3.4 数字示波器的使用
数字示波器是智能化数字存储示波器的简称，是模拟示波技术、数字化测量技术、计算机技术的综合产物。它能够长期存储波形，可进行负延时触发，便于观测单次过程和缓变信号，具有多种显示方式和多种输出方式，同时还可以进行数学计算和数据处理，功能扩展也十分方便，比普通模拟示波器具有更强大的功能，因此在手机维修工作中应用越来越广泛。
3.4.1 数字示波器工作原理
1．数字示波器的结构框图
数字示波器是由取样存储、读出显示和系统控制三大部分组成的，它们之间通过数据总线、地址总线和控制总线相互联系和交换信息，以完成各种测量功能，其基本电路结构框图如图3-14所示。
图3-14 数字示波器的组成框图
2．数字示波器的工作原理
（1）系统控制部分
系统控制部分由键盘、只读存储器（ROM）、CPU及I/O接口等组成。在ROM内写有仪器的管理程序，在管理程序的控制下，对键盘进行扫描产生扫描码，接受使用者的操作，以便设定输入灵敏度、扫描速度、读写速度等参数和各种测试功能。
（2）取样存储部分
取样存储部分主要由输入通道、取样保持电路、取样脉冲形成电路、A/D转换器、信号数据存储器等组成。取样保持电路在取样脉冲的控制下，对被测信号进行取样，经A/D转换器变成数字信号，然后存入信号数据存储器中，取样脉冲的形成受触发信号的控制，同时也受CPU控制。取样和存储过程如图3-15所示。
图3-15 数字示波器取样和存储过程
（3）读出显示部分
读出显示部分由显示缓冲存储器、D/A转换器、扫描发生器、X放大器、Y放大器和示波管电路组成。它在接到读命令后，先将存储在显示缓冲存储器中的数字信号发送至D/A转换器，将其重新恢复成模拟信号，经放大后发送至示波管，同时扫描发生器产生的扫描阶梯波电压把被测信号在水平方向展开，从而将信号波形显示在屏幕上。
3.4.2 数字示波器面板功能介绍
下面我们以北京普源精电（RIGOL）科技有限公司生产的DS1102E 100M数字示波器为例介绍数字示波器的基本操作方法。
DS1102E数字示波器前面板设计清晰直观，完全符合传统仪器的使用习惯，方便用户操作。为加速调整，便于测量，可以直接使用AUTO键，将立即获得适合的波形显示和挡位设置。此外，高达1GSa/s的实时采样、25GSa/s的等效采样率及强大的触发和分析能力可帮助用户更快、更细致地观察、捕获和分析波形。
1．前面板
DS1102E数字示波器向用户提供简单而功能明晰的前面板，以方便进行基本的操作。面板上包括旋钮和功能按键。旋钮的功能与其他示波器类似。显示屏右侧的一列5个灰色按键为菜单操作键（自上而下定义为1号至5号），通过它们可以设置当前菜单的不同选项；其他按键为功能键，通过它们可以进入不同的功能菜单或直接获得特定的功能应用。
DS1102E数字示波器前面板如图3-16所示。
图3-16 DS1102E数字示波器前面板
2．后面板
DS1102E数字示波器的后面板主要包括以下3部分。
（1）Pass/Fail输出端口：通过／失败测试的检测结果可通过光电隔离的Pass/Fail端口输出。
（2）RS232接口：为示波器与外部设备的连接提供串行接口。
（3）USB Device接口：当示波器作为“从设备”与外部USB设备连接时，需要通过该接口传输数据。例如，连接PictBridge打印机与示波器时，使用此接口。
DS1102E数字示波器的后面板如图3-17所示。
图3-17 DS1102E数字示波器后面板
为了方便说明数字示波器的功能，本节采取以下方式对不同菜单功能进行标识。
1．数字示波器前面板功能键
（1）MENU功能键的标识用一个方框包围的文字表示，如
代表前面板上的一个标注着Measure文字的透明功能键。
（2）
标识为多功能旋钮，用
表示。
2．数字示波器存储菜单功能键
菜单操作键的标识用带阴影的文字表示，如波形存储，表示存储菜单中的存储波形选项。
3．显示界面
数字示波器显示界面如图3-18和图3-19所示。
图3-18 仅模拟通道打开
图3-19 模拟和数字通道同时打开
3.4.3 使用数字示波器测量简单信号
使用数字示波器观测电路中的一个未知信号，迅速显示和测量信号的频率和峰峰值的方法介绍如下。
1．迅速显示该信号的步骤
①将探头菜单衰减系数设定为10X，并将探头上的开关设定为10X。
②将通道1的探头连接到电路被测点。
③按下
（自动设置）按键。
示波器将自动设置使波形显示达到最佳状态。在此基础上，你可以进一步调节垂直、水平挡位，直至波形的显示符合你的要求。
2．进行自动测量
示波器可对大多数显示信号进行自动测量。欲测量信号频率和峰峰值，请按如下步骤操作。
（1）测量峰峰值
按下
按键以显示自动测量菜单。
按下1号菜单操作键以选择信源：CH1。
按下2号菜单操作键选择测量类型：电压测量。
在电压测量弹出菜单中选择测量参数：峰峰值。
此时，你可以在屏幕左下角发现峰峰值的显示。
（2）测量频率
按下3号菜单操作键选择测量类型：时间测量。
在时间测量弹出菜单中选择测量参数：频率。
此时，你可以在屏幕下方发现频率的显示。
3．实时时钟波形
数字示波器设置如下。
将测试探头连接到CH1，探头衰减系数为1X；按下
按键；转动垂直
旋钮调节垂直幅度到100mV/格；转动水平
旋钮调节水平时间到20us/格。
实时时钟的波形是正弦波，频率为32.7658kHz，如图3-20所示。
图3-20 实时时钟测试波形
3.4.4 数字示波器使用安全及注意事项
（1）使用前要认真阅读说明书，严格按照说明书要求进行操作。
（2）正确使用探头，探头地线与地电势相同，请勿将地线连接高电压。
（3）保持适当的通风，不要在潮湿的环境下操作，不要在易燃易爆的环境下操作，保持仪器表面的清洁和干燥。
（4）不要将仪器放在长时间日光照射的地方。
（5）为避免使用探头时被电击，请确认探头的绝缘导线完好，连接高压源时请不要接触探头的金属部分。
（6）为避免电击，使用时通过电源线的接地导线接地。