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數(shù)字存儲(chǔ)示波器的原理你知道嗎?

更新時(shí)間:2021-05-25      瀏覽次數(shù):2132
數(shù)字存儲(chǔ)示波器有別于一般的模擬示波器,它是將采集到的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),由內(nèi)部微機(jī)進(jìn)行分析、處理、存儲(chǔ)、顯示或打印等操作。這類示波器通常具有程控和遙控能力,通過GPIB接口還可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)等外部設(shè)備進(jìn)行分析處理。
其工作過程一般分為存儲(chǔ)和顯示兩個(gè)階段。在存儲(chǔ)階段,首先對(duì)被測(cè)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣和量化,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后,依次存入RAM中,當(dāng)采樣頻率足夠高時(shí),就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的不失真存儲(chǔ)。當(dāng)需要觀察這些信息時(shí),只要以合適的頻率把這些信息從存儲(chǔ)器RAM中按原順序取出,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換和LPF濾波后送至示波器就可以觀察的還原后的波形。
普通模擬示波器 CRT 上的 P31 熒光物質(zhì)的余輝時(shí)間小于 1ms。在有些情況下,使用 P7 熒光物質(zhì)的 CRT 能給出大約 300ms 的余輝時(shí)間。只要有信號(hào)照射熒光物質(zhì),CRT 就將不斷顯示信號(hào)波形。而當(dāng)信號(hào)去掉以后使用 P31 材料的 CRT 上的掃跡迅速變暗,而使用 P7 材料的 CRT 上的掃跡停留時(shí)間稍長(zhǎng)一些。
那么,如果信號(hào)在一秒鐘內(nèi)只有幾次,或者信號(hào)的周期僅為數(shù)秒,甚至信號(hào)只猝發(fā)一次,那又將會(huì)怎么樣呢?在這種情況下,使用我們上面介紹過的模擬示波器幾乎乃至于*不能觀察到這些信號(hào)。
所謂數(shù)字存儲(chǔ)就是在示波器中以數(shù)字編碼的形式來貯存信號(hào)。當(dāng)信號(hào)進(jìn)入數(shù)字存儲(chǔ)示波器,或稱 DSO 以后,在信號(hào)到達(dá)CRT 的偏轉(zhuǎn)電路之前(圖1),示波器將按一定的時(shí)間間隔對(duì)信號(hào)電壓進(jìn)行采樣。然后用一個(gè)模/數(shù)變換器(ADC)對(duì)這些采樣值進(jìn)行變換從而生成代表每一個(gè)采樣電壓的二進(jìn)制字。這個(gè)過程稱為數(shù)字化。
獲得的二進(jìn)制數(shù)值貯存在存儲(chǔ)器中。對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣的速率稱為采樣速率。采樣速率由采樣時(shí)鐘控制。對(duì)于一般使用情況來說,采樣速率的范圍從每秒 20 兆次(20MS/s)到 200MS/s。存儲(chǔ)器中貯存的數(shù)據(jù)用來在示波器的屏幕上重建信號(hào)波形。所以,在DSO中的輸入信號(hào)接頭和示波器 CRT 之間的電路不只是僅有模擬電路。輸入信號(hào)的波形在 CRT 上獲得顯示之前先要存貯到存儲(chǔ)器中,我們?cè)谑静ㄆ髌聊簧峡吹降牟ㄐ慰偸怯伤杉綌?shù)據(jù)重建的波形,而不是輸入連接端上所加信號(hào)的直接波形顯示。



 
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