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本章的内容整理自网络，主要讲解示波器的基础知识。如果初学的话非常有必要对这部分知识有一个了解。因为示波器是硬件调试必不可少的设备。 43.1 什么是示波器 43.2 示波器的发展史 43.3 示波器的基础概念 43.4 触发系统 43.5 李沙育图形 43.6 窗函数选择 43.7 总结 43.1 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。 自然界运行着各种形式的正弦波，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）也有自己的基频，并因为基频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，科学家、工程师、技术人员、教育工作者和他人能够“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。在工程师看来，面对当今各种测量挑战，示波器自然是满足要求的关键工具。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。 从物理学家到电视维修人员，各种人士都使用示波器。汽车工程师使用示波器来测量发动机的振动。医师使用示波器测量脑电波。描述示波器的用途是没有止境的。 
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3. 波形遗漏
波形漏失是指由于采样率低而造成的没有反映全部实际信号的一种现象。 43.3.12 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。 波形存储时间＝存储深度/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。 1. 记录长度 记录长度表示为构成一个完整波形记录的点数，决定了每个通道中所能捕获的数据量。由于示波器仅能存储有限数目的波形采样，波形的持续时间和示波器的采样速率成反比。 现代的示波器允许用户选择记录长度，以便对一些操作中的细节进行优化。分析一个十分稳定的正弦信号，只需要500 点的记录长度；但如果要解析一个复杂的数字数据流，则需要有一百万个点或更多点的记录长度。 最大记录长度由示波器的存储容量决定，要增加存储容量才能增加记录长度，是为捕获和显示单次信号过渡过程提供的重要指标。 示波器的存储由两个方面来完成：触发信号和延时的设定确定了示波器存储的起点。示波器的存储深度决定了数据存储的终点。记录时间＝存储深度 / 采样率 由于时基和采样率是联动的，所以时基的速度快慢将同时改变采样率的高低。当采样率达到指标定义最高速率时，加快基速度的调整，采样率将不能加快。 时基与采样率的关系应为：存储深度（点）¸时间/格′10＝采样间隔. 1/采样间隔＝采样率 2. 采样率与存储深度的关系 示波器最高采样率决定示波器单次带宽的限制，为保证波形精确复现建议：正弦内插技术示波器以:采样率/ 5＝单次带宽的公式计算单次带宽，线性内插技术示波器以:采样率/10＝单次带宽公式计算。 采样率不足将限制示波器单次带宽。如果示波器在全带宽范围内，对单次信号实现捕获和精确复现。只有采样率高于示波器带宽5倍以上（正弦内插），才能使示波器的重复信号带宽＝单次信号带宽。示波器存储长度对波形的记录是以波形精确捕获为前提。当信号频率或速度超过单次带宽的限制（信号不能重组），即使示波器带宽对信号不产生影响，但由于采样不足将造成显示信号的混叠、畸变和漏失。就是示波器有在长的存储，存储的波形也是畸变的失真波形。当单次信号中的高频成份，低于示波器的单次带宽，才能保证信号的高频细节。此时存储长度越长，波形记录时间越长。存储深度短，将丢失波形部分时间的信息。 |
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43.3.13 波形刷新率
波形捕获率也就是波形刷新率，已经成为考核一台示波器的重要参数之一。 刷新率是指1秒内示波器捕获波形的次数，刷新率的高低直接影响波形捕获偶然事件发生的概率。 对于示波器来说，波形刷新率高，就能够组织更大数据量的波形质量信息，尤其是在动态复杂信号和隐藏在正常信号下的异常波形的捕获方面，有着特别的作用。 所有的示波器都会闪烁。也就是说，示波器每秒钟以特定的次数捕获信号，在这些测量点之间将不再进行测量。这就是波形捕获速率，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。波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别，且有着很大的变化范围。高波形捕获速率的示波器将会提供更多的重要信号特性，并能极大地增加示波器快速捕获瞬时的异常情况，如抖动、矮脉冲、低频干扰和瞬时误差的概率。 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。一些DSO提供一种特殊的模式，它能迅速把各种捕获信息存储到海量存储器中，暂时提供较高的波形捕获速率，而随后是较长的一段处理时间，这段处理时间内不重新活动，减少了捕获稀少和间歇事件的可能性。 大多数数字荧光示波器（DPO）采用并行处理机制来提供更高的波形捕获速率。一些DPO可以在一秒钟之内获得数百万个波形，大大提高了捕获间歇的和难以捕捉事件的可能性，并能让用户更快地发现信号中存在的问题。而且，DPO的实时捕获和显示三维信号特性（如幅度、时间以及幅度的时间分布特性）的能力使其能够得到更高等级的信号特性。 1000/s 以上的刷新率 100/s – 200/s 的刷新率 |
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43.4 触发系统
43.4.1 基本概念 对于数字示波器，工作时都是在不断地采集波形不论仪器是否稳定触发。 触发电路的作用就是保证每次时基扫描或采集的时候，都从输入信号上与定义的相同的触发条件开始，这样每一次扫描或采集的波形就同步，可以每次捕获的波形相重叠，从而显示稳定的波形，或保证单次信号的捕获： 1. 触发是使重复信号稳定显示 2. 对单次信号进行捕获 3. 对重复信号中的异常波形和单次事件中的特殊波形 进行隔离捕获 示波器的触发电路主要用于帮助对对所要的波形进行定位。根据不同的信号特征和测量目的，可以选择不同的触发类型。但是，最常用的还是边沿触发： 波形进入触发比较器的正输入端，在这里与另一个输入端上的触发电平电压进行比较。触发比较器有上升沿输出和下降沿输出。当您的波形的上升沿穿越触发电平时，上升沿比较器输出变为高，而下降沿输出变为低。当波形的下降沿穿越触发电平时，上升沿输出变为低，而下降沿输出变为高。示波器使用您选择的输出作为触发输出。 |
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43.4.2 触发位置
数字示波器的一个最显著特点在于它容许用户观看触发位置之前的事件，其称之为预触发。这是因为数据被连续地存储到内存中，直到触发事件发生，并且采样数据达到存储深度一次触发结束为止。 触发点之后的数据称之为延迟触发。同时可以变更触发位置，以改变延迟触发和预触发的数据长度。 43.4.3 触发模式 触发模式主要有自动触发，普通触发和单次触发。 自动：即使没有触发，自动模式也能引起示波器的扫描。如果没有信号的输入，示波器中的定时器触发扫描。有信号显示信号，没有信号显示水平基线。 普通：当输入信号不能满足触发条件时，不扫描，示波器没有任何显示。只有当输入信号满足设置的触发点条件时，才进行扫描，并将最后捕获到的信号冻结显示在屏幕上。如符合触发条件，再次进行捕获，清除上次信号，保留冻结此次的波形。 单次：当输入的单次信号满足触发条件时，进行捕获（扫描），将波形存储和显示在屏幕上。此时再有信号输入示波器不予理会。需要进行再次捕获必须进行单次设置。 注：在实际应用中，采用普通触发模式即使触发以很慢的速率发生，也能观测感兴趣的内容。对低重复的信号捕获是非常有意义 。 |
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43.4.4 触发耦合
由于示波器的输入信号经放大器分两路，一路进入A/D采样器；一路到触发电路，形成触发信号。 触发耦合是触发信号与触发电路的耦合方式，就像垂直系统输入一样，可为触发信号选择各种耦合方式。正确的选择触发耦合可使示波器稳定触发。耦合方式： DC耦合：触发信号直接连到触发电路 交流耦合：触发源通过一个串联的电容连到触发电路起到隔直作用 HF抑制：使触发信号通过低通滤波器以抑制高频分量，这意味即使一个低频信号中包含很多高频噪声，仍能使其按低频信号触发。 LF抑制：使触发源信号通过一个高通滤波器以抑制其低频成分。这意味即使一个高频信号中包含很多低频噪声，仍能使其按低频信号触发。这对于显示包含很多电源交流信号时情况是很有用处的。 43.4.5 脉宽触发 脉宽触发是让示波器通过寻找波形中比其它脉冲宽、窄或相等的脉冲来确认脉冲宽度触发。 如上图，由于信号在波形的沿上都具有触发点，如果采用正常的边沿触发方式将无法准确捕捉到关心的异常脉宽的信号。 采用脉宽触发功能，监视脉冲宽度，通过与设置脉宽进行比较（>、<、=），达到捕捉异常脉冲的功能。 |
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43.4.6 触发释抑
一组序列脉冲在采用正常的边沿触发方式下，由于每次触发时，触发点位于不同脉冲的上升沿上，因此波形显示混乱。 触发释抑通过控制释抑时间——触发电路重新启动的时间，可使复杂的波形稳定显示。如下图，使用触发释抑让触发点总是位于脉冲序列的某个同一脉冲上。 |
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43.5 李沙育图形
李莎育图形是以通道1来表示x轴，通道2来表示y，可通过李莎育图形来定性观察两通道之间的相位差。下表列出图形与相位的关系： 测量相位差的另一种方法：通过自动测量两通的延迟÷波形频率×2pi。 |
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43.6 窗函数选择
在使用FFT观察频域的时候，绝大多数测量都要求使用窗函数，如 Hanning 或 Rectangular窗函数。 它们都适合典型的频率分析测量。选择这两种窗函数要在频率分辨率和幅度准确度间进行权衡。 |
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· 2016-10-1 17:09:41
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求助一下关于51系列单片机的Timer0的计时问题，TH0、TL0+1的时间是怎么算的？
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