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示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点。在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
示波器品牌种类繁多,现今市场上主流的示波器有安捷伦示波器与(泰克示波器:http://www.szkinghood.com.cn/)等。按类型分示波器分为模拟和数字类型。模拟和数字示波器都能够胜任大多数的应用。但是,对于一些特定应用,由于两者具备的不同特性,每种类型都有适合和不适合的地方。作进一步划分,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。
模拟示波器
在本质上,模拟示波器工作方式是直接测量信号电压,并通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。示波器屏幕通常是阴极射线管(CRT)。电子束投到荧幕的某处,屏幕后面总会有明亮的荧光物质。当电子束水平扫过显示器时,信号的电压是电子束发生上下偏转,跟踪波形直接反映到屏幕上。在屏幕同一位置电子束投射的频度越大,显示得也越亮。
模拟示波器有对聚焦和亮度的控制,可调节出锐利和清晰的显示结果。为显示“实时”条件下或突发条件下快速变化的信号,人们经常推荐使用模拟示波器。模拟示波器的显示部分基于化学荧光物质,它具有亮度级这一特性。在信号出现越多的地方,轨迹就越亮。通过亮度级,仅观察轨迹的亮度就能区别信号的细节。
数字示波器
与模拟示波器不同,数字示波器通过模数转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息。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。
数字存储示波器(DSO)便于您捕获和显示那些可能只发生一次的事件,通常称为瞬态现象。以数字形式表示波形信息,实际存储的是二进制序列。这样,利用示波器本身或外部计算机,方便进行分析、存档、打印和其他的处理。波形没有必要是连续的;即使信号已经消失,仍能够显示出来。与模拟示波器不同的是,数字存储示波器能够持久地保留信号,可以扩展波形处理方式。然而,DSO没有实时的亮度级;因此,他们不能表示实际信号中不同的亮度等级。
数字存储示波器
数字存储示波器拥有串行处理体系结构与模拟示波器一样,DSO 第一部分(输入)是垂直放大器。在这一阶段,垂直控制系统方便您调整幅度和位置范围。紧接着,在水平系统的模数转换器(ADC)部分,信号实时在离散点采样,采样位置的信号电压转换为数字值,这些数字值称为采样点。该处理过程称为信号数字化。水平系统的采样时钟决定ADC采样的频度。该速率称为采样速率,表示为样值每秒(S/s)
数字荧光示波器
数字荧光示波器(DPO)为示波器系列增加了一种新的类型。DPO的体系结构使之能提供独特的捕获和显示能力,加速重构信号。DSO 使用串行处理的体协结构来捕获、显示和分析信号;相对而言,DPO为完成这些功能采纳的是并行的体系结构。DPO采用ASIC硬件构架捕获波形图象,提供高速率的波形采集率,信号的可视化程度很高。它增加了证明数字系统中的瞬态事件的可能性。
数字采样示波器
当测量高频信号时,示波器也许不能在一次扫描中采集足够的样值。如果需要正确采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选择。这种示波器采集测量信号的能力要比其他类型的示波器高一个数量级。在测量重复信号时,它能达到的带宽以及高速定时都十倍于其他示波器。连续等效时间采样示波器能达到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/ 放大器于采样桥的位置,参照图20。在衰减或放大之前对输入信号进行采样。由于采样门电路的作用,经过采样桥以后的信号的频率已经变低,因此可以采用低带宽放大器,其结果,整个仪器的带宽得到增加。然而,采样示波器带宽的增加带来的负面影响是动态范围的限制。由于在采样门电路之前没有衰减器/ 放大器,所以不能对输入信号进行缩放。所有时刻的输入信号都不能超过采样桥满动态范围。因此,大多数采样示波器的动态范围都限制在1V 的峰值- 峰值。 |
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