与模拟信号的特点

信号数据可以用于表示任何信息，如符号、文字、语音、图像等，从表现形式上可归结为两类：模拟信号和数字信号。模拟信号与数字信号的区别可根据幅度取什是否离散来确定。模拟信号指幅度的取值是连续的（幅值可由无限个数值表示）。时间上连续的模拟信号连续变化的图像（电视、传真）信号等，如图1-1（a）所示。时间上离散的模拟信号是一种抽样信号，如图1-1（b）所示，它是对图1-1（a）的模拟信号每隔时间T抽样一次所得到的信号，虽然其波形在时间上是不连续的，但其幅度取值是连续的，所以仍是模拟信号，称之为脉冲幅度调制（PAM，简称脉幅调制）信号。 数字信号指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于有数字电路进行处理，所以得到广泛的应用。1．模拟通信 模拟通信的优点是直观且容易实现，但存在两个主要缺点。 （1）保密性差 模拟通信，尤其是微波通信和有线明线通信，很容易被窃听。只要收到模拟信号，就容易得到通信内容。 （2）抗干扰能力弱 电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多。 2．数字通信 （1）数字化传输与交换的优越性 ①加强了通信的保密性。语音信号经A／D变换后，可以先进行加密处理，再进行传输，在接收端解密后再经D/A变换还原成模拟信号。 数字加密处理可简单描述如下，Y1表示语音变成的数字信号Y1＝1011101100001，采用8位密码C＝10001101。在送到传输线路之前，将密码“加”到语音码中去，X＝Y1＋C（密码C连续重复），则传输的数字信号为 X＝Y1＋C＝1011101100001 Y1 ＋1000110110001 C ————————————— 0011011010000 X 显然X≠Y1，即便有人窃听到X码，也不能马上得到Y1码。在接收端，只要再将相同密码C与数码X相加，就能丰碑成原来的语音数码Y1，即 Y1＝X＋C＝0011011010000 X ＋1000110110001 C ————————————— 1011101100001 Y1 可见，语音数字化为加密处理提供了十分有利的条件，且密码的位数越多，破译密码就越困难。 ②提高了抗干扰能力。数字信号在传输过程中会混入杂音，可以利用电子电路构成的门限电压（称为阈值）去衡量输入的信号电压，只有达到某一电压幅度，电路才会有输出值，并自动生成一整齐的脉冲（称为整形或再生）。较小杂音电压到达时，由于它低于阈值而被过

混合信号示波器.

混合信号示波器 摘要：本设计以STM32F103ZE为核心处理器件，综合ADC、DMA、DAC、TIM 等，完成对信号的整形与触发、调理与放大、采样与保持、A/D、D/A转换、存储及数据处理，最终通过TFT液晶屏幕实现对模拟信号以及数字信号波形的显示。对整个系统采用模块化的设计思想，本文详细介绍了电源模块、DDS信号发生模块、信号处理模块、按键模块、STM32F103ZE控制运算模块、液晶显示模块电路以及系统扩展所需的其它一些外围电路的设计，软件方面则以硬件电路为基础，并考虑到可能存在的各种干扰因素，采用软硬件相结合的方法，提高系统的稳定性和精确度。 关键词：示波器，STM32F103ZE，DDS信号发生

目录 摘要 (1) 目录 (2) 引言 (3) 1 方案设计 (3) 1.1 控制系统方案的比较 (3) 1.2 理论分析与计算 (3) 1.3 系统结构框图 (4) 1.4 电源模块 (4) 1.5 信号产生模块 (5) 1.6 信号处理模块 (6) 1.7 按键模块 (7) 1.8 显示模块 (8) 2 软件设计 (8) 2.1 开发环境 (8) 2.2 软件流程图 (8) 3 设计实现 (9) 3.1 出现的问题以及解决方法 (9) 4 测试 (9) 4.1 测试仪器 (9) 4.2 测试过程 (10) 4.3 测试结果 (10) 5 结论 (10) 6 参考资料 (11)

1 引言 如今示波器就好比电子开发者的眼睛，每个电子开发者都希望能拥有一台示波器，可以帮助他们看是波形的实际情况，了解电路性能。题目要求设计并制作一台简易混合信号示波器（MSO），本次设计采用由电源模块、DDS信号发生模块、信号处理模块、按键模块、STM32F103ZE控制运算模块以及液晶显示模块组成的一个完整系统，结合软件完成一系列的功能，相比如今市场上的示波器，具有携带方便、操作简单、制作成本低、处理速度更快的特点。 2 方案设计 2.1 控制系统方案的比较 方案一：采用单片机作为核心控制器件。即由单片机、A/D转换器、D/A转换器及RAM存储器等组成系统。若采用该方案，则单片机不仅要对数据进行处理，而且还要完成复杂的时序控制，但单片机对数据的处理速度较低，并且试题要求的被测信号频率最高达到500KHz(发挥部分5MHz)，因此该方案难以达到设计要求，不予选取。 方案二：采用DSP为核心处理器件。即由DSP来控制各个部分协调工作，完成对数据的采集到最终波形的显示，但考虑到DSP造价高于ARM，并且对小信号的采集，如果用DSP芯片会有很多的限制，给设计增加难度，因此不予选取。 方案三：采用STM32F103ZE作为核心控制器件，即用其来控制数据采集、A/D 转换、数据存储、D/A转换及显示等各个部分。STM32F103ZE功能强大，采用这种方案的系统结构紧凑，可以实现复杂的时序控制，操作方便，而且数据处理速度很快，可以满足试题的所有要求。此外，还可充分利用STM32F103ZE片内资源来进行LPM参数化宏模块的定制，如RAM、ROM、PLL等，实现更多的功能。故本次选用方案三。 2.2 理论分析与计算 （1）等效采样分析 由于周期信号在各周期内的波形完全相同，可以在各周期内的不同时刻分别采集数据，然后将采集的数据合成完整的采样波形。设第一次的采样时刻为周期原点，第二个周期到来后延时Δt后再进行第二次采样，第三次采样则是在第三个周期到来后再延时2Δt的时刻，以此类推。将采集到的数据以间隔Δt顺序排列（如图1所示），即可恢复信号波形。等效采样速率fs=1/Δt，而实际的采样频率fs′=1/(T+Δt)，由于Δt<>fs′。因此，等效采样技术可以用较低速的A/D实现对高频周期信号的采样。 Δt 2Δt T 图1 等效采样说明图 为了进一步减小实际的采样频率，可每隔nT+Δt的时间间隔对输入信号采

示波器的测量

示波器的测量 1.1 示波器的应用 1.实训目的 1﹚掌握示波器、交流毫伏表、音频信号发生器的基本应用。 2﹚掌握示波器观察信号波形和测量直流电压幅度、周期的方法。 2.实训内容 ﹙1﹚示波器的校准 ﹙2﹚利用示波器1khz，0.5Vp-p的方波校准信号作为示波器的输入信号，调出图1-1所示正常波形。 ﹙3﹚将扫描基线移动的格数、垂直偏转因数和稳定电压原指示电压值填入表1-1中。 图1-1 表1-1直流电压测量 ﹙4﹚正弦波电压幅度、周期的测量 1﹚用信号发生器产生下表中的输入信号，用示波器测量信号的周期和电压，将测量数据填入表1-2

表1-2 正弦波电压幅度、周期的测量 1.2 示波器的特殊应用 1.用示波器测量脉冲信号的上升时间和下降时间。 1）用函数信号发生器产生频率为20KHz的矩形波脉冲信号。 2）按图1-2连接电阻和电容，组成一个低通网络。 图1-2 低通滤波电路 3）因为函数信号发生器输出的脉冲信号上升时间较小，不易测量，所以把脉冲信号通过低通网络后送到示波器测量，以加大脉冲信号的上升时间，便以测量。 4）调节示波器X轴的偏转因素选择开关，尽量使屏幕上突出显示脉冲的上升沿部分或下降沿部分。并配合使用X轴位移旋钮，使对应上升沿10%（或下降沿90%）高度处的测量点对齐X轴的某个刻度线，然后读出对应上升沿90%（或下降沿10%）高度处另一测量点到上一测量点的相对时间值。该相对时间值便是所测脉冲的上升时间（或下降时间）。读数等于刻度个数乘上X轴偏转因数。 5）注意以上操作只有在X轴细调（V ariable）旋钮顺时针旋到底后读数才是正确的。2．用双踪法测量两个信号的相位差 1）先用信号发生器产生一个频率为20KHz的幅度为1V的正弦信号。 2）再按图1-3连接电阻和电容，组成一个阻容延迟网络。信号发生器输出信号一路直接作为信号1送入示波器CH1通道，另一路通过阻容延迟网络后作为信号2 送入示波器CH2通道。由于信号2 通过延迟网络，所以信号2比信号1在时间上要延迟，两个信号之间存在着相位差。 图1-3阻容延迟网络

模拟信号和数字信号的特点分别是什么

第一章 复 习 题 1、模拟信号和数字信号的特点分别是什么? 2、设数字信号码元时间长度为1s μ，如采用四电平传输，求信息传输速率及符号速率。 3、接上题，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。 4、假设频带宽度为1024kHz ，可传输2048s kbit /的比特率，试问其频带利用率为多少? 第一章 复习题答案 1、答：模拟信号的特点是幅度取值是连续的。 数字信号的特点是幅度取值是离散的。 2、答：符号速率为 Bd t N B B 661010 11===- 信息传输速率为 s Mbit s bit M N R B b /2/1024log 10log 6262=?=?== 3、答：误码率＝发生误码个数／传输总码元数 76105.210 221-?=??= 4、答：Hz s bit //210 102410204833 =??==频带宽度信息传输速率η 第二章 复 习 题 1、某模拟信号频谱如题图2.1所示，求满足抽样定理时的抽样频率s f 。若kHz f s 10=，试 画出抽样信号的频谱，并说明此频谱出现什么现象? 2、画出9=l 的均匀量化信噪比曲线（忽略过载区内的量化噪声功率）。 3、画出6.87,7==A l 的A 律压缩特性的非均匀量化信噪比曲线。 4、为什么A 律压缩特性一般A 取87．6。 5、A 律13折线编码器，8=l ，一个样值为?=93S i ，试将其编成相应的码字，并求其编码误差与解码误差。 6、A 律13折线编码器，8=l ，过载电压mV U 4096=，一个样值为mV u S 796-=，试将其编

成相应的码字，并求其编码电平与解码电平。 第二章 复 习 题 答 案 1、kHz f f B kHz f kHz f M M 415,5,100=-=-=== B f <0 ∴此信号为低通型信号 满足抽样定理时，应有 kHz f f M s 10522=?=≥ 若kHz f s 10=，抽样信号的频谱为： 此频谱的一次下边带与原始频带重叠，即没有防卫带。 2、 e e e x x x N N S N l lg 2059lg 205123lg 20lg 203lg 20)/(512 ,9q +=+?=+?===均匀 3、 x x x N N S A N l q lg 2047lg 201283lg 20lg 203lg 20)/(6 .87,128,7+=+?=+?====均匀 246.87ln 16.87lg 20ln 1lg 20=+=+=A A Q )39lg 20(dB x -≤

模拟信号与数字信号的特点

第1章概述 一、模拟信号与数字信号的特点 模拟信号——幅度取值是连续的连续信号 离散信号 数字信号——幅度取值是离散的二进码 多进码 连续信号 离散信号 ●数字信号与模拟信号的区别是根据幅度取值上是否离散而定的。 ●离散信号与连续信号的区别是根据时间取值上是否离散而定的。 二、模拟通信与数字通信 ●根据传输信道上传输信号的形式不同，通信可分为 模拟通信——以模拟信号的形式传递消息（采用频分复用实现多路通信）。 数字通信——以数字信号的形式传递消息（采用时分复用实现多路通信）。 ●数字通信传输的主要对象是模拟话音信号等，而信道上传输的一般是二进制的数字信 号。 所要解决的首要问题 模拟信号的数字化，即模／数变换（A/D变换） 三、数字通信的构成 ●话音信号的基带传输系统模型 四、数字通信的特点 1、抗干扰能力强，无噪声积累 对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限的离散值（通常取二个幅值），在传输过程中受到噪声干扰，当信噪比还没有恶化到一定程度时，即在适当的距离，采用再生的方法，再生成已消除噪声干扰的原发送信号。由于无噪声积累，可实现长距离、高质量的传输。

2、便于加密处理 3、采用时分复用实现多路通信 4、设备便于集成化、小型化 5、占用频带较宽 五、数字通信系统的主要性能指标 ● 有效性指标 P7 ·信息传输速率——定义、公式l n f f s B ??=、物理意义 ·符号传输速率——定义、公式（B B t N 1= ）、关系：M N R B b 2 log = ·频带利用率——是真正用来衡量数字通信系统传输效率的指标（有效性） 频带宽度符号传输速率= η Hz Bd / 频带宽度 信息传输速率= η Hz s bit // ● 可靠性指标 P8 ·误码率——定义 ·信号抖动 例1、设信号码元时间长度为s 7106-?，当（1）采用4电平传输时，求信息传输速率和符号传输速率。（2）若系统的带宽为2000kHz ,求频带利用率为多少Hz s bit //。 解：（1）符号传输速率为 Bd t N B B 6 7 1067.110 611?=?= = - 数据传信速率为 s Mbit M N R B b /34.34log 1067.1log 2 6 2 =??== （2）Hz s bit //67.110 20001034.33 6=??= = 频带宽度 信息传输速率η 例2、接上题，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率（误比特率）。 解：误码率（误比特率）＝差错比特数／传输总比特数 7 6 10 5.110 34.321-?=??=

如何用示波器进行射频信号测量

前言--如何用示波器进行射频信号测量连载（一） 前面推出了《数字工程师需要掌握的射频知识》连载后，反响强烈。有些工程师朋友联系我说，除了数字工程师要用到射频仪器外，有些射频工程师也会用到示波器做射频信号测试，但是不清楚精度如何，以及和频谱仪等传统仪器的区别，希望能对这方面做些讲解。 为此，我对示波器做射频信号测试的应用案例和注意事项做了一些整理，将陆续连载，希望能给大家提供一些帮助。 时域测量的直观性 要进行射频信号的时域测量的一个很大原因在于其直观性。比如在下图中的例子中分别显示了4个不同形状的雷达脉冲信号，信号的载波频率和脉冲宽度差异不大，如果只在频域进行分析，很难推断出信号的时域形状。由于这4种时域脉冲的不同形状对于最终的卷积处理算法和系统性能至关重要，所以就需要在时域对信号的脉冲参数进行精确的测量，以保证满足系统设计的要求。 更高分析带宽的要求 在传统的射频微波测试中，也会使用一些带宽不太高（<1GHz）的示波器进行时域参数的测试，比如用检波器检出射频信号包络后再进行参数测试，或者对信号下变频后再进行采集等。此时由于射频信号已经过滤掉，或者信号已经变换到中频，所以对测量要使用的示波器带宽要求不高。 但是随着通信技术的发展，信号的调制带宽越来越宽。比如为了兼顾功率和距离分辨率，现代的雷达会在脉冲内部采用频率或者相位调制，典型的SAR成像雷达的调制带宽可能会达到2GHz以上。在卫星通信中，为了小型化和提高传输速率，也会避开拥挤的C波段和Ku 波段，采用频谱效率和可用带宽更高的Ka波段，实际可用的调制带宽可达到3GHz以上甚至更高。 在这么高的传输带宽下，传统的检波或下变频的测量手段会遇到很大的挑战。由于很难

示波器测量波形浅析

示波器测量波形浅析 【摘要】用示波器的AC与DC档测量同一个波形，观察到不同的现象：一个观察到尖脉冲，另一个观察到脉冲方波，可见采用不同的耦合方式会影响到波形的测量结果。 【关键词】耦合方式；交流耦合；直流耦合 一、引言 现代科技的进步，为电路波形的测量与观察提供了先进的手段，用示波器对波形测量便是众多科技手段之一，它精确而又直观的测量为查找电路故障与电路的分析提供了强有力的保证。 进行波形测量时，我们通常是利用示波器的探头将信号连接到示波器的输入端子，数字示波器菜单上有三个选择：DC、AC与GND。通常来说，当你要观察的波形是含有直流的信号，或是频率极低的信号，这个开关应当置于“直流”位置，有DC标记；当你要观察的波形是交流信号，或是要观察信号中的交流分量，这个开关应当置于“交流”位置，有AC标记；当你不想让接在输入端子上的信号进入，就将这个开关置于“接地”位置，这在双输入端子的示波器上用得较多。 图1是示波器内部结构示意图，左上部分给出了耦合方式的选择示意图。 二、不同耦合方式下的波形 现在，我们从信号发生器送出一个小于10Hz的极低频矩形波连接到数字示波器的CH1、CH2端子，同时观察不同耦合方式下的波形。其中CH1端子选择DC方式，而CH2端子选择AC方式，得到如图2所示的波形对比。 可以观察到波形出现了很大的区别：AC耦合方式下得到一个正负相间的尖脉冲，而DC模式下依然是一个理想的矩形波；现在我们把信号发生器的矩形波频率改为6.4KHz，再重复前面的测量过程，可这次我们观察到两个端子的波形是相同的。是什么样的原因导致了这种区别？ 三、示波器的频率响应 为何会出这两种完全不同的结果？这种现象与电路的结构与相关参数的大小有什么样的关系？看下面电路结构，AC耦合方式就相当于串联了一个电容，如图4所示。给示波器输入一个脉冲宽度为tw的方波脉冲信号。 1.低频信号输入（tw >>RC） 开始，输入电压由0突变成Vm时，这一瞬间C上还来不及累积电荷，因

示波器的测试波形

示波器的测试波形 摘要：示波器是电子技术基础实验中和电子设备的检修中最常用的仪器之一，而在使用示波器之时，被测信号测试波形的不稳定常常会造成无法读取波形数据或测量不精确。经过在教学中和示波器的使用中不断地摸索和总结，要稳定示波器的测试波形，应注意易困惑使用者的几个问题，如触发及触发源的选择，电源触发的方法，触发电平自动锁定，输入耦合开关使用，常态触发（NOR）和自动触发（AUTO）转换，探头合理使用等。只要合理的使用和调节，选择正确的档位和测量方法就可以使得示波器的测试波形稳定，以达到精确测量。 关键词：示波器?被测信号?触发脉冲?波形稳定 正文： 一、触发及触发源的选择。 在使用示波器时，一个最基本的问题就是如何使得被显示的波形稳定下来。这就涉及到触发操作，触发操作是示波器使用中较难掌握的操作技能。因为它涉及到示波器的触发原理。 示波器中是通过扫描来显示被测信号的，每次扫描都显示被测信号的一部分。要使得被显示的波形是稳定不变的，就必须做到每次所显示的波形是完全一样的，即重叠的。对于周期信号来说，只要每次扫描所显示的波形起始相位是相同的，那么每次所显示的波形就是相同的，从而所显示的波形就是稳定的。为了做到这一点，示波器中除了将被测信号送到示波管去以外，还从中分出一路，用电压比较器来形成触发脉冲，用触发脉冲去控制水平方向的扫描，以保证水平方向的每次扫描起始点都正好对准被测信号的相同相位点。故而，当由于操作不当而无法形成触发脉冲时，所显示的波形就不可能被稳定下来。 例如，图所示正弦波是从被测信号在送往示波管的途中所分出来的一部分，则所形成的触发脉冲及水平方向的扫描锯齿波均如图1所示： 图 触发脉冲是这样形成的：将被测信号取出一部分送到一个电压比较器，而电压比较器的另一端则是其电压被触发电平旋钮（Trigger LEVEL）所调节的直流电压。当被测信号的瞬时电压高于触发电平时电压比较器就输出高电平，而被测信号的瞬时电压低于触发电平时电压比较器就输出低电平。故电压比较器输出矩形波形式的触发脉冲。 扫描锯齿波是这样形成的：当触发脉冲的前沿到来时，锯齿波的正程开始，但是正程的长短则由扫描开关(TIME/DIV)来决定，扫描的逆程时间是固定的。若逆程时期结束后尚未有触发脉冲的前沿到来，则扫描锯齿波维持低电平，一直要到某个触发脉冲的前沿到来则第二个扫描锯波的正程期才开始。 当触发模式开关(Trigger MODE)置于NORM位置时，示波器就按以上的方式来进行扫描。显然，如果没有被测信号，或有被测信号但无法形成触发脉冲时，就没有扫描锯齿波，这时屏幕上就没有扫描线。当触发模式开关置于AUTO位置时，示波器将自动形成扫描，故无