【文章內(nèi)容簡介】 6 7 8 9 10取樣脈沖 fs輸入信號 ui? t?2 ? t3 ? t( a ) ( b )第 7章 步進(jìn)間隔 Δt與信號最高頻率 fh間應(yīng)滿足取樣定理： （ 73） 取樣示波器的工作原理 相比較而言 ， 取樣示波器與通用示波器主要有以下區(qū)別： （ 1） 取樣示波器延遲級放在取樣門前面 ， 以便在內(nèi)觸發(fā)時提前提取一部分被測信號作為觸發(fā)信號 ， 這樣觀測時不會丟掉信號的陡峭前沿 。 （ 2） 取樣示波器 X通道產(chǎn)生時基掃描信號 ， 是利用每一個 Δt步進(jìn)延遲脈沖去觸發(fā)階梯波形成電路 ， 使它的輸出增長一級 ， 掃描信號是線性階梯波 。 hft 21??第 7章 延遲線 取樣門取樣門脈沖信號源放大器 延長門延長門脈沖信號源掃描信號發(fā)生器時基單元觸發(fā)電路Y 輸入取樣脈沖? t 步進(jìn)延遲脈沖mT ＋ ? tmT內(nèi)外圖 取樣示波器的原理框圖 第 7章 （ 3） 通用示波器中 ， 每觸發(fā)一次 ， 能產(chǎn)生一個完整的掃描信號； 而取樣示波器中 ， 每觸發(fā)一次 ， 只能獲得一個樣點 。 （ 4） 取樣示波器顯示的波形由許多點組成 ， 波形反映被測信號包絡(luò) ， 但波形是經(jīng)過變換的 ， 波形經(jīng)歷時間遠(yuǎn)大于被測信號的實際經(jīng)歷時間 。 取樣示波器除了具有通用示波器的性能指標(biāo)外 ，還具有其本身的技術(shù)參數(shù) ， 主要有： （ 1） 取樣示波器的帶寬 。 第 7章 （ 74） （ 2） 取樣密度 。 取樣密度是指電路掃描時 ， 在示波管屏幕 X軸上每格顯示的被測信號所對應(yīng)的取樣點數(shù) ， 常用每厘米的光點數(shù)來表示 。 ?~3 ?dBf第 7章 （ 3） 等效掃描速度 。 通用示波器的掃描速度是指單位時間內(nèi)電子束在水平方向上的位移 。 （ 4） 取樣頻率 。 取樣頻率即取樣脈沖的重復(fù)頻率 。取樣頻率越高 ， 越能反映被測信號的特性 。 第 7章 數(shù)字存儲示波采用數(shù)字電路 ， 先經(jīng)過 A/D 變換器 ，模擬輸入信號波形被變換成數(shù)字信息 ， 存儲于數(shù)字存儲器中；需要顯示時 ， 再從存儲器中讀出 ， 通過 D/A 變換器 ， 將數(shù)字信息變換成模擬波形顯示在示波管上 。數(shù)字存儲示波的基本原理框圖如圖 。 第 7章 圖 數(shù)字存儲示波的基本原理框圖 預(yù)調(diào)整( 預(yù)放大 )A / D 轉(zhuǎn)換 存儲裝置 D / A 轉(zhuǎn)換 垂直輸出放大觸發(fā)數(shù)據(jù)處理時鐘 , 時基 水平輸出放大D / A 轉(zhuǎn)換C R T第 7章 1. 與模擬示波器相比 ， 數(shù)字存儲示波器有以下優(yōu)點： （ 1） 波形可長期保存 、 多次顯示 。 （ 2） 支持負(fù)延時觸發(fā) 。 （ 3） 便于觀測單次過程和突發(fā)事件 。 （ 4） 具有多種顯示方式 。 （ 5） 便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 、 處理 。 （ 6） 具有多種輸出方式 ， 便于進(jìn)行功能擴(kuò)展和自動測試 。 （ 7） 集成度高 ， 體積小 ， 重量輕 。 第 7章 2. 模擬信號在數(shù)字存儲示波器內(nèi)首先要進(jìn)行采樣變成數(shù)字信號 ， 然后才能進(jìn)行進(jìn)一步的處理 。 1） 在實時采樣中 ， 一個信號的所有采樣點在一個單一的信號獲取段中取得 ， 見圖 （ a） 。 等效時間采樣又大體分為兩類： 序列采樣和隨機(jī)性采樣 ， 見圖（ b） 、 （ c） 。 隨機(jī)采樣技術(shù)的另一個衍生的采樣法是多點隨機(jī)采樣 ， 即在每個獲取的信號周期中采樣若干個點 ， 見圖 （ d） 。 第 7章 圖 數(shù)字存儲顯示技術(shù)中的各種采樣技術(shù) 單一周期 第一周期第二周期第三周期最后一個周期第一次采樣第二次采樣( a )( b )最后一次采樣……( c )第一周期第二周期第三周期( d )第三次采樣第 7章 2） 采樣速率又稱為數(shù)字化速率 ， 對它的描述方式通常有三種： (1) 用采樣次數(shù)來描述 ， 表示為單位時間內(nèi)采樣的次數(shù) ， 如 20 106次 /s(20 MS/s） 。 (2) 用采樣頻率來描述 ， 如 20 MHz。 (3) 用信息率來描述 ， 表示為每秒鐘存儲多少位 （ 比特 ） 的數(shù)據(jù) ， 如每秒鐘存儲 160兆位的數(shù)據(jù) ， 這對于一個 8位的 A/D轉(zhuǎn)換器來說 ， 就相當(dāng)于 20 106次 /s的采樣速率 。 第 7章 實際上 ， 一個儀器的采樣速率是隨時基設(shè)置的不同而改變的 。 二者之間的關(guān)系是： （ 75） 例如 ， 一個儀器有 1024個波形記錄寄存單元 ， 掃描長度為 10個單位刻度 ， 而時基設(shè)置為 10μs/div， 那么 掃描長度時基單位所記錄波形的長度采樣速率??sMSMH zsSr /???? ?第 7章 3. 1） 點顯示技術(shù) 點顯示就是在屏幕上以有間隔的點的形式將被獲取的信號波形顯示出來 。 2） 數(shù)據(jù)點插入技術(shù) 在波形顯示技術(shù)中 ， 常常使用插入器將一些數(shù)據(jù)補(bǔ)充給儀器 ， 插在所有相鄰的采樣點之間 。 簡要介紹幾種常用插入技術(shù) 。 (1) 向量式顯示 （ 線性插入 ） 。 某些視覺誤差可以通過對顯示點選加一個向量 （ 按信號規(guī)律事先計算好的一系列點 ） 的方法來進(jìn)行糾正 。 第 7章 (2) 正弦插入 。 這種方法專用于信號波形的復(fù)現(xiàn) 。 一般情況下 ，每個周期使用 弦波形 。 但是 ， 正弦插入法有時會對階躍波形產(chǎn)生作用 。 (3) 改進(jìn)型正弦插入 。 改進(jìn)型正弦插入可以避免對階躍波形的不良影響 ，方法是引入一個前置數(shù)字濾波器 ， 它與插入器相配合 ，使信號波形的重新組合結(jié)果能產(chǎn)生一個良好的外觀 。 第 7章 (4) SineX/X插入 。 這種技術(shù)的原理是： 在采樣點之間插入曲線段而使顯示波形平滑 。 但是 ， 有時由于過于依賴曲線的平滑性而使用很少的采樣點 （ 有時少達(dá)每周期 4個 ） ， 因而噪聲容易混入數(shù)據(jù)中 。 第 7章 （ 1） 采樣速率 。 （ 2） 有用存儲帶寬 。 （ 76） （ 3） 有用上升時間 。 如圖 ， 兩種不同的采樣位置竟造成了波形中出現(xiàn)上升時間分別為 ，這種顯示上升時間完全取決于采樣發(fā)生在輸入信號波形的哪一個部位 。 最大采樣速率?? CB 1第 7章 圖 采樣點位置不恰當(dāng)造成的上升時間誤差 .采樣輸入信號重構(gòu)波形0%10%90%100%0%10%90%100%0 . 8 倍采樣間隔1 . 6 倍采樣間隔第 7章 為此 ， 定義一個 DSO的有用上升時間 UTR作為判斷采樣間隔是否滿意的標(biāo)志： UTR = 最小采樣間隔時間 （ 77） （ 4） 測量分辨率 。 測量分辨率通常用 A/D轉(zhuǎn)換器的 M進(jìn)制位數(shù)表示 ，位數(shù)越多 ， 分辨率越高 ， 測量誤差和波形失真越小 。 （ 5） 存儲容量 。 存儲容量又稱為存儲長度 ， 通常定義為獲取波形的取樣點數(shù)目 ， 用數(shù)據(jù)存儲器存儲容量的字節(jié)數(shù)表示 。 第 7章 DSO還有一些其他的重要性能和特征 ， 在選用時必須 (1) 當(dāng)使用 DSO進(jìn)行模擬顯示時 ， 應(yīng)注意它的模擬能力 。 (2) 各種復(fù)雜的觸發(fā)能力 ， 如延時觸發(fā) 、 (3) 包絡(luò)顯示能力 ， 指示波形的最大值和最小值等 。 (4) 閃爍 /峰尖捕捉能力 。 (5) 與繪圖儀 、 PC機(jī)的連接口問題 。 (6) 協(xié)助噪聲濾波的均值計算等 。 (7) 波形的數(shù)學(xué)計算 、 分析及信號加工能力 。 第 7章 模擬 / 數(shù)字示波器 一個實際的帶有計算機(jī)接口的模擬 /數(shù)字示波器的典型框圖示于圖 。 在此儀器中 ， 作為模擬示波器所需要的所有基本單元模塊 （ 如同步衰減器 、 鉗制放大器 、 觸發(fā)電路 、 延時線 、 垂直和水平輸出放大器 、 Z軸電路等 ） 都包括在如下附加電路中： (1) 微處理器及相關(guān)電路； (2) 數(shù)字時基； (3) 數(shù)字獲取存儲器； (4) 數(shù)字顯示； (5) 向量發(fā)生器； (6) 存儲形成電路； (7) 通信接口 。 第 7章 圖 模擬 /數(shù)字示波器原理框圖 至處理器 PC( R S 232 或I E E E 488)通道 1通道 2通道 1 ,2 衰減器及前置放大器延時 垂直放大觸發(fā)脈沖發(fā)生器掃描電壓發(fā)生器及顯示邏輯水平放大數(shù)字時基通信接口存儲獲取數(shù)字顯示向量計算器數(shù)字獲取記憶裝置微處理器與 R O MC R T123456 7第 7章 TEK2232型示波器各部