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数字存储示波器特点
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作者:台湾思禄克

数字存储是在示波器中以数字编码的形式来贮存信号。当信号进入数字存储示波器,或称 DSO 以后,在信号到达CRT 的偏转电路之前,示波器将按一定的时间间隔对信号电压进行采样。然后用一个模/数变换器(ADC)对这些采样值进行变换从而生成代表每一个采样电压的二进制字。这个过程称为数字化。    

数字存储示波器有别于一般的模拟示波器,它是将采集到的模拟电压信号转换为数字信号,由内部微机进行分析、处理、存储、显示或打印等操作。这类示波器通常具有程控和遥控能力,通过GPIB接口还可将数据传输到计算机等外部设备进行分析处理。    

数字存储示波器以数字形式存储信号波形,再作显示,因此波形可稳定保留在显示屏上,供使用者分析。数字存储示波器中的微处理器可对记录波形作自动计算,在显示屏上同时显示波形的峰-峰值、上升时间、频率甚至均方根值等。通过计算机接口可将波形送至打印机或计算机作进一步处理。


数字存储示波器原理


  数字存储示波器的组成原理方框图如图1所示,它有实时和存储两种工作模式。当处于实时工作模式时,其电路组成原理与一般模拟示波器一样。当处于存储工作模式时,它的工作过程一般分为存储和显示两个阶段。


  在存储工作阶段,模拟输入信号先经过适当地放大或衰减,然后再经过“取样”和“量化”两个过程的数字化处理,将模拟信号转换成数字化信号,在逻辑控制电路的控制下依次写入到RAM中。在显示工作阶段,将数字信号从存储器中读出,并经D/A转换器转换成模拟信号,经垂直放大器放大加到CRT的Y偏转板。


  与此同时,CPU的读地址计数脉冲加至D/A转换器,得到一个阶梯波扫描电压,加到水平放大器放大,驱动CRT的X偏转板,从而实现在CRT上以稠密的光点包络重现模拟输入信号。


将数字存储技术和CPU微处理器用于取样示波器,可以构成存储取样示波器。


  数字存储示波器的工作原理:输入的电压信号经耦合电路后送至前端放大器,前端放大器将信号放大,以提高示波器的灵敏度和动态范围。放大器输出的信号由取样/保持电路进行取样,并由A/D转换器数字化,经过A/D转换后,信号变成了数字形式存入存储器中,微处理器对存储器中的数字化信号波形进行相应的处理,并显示在显示屏上。


  数字示波器是数据采集,A/D转换,软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。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。还有一些示波器可以提供存储,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经可以和国外品牌抗衡,且具有明显的性价比优势。


  数字存储示波器特点


  1、波形的采样/存储与波形的显示是独立的——在存储工作阶段,对快速信号采用较高的速率进行取样和存储,对慢速信号采用较低速率进行取样和存储,但在显示工作阶段,其读出速度可以采用一个固定的速率,不受取样速率的限制,因而可以获得清晰而稳定的波形。


  2、能长时间地保存信号——由于数字存储示波器是把波形用数字方式存储起来,其存储时间在理论上可以是无限长。


  3、先进的触发功能——它不仅能显示触发后的信号,而且能显示触发前的信号,并且可以任意选择超前或滞后的时间。


  4、测量准确度高——数字存储示波器由于采用晶振作高稳定时钟,有很高的测时准确度,采用高分辨率A/D转换器也使幅度测量准确度大大提高。


  5、很强的数据处理能力——数字存储示波器内含微处理器,因而能自动实现多种波形参数的测量与显示。还具有自检与自校等多种自动操作功能。


  6、外部数据通信接口——数字存储示波器可以很方便地将存储的数据送到计算机或其他的外部设备,进行更复杂的数据运算和分析处理。还可以通过GPIB接口与计算机一起构成自动测试系统。

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