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2015-6-4 17:13| 编辑:电工学习网| 查看: 3289| 评论: 0

摘要: 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 ...
   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示波器),数字示波器称为数字存储示波器(DSO示波器)。
   ART示波器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示波器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示波器采用微处理器作控制和数据处理,使DSO示波器具有超前触发、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示波器的带宽也超过1GHz,在许多方面都超过ART的性能。
   DSO示波器也有不足之处,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示波器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示波器都会有一定特点,也有某些不足,在选择示波器型号时应该留意对比。有些型号的DSO示波器具有与ART示波器一样的波形更新率,有些型号的DSO示波器却没有,有一种DSO示波器具有ART示波器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示波器实时带宽与单次带宽相同,但也有只保证实时带宽的DSO示波器。
   前述DSO示波器都包含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示波器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示波器有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示波器最少应有2K字节,中等的DSO示波器应有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.

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