玩转示波器从这里开始.docx
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1、在科技发达信息化社会示波器可以说是任何设计、制造或是维修电子设备的必 备之物。从设计研发到检测使用,工程师们需要一双“慧眼”,这双眼能够快 速而精确发现问题以帮助工程师们更好的解决测量疑难。面对当今各种测量挑 战,示波器当之无愧的被工程师们称为能够满足要求并且能够胜任工作的最佳 关键工具。示波器的用途不仅仅局限于电子领域。示波器利用信号变换器,适用于各种各 样的物理现象。信号变换器能够响应各种物理激励源,使之转变为电信号,包 括声音、机械应力、压力、光、热。麦克风属于信号变换器,它实现把声音转 变为电信号。从物理学家到电视维修人员,各种人士都使用示波器。汽车工程 师使用示波器来测量发动机的振动
2、。医师使用示波器测量脑电波。描述示波器 的用途是没有止境的。如何选择和评判一个示波器的优劣也成了工程师们一个 不可不知的常识,玩转好示波器不可不知一些很基本但很重要的知识。接下来 先对示波器的三大关键指标进行简单介绍说明。带宽带宽带宽、采样率和存储深度是数字示波器的三大关键指标。带宽一直被称作示波 器的第一性能指标,也成了决定示波器价格很重要的因素,市场上也把带宽作 为一个划分依据,通常所说的带宽在无特别说明情况下一般指模拟放大器的带 宽,也就是常说的-3dB 截止频率点。示波器面板上标称的带宽就是我们常说的 示波器带宽。究竟什么是示波器的带宽我们可以这样来理解:在示波器输入端 输入正弦波信号
3、时,幅度衰减至原信号幅度的 0.707 倍的那个频率点,称之为 示波器带宽。也就是说,假如一个示波器的带宽为 100MHz 的话,用它测试一个 频率为 100MHz,振幅为 1Vpp 的信号时,最后所测的信号幅度只有 100MHz,0.707Vpp 了。带宽限制对信号的捕获、重构信号和信号的完整性会产生很大影响,具体体现 在:被测信号的上升沿变缓;信号的频率分量会减少;信号的相位会失真。示 波器带宽通常是被测信号频率的 3-5 倍,这样才能保证被测信号不失真,具体 用多大带宽的示波器取决于被测信号的类型和您做希望的准确度。采样率采样率计算机处理的是离散的数字信号,同样模拟电压信号进入示波器后也
4、要进行模 数转换变成数字信号,我们把从连续信号到离散信号的转化过程叫作采样。模 拟信号只有经过采样、量化、编码才能被计算机识别和处理。采样是数字示波 器分析处理信号的基础。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。示波 器采样率越快,那么重建出来的波形就越接近原始信号,重要信息和事件丢失 的概率就越小。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
5、采样时,采样频率 SF 必须大于 f 的两倍以上(SF2f)才能确保从采样值完全重构原来的信号。而这个定理是机遇无限长时间和连续的信号,通常采用两倍于最高频率成分的 采样速率是不够的。当我们选择使用示波器时,对于特定的带宽选取多大的采样率还取决于采样模 式,现在的数字示波器通常采用两种基本的采样方式:实时采样和等效采样。 等效采样进一步又可分为随即和重复两类,等效采样这两类采样都要求信号时 重复并且能够稳定触发的。在这两大类模式下也有其它采样模式的分法,如麦 科信公司生产的 MS500 系列示波器支持四种采样模式(有的也称捕获模式): 正常、平均、峰值和包络。正常采样模式是指示波器按照相等的时
6、间间隔对信 号进行采样建立波形;平均采样是指示波器对多次采样的波形作平均处理,然 后产生最后的波形。平均采样模式可以减少显示信号中随机或不相关的噪音; 峰值采样模式是指示波器使用两个连续捕获间隔中包含的所有取样的最高点和 最低点,并把这些值当做相关的波形点,这种模式可以有效的获取可能丢失的 窄脉冲和毛刺探测,但显示的噪声比较大;包络模式是指示波器对多次采样的 波形重新组合进行叠加,在指定的 N 此采集中,对每个相同位置捕获其最大值 和最小值并加以显示。存储深度存储深度作为数字示波器的第三大关键指标,存储深度是不可不提到的,存储深度是示 波器所能存储的采样点多少的量度。对于数字存储示波器最大存储
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