示波器基础(六)丨示波器的类型

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电子设备可以分成两类:模拟设备和数字设备。模拟设备适用于连续变化的电压,数字设备则适用于表示电压样点的离散的二进制数字。传统留声机是一种模拟设备,而唱片播放机则是一种数字设备。示波器可以按类似方式分类,分成模拟示波器和数字示波器。与模拟示波器相比,数字示波器采用模数转换器(ADC),把测得的电压转换成数字信息。它作为一串样点采集波形,然后存储这些样点,直到累积足够的样点,描述波形。然后,数字示波器会重组波形,显示在屏幕上,如图11所示。

数字示波器可以分成数字存储示波器(DSOs)、数字荧光示波器(DPOs)、混合信号示波器(MSOs)和数字采样示波器。

数字存储示波器:

传统数字示波器称为数字存储示波器(DSO)。其显示一般依赖光栅类屏幕,而不是老式模拟示波器中的发光荧光。数字存储示波器(DSO)可以捕获和观察可能只发生一次的事件,称为瞬态信号。由于波形信息以数字形式存在,作为一串存储的二进制值,因此可以在示波器内部或使用外部计算机分析、归档、打印及以其它方式处理这些波形信息。波形不需要是连续的;在信号消失时,甚至可以显示这些波形。与模拟示波器不同,数字存储示波器提供永久的信号存储功能及全面的波形处理功能。然而,DSO一般没有实时辉度等级,因此,它们不能表示实时信号中变化的辉度。构成DSO的部分子系统与模拟示波器中类似。但是,DSO包含额外的数据处理子系统,用来收集和显示整个波形的数据,DSO采用串行处理结构,在屏幕上捕获和显示信号,如图12所示。下面介绍一下这种串行处理结构。

串行处理结构与模拟示波器类似,DSO的第一个(输入)阶段是垂直放大器。垂直控制功能允许在这个阶段调节幅度和位置范围。然后,水平系统中的模数转换器(ADC)在离散的时点上对信号采样,把这些时点上的电压转换成数字值,称为样点。这个过程称为信号数字化。水平系统的采样时钟决定着ACD采样的频次。这一速率称为采样率,用每秒样点数(S/s)表示。来自ADC的样点作为波形点存储在采集存储器中。多个样点可能会构成一个波形点。多个波形点结合在一起,构成一条波形记录。创建波形记录使用的波形点数量称为记录长度。触发系统决定着记录的开始点和结束点。DSO的信号路径包括一个微处理器,实测信号经过这个微处理器传送到显示器上。这个微处理器处理信号,协调显示活动,管理前面板控制功能,等等。然后信号传送通过显示存储器,显示在示波器屏幕上。示波器的功能,可能会对样点进行额外的处理,增强显示。还可能会提供预触发功能,可以看到触发点前面的事件。当前大多数数字示波器还可以选择自动参数测量,简化了测量过程。

如图13所示,DSO在单次多通道仪器中提供了非常高的性能。DSO特别适合重复率低的应用或单次高速多通道设计应用。在实际数字设计环境中,工程师通常同时考察四个或四个以上的信号,使得DSO成为关键仪器。

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