SJ Z 9075-1987 取样示波器性能的表示.pdf
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1、中华人民共和国电子工业推荐性部标取样示波器性能的表示Expression of the properties of sampling osciloscopes 1范1.1 本标准适用于测量电量用的等效时间取梓示波器。注z在低速扫描时,有些等效时间取祥示波器也可以按实时取样方式工作。1.2 本标J准也适用于z多踪取样示波器当符合1.1条规定时); SJjZ 9075 87 IEC 548 (1976) 带可拇卸或不可拆卸部件例如z可置换的插入单元,探极的取样示波体。1.3 当能够将非电量表示成电量时,本标准也适用于测量非电量的示波器。1.4 本标准仅涉及到跟评价示波器有关的示波管特性。至于示波营
2、的固有晶质则在另外标准中讨论。1.5 按制造厂与用户之间达成的专门协议,本标准的某些部分也可适用于其它类型的取样示波器,例z实时取样示波器或使用数字显示或使用程序撞制单元的取样示波器。2 目的本标准的目的在于使阴极射线示波器特性的表示方式标准化,尤其是使s与这类示波器有关旷专用术语及性能数据的定义标准化。这类示波器的试验条件及试验方法标准化,以便捡验产品是否符合制造厂所标明的技术性能。2.1 本标准不讨论安全要求。除非另有商定,第一条中的那些仪器应遵守IEC348标准,电子测量仪器安全要求。-Ph A 义下列各条的定义适用于本标准的范围,凡引自国际电工辞汇的定义,都标注以IEV (国际电工辞汇
3、。3 示波器类3.1 阴极射线示波器中华人民共和国电子工1987-11-2 腼-1 SJjZ 9075 87 用于测量或观察的一种仪器。它利用一个或多个电子束的偏显示,变量之一通常是时间。3.2 取样示波器采用信号取样的方法使所得到注2取梓示波器可以采用顺序取祥F(参见4.4和4.6条)3.3 X Y取样示波4构成逞贯显示的一种示波(参见4.2和4.3条).某显示司用等效atr司或实at恭恭示一种双通道取样示波器,它用两个通道对一个物理现象的两个成分进行取样。一个通道作用于取样点的垂直偏转,另一个通道则作用于取样点的水平偏转。4 取挥过程的基本术语4.1 取样取出和存储信号的一个或一个以上的瞬
4、时值的过程,以作进一步处理或显示。4.2 顺序取样取样点在时间上相对于触发识别且是依次滞后的或依次提前的一种取梓过程参见7.6条4.3 随机取样使信号与取样动作之间能有显著的时|可间隔不确定性的取样过程,也就是用这种随机取样构成相关显示的过程。4.4 等效时间取样在输入信J号被显示部分每出现一次时,取出1一个取样点的取样过程,其扫描的实际持续时间等于输入信号好几个重复周期。4.5 等效时间取样显示等效时间取样阱形成的显示。4.6 等效时间与等效时间取样过程研形成的显示相对应的时间刘度。4.7 实时在输入信号被显示部分每出现一次时,能取出一个以上取样点的取样过程,其扫描的实际持续时间等于输入信号
5、被显示部分的实际持续时间。4.8 实时与实时取样过程所形成的显示相对应的时间去!度。4.9 样品在取样门工作过程中所取出的输入信号的某一部分见6.3条。4.10 通过式取样器取样信号通路的一种形式。在这种取样器中,输入信号通过取梓门后可作其他的用途或外部端接。4.11 取样分布-2-SJjZ 9075 87 胃_c蝴矗.-翩翩四皿.阑在随苟L取梓示波器中,描述随机分布取样密度沿边线而变化的等效时间的数学函数。4.12 取样的概率分布在等效时间轴上所选定的个点的左侧所得到的取梓点平均数除以取样点的总平均数,两者以相同的实时长度进行平均。注:取样点的概率分布是等效时间的函数,它从零开始到1结束,并
6、且只有正斜率或零斜率。4.13 取梓的概率密度在较窄的等效时间间隔内与等效时间长度之平均值相比较而言所得到的取样点平均数除以取样点的总平均数,两者以相同的实时长j支边行平均。注:取样点的概率密度-般与在等效时间轴上所选峰的狭窄时间闽南的位置有关,因此它是等效时间的函数,从数学上来讲,它是概率分布函数的导数,且曲线下面的面识等于1。4.14 取样点的瞬态响应取样示波器显示输入信号的两个相继取梓数值的变化的能力。注2取样点暂态响应同平滑度有关(参见6.13条)。5 阴极射5.1 阴极射线管是一个电子束管,其射束可以在平面上聚焦成一个小截面,并且可以改变位置和完度,从而能产生一个可见的或可以检测的图
7、形(I.E.V .1 7 30 C90) 0 5.2 阴极射线管尺寸指阴极射线管屏幕的轮廓尺寸。对园屏幕营,是指窗子的外径,对矩形屏幕霄,是指它的高和宽。5.3屏示波音的表面,在它上面产生可见的图形(IEV0730 145)。5.4 光点指辱幕表面上受电子冲击瞬时影响的小面坝。(IEV0730 160)。5.5 光点尺寸和尚在考虑中-5.6 测量面积指示波管屏幕上的一个区域,在该区域内测量时可达到规定的准确度。注:不一定等于可显示图象的全屏幕。6 关于取样回路的-些术( a )关于取样回路技术的-些术语6.1 反馈取样器果用反馈取样日赂的一种取样系统。6.2 取样回路一种使取样门能起零值检测器
8、作用,从而改善线性和准确度的反馈系统。注s取样回路通常是由63、6.4,6.5、6.6.6.l积6.8条中所规定的电路所组成。-3-SJjZ 9075 87 6.3 按照取样指令进行瞬时动作以取出信号瞬时值的电子开关。6.4 平衡取梓门一种能使取梓脉冲信号获得平衡的对称取梓门。6.5 正向衰减器种用来确定正向增益大小的电路,一般与反馈哀减器运动。6.6 取样保持门在取样延长电路及其驱动放大器之间的一种电子开关。6.7 取样保持电路在i诸取棒的垂直或水平座标值的电路。6.8 反馈衰减确定取样回路中反馈信号衰减量的电路( b )关于取样回珞性能的一些术语6.9 回路增益取样门效率,正向增益及反馈衰
9、减量的乘积。6.10 正向增益取样门输出和取样保持电路输出之间的有效增益。6.11 反馈衰减在取搏回路中,取样保持电蜻输出与取样门之间信号通路的有效衰减。6.12 取槌门效取样前的瞬间(t丁及取样后的瞬间(t + )的( t丁门输入电压Ein与门输出电压Eout之间的出电压变化量除以取梯前的瞬间,以百分数来表示。效率=EOut ( t + ) - E 0.e巴二主x100% E in ( t -) - E 011 t ( t - ) 6.13 平滑影响取梓点瞬间响应的种过程。在此过程中,有意使取样回路增益小于1,以减IJ. 随机噪声效应及水平晃动。7 关于步蛮过程的-些术语参见固1) 7.1
10、步变指产生逐次取桦的过程,每次取样相对触发识别点有不同的时间。该术语也适用于序取样及随机取样。7.2 步变扫描控制步变的过程。注:其作用就是将输入信号的时间函数与光点的水平位置函数联系起来,在等效时间取佯示波器中.宫是由步变扫描信号产生。7.3 步变扫描信号扫描斜波、慢斜波阶梯波、斜波或其官形式变化的电压。它使光点作水平偏转,并且直接或按比-4-例与步变斜践相互作用。7.4 步变斜波快斜波缸SJjZ 9075 87 一种线性变化的斜波,它与扫描信号相互作用后产生步变。7.5 触发识别对合适的触发信号的响应过程参见14.6条和图1)。7.6触发识别点指战发识别出现的时间,也指在显示波形上代麦触发
11、识别瞬l司的那个点见14Q6 条。7.7 取样指令有关触发或用来扭动取样的其他电信号的适用术语。7.8 取样脉冲直接作用于取样门上的窄脉冲.7.9 步变间隔步变扫描信号允许进行取梧的那一段特定的等效时间间隔-8 关于圄象墨示的-些术语8.1 象点是一光点,其位置表示一个特定取样的水平和8.2 象点密度人信号时每厘米的象点数。8.3 相关显示。可保持输入信号时间函数的一种显示,一个相关显示可用随机取样如法产生,也可用顺序取梓方法产生。8.4 伪显示可作错误的或模梭两可解释的取样显示,通常是由于象点密度不够,不适当的触发或者控制器的设置不当而引起的。8.5 扩展显示与扫描走时或水平偏转相联系,每格
12、所代表的时间将被缩短的一种显示方式。通常可将步变扫描信号进行衰减或将水平偏转信号进行放大而获得。8.6 显示在额定水平偏转范围内用于代表的等效时间间嚼。8.7 时间位移使快斜波或步变扫描信号的直流电平偏移以改变显示窗的过程。8.8 时间位移范围一窗可由时间位移加以穰动的等效时间间隔范围。9 寄关波形捕-;建术-5 SJjZ 9075 87 9.1 正弦波失真正弦波的失真可由系数来定义,与/或由下式所规定的a (1-自)sin t。 b.短期漂移z在1h总的记录时间内,光点的瞬间数犬,对灵敏度而言,具。注:逍常,漂移有垂直分量和水平分量,此分量可QJ分别测量。在两种分量的测量中,都应使谱影响最简
13、数值保持不变。12.5 周期与/或随机偏移(PARD)是一种由于各种原因引起的周期哼声、纹鼓等与/或随机噪声、波动性质的,不希望的偏转,主宠信号时,它显示在屏幕上,有信号时,它叠加在输入信号的示上。12.6 零点偏移不加信号时,由于特定影响量一定变化的影响所产生的光点或者不带信号的光边的运动。注:零点偏移,通常求是瞬时的,此iI侈均衷犬霞,应在现定时间闽南12.7 .E切噪声正切噪声是-屯压,当将它力日子输人端时,所产生的偏转等于由PARD所产生的偏转,扣除边缘5%的象点。C.脉冲与频率响应12.8 频率响应一一-3dB带宽为一频带宽度,在此范围内,偏转因数的倒数值与在基准频率时偏转因数倒数惶
14、相比,波动不超过-3dB。注:此定义不考虑从基准频率到-3dB点间的侄何上升或其它不规i;111诠.因为成脉冲响应的不规则性见12.9、12.10、12.11条。12.9上升下降时间一个妇形脉冲前沿电流或电压从稳态幅度的10%到90%(从90%到10%)所经过的时间间隔见图2) 注:对于一个具有脉冲响应较好的放大器.如上升时间trQJ毫微秒表示.-3dB1背宽(B )的上限QJ兆赫表示,则上升时间与带宽之间,近似地有如下关系,12.10上冲350 tTngZT?71亨是脉冲响应瞬态值的起始响应,它用稳态数值的百分比表示(见图2) 12.11 脉冲下垂翩翩9帽SJ/Z 907587 在不考虑过冲
15、和其它失真情况下,矩形脉冲圈3a)或方波图3b),图象的起始幅度和末尾幅度之相对32位称为下垂,它用起始幅庚的百分比数表示,而且是对一特定时间周期而言。脉冲下唱=注,当用对称方波f管脉冲下m试验时,为了脉12.12 信号串遇可以用下面公式。,凡,=亏z-100图向由于信号引起的位移电流通过与取样门并联的劳路电容所引起的波形失宾。失真特性依赖于影响位移电荷再分配即电路的时间常数。12.13其他脉冲失真除了在12.9、12.10、12.11和、12.2条定义的失真以外,其它几种失真,如图4a到住所示。因为图形本身足够明显易于辨认,故未做文字叙述。根据选择的时间因数不同,这些失真,可以单独出现,也可
16、以成群地或结合起来出现在显示图形上。当这些失真的持续时间与上升时间可以比较时,图形。上用一定的大小表示上升时间,相反地,当这些失真的持续时间比上升时间大几个数量级时,在图形上把上升时间表示为零,特别是当起源于热效应时,如i图4g:阶跃函数响应的缺陷。d.输入端的机械性能12.14 内部终接的取样一在输入端所测得直流阻扰。注z当可用外触发信号时,有时希望使用高阻取祥探极,以便使取梓电路直接与信号源相联,此时,取悴探极的输入阻抗可用电阻与电容的并联来表示。12.15 电压反射系数(s. w.r ) 当传输线用-个正弦信号源馈电,且终端连接取样示波器时,沿着传输线的某个点上所测得的反射电压与人射电压
17、之比。p=反射电压-ZI-Zo二人射电压-ZI十Zo式中sZ l为传输线的终端阻dZo为传输线的特性阻抗注:对通过式取样示波器来说,必须使用创造广所规定的外接终端装置。12.16 驻波比(S. W .R ) 当传输线用一个正弦波信号源馈电,且终端连接取样示波器时,沿着传输线上所部IJ得的最大电压幅值与最小电压幅值之比摘自I.E.V60 32一235)。s=主些旦X=巴Ip一Emin 1-1! 注2对通过式取样示波器来说.必须使用创造广所规定的外接终端装置。 电缆输入端应标明随频率而变化的电压驻波比或反射系数。12.17 反射损耗-1阶-SJjZ 9075 81 以电压反射系数绝对值倒数的常用对
18、数乘以20为反射损耗以dB表示摘自I.E.V55 05一105) 注a对通过式取样示泼器来说,必须使用创造广所规定的外接终端装置。 失配对脉冲响应的影响取决于电压反射系数的相位和幅度以及它在通频带内可能的变化,简单的情祝z例如z当失配是纯电阻性的,而且不随频率变化时,则可应用上述定义很容易地测定出脉冲失寞。否则,它是非常复杂的,因而用正弦波研究是最实用的方法。e.示边器内电路之间的相互影响12.18 多踪示波器两电路间的相互影响人端电压对另一个电子束偏转的影响,此电子束是为了显示另一输入电压的。12.19 X和Y信号的相互作用当把信号加到相应的J)和Y输入端时,加到一个偏转系统的信号对另一个偏
19、转系统产生的偏转系数之比。12.20 去糯因数是定义示波器任意两通道之间相五影响的抑制程度的量,它是不需要的偏转因数,即干扰通道信号幅度与另一个通道不需要的偏转之比与被干扰通道偏转因数之比。注z去糯因数的大小与干扰的大小成反比.去揭因数是比1犬的数,这意味着因数为10000的比因数为1000的相互影响小。为了简化此定义的解释,绘出下例1:设有两个通过i和2,偏转因数分别为XVjcm.YVjcm:如果通道1为干扰通道,并且1号光边的显示大小为Acm.2号光迹显示的大小为Bcm,则去情因子由下式丧示:这里遇常XY.ABA艾By 12.21 多踪示波器各显示波形之间的相位差当相同的信号加入两个输入端
20、时,在多踪示波器怪意两个显示波形之间所观察到的不希望有的相位差。注:这种相位差可能来自z转通道的相角楚。各独立时基的不同线性误差。转极的不同几何结构。电缆线长度不同或传输取祥脉冲到取佯门的电缆民度不同而引起的桶位读楚。 为了测试方便起见,可把一个!脉冲1m到两个输入端,然后测出用时间表示的棺也差。12.22 差分放大器的共模抑制因数把电压加到偏转电路的两个输入端之间时,测得的偏转因数与把该电压加到并搜盾的输入端和示波器的接地点之间时所测得的偏转因数之比。注s共模抑制因数是对一电路的抑制干扰能力的-种度量,因此,宫的大小反tt;子干扰的大小。共模I印制因数,是大于1的数,10000的共模抑制因数
21、比1000大,这意味着具有11)00。的共模拟制因数的相五作用tl:;具有1000的共模抑制因数相互作用小.一11一f.取样示i点器的寄生泄漏12.23 取样脉冲的泄漏SJjZ 91)75 87 是指由输入运接器泄漏,由取样过程引起的不希望有的信号。12.24触发的泄由触发器输入连接器泄漏出来的信号,通常与触发识别同时发生的。g.豆豆12.25 延迟线一种传输线,通常为同轴线,用来延迟信号到达取样门的时间,始工作提供一点时间余量,从而可在屏幕上观察到信号的起始部主tA12.26视在信号延迟是从扫描出现的瞬间到信号轨迹达到最终幅度10%所经过的时间。扫描电路开注:不要把视在信号延迟误认为是实际信
22、号延迟。实际信号延迟是信号自延迟电压加在示波器的输幕上出现信号显示所经过的时间。13 关于时辜的术13.1 时基能使光点随时间位移的电路。注:由时基产生的光点的位移称为扫擒。13.2 自激时基是周期的连续的时基。即使在没有信号时。注2自激时基可由外部或内部同步。13.3 触发时基用信号触发其触发现别电路以获得稳定显示的-种时基注:当没有信号输入时,宫不产生扫描线。13.4扫描由于时基的作用所产生的光点位移。13.5 (取样示波器的单次扫描仅产生一次扫描的-种时基功能,可用来构成-次显示.13.6 同步时基为提供稳定的显示而由输入信号同步的一种自撒时基。注2当以同步方式工作时,触发识别电路是不被
23、触发的。13.7 (取样示波器的释抑电路包含在触发与时基装置内的一种电路。当各电路尚未复原到其起始状态以前,它可使扫描的触发获得延迟。13.8 被延迟扫描在触发脉冲之后,延迟一定时间间隔再开始的扫描。13 .9 延迟扫描一12一SJ/Z .071 87 是示波器的一个时基所产生的扫描.它用于延迟由第二时基所产生的另一个扫描被延迟扫描的起始。13.10 被延迟扫描的工作状态被扫描延迟和扫描延迟两种作用的示波器工作吠态。注2被扫描延迟工作状态,是使用特殊时基来E常显示下个信号。-个特殊电;陆酣帽南拙1月归抽柑罩时基扫描期间任意的(可谓的)点上开始,而时2幸的工作方式的变化能使信号在时间刻度上显示出
24、来,此时间刻度是由13.11 迹线消隐,迹线增辉或加亮抑制扫描线而只显示取梓点的过程。注:抑制扫描线可IZ.I采用电子束截止的方法,也可以采用使光点偏转型j屏幕外的方法。13.12 尚在考虑中。13.13 亮度尚在考虑中。13.14 等效时间因数等效时间与时基所产生的扫描线上对应长度之比。用等效;时飞间/-民度表示.14 关于显示稳定的术14.1 显示稳定使显示依赖于被观察的现象或另一个有关的现象的过程,以便构成一个稳定的相关显示。14.2 内同步或触发用来控制时基的同步触发信号是由受观察量所影响的内部电路供给。14.3 外同步或触发用来控制时基的同步触发信号是来自外部并且不依赖于受观察量影响
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