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數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。它是觀察數字電路實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果的重要儀器。由示波管和電源系統、同步系統、X軸偏轉系統、Y軸偏轉系統、延遲掃描系統、標準信號源組成。 數字示波器的指標主要有三個：帶寬、采樣率、內存深度。下面分別介紹。 一、帶寬 帶寬是示波器重要的一個指標，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，當然儀器中使用的放大器也是如此。放大器的工作頻點是從直流開始的，其增益隨著輸入信號的頻率增高會逐漸下降。一般把放大器增益下降-3dB對應的頻點稱為這個放大器的帶寬。帶寬也是這樣定義的。 二、采樣率 被測信號經過儀器前端的放大、衰減等信號調理電路后，接下來就是進行信號的采樣和數字量化，而信號的采樣和數字化是通過高速的模數轉換器(ADC)來完成的，采樣率就是指對輸入信號進行A/D轉換時采樣時鐘的頻率。輸入到儀器的信號是模擬信號，模擬信號在時間和數值上都是連續的，也就是對于任意時刻，都有確定的電壓值，而且電壓的幅值是連續的。與模擬信號不同，數字信號在時間和數值上都是離散的，電壓的變化在時間上不連續，總是發生在離散的瞬間，而且電壓的數值是最小量值的整數倍。模擬信號經過模數轉化后，在時間和電壓上連續變化的波形就變為一個個離散的數字化的樣點，而這過程中要盡可能真實地重建波形，最重要的是在水平方向上的時間軸上的采樣點是否足夠密集和在垂直方向上的電壓的量化級數。水平方向采樣點的間隔取決于ADC的采樣率，而垂直方向的電壓量化級數則取決于ADC的位數。高速采樣之后，再根據這些連續的采樣的樣點恢復波形。數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，那么在對信號進行采樣和量化時，如果采樣率是被測信號的帶寬的2倍以上，就可以會恢復信號中承載的信息。 三、內存深度 對于高速的數字實時示波器來說，由于其采樣率很高，這個高速的數據以現有的數字處理技術是不可能實時處理的。所以在工作時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據讀出來顯示。這段緩存的深度，有時也稱為內存深度(存儲深度)，決定了設備在進行一次連續采集時所能采集到的最長的時間長度。通常用以下公式計算能夠一次連續采集的波形長度：時間長度=內存深度/采樣率。 需要注意的是，一般我們所說的內存深度是這臺設備配置的最大內存深度。由于內存深度設置很深時設備要處理的數據量很多，可能波形的更新速度會很慢。有的廠商為改善用戶使用的感受，默認會根據示波器時基刻度來自動調整所用的內存深度，而當內存深度增加到最大仍不足以保證采集更長的時間時，通常會自動降低采樣率以獲得更長的采樣時間。因此在增加時基刻度時，非常重要的一點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/ |
