电子设备能够区分为两类:模仿设备和数字设备。模仿设备的电压改变接连,而数字设备处理的是代表电压采样的离散二元码。传统的电唱机是模仿设备,而CD 播放器是归于数字设备。 相同,示波器也能分为模仿和数字类型。模仿和数字示波器都能够担任大多数的运用。可是,关于一些特定运用,因为两者具有的不同特性,每种类型都有合适和不合适的当地。作进一步区分,数字示波器能够分为数字存储示波器(DSO)、数字荧光示波器(DPO)和采样示波器。 模仿示波器 在本质上,模仿示波器作业方式是直接丈量信号电压,并通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在笔直方向描绘电压。示波器屏幕一般是阴极射线管(CRT)。电子束投到银幕的某处,屏暗地边总会有亮堂的荧光物质。当电子束水平扫过显现器时,信号的电压是电子束发生上下偏转,盯梢波形直接反映到屏幕上。在屏幕同一方位电子束投射的频度越大,显现得也越亮。 CRT 约束着模仿示波器显现的频率规模。在频率十分低的当地,信号出现出亮堂而缓慢移动的点,而很难分辨出波形。在高频处,起约束效果的是CRT的写速度。当信号频率超越CRT的写速度时,显现出来的过于昏暗,难于调查。模仿示波器的极限频率约为1GHz。 当把示波器探头和电路连接到一同后,电压信号通过探头抵达示波器的笔直体系。设置笔直标度(对伏特/ 格进行操控)后,衰减器能够减小信号的电压,而扩大器能够添加信号电压。 随后,信号直接抵达CRT的笔直偏转板。电压效果于这些笔直偏转板,引起亮点在屏幕中移动。亮点是由打在CRT内部荧光物质上的电子束发生的。正电压引起点向上运动,而负电压引起点向下运动。 信号也通过触发体系,发动或触发水平扫描。水平扫描是水平体系亮点在屏幕中移动的行为。触发水平体系后,亮点以水平常基为基准,按照特定的时间距离从左到右移动。许多快速移动的亮点融合到一同,构成实心的线条。假如速度满足高,亮点每秒钟扫过屏幕的次数高到500000 次。 水平扫描和笔直偏转一起效果,构成显现在屏幕上的信号图象。触发器能够安稳完结重复的信号,它保证扫描总是从重复信号的同一点开端,意图便是使出现的图象明晰。参照榜首幅图。 别的,模仿示波器有对聚集和亮度的操控,可调理出锋利和明晰的显现成果。为显现“实时”条件下或突发条件下快速改变的信号,人们常常引荐运用模仿示波器。模仿示波器的显现部分依据化学荧光物质,它具有亮度级这一特性。在信号出现越多的当地,轨道就越亮。通过亮度级,仅调查轨道的亮度就能差异信号的细节。 数字示波器 与模仿示波器不同,数字示波器通过模数转化器(ADC)把被测电压转化为数字信息。它捕获的是波形的一系列样值,并对样值进行存储,存储极限是判别累计的样值是否能描绘出波形停止。随后,数字示波器重构波形。(参照上图) 数字示波器分为数字存储示波器(DSO)、数字荧光示波器(DPO)和采样示波器。 数字的手法则意味着,在示波器的显现规模内,能够安稳、亮堂和明晰地显现任何频率的波形。对重复的信号而言,数字示波器的带宽是指示波器的前端部件的模仿带宽,一般称之为3dB 点。关于单脉冲和瞬态事情,例如脉冲和阶跃波,带宽约束于示波器采样率之内。为了解更多的细节,请参照功用术语和运用部分的采样率一节。 数字存储示波器 惯例的数字示波器是数字存储示波器(DSO)。它的显现部分更多依据光栅屏幕而不是依据荧光。 数字存储示波器(DSO)便于您捕获和显现那些或许只发生一次的事情,一般称为瞬态现象。以数字方式表明波形信息,实践存储的是二进制序列。这样,运用示波器自身或外部计算机,便利进行剖析、存档、打印和其他的处理。波形没有必要是接连的;即便信号现已消失,仍能够显现出来。与模仿示波器不同的是,数字存储示波器能够耐久地保存信号,能够扩展波形处理方式。可是,DSO没有实时的亮度级;因而,他们不能表明实践信号中不同的亮度等级。组成DSO的一些子体系与模仿示波器的一些部分相似。可是,DSO包含更多的数据处理子体系,因而它能够搜集显现整个波形的数据。从捕获信号到在屏幕上显现波形,DSO选用串行的处理体系结构,如上图所示。随后将对串行处理体系作解说。 串行处理体系结构 与模仿示波器相同,DSO 榜首部分(输入)是笔直扩大器。在这一阶段,笔直操控体系便利您调整起伏和方位规模。紧接着,在水平体系的模数转化器(ADC)部分,信号实时在离散点采样,采样方位的信号电压转化为数字值,这些数字值称为采样点。该处理进程称为信号数字化。水平体系的采样时钟决议ADC采样的频度。该速率称为采样速率,表明为样值每秒(S/s)。 来自ADC的采样点存储在捕获存储区内,叫做波形点。几个采样点能够组成一个波形点。波形点一起组成一条波形记载。创立一条波形记载的波形点的数量称为记载长度。触发体系决议记载的开始和停止点。DSO信号通道中包含微处理器,被测信号在显现之前要通过微处理器处理。微处理器处理信号,调整显现运转,办理前面板调理设备,等等。信号通过显存,最终显现到示波器屏幕中。
在示波器的才能规模之内,采样点会通过弥补处理,显现效果得到增强。能够添加预触发,使在触发点之前也能调查到成果。现在大多数数字示波器也供给主动参数丈量,使丈量进程得到简化。 DSO 供给高功用处理单脉冲信号和多通道的才能(参照上图)。DSO是低重复率或许单脉冲、高速、多通道规划运用的完美东西。在数字规划实践中,工程师常常一起查看四路乃至更多的信号,而DSO则成为规范的合作伙伴。数字荧光示波器 数字荧光示波器(DPO)为示波器系列添加了一种新的类型。DPO的体系结构使之能供给一起的捕获和显现才能,加快重构信号。DSO 运用串行处理的体协结构来捕获、显现和剖析信号;相对而言,DPO为完结这些功用选用的是并行的体系结构,如上图所示。DPO选用AS%&&&&&%硬件构架捕获波形图象,供给高速率的波形收集率,信号的可视化程度很高。它添加了证明数字体系中的瞬态事情的或许性。随后将对该并行处理体系结构进行论述。 串行处理体系结构 DPO的榜首阶段(输入)与模仿示波器相似(笔直扩大器),第二阶段与DSO 相似(ADC)。可是,在模数转化后,DPO与本来的示波器比较就有明显的不同之处。 对一切的示波器而言,包含模仿、DSO和DPO示波器,都存在着释抑时间。在这段时间内,仪器处理最近捕获的数据,重置体系,等候下一触发事情的发生。在这段时间内,示波器对一切信号都是视若无睹的。跟着释抑时间的添加,对查看到低频度和低重复事情的或许性就会下降。 请注意,由显现的更新速率简略地揣度收集到事情的概率是不或许的。假如仅仅依托显现更新速率,就承认示波器能收集到波形的一切相关信息,那么是很简单犯错误的,因为,实践上示波器并没有作到。数字存储示波器串行处理收集到的波形。因为微处理器约束着波形的收集速率,所以微处理器是串行处理的瓶颈。 DPO把数字化的波形数据进一步光栅化,存入荧光数据库中。每1/30秒,这大约是人类眼睛能够觉察到的最快速度,存储到数据库中的信号图象直接送到显现体系。波形数据直接光栅化,以及直接把数据库数据拷贝到显存中,两者一起效果,改变了其他体系在数据处理方面的瓶颈。成果是添加了“运用时间”,增强显现更新才能。信号细节、接连事情和信号的动态特性都能实时收集。DPO微处理器与集成的捕获体系一道并行作业,完结显现办理、主动丈量和设备调理操控作业,一起,又不影响示波器的捕获速度。 DPO如实地仿真模仿示波器最好的显现特点,并在三维显现信号:时间、起伏和以时间为参变量的起伏改变,三者都是实时的。模仿示波器依托化学荧光物质,与此不同,DPO运用彻底的电子数字荧光,其实质是不断更新的数据库。针对示波器显现屏幕的每一个点,数据库中都有独立的“单元(cell)”。一旦收集到波形(即示波器一触发),波形就映射到数字荧光数据库的单元组内。每一个单元代表着屏幕中的某方位。当波形涉及到该单元,单元内部就参加亮度信息;没有涉及到则不参加。因而,假如波形常常扫过的当地,亮度信息在单元内会逐渐累积。 当数字荧光数据库传送到示波器的显现屏暗地,依据各点发生的信号频率的份额,显现屏展现参加亮度方式的波形区域,这与模仿示波器的亮度级特性十分相似。 DPO也能够显现不断改变的发生频率的信息,显现屏对不同的信息出现不同的色彩,这一点与模仿示波器不同。运用DPO,能够比较由不同触发器发生的波形之间的异同,例如,比较某波形与第100 号触发器发生波形的差异。 数字荧光示波器(DPO)打破模仿和数字示波器技能之间的妨碍。它一起合适调查高频和低频信号、重复波形,以及实时的信号改变。只要DPO 实时供给Z(亮度)轴,惯例的DSO 现已丧失了这一功用。
对那些需求最好的通用规划和毛病检测东西以合适大规模运用的人来说,DPO是一个抱负东西。DPO典型运用有:通讯模板测验,中止信号的数字调试,重复的数字规划和守时运用。数字采样示波器 当丈量高频信号时,示波器或许不能在一次扫描中收集满足的样值。假如需求正确收集频率远远高于示波器采样频率的信号,那么数字采样示波器是一个不错的挑选(参照下图)。这种示波器收集丈量信号的才能要比其他类型的示波器高一个数量级。在丈量重复信号时,它能到达的带宽以及高速守时都十倍于其他示波器。接连等效时间采样示波器能到达50GHz 的带宽。 与数字存储和数字荧光示波器体系结构不同,在数字采样示波器的体系结构中,置换了衰减器/ 扩大器于采样桥的方位(参照上图)。在衰减或扩大之前对输入信号进行采样。因为采样门电路的效果,通过采样桥今后的信号的频率现已变低,因而能够选用低带宽扩大器,其成果,整个仪器的带宽得到添加。 可是,采样示波器带宽的添加带来的负面影响是动态规模的约束。因为在采样门电路之前没有衰减器/ 扩大器,所以不能对输入信号进行缩放。一切时间的输入信号都不能超越采样桥满动态规模。因而,大多数采样示波器的动态规模都约束在1V 的峰值- 峰值。另一方面,数字存储和数字荧光示波器却能够处理50 到100 伏特的输入。
别的,采样桥的前面不能添加维护二极管,否则会约束带宽。因而,采样示波器的安全输入电压大约只要3V,相对而言,其他示波器能够高达500V。
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电子设备可以划分为两类:模拟设备和数字设备。模拟设备的电压变化连续,而数字设备处理的是代表电压采样的离散二元码。传统的电唱机是模拟
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