示波器的三个关键点:带宽、采样率、存储深度

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  带宽、采样率和存储深度是数字示波器的三大关键指标。相对于工程师们对示波器带宽的熟悉和重视,采样率和存储深度往往在示波器的选型、评估和测试中为大家所忽视。这篇文章的目的是通过简单介绍采样率和存储深度的相关理论结合常见的应用帮助工程师更好的理解采样率和存储深度这两个指标的重要特征及对实际测试的影响,同时有助于我们掌握选择示波器的权衡方法,树立正确的使用示波器的观念。

  输入的电压信号经耦合电路后送至前端放大器,前端放大器将信号放大,以提高示波器的灵敏度和动态范围。放大器输出的信号由取样/保持电路进行取样,并由A/D转换器数字化,经过A/D转换后,信号变成了数字形式存入存储器中,微处理器对存储器中的数字化信号波形进行相应的处理,并显示在显示屏上。这就是数字存储示波器的工作过程。

  我们知道,计算机只能处理离散的数字信号。在模拟电压信号进入示波器后面临的首要问题就是连续信号的数字化(模/数转化)问题。一般把从连续信号到离散信号的过程叫采样(sampling)。连续信号必须经过采样和量化才能被计算机处理,因此,采样是数字示波器作波形运算和分析的基础。通过测量等时间间隔波形的电压幅值,并把该电压转化为用八位二进制代码表示的数字信息,这就是数字存储示波器的采样。采样电压之间的时间间隔越小,那么重建出来的波形就越接近原始信号。采样率(sampling rate)就是采样时间间隔。比如,如果示波器的采样率是每秒10G次(10GSa/s),则意味着每100ps进行一次采样。

  根据Nyquist采样定理,当对一个最高频率为f的带限信号进行采样时,采样频率SF必须大于f的两倍以上才能确保从采样值完全重构原来的信号。这里,f称为Nyquist频率,2 f为Nyquist采样率。对于正弦波,每个周期至少需要两次以上的采样才能保证数字化后的脉冲序列能较为准确的还原原始波形。如果采样率低于Nyquist采样率则会导致混叠(Aliasing)现象。

  因此在实际测量中,对于较高频的信号,工程师的眼睛应该时刻盯着示波器的采样率,防止混叠的风险。我们建议工程师在开始测量前先固定示波器的采样率,这样就避免了欠采样。力科示波器的时基(TIme Base)菜单里提供了这个选项,可以方便的设置。

  由Nyquist定理我们知道对于最大采样率为10GS/s的示波器,可以测到的最高频率为5GHz,即采样率的一半,这就是示波器的数字带宽,而这个带宽是DSO的上限频率,实际带宽是不可能达到这个值的,数字带宽是从理论上推导出来的,是DSO带宽的理论值。与我们经常提到的示波器带宽(模拟带宽)是完全不同的两个概念。

  那么在实际的数字存储示波器,对特定的带宽,采样率到底选取多大?通常还与示波器所采用的采样模式有关。

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  示波器是一种用途之分广泛的电子测量仪器,它自1933年诞生至今已经有60多年的历史。第一台示波器十分简单,由一支示波管一个电源和一个简单的扫描电路组成,只能用于观察信号。第二次世界大战前后,随着无线电通讯和雷达技术发展,对示波器提出迫切要求,促使示波器在电路结构技术指标等方面有了很大改进,这时的示波器能对信号进行定量的测量。随着微型计算机和仪器通用接口的出现,将示波器的自动化发展推到了崭新的水平。微型计算机引人到了示波器,给传统的示波器带来了巨大的冲击和影响,使示波器在设计、性能、功能、使用、操作以及故障诊断等方面都产了巨大的变化。示波器在内部电路结构上也随着半导体制造工艺以及各种大规模和专用的集成电路的影响由晶体管发展到集成电路

  数字示波器则是数据采集,A/D转换,软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器的工作方式是通过模拟转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值,并对样值进行存储,存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止,随后,数字示波器重构波形。数字示波器可以分为数字存储示波器(DSO),数字荧光示波器(DPO)和采样示波器。数字示波器的用途1、可以测量直流信号、交流信号的电压幅度2、可以测量交流信号的周期,并以此换算出交流信号的频率。3、可显示交流信号的波形。4、可以用两个通道分别进行信号测量。5、可以在屏幕上同时显示两个信号的波形,即双踪测量作用。此作用能够测量两个信号之间的差,和波形之间形状

  在讲示波器具体的解码内容之前,首先来看一下伴随着示波器的发展,协议解码出现了哪些变化。1、简述示波器发展给协议解码带来的便捷示波器从模拟示波器发展到数字示波器,带来了许多大的改变,例如信号采集、带宽、采样率、屏显等。同样,这样的改变也体现在“协议解码”上,新的解码方式将人们从“0”,“1”的世界中解放出来,大大提高了工作效率。图1.0/1的世界下面,我们具体看一下示波器发展中协议解码方式的变化。最初的协议解码最初的示波器只是一个简单的波形显示兼数据测量,而我们需要获取协议波形深层次的含义,则需要一段一段去分析。例如:观察IIC协议,一个时钟信号,一个数据信号,我们需要按照时钟与数据信号一位一位对应,去进行0/1的组合转换,将其

  对策,会浪费很多时间去尝试不同的整改方法,甚至造成项目无法如期完工。还有无法通过输出性能指标来判断相位裕度是否合适,这样就无法确保所设计产品的可靠性。再比如没有实际的环路测试,每次修改补偿之后无法得知增益曲线及相位曲线的实际变化,这样就很难通过实战提高自己对环路补偿的理解,以至于很多资深工程师对环路补偿设计身经百战却对其基本原理一窍不通。环路响应测试如此重要,为什么电源行业很多公司都不进行环路响应测试呢?究其原因,主要是因为传统的环路响应测试设备(网络分析仪)价格昂贵,并且针对电源行业来说,该设备的利用率非常的低。基于上述问题,今天我将给大家介绍目前市场上最新颖最经济的环路响应测试方案--基于示波器的电源环路响应测试方案。测试原理图1.

  双踪示波器示波管由电子枪,Y偏转板,X偏转板,荧光屏组成。利用电子开关将两个待测的电压信号YCH1和YCH2周期性的轮流作用在Y偏转板上。由于视觉滞留效应,能在荧光屏上看到两个波形。掌握所使用的双踪示波器、信号发生器面板上各旋钮的作用后再操作为了保护荧光屏不被灼伤,使用双踪示波器时,光点亮度不能太强,而且也不能让光点长时间停在荧光屏的一个位置上在实验过程中,如果短时间不使用双踪示波器,可将“辉度”旋钮调到最小,不要经常通断双踪示波器的电源,以免缩短示波管的使用寿命。双踪示波器上所有开关与旋钮都有一定强度与调节角度,使用时应轻轻地缓缓旋转,不能用力过猛或随意乱旋转。一、垂直控制区VERTICAL1.转动垂直旋钮,可控制信号的垂直

  示波器是我们电子工程师的左膀右臂,把示波器玩好玩精是我们的必备技能之一。而古人早就教育我们不仅要知其然,更要知其所以然。因此仅仅会玩是不够的,弄清楚示波器的工作原理对于更好地使用示波器来说更是尤为重要。如果你还不明白示波器的工作原理到底是咋样的,就抓紧跟着小编一起来学习一下吧~首先示波器从设计原理上分为模拟示波器和数字示波器两种,这个想必大家都清楚。最早出现的示波器为模拟示波器,而今由于带宽等问题,模拟示波器已经渐渐被淘汰。那模拟示波器的原理是怎么样的呢?下面这张图就可以很好的说明:模拟示波器内部会产生周期性的锯齿波信号来控制银光平电子枪的水平偏转,被测的电压信号经过放大后控制荧光屏电子枪的垂直偏转。这样一来,光斑或者亮线就清楚的

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