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发表于:2015-12-04 16:00
楼主
 示波器是观察波形的窗口,它让设计人员或维修人员详细看见电子波形,达到眼见为实的效果。因为人眼是最灵敏的视觉器官,可以明察秋毫之末,极为迅速地反映物体至大脑,作出比较和判断。因此,示波器亦誉为波形多用表。 
    早期示波器只显示电压随时间的变化,作定性的观察。随后,改进的示波器具备定量的功能,测量幅度和时间,以及它们的变化情况。同时,为了记录和比较偶发事件,要借助照相机和示波管的长余辉效应。
    模拟示波器的频率特性由垂直放大器和阴极示波管来决定。八十年代示波器引入数字处理和微处理器,出现数字示波器,现在把模拟示波器称为模拟实时示波器(ART),数字示波器称为数字存储示波器(DSO)。
    ART需要与带宽相适应的放大器和阴极射线示波管,随着频率的提高,对阴极射线示波管的工艺要求严格,成本增加,存并瓶颈。DSO只要与带宽相适应的高速A/D转换器,其它存储器和D/A转换器以及显示器都是较低速成的部件,显示器可用LCD平面阵列和彩色屏幕。
    DSO采用微处理器作控制和数据处理,使DSO具有超前触发、组合触发、毛刺捕捉、波形处理、硬拷贝输出、软盘记录、长时间波形存储等ART所不具备的功能,目前DSO的带宽也超过1GHz,在许多方面都超过ART的性能。
    DSO也有不足之处,带宽取决于取样率,比较通用的取样率等于带宽的4倍。复现的波形靠内插算法补齐,波形会有失真;A/D转换速度快,但D/A转换速度慢,故波形更新率低,偶发信号会被遗漏;垂直分辨率一般用8位,显然较低;面板旋钮多,菜单复杂,使用不方便;没有亮度调制,观察不到三维图形;波形存储容量不够,无法对波形进行处理等等。
    目前DSO的不足之处已基本被克服,但是并非全部良好性能都体现在同一部示波器内,亦即每部DSO都会有一定特点,也有某些不足,在选择型号时应该留意对比。有些型号的DSO具有与ART一样的波形更新率,有些型号的DSO却没有,有一种DSO具有ART的荧光屏三维图形显示能力,而大部分DSO不具备这种性能。大部分DSO实时带宽与单次带宽相同,但也有只保证实时带宽的DSO。
    前述DSO都包含A/D转换器和微处理器。这样一来,在PC机增加插卡亦可构成DSO,但一般取样率较低,功能较少,价格也便宜。还有采用VXI总线的DSO模块,以及机架式的DSO插件。
    DSO的存储器是示波器部件中仅次于A/D转换器的元件,它保存被测信号的样品,供后续的D/A转换器把波形复原,现在存储容量可达到1M以上。
    普通DSO有8位垂直分辨率,即每次扫描有256个样品,需要256点的存储,相当256字节。如果提高分辨率,将水平轴扩大10倍,则相当20K字节;垂直轴亦扩大10倍,相当40K字节。由此可见,DSO最少应有2K字节,中等的DSO应有40K字节以上。如果要记录10倍上述的波形,则起码要400K字节以上。因此,存储容量大小很重要。
    反过来,存储容量也影响到扫描速度,例如每扫迹只有50K点的存储器,记录100μs数据,则取样间距是2ns,此时取样率相当500MS/s,以取样率等于4倍带宽计算,实时带宽等于125MHz。
显然,如果需要提高取样率至1000MS/s,则记录100μs的数据,需要100K点的存储器。
    为了存储一幅完整的图形,设图素是1024×512=0.5M位,四幅图形,要有2M位存储量。在FFT分析中也需要额外的存储量,将新的波形的分量与参考的波形或存储的波形作对比。为便于波形存储,有些DSO还提供软盘或硬盘作数据记录之用。
 
几个概念:
示波器带宽:定义为示波器能在屏幕上以不低于真实信号3dB幅度的显示信号的最高频率。即,示波器所显示的信号幅度为真实信号幅度的71%时的信号频率。
示波器显示的信号上升时间Tdisplay=((Trsignal)2+(Trscope)2)1/2
采样速率:每秒采样的点数
示波器的上升时间Tr: 示波器理论上能够显示的最快瞬变时间,与带宽直接相关。 Tr(ns) = 350 / B MHz
模拟示波器是利用CRT进行波形的显示,输入信号通过控制CRT的偏转电场,控制电子束在荧光屏上扫描出信号的轨迹。信号在屏幕上显示的时间受限于荧光物质,最常用的荧光物质P31,其余辉显示时间约为1ms,而P7则为300ms左右。因此在测量高频数字信号的时候,将会由于信号频率太快,而来不及显示造成无法观测。
数字示波器则克服了上述弱点,通过将采集到的模拟信号储存后显示,极大地提高了示波器的显示范围,扩展了示波器的功能。


沙发

混合域示波器也不少了029-88353093技术交流

 
       
     
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