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盛铂科技带你玩转示波器,从这里开始

来源:盛铂科技(上海)有限公司    发布时间:2018-11-05    浏览次数:

盛铂科技带你玩转示波器,从这里开始


盛铂科技(上海)有限公司,成立于2013年3月18日,是注册于上海市漕河泾国家高新技术开发区的高新技术企业,注册资金687万。公司专业从事射频微波测试测量技术的产品及应用研究,是集设备(硬件/软件)开发、生产、系统集成和技术服务于一体的现代高科技产业实体。接下来就带您了解下示波器吧:


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。


InfiniiVision 1000X系列示波器

面对当今各种测量挑战,示波器的被工程师们称为能够满足要求并且能够胜任工作的关键工具。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。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。

InfiniiVision 1000X系列示波器

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。

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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 的带限信号进行采样时,采样频率SF必须大于f 的两倍以上(SF≥2f)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。

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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深度是一定的,但是在实际测试中所使用的存储深度是可调的。


存储深度等于存储速率和存储时间的乘积,提高示波器的存储深度可以间接提高示波器的采样率,如果在存储深度固定的情况下,如果要采集长时间段的波形,只能以降低采样率作为代价,可这又会导致波形质量的下降,如果提高存储深度,可以提高采样率以获取不失真的波形。MS500系列采用240K高存储深度,对高速和长时间信号依然能够可以保持1G/s的采样率,保证信号的准确度,具备同时分析高频和低频现象的能力,高存储深度使得该款示波器在FFT和高速串行信号能够应付自如。


为了更好的理解示波器,一些性能术语的理解也是相当重要的,下面对于示波器的性能术语加以简单介绍。

关于示波器还有其他一些性能指标,读者可以参照其他相关资料,并且可以从各示波器生产厂商那里找到关于介绍示波器的文章,初学者若能把本文介绍这些概念能够深刻理解并能加以消化吸收,对于理解示波器原理和更好的使用示波器,树立正确的使用示波器的观念和掌握选择示波器的权衡方法都具有指导作用。也深知自己水平有限,难免有疏忽错漏之处,写下这篇文章,我也是诚惶诚恐,也借鉴了一些有关专家的观点,只希望对初学者能够准确快速地题解示波器起到抛砖引玉的效果,同时也希望我的拙文能够成为初学者乃至工程师们茅塞顿开的启蒙之作。想要了解更多示波器信息,还有InfiniiVision 示波器内容,就来盛铂科技看看:http://www.sampletm.com  为您解答更多疑惑。

 

盛铂科技是通过ISO9001国际质量体系的具有资质认证的高新技术企业,并多次获得上海市科委的创新基金项目支持且已获得两轮国内知名风险投资机构投资,目前已拥有多个发明专利和十几项软著授权。为确保产品技术、质量达标,公司建立有完善、规范的企业科研、生产运行、管理制度。

 

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