跟着电子技能的开展和电路结构的改变,对电路丈量的要求也变得更高,在电子制造中会发现对许多参数的丈量已不是一块万用表所能担任的了,比方单片机某I/O口的输出波形或制造放大器测其频率响应等等,所以示波器自可是然地和万用表相同变成了电子工程师和爱好者的必备东西。可是示波器动辄几千上万乃至数万元的价格不是每个人都能承受的,假如你是一名电子爱好者或许和我相同是一名电子专业的大学生,何不发挥自己的聪明才智自己制造一台够用的示波器,不只省钱,更能够享用DIY带来的共同趣味!
下面就示波器的根本原理扼要介绍一下,再就数字示波器与模仿示波器做一个扼要的比较。物理学理论能够证明,一端经过细绳固定的重物在作摇摆时,与中心垂线的间隔满意正弦波规则。沙漏试验能够明晰地显现这个随时刻改变的波形:用沙漏充任重物,并且在沙漏底下的桌面上平铺一张纸,当沙漏开端摇摆时,让纸匀速移动。这样,沙漏中流出的细沙,就在纸上留下了一个正弦波痕迹,如图1所示。运用这种规划思维,能够完结波形在平面上(对应于时刻的活动)的打开。
这种规划思维在波形记载、显现中被广泛选用,比方心电图机,便是用原地摇摆的电热针,在匀速移动的记载纸带上描记出心电波形。
运用心电图机的结构,虽能够记载电压信号,可是,示波器在很多的运用中,并不需求经过耗费纸张来记载波形,而仅仅是调查波形。因此,能够重复运用的CRT示波管被运用到示波器的规划中。模仿示波器把需观测的两个电信号加至示波管的X、Y 通道以操控电子束的偏移,然后取得荧光屏上关于这两个电信号联系的显现波形。这种模仿示波器体积大、分量重、本钱高、价格贵,并且不太合适用于对非周期的、单次信号的丈量。数字示波器首要对模仿信号进行高速采样取得相应的数字数据并存储。用数字信号处理技能对采样得到的数字信号进行相关处理与运算,然后取得所需的各种信号参数。依据得到的信号参数制造信号波形,并可对被测信号进行实时的、瞬态的剖析,以方便运用者了解信号质量,快速精确地进行毛病的确诊。丈量开端时,操作者可经过操作界面选定丈量类型、丈量参数及丈量规模(可选主动设置,由仪器主动设置最佳规模);微处理器主动将丈量设置解说到采样电路,并发动数据收集;收集完结后,由微处理器对采样数据按丈量设置进行处理,提取所需求的丈量参数,并将成果送显现部件。
运用模仿示波器和数字示波器一般都能很好地调查简略重复性信号。可是两者都有其长处和局限性,如图2所示。关于模仿示波器来说,因为CRT的余辉时刻很短,因此难于显现频率很低的信号。因为示波管上的扫描轨道亮度和扫描速度成反比,所以具有快速上升、下降时刻的低重复速率信号就很难看到。而数字示波器的扫描轨道亮度和扫描速度与信号重复速率无关,故能够很好地反映出来。关于显现具有较高重复速率的重复性信号的快速上升、下降沿来说,数字存储示波器和模仿示波器的功用几乎没有什么区别,用两种示波器都能很好地调查信号波形。当要进行信号参量的丈量时,数字存储示波器的长处在于具有主动丈量各种参数的才干。而运用模仿示波器时,则有必要自己设置光标、剖析了解显现的波形才干得到丈量的成果。可是假如要进行调整作业,那么一般最好运用模仿示波器。这是因为模仿示波器的实时显现才干使它在每时每刻都能显现出输入的电压。其波形更新速率(每秒钟在屏幕上描画扫描轨道的次数)很高,所以信号的任何改变都会当即显现出来。与模仿示波器相反,数字示波器所显现的是用收集的波形数据重建的波形,所以其波形更新率远低于模仿示波器,成果在信号发生改变和改变了的信号在屏幕上显现出来之间就有了必定的时刻延迟,这是数字示波器的严重缺陷。
可是归纳起来数字示波器仍是有很大优势的。
克己示波器,做模仿示波器仍是数字示波器?当然要做就做数字的!因为做数字示波器更简略,请往下看:
1. 模仿示波器需求与带宽相适应的CRT示波管,跟着频率的进步,对CRT示波管的工艺要求严厉,本钱添加,存在技能瓶颈。所以在电子市场上不好买,功用好的大多数是进口品牌,其价格昂贵且需求处理的问题也多,比方要发生阳极高压、扫描锯齿波,还要对示波管进行电磁屏蔽等等,并且做出来体积很大,便携就更谈不上了。而数字示波器只需求与带宽相适应的高速A/D转换器,其他存储器和D/A转换器以及显现器都是较低速的部件,显现器可用LCD显现模块,在电子市场很简略买到,价格也不贵并且运用简略,只需考虑与微处理器的接口,体积小且功耗远小于CRT示波管。运用LCD显现模块做示波器,做成便携的很简略,做成示波表都没问题!当然LCD显现模块也有其不足之处,比方亮度和对比度不如CRT示波管,但归纳考虑,LCD显现模块的优势仍是比较显着的。
2. 模仿示波器是一个彻底的硬件结构,做好之后很难进行功用晋级,而数字示波器不同,在确保根本硬件后它的操控以及其他功用的完成都是由软件来完成的。这样晋级就变得十分简略,你乃至能够把它当成一块开发板用来操练编程!做一个能当开发板用的示波器,你还犹疑吗?
根据以上两种原因,制造数字示波器当然是不贰之选!
本文介绍的便是我制造的一台便携式数字示波器(如图3所示)。
因为选用320×240分辨率的显现器,所以显现波形十分详尽。图4~图11为该示波器丈量不同频率信号时的实拍照片。