小谈数字示波器原理及优缺点

发布时间:2024-11-26 来源:新闻中心

  数字示波器一般支持多级菜单,能提供给用户多种选择,多种分析功能。还有一些示波器能够给大家提供存储,实现对波形的保存和处理。目前高端数字示波器主要是依靠美国技术,对于300MHz带宽之内的示波器,目前国内品牌的示波器在性能上已能和国外品牌抗衡,且有着非常明显的性价比优势。

  数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点,其使用日益普及。由于数字示波器与模拟示波器之间有较大的性能差异,若使用不当,会产生较大的测量误差,进而影响测试任务。

  带宽是示波器最重要的指标之一。模拟示波器的带宽是一个固定的值,而数字示波器的带宽有模拟带宽和数字实时带宽两种。数字示波器对重复信号采用顺序采样或随机采样技术所能达到的最高带宽为示波器的数字实时带宽,数字实时带宽与最高数字化频率和波形重建技术因子K相关(数字实时带宽=最高数字化速率/K),一般并不作为一项指标直接给出。从两种带宽的定义能够准确的看出,模拟带宽只适合重复周期信号的测量,而数字实时带宽则同时适合重复信号和单次信号的测量。厂家声称示波器的带宽能达到多少兆,实际上指的是模拟带宽,数字实时带宽是要低于这个值的。例如说TEK公司的TES520B的带宽为500MHz,其实就是指其模拟带宽为500MHz,而最高数字实时带宽只能达到400MHz远低于模拟带宽。所以在测量单次信号时,一定要参考数字示波器的数字实时带宽,否则会给测量带意想不到的误差。有关采样速率采样速率也称为数字化速率,是指单位时间内,对模拟输入信号的采样次数,常以MS/s表示。采样速率是数字示波器的一项重要指标。

  1.如果采样速率不够,有可能会出现混迭现象如果示波器的输人信号为一个100KHz的正弦信号,示波器显示的信号频率却是50KHz,这是怎么回事呢?这是因为示波器的采样速率太慢,产生了混迭现象。混迭就是屏幕上显示的波形频率低于信号的实际频率,或者即使示波器上的触发指示灯已经亮了,而显示波形仍不稳定。混迭的产生如图1所示。那么,对于一个未知频率的波形,怎么样来判断所显示的波形是不是已经产生混迭呢?能够最终靠慢慢改变扫速t/div到较快的时基档,看波形的频率参数是不是急剧改变,如果是,说明波形混迭已发生;或者晃动的波形在某个较快的时基档稳定下来,也说明波形混迭已发生。根据奈奎斯特定理,采样速率至少高于信号高频成分的2倍才不会发生混迭,如一个500MHz的信号,至少需要1GS/s的采样速率。

  有如下几种办法能够简单地防止混迭发生:调整扫速;采取了自动设置(Autoset); 试着将收集方式切换到包络方式或峰值检测方式,因为包络方式是在多个收集记录中寻找极值,而峰值检测方

  式则是在单个收集记录中寻找最大最小值,这两种方法都能检测到较快的信号变化。

  如果示波器有Insta Vu采集方式,能选用,因为这样的形式采集波形速度快,用这种方法显示的波形类似于用模拟示波器显示的波形。

  每台数字示波器的最大采样速率是一个定值。但是,在任意一个扫描时间t/div,采样速率fs由下式出:fs=N/(t/div)N为每格采样点当采样点数N为一定值时,fs与t/div成反比,扫速越大,采样速率越低。使用数字示波器时,为了尽最大可能避免混迭,扫速档最好置于扫速较快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺,扫速档则最好置于主扫速较慢的位置。

  在模拟示波器中,上升时间是示波器的一项非常非常重要的指标。而在数字示波器中,上升时间甚至都不作为指标明确给出。由于数字示波器测量方法的原因,以致于自动测量出的上升时间不仅与采样点的位置相关。虽然波形的上升时间是一个定值,而用数字示波器测量出来的结果却因为扫速不同而相差甚远。模拟示波器的上升时间与扫速无关,而数字示波器的上升时间不仅与扫速有关,还与采样点的位置有关,使用数字示波器时,咱们不可以象用模拟示波器那样,根据测出的时间来反推出信号的上升时间。

  4.更多的触发方式,除了模拟示波器不具备的预触发,还有逻辑触发、脉冲宽度触发等

  5.可以通过GPIB、RS232、USB接口同计算机、打印机、绘图仪连接,可以打印、存档、分析文件

  失真比较大,由于数字示波器是通过对波形采样来显示,采样点数越少失真越大,通常在水平方向有

  512个采样点,受到最大采样速率的限制,在最快扫描速度及其附近采样点更少,因此高速时失真更大。

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