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什么是数字示波器?数字示波器的应用及原理

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2024/5/21 8:55:57

什么是数字示波器?数字示波器

数字示波器是一种测量仪器,可将电信号的时间变化转换为数字数据,将其记录在内存中,然后显示在显示器上。

与仅测量某一点的电压或电流的测试仪不同,示波器可以观察电信号的周期/频率和上升沿,以及多个信号之间的时间和相位差。

示波器大致分为数字示波器和模拟示波器。模拟示波器将电信号实时投射到阴极射线管上,而这里使用的数字示波器则将信息收集为通过以离散时间间隔对电信号进行采样而获得的“点”,并生成伪显示波形。

数字示波器的应用

示波器是一种以时间轴为横轴,观察电路中电压、电流等电信号波形的测量仪器,用于分析故障原因。

数字示波器经过A/D转换等数据处理后将电信号转换为波形,因此与模拟示波器相比,它们存在实时性能较差的缺点,但从2000年开始,屏幕更新速度变得更快。提高到不会造成任何实际问题的水平。

此外,随着价格逐渐下降,数字示波器现在已被广泛使用。 

数字示波器原理

1. 输入信号处理

数字示波器的特点是使用衰减器调整输入信号的灵敏度使用放大器优化幅度,然后将其应用到A/D转换器。 A/D转换器在由采样频率设定的定时捕获信号,将其转换为数字值,并将该数字值作为波形中的一点的数据记录在记录存储器中。

2. 录音内存

记录存储器具有FIFO(先进先出)存储器结构,当记录存储器满时,丢弃最旧的数据并写入新数据。因此,记录存储器始终保留最新数据。

3. 信号波形

从A/D转换器到记录存储器的写入由触发电路控制。当来自触发电路的信号停止对记录存储器的写入时,波形记录(存储在那里的每个点的数据集合)被传送到显示存储器。根据该显示存储器中的数据,信号波形显示在示波器显示屏上。

4. 预触发

如果触发电路信号立即停止新的信号采集,则记录存储器中存储的波形记录是触发信号之前的波形记录。这样,数字示波器的特点之一就是可以观察触发信号之前的输入信号,这是一种称为预触发的功能。对于模拟示波器,亮线扫描是在接收到触发信号后开始的,因此很难捕获触发信号之前的波形。

如何选择数字示波器

选择型号时,使用规格足以满足测量内容的示波器非常重要。具体来说,您需要牢记以下几点。

数字示波器除了观察波形的基本用途外,其用途正在扩展到包括时序验证、波形分析、一致性测试等,随之而来的是测量范围和功能也在不断增加。另一方面,如果想要高性能,价格就不可避免的会高一些。因此,越来越需要选择功能符合使用目的的型号。

有关数字示波器的其他信息

1.利用波形记录

由于数字示波器将输入信号作为数字数据记录在记录存储器中,因此还可以使用记录存储器中的数据来执行波形分析,例如使用FFT计算的信号频率分析。此外,数据可以输出到外部存储设备(USB存储器等),以便在PC上进行分析和数据存储。

2. 混叠对策

对于数字示波器,如果采样间隔相对于输入信号的频率较长,则可能会观察到不正确的波形。这称为混叠,为了防止混叠,必须以输入信号最高频率两倍以上的采样频率采集波形数据。


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