【电子行业标准(SJ)】 取样示波器性能的表示

中华人民共和国电子工业推荐性部标准取样示波器性能的表示
Expression of the properties of sampling osciloscopes1范围
1.1本标准适用于测量电量用的等效时间取样示波器。注：在低速扫描时，有些等效时间取样示波器也可以按实时取样方式工作。1.2本标准也适用于：
一一多踪取样示波器（当符合1.1条规定时）：SJ/Z9075—87
IEC548（1976）
一带可拆卸或不可拆卸部件（例如：可置换的插入单元，探极）的取样示波器整体。
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。至于示波管的固有品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：实时取样示波器或使用数字显示或使用程序控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；一与这类示波器有关的专用术语及性能数据的定义标准化。一这类示波器的试验条件及试验方法标准化，以便检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。
第一章定义
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示波器类型
3.1阴极射线示波器
中华人民共和国电子工业部1987-11-24批准1
SJ/Z9075--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转来形成表示某变量函数瞬时值的显示，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的取样点构成连贯显示的一种示波器。注：取样示波器可以采用顺序取样或随机取样（参见4.2和4.3条），其显示可用等效时间或实时长表示（参见4.4和4.5条）
3.3X-Y取样示波器
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取样过程的基本术语
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点是依次滞后的或依次提前的一种取样过程（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间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
在输入信号被显示部分每出现一次时，取出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
等效时间取样所形成的显示。
4.6等效时间
与等效时间取样过程所形成的显示相对应的时间刻度。4.7实时取样
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刻度。4.9样品
在取样门工作过程中所取出的输人信号的某一部分（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，输入信号通过取样门后可作其他的用途或外部端接。
4.11取样分布
SJ/Z9075-—87
在随机取样示波器中，描述随机分布取样密度沿迹线而变化的等效时间的数学函4.12取样的概率分布
在等效时间轴上所选定的一个点的左侧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，并且只有正斜率或零斜宰。4.13取样的概率密度
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度进行平均。注：取样点的概率密度一般与在等效时间轴上所选择的狭窄时间间隔的位置有关，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，且曲线下面的面积等于“1”。4.14取样点的瞬态响应
取样示波器显示输入信号的两不相继取样数值的变化的能力。注：取样点暂态响应同平滑度有关（参见6.13条）。5阴极射线篇
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亮度，从而能产生-个可见的或可以检测的图形（I.E.V07-30-090）。5.2阴极射线管尺寸
指阴极射线管屏幕的轮廓尺寸。（对园屏幕管，是指管子的外径，对矩形屏幕管，是指它的高和宽）。
5.3屏幕
示波管的表面，在它上面产生可见的图形（IEV07—30—145）。5.4光点
指屏幕表面上受电子冲击瞬时影响的小面积。（IEV07—30—160）。5.5光点尺寸和聚焦
尚在考患中。
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。关于取样回路的一些术语
（a）关于取样回路技术的一些术语6.1反馈取样器
采用反馈取样回路的一种取样系统。6.2取样回路
一种使取样门能起零值检测器作用，从而改善线性和准确度的反馈系统。注：取样回路逾常是由63、6.4、6,5、66、6.7和6.8条中所规定的电路所组成。-3
6.3取样门
SJ/Z9075--87
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平衡取样门
一种能使取样脉冲信号获得平衡的对称取样门。6.5正向衰减器
一种用来确定正向增益大小的电路，一般与反馈衰减器连动。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
存储取样的垂直（或水平）座标值的电路。6.8反馈衰减器
确定取样回路中反馈信号衰减量的电路（b）关于取样回路性能的一些术语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
在取梯回路中，取样保持电路输出与取样门之间信号通路的有效衰减。6.12取样门效率
取样前的瞬间（t）及取样后的瞬间（t*）的门输出电压变化量除以取样前的瞬间（t=）门输入电压Ein与门输出电压Eout之间的差值，以百分数来表示。取样门效率=-
Eout(t+)-Eot(t)
×100%
Ei.(t-)-Ent(t-)
6.13平滑
影响取样点瞬间响应的一种过程。在此过程中，有意使取样回路增益小于1，以减小随机噪声效应及水平晃动。
7关于步变过程的一些术语（参见图1）7.1步变
指产生遂次取样的过程，每次取样相对触发识别点有不同的时间。该术语也适用于顺序取样及随机取样。
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米，在等效时间取样示波器中。它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、斜波或其它形式变化的电压。它使光点作水平偏转，并且直接（或按比4
例）与步变斜波相互作用。
7.4步变斜波（快斜波）
SJ/Z9075--87
一种线性变化的斜波，它与扫措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
指触发识别出现的时间，也指在显示波形上代表触发识别瞬间的那个点（见14。6条）。
7.7取样指令
有关触发或用来起动取样的其他电信号的通用术语。7.8取样脉冲
直接作用于取样门上的窄脉冲。7.9步变问隔
步变扫描信号允许进行取样的那一段特定的等效时间间隔。8关于图象显示的一些术语
8.1象点
是一光点，其位置表示一个特定取样的水平和垂直座标。8.2象点密度
在无输入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方法产生，也可用顺序取样方法产生。
8.4伪显示
可作错误的或模棱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
与扫描定时或水平偏转相联系，每格所代表的时间将被缩短的一种显示方式。通常可将步变扫措信号进行衰减或将水平偏转信号进行放大而获得。8.6显示离
在额定水平偏转范围内所代表的等效时间间隔。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
显示窗可由时间位移加以移动的等效时间间隔范围。有关波形的一些术语
9.1正弦波失真
SJ/Z9075—87
正弦波的失真可由其峰值系数来定义，与/或由下式所规定的β极值来限定。a(l-β）sinot是一个周期波，它以等持续时间交替地取两个固定值，与持续时间相比较，转换的时间是可以忽略的。
9.3矩形脉冲
具有轮廓近似为矩形的波形，上升和下降时间与脉冲持续时间相比足够短。10关于试验准备的一些术语
10.1预热时间
将处在基准条件下的示波器接通电源之后直到满足所有准确度要求的必要的时间间隔。
10.2调节
根据制造厂的说明书，调节某些可调部分，以便使示波器符合规定准确度的要求。注：在试验前进行的叫预调，在试验中进行的叫重调。当示波器具有内校准装置时，校准可作为预调的部分。
10.3中心调整
将光点（或由点形成的基线）调整到屏幕中心的过程。11关于准确度的术语
a，关于示波器功能的量和关于工作，运输和存储条件的术语。11.1性能特性
是赋予示波器的一种量，用其数值、公差、范围等定义示波器的性能。注：“性能特性”这一术语不包括影响量（见11.2条注）。11.2影响量
通常，指来自示波器外的一种量，它可以影响示波器的性能。注：一种性能特性的变化影响另一性能特性时，前者称为影响特性（见11.23条）。11.3基准数值
是影响量的单一数值，在该数值上，示波器（或附件）满足固有误差的要求。11.4·基准范围
是一个影响量的数值范围，在此范围内，示波器（或附件）满足固有误差的要求。11.5基准条件
为了进行比较和校准试验所规定的影响量，必要时包括影响特性的一组带有公差的数值（基准值）或一组限制范围（基准范围）。11.6额定使用范围
为一影响量的数值范围，在此范围内，满足工作误差的要求。11.7额定工作条件
SJ/Z9075-87
性能特性的有效范围和影响量的额定使用范围的全部，在此范围内规定仪器的性能。11.8极限工作条件
是影响量和性能特性数值范围的全部，（分别超出了额定使用范围及有效范围）在该范围内，仪器工作时，不会损坏，而且，以后当仪器工作在额定工作条件下时，不降低性能。
注：极限条件一般包括过载。
11.9存储和运输条件
是温度、湿度、气压、振动、冲击等条件的全部，在此范围内，仪器在不工作状态下存储或运输时，不会损坏。而且，当仪器以后在额定工作条件下工作时，不降低性能。b，关于量的数值
11.10额定值
由制造厂指定给示波器的某一待测量、观察量、供给量或设置量的数值（或数值之一）。
11.11额定的垂直（水平）偏转
在测量面积的极限范围内，测得的垂直（水平）方向的距离。11.12额定范围
制造厂指定给示波器的某一待测量、观察量、供给量或设置的范围。11.13有效范围
是额定范围的一部分，在该范围内，测量或输出信号时，可保证在标称的误差极限之内（IE.V.20-40-035，修订本）。C.有关性能特性的术语
11.14性能
示波器完成预期功能的程度。
11.15绝对误差
用测量量或供给量单位以代数式表示的误差。a。对测量仪器，误差指被测量的指示值减去它的真值。b.对供给量仪器，误差是供给量的真值减去它的额定值、指示值或预置值。注：①所谓一个量的真值是无误差测盘过程的测得值。实际上，由于真值是不能用测量来确定的，故常用一个根据需要尽可能按近真值的“约定真值”来代替真值。让“约定真值”可溯源到制造厂与用户双方同意的标准或溯源到国家标准。对于这两种情况，都应该指明此“约定真值”的不确定度。②上述定义不适用于示波器中偏转因数或时间因紫，因为这些因数既不是测量量也不是供给量。11.16相对误差
绝对误差与标称值的比值。
11.17偏转（时间）因数的绝对误差为偏转（时间）因数测量值和额定值之差。7
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注，因数的测摄值是指：当已知信号送到输入端时，由屏幕上的偏转所测得的值。11.18偏转（时间）因数的相对误差偏转（时间）因数的绝对误差与额定值的比值。11.19百分比误差
以百分比表示的相对误差。
11.20因数的相对线性误差
因数的相对线性误差取下面二表示式中数值较大者，不考虑符号。K.-K.或
K,-K。
这里：K为在额定偏转中心80%区域所测得的平均偏转因数。K，和K。为在额定偏转两个边缘10%区域中每一个区域测得的平均偏转因数。注：此线性度的定义只适用于示波器，并且考虑到这详一个事卖；即在额定偏转中心80%区域，非线性是可以忽路的，但是在边缘10%区域非线性值得注意。11.21固有误差
在基准条件下测定的误差。
11.22工作误差
在额定工作条件下测定的误差。11.23影响误差Www.bzxZ.net
当一个影响量在它的额定使用范围内取任一值（或者一个影响特性，在它的有效范围内取任一值，而所有其它影响量处于基准条件时测定的误差。注：当在整个领定使用范围内，影响误差和因素之间，基本上是线性关系时，这种关系可以方便地以因数形式表示。
11.24误差极限
由制造厂对工作在规定条件下的示波器的测量量或供给量所给定的误差最大值。11.25偏转（时间）因数的误差极限由制造厂对工作在规定条件下的示波器的偏转（时间）因数所给定的误差最大值。e.变动量
11.26变动量
当一个影响量在它的额定使用范图内逐次取两个规定的值时，（此时，其它影响盈保持在基准条件下），某测量量或供给量两次量值之差。注：如同误差一样，变动量可以是绝对的或相对的。12关于垂直（水平）偏转的术语a.一般定义
12.1垂直（水平）偏转
水平（垂直）系统处于原工作状态，当信号输人到垂直（水平）输入端时，光点的偏转。
12.2垂直（水平）偏转因数
电压与由此电压产生的垂直（水平）偏转的长度之比。8-
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注：偏转因数用单位长度电压（或电流）表示，并且，5v/cm比6mv/cm的确转因数大，对灵敏度而言，真有因数为5/cm的灵敏度比具有因数为5mv/cm灵敏度低。12.3位移
用相应的控制旋钮使扫描线在垂直或水平方向移动。b.光点位置不稳定性
此术语包含下列三种现象，不管有否信号出现。12.4漂移
通常，指光点随时间（不需要的）缓慢的和连续的偏移。a，长期漂移：光点在1h内所记录的最大偏移。b.短期漂移，在1h总的记录时间内，光点在最不利的瞬间的最大偏移。注；通常，漂移有垂直分量和水平分量，此分量可以分别测量。在两种分最的测最中，都应使诸影响量的数值保持不变。
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、纹波等）与/或随机（噪声、波动）性质的，不希塑的偏转，当无信号时，它显示在屏幕上，有信号时，它登加在输人信号的显示上。
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迹的运动。
注：零点偏移，通常不是瞬时的，此偏移的畏大谊，应在规定时间间隔上测定。12.7正切噪声
正切噪声是一电压，当将它加于输入端时，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—-3dB带宽
为一频带宽度，在此范圖内，偏转因数的倒数值与在基准频率时偏转因数倒数值相比，波动不超过-3dB。
注：此定义不考虑从基准频率到一3dB点间的任何上升或其它不规性，因为这些将构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
一个矩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：对于个具有脉冲响应较好的放大器，如上升时间tr以毫微移表示，一3dB带宽（B）的上限以兆赫表示，则上升时间与带宽之间，近似地有如下关系，tr(ns) =B(MHz)
12.10上冲
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
SJ/Z9075-87
在不考虑过冲和其它失真情况下，矩形脉冲（图3a或方波（图3b），图象的起始幅度和末尾幅度之相对差值称为下垂，它用起始幅度的百分比数表示，而且是对一特定时间周期而言。
脉冲下垂=
0（图3a）
注；当用对称方波作脉冲下垂试验时，为了方便，可以用下面公式。脉冲下垂=LA4·100
12.12信号串通
（图3b）
由于信号引起的位移电流通过与取样门并联的旁路电容所引起的波形失真。失真特性依赖于影响位移电荷再分配的电路的时间常数。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4g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内部终接的取样示波器的输入阻抗在输人端所测得直流阻抗。
注：当可用外触发信号时，有时希望使用高阻取样探极，以便使取样电路直接与信号源相联，此时，取样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）
当传输线用一个正弦信号源馈电，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入射电压之比。0
反射电压_Z,-Z。
入射电压\Z,+z。
式中：乙，为传输线的终端阻抗Z。为传输线的特性阻抗
注：对通过式取样示波器来说，必须使用制造厂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，沿着传输线上所测得的最大电压幅值与最小电压幅值之比（摘自I.E.V60—32-235）。SEmax 1+lp
Emini-pl
注：①对通过式取样示波器来说，必须使用制造厂所规定的外接终端装置。③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
SJ/Z 9075--87
以电压反射系数绝对值倒数的常用对数乘以20为反射损耗以dB表示（摘自I,E.V55-05—105）
反射损耗=20log1l
1=20log10（
Iz1-zo
注；①对通过式取样示波器来说，必须使用制造厂所规定的外接终端装置。②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的变化，简单的情况：
例如：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客易地测定出脉冲失真。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.示波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一个输入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。
12.19X和Y信号的相互作用
当把信号加到相应的X和Y输人端时，加到一个偏转系统的信号对另一个偏转系统产生的偏转系数之比。
12.20去耦因数
是定义示波器任意两通道之间相互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，去楞因数的大小与干扰的大小成反比，去爆因数是比1大的数，这意味若因数为10000的比因数为1000的相互影响小。
为了简化此定义的解释，给出下例：设有两个通道1和2，偏转因数分别为XV/cm，YV/cm：如果通道1为干扰通道，并且1号光迹的显示大小为Acm，2号光迹显示的大小为Bcm，则去因子由下式表示：Ax
这重通常X>Y、A>B
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时，在多踪示波器任意两个显示波形之闻所观察到的（不希望有的）相位差。
注：①这种相位差可能来自：
—各垂直偏转通道的相角差。
—各独立时基的不同线性误差。—各偏转极的不同几何结构。
由于传输信号的电缆线长度不同或传输取样脉冲到取样门的电缆长度不商而引起的相位误差。②为了测试方便起见，（可把一个脉冲加到两个输入端，然后测出用“附间”表示的相应整。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人端之间时，测得的偏转因数与把该电压加到并接后的输人端和示波器的接地点之间时所测得的偏转因数之比。注：共模抑制因数是对一电路的抑制干扰能力的一种度量，因此，它的大小反比于于扰的大小。共模帅制因数，是大于1的数，1000的共模抑制因数比1000大，这意味着具有10000的共模抑制因数的相互作用比具有1000的共模抑制因数相互作用小。f.取样示波器的守生泄漏
12.23取样脉冲的泄漏
SJ/Z9075-B7
是指由输人连接器泄漏，由取样过程引起的不希望有的信号。12.24触发的泄漏
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延迟
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，以便为扫描电路开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分。12.26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。注：不要把视在信号延迟误认为是实际信号延迟。实际信号延迟是信号由延迟电压加在示波器的输入端到屏幕上出现信号显示所经过的时间。13关于时基的术语
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。13.2自激时基
是周期的连续的时基。（即使在没有信号时）。注：自激时基可由外部或内部同步。13.3触发时基
用信号触发其触发甄别电路以获得稳定显示的一种时基。注：当没有信号输入时，它不产生扫描线。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一种时基功能，可用来构成一次显示。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激时基。注：当以同步方式工作时，触发识别电路是不被触发的。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
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