【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 DC， AC， LF Rej., HF Rej ? 水平準(zhǔn)確度： +/% ? 輸入阻抗： 1M ? 通道數(shù)： 2CH+ ? 存儲(chǔ)器： 4K/通道 ? 耦合： DC， AC or GND ? 觸發(fā)模式： Auto, Normal, Single ? 最大輸入電壓 :300V ? Math: +， ， *， /,FFT ? FFT: Window :Hanning,Hamming,Blackman,Rectangular Sample:1024 ? 自動(dòng)測(cè)量： Vp_p, Vrms, Vmax, Vmin, Vbase, Vavg, Freq, Period,+PulseWidth, PulseWidth,Risetime,Falltime,+Duty,Duty。 CursorMeasure: Manual,Trace,AutoMeasuer Storage:10 Waveforme,10 Setup 14 2. 示波器工作原理 數(shù)字 示波器是利用 模數(shù)轉(zhuǎn)換 ，將人眼無法直接觀測(cè)的交變電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在 LCD 上以便測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x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(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果必不可少的重要儀器。 3 模擬和數(shù)字示波器的對(duì)比 模擬示波器的頻率特性由垂直放大器和陰極示波管來決定。八十年代示波器引入數(shù)字處理和微處理器，出現(xiàn)數(shù)字示波器，現(xiàn)在把模擬示波器稱為模擬實(shí)時(shí)示波器（ ART），數(shù)字示波器稱為數(shù)字存儲(chǔ)示波器（ DSO）。 ART 需要與帶寬相適應(yīng)的放大器和陰極射線示波管，隨著頻率的提高，對(duì)陰極射線示波管的工藝要求嚴(yán)格，成本增加，存 在 瓶頸。DSO 只要與帶寬相適應(yīng)的高速 A/D 轉(zhuǎn)換器，其它存儲(chǔ)器和 D/A 轉(zhuǎn)換器以及顯示器都是較低速成的部件，顯示器可用 LCD 平面陣列和彩色屏幕。 DSO采用微處理器作控制和數(shù)據(jù)處理，使 DSO具有超前觸發(fā)、組合觸發(fā)、毛刺捕捉、波形處理、硬拷貝輸出、軟盤記錄、長(zhǎng)時(shí)間波形存儲(chǔ)等 ART 所不具備的功能，目前 DSO 的帶寬也超過 1GHz，在許多方面都超過 ART 的性能。 4 總體方案 15 在我們的設(shè)計(jì)方案把整 個(gè)系統(tǒng)分為通道、觸發(fā)、采集、采集控制、采集存儲(chǔ)、處理器系統(tǒng)、控制面板、擴(kuò)展接口和液晶屏顯示總共九個(gè)部分組成。當(dāng)時(shí)基大于 250ns 的時(shí)候采用實(shí)時(shí)方式采集顯示數(shù)據(jù)，小于 250ns 之后內(nèi)插電路工作，整個(gè)系統(tǒng)在隨機(jī)采樣方式下工作。等效采樣率 5GSa/S，內(nèi)插分辨率 200ps。 采集控制電路在處理器系統(tǒng) 和觸發(fā)電路的控制下，把經(jīng)過通道電路調(diào)理之后的信號(hào)進(jìn)行采集放入到高速的采集存儲(chǔ)器中，當(dāng)采集結(jié)束后通知處理器系統(tǒng)，處理器系統(tǒng)把采集存儲(chǔ)器中的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算后送到液晶屏顯示。當(dāng)控制面板上有操作的時(shí)候，處理器系統(tǒng)根據(jù)改變的參 數(shù)重新設(shè)置各種控制參數(shù)，然后進(jìn)行采集顯示 CH1 CH2 采 集 采集 觸發(fā) 采集 控制 擴(kuò)展接口 內(nèi)值電路 處理器系統(tǒng) 中心 采集儲(chǔ)存 控制面板 液晶 顯示 16 5 主要 部 件介紹 （ 1） 通道觸發(fā) （ 2） 實(shí)時(shí)采集芯片 （ 3） 控制 FPGA （ 4） 采集存儲(chǔ)芯片 （ 5） 內(nèi)插電路 （ 6） 處理器系統(tǒng) （ 7） 液晶屏 （ 8） 控制面板 工程方案 1 方案的選擇 （ 1） 觸發(fā)源 (Source)選擇 要使屏幕上顯示穩(wěn)定的波形，則需將被測(cè)信號(hào)本身或者與被測(cè)信號(hào)有一定時(shí)間關(guān)系的觸發(fā)信號(hào)加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號(hào)由何處供給。通常有三種觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā) (INT)、電源觸發(fā) (LINE)、外觸發(fā) EXT)。 內(nèi)觸發(fā)使用被測(cè)信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，是經(jīng)常使用的一種觸發(fā)方式。由于觸發(fā) 信號(hào)本身是被測(cè)信號(hào)的一部分，在屏幕上可以顯示出非常穩(wěn)定的波形。雙蹤示波器中通道 1或者通道 2都可以選作觸發(fā)信號(hào)。 電源觸發(fā)使用交流電源頻率信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)。這種方法在測(cè)量與交流電源頻率有關(guān)的信號(hào)時(shí)是有效的。特別在測(cè)量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時(shí)更為有效。 17 外觸發(fā)使用外加信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，外加信號(hào)從外觸發(fā)輸入端輸入。外觸發(fā)信號(hào)與被測(cè)信號(hào)間應(yīng)具有周期性的關(guān)系。由于被測(cè)信號(hào)沒有用作觸發(fā)信號(hào)，所以何時(shí)開始掃描與被測(cè)信號(hào)無關(guān)。 正確選擇觸發(fā)信號(hào)對(duì)波形顯示的穩(wěn)定、清晰有很大關(guān)系。例如在數(shù)字電路的測(cè)量中， 對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的周期信號(hào)而言，選擇內(nèi)觸發(fā)可能好一些，而對(duì)于一個(gè)具有復(fù)雜周期的信號(hào)，且存在一個(gè)與它有周期關(guān)系的信號(hào)時(shí)，選用外觸發(fā)可能更好。 （ 2） 觸發(fā)耦合 (Coupling)方式選擇 觸發(fā)信號(hào)到觸發(fā)電路的耦合方式有多種，目的是為了觸發(fā)信號(hào)的穩(wěn)定、可靠。這里介紹常用的幾種。 AC 耦合又稱電容耦合。它只允許用觸發(fā)信號(hào)的交流分量觸發(fā)，觸發(fā)信號(hào)的直流分量被隔斷。通常在不考慮 DC 分量時(shí)使用這種耦合方式，以形成穩(wěn)定觸發(fā)。但是如果觸發(fā)信號(hào)的頻率小于 10Hz，會(huì)造成觸發(fā)困難。 直流耦合 (DC)不隔斷觸發(fā)信號(hào)的 直流分量。當(dāng)觸發(fā)信號(hào)的頻率較低或者觸發(fā)信號(hào)的占空比很大時(shí)，使用直流耦合較好。 低頻抑制 (LFR)觸發(fā)時(shí)觸發(fā)信號(hào)經(jīng)過高通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號(hào)的低頻成分被抑制；高頻抑制 (HFR)觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)信號(hào)通過低通濾波器加到觸發(fā)電路，觸發(fā)信號(hào)的高頻成分被抑制。此外還有用于電視維修的電視同步 (TV)觸發(fā)。這些觸發(fā)耦合方式各有自己的適用 18 范圍，需在使用中去體會(huì)。 （ 3） 觸發(fā)電平 (Level)和觸發(fā)極性 (Slope) 觸發(fā)電平調(diào)節(jié)又叫同步調(diào)節(jié)，它使得掃描與被測(cè)信號(hào)同步。電平調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)電平。一旦觸發(fā) 信號(hào)超過由旋鈕設(shè)定的觸發(fā)電平時(shí)，掃描即被觸發(fā)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕，觸發(fā)電平上升；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕，觸發(fā)電平下降。當(dāng)電平旋鈕調(diào)到電平鎖定位置時(shí)，觸發(fā)電平自動(dòng)保持在觸發(fā)信號(hào)的幅度之內(nèi)，不需要電平調(diào)節(jié)就能產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的觸發(fā)。當(dāng)信號(hào)波形復(fù)雜，用電平旋鈕不能穩(wěn)定觸發(fā)時(shí)，用釋抑(Hold Off)旋鈕調(diào)節(jié)波形的釋抑時(shí)間 (掃描暫停時(shí)間 )，能使掃描與波形穩(wěn)定同步。 極性開關(guān)用來選擇觸發(fā)信號(hào)的極性。撥在 “+” 位置上時(shí)，在信號(hào)增加的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)超過觸發(fā)電平時(shí)就產(chǎn)生觸發(fā)。撥在 “ ”位置上時(shí)，在信號(hào)減少的方向上，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)超過 觸發(fā)電平時(shí)就產(chǎn)生觸發(fā)。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平共同決定觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)。 （ 4） 掃描方式 (SweepMode) 掃描有自動(dòng) (Auto)、常態(tài) (Norm)和單次 (Single)三種掃描方式。 自動(dòng)：當(dāng)無觸發(fā)信號(hào)輸入，或者觸發(fā)信號(hào)頻率低于 50Hz 時(shí)，掃描為自激方式。 常態(tài)：當(dāng)無觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)，掃描處于準(zhǔn)備狀態(tài)，沒有掃描線。觸發(fā)信號(hào)到來后，觸發(fā)掃描。 單次：?jiǎn)未伟粹o類似復(fù)位開關(guān)。單次掃描方式下，按單次按鈕時(shí) 19 掃描電路復(fù)位，此時(shí)準(zhǔn)備好 (Ready)燈亮。觸發(fā)信號(hào)到來后產(chǎn)生一次掃描。單次掃描結(jié)束后，準(zhǔn)備燈 滅。單次掃描用于觀測(cè)非周期信號(hào)或者單次瞬變信號(hào)，往往需要對(duì)波形拍照。 通道的 3dB 帶寬為 100MHz，不同量程之間的誤差由軟件進(jìn)行自動(dòng)矯正，觸發(fā)電平和直流偏置都有軟件進(jìn)行設(shè)定，觸發(fā)模式可選。 內(nèi)插電路設(shè)計(jì)方 案 內(nèi)插電路的時(shí)間放大倍數(shù)為 100 倍左右，誤差控制在 5%，時(shí)間分辨率 200ps。 通道和觸發(fā)實(shí)現(xiàn)方案 探頭 1 探頭 2 1M 50 AC DC GND 1： 1 1： 2 1： 5 1： 10 放大 OFFSET 1： 1 1： 2 1： 5 1： 10 放大 1M 50 AC DC GND 1： 1 1： 2 1： 5 1： 10 放大 OFFSET 1： 1 1： 2 1： 5 1： 10 放大 EXT 1： 1 1： 5 選擇 開關(guān) TrigSouSel 比 較 器 TrigLevel AC DC Trig Mode