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數(shù)字示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問題、測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要儀器。由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號源組成。 數(shù)字示波器的指標(biāo)主要有三個(gè)：帶寬、采樣率、內(nèi)存深度。下面分別介紹。 一、帶寬 帶寬是示波器重要的一個(gè)指標(biāo)，它決定了所用儀器測量高頻信號的能力。對于一般的放大器，其增益不可能在任何頻率下都保持一致，當(dāng)然儀器中使用的放大器也是如此。放大器的工作頻點(diǎn)是從直流開始的，其增益隨著輸入信號的頻率增高會(huì)逐漸下降。一般把放大器增益下降-3dB對應(yīng)的頻點(diǎn)稱為這個(gè)放大器的帶寬。帶寬也是這樣定義的。 二、采樣率 被測信號經(jīng)過儀器前端的放大、衰減等信號調(diào)理電路后，接下來就是進(jìn)行信號的采樣和數(shù)字量化，而信號的采樣和數(shù)字化是通過高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)來完成的，采樣率就是指對輸入信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)采樣時(shí)鐘的頻率。輸入到儀器的信號是模擬信號，模擬信號在時(shí)間和數(shù)值上都是連續(xù)的，也就是對于任意時(shí)刻，都有確定的電壓值，而且電壓的幅值是連續(xù)的。與模擬信號不同，數(shù)字信號在時(shí)間和數(shù)值上都是離散的，電壓的變化在時(shí)間上不連續(xù)，總是發(fā)生在離散的瞬間，而且電壓的數(shù)值是最小量值的整數(shù)倍。模擬信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)化后，在時(shí)間和電壓上連續(xù)變化的波形就變?yōu)橐粋�(gè)個(gè)離散的數(shù)字化的樣點(diǎn)，而這過程中要盡可能真實(shí)地重建波形，最重要的是在水平方向上的時(shí)間軸上的采樣點(diǎn)是否足夠密集和在垂直方向上的電壓的量化級數(shù)。水平方向采樣點(diǎn)的間隔取決于ADC的采樣率，而垂直方向的電壓量化級數(shù)則取決于ADC的位數(shù)。高速采樣之后，再根據(jù)這些連續(xù)的采樣的樣點(diǎn)恢復(fù)波形。數(shù)字信號處理中的奈奎斯特定律告訴我們，如果被測信號的帶寬是有限的，那么在對信號進(jìn)行采樣和量化時(shí)，如果采樣率是被測信號的帶寬的2倍以上，就可以會(huì)恢復(fù)信號中承載的信息。 三、內(nèi)存深度 對于高速的數(shù)字實(shí)時(shí)示波器來說，由于其采樣率很高，這個(gè)高速的數(shù)據(jù)以現(xiàn)有的數(shù)字處理技術(shù)是不可能實(shí)時(shí)處理的。所以在工作時(shí)都是先把信號采集一段到其高速緩存中，然后再把緩存中的數(shù)據(jù)讀出來顯示。這段緩存的深度，有時(shí)也稱為內(nèi)存深度(存儲深度)，決定了設(shè)備在進(jìn)行一次連續(xù)采集時(shí)所能采集到的最長的時(shí)間長度。通常用以下公式計(jì)算能夠一次連續(xù)采集的波形長度：時(shí)間長度=內(nèi)存深度/采樣率。 需要注意的是，一般我們所說的內(nèi)存深度是這臺設(shè)備配置的最大內(nèi)存深度。由于內(nèi)存深度設(shè)置很深時(shí)設(shè)備要處理的數(shù)據(jù)量很多，可能波形的更新速度會(huì)很慢。有的廠商為改善用戶使用的感受，默認(rèn)會(huì)根據(jù)示波器時(shí)基刻度來自動(dòng)調(diào)整所用的內(nèi)存深度，而當(dāng)內(nèi)存深度增加到最大仍不足以保證采集更長的時(shí)間時(shí)，通常會(huì)自動(dòng)降低采樣率以獲得更長的采樣時(shí)間。因此在增加時(shí)基刻度時(shí)，非常重要的一點(diǎn)是要注意觀察采樣率的變化，防止采樣率的下降造成信號的失真或混疊。文章來源：http://www.d-wellmeter.com/dwy-Article-3135328/ |
