《数字存储示波器》PPT课件

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1、9.1概述9.2数字示波器的采样方式9.3数字示波器的组成原理9.4数字示波器的设计第9章数字示波器数字示波器是20世纪70年代初发展起来的一种新型示波器。这种类型的示波器可以方便地实现对模拟信号波形进行长期存储并能利用机内微处理器系统对存储的信号做进一步的处理，例如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量以及多种复杂的处理。数字存储示波器的出现使传统示波器的功能发生了重大变革。9.1.1数字存储示波器的组成原理9.1概述典型的数字存储示波器原理框图如图所示9.1.2数字示波器

2、的主要技术指标及分析定义：单位时间内对模拟输入信号的采样次数，单位为MS/s（兆次/秒）等。DSO给出的采样速率指标是指DSO所能达到的最高采样速率，由A/D转换器的最高转换速率决定。最高采样速率表示了仪器捕捉信号在时间轴上细节的能力。1．采样速率fs示波器不能总以最高采样速率工作，为了能在屏幕上清晰的观测不同频率的信号，DSO设置了多挡扫描速度（亦称扫描时间因数），以对应不同的采样速率。DSO的最高扫描速度挡与其最高采样速率相对应。定义：用记录一帧波形数据所占有的存储容量来表示，单位为KB或

3、MB等。记录长度表示DSO能够连续存入采样点的最大字节数。记录长度又称存储容量或存储深度，2．记录长度L记录长度越长，水平分辨率就越高，就允许用户捕捉更长时间内的事件，就能为复杂波形提供更好的描述。一般说来，记录长度越长越好，但是由于高速存储器制造技术的限制，目前DSO记录长度的长度是有限的。需要指出的是，对于某个DSO，其记录长度是个确定的值，但实际测试使用的存储容量可以是变化的。定义：当示波器输入不同频率的等幅正弦信号时，屏幕上显示的信号幅度下降3dB时所对应的输入信号上、下限频率之差，称

4、为示波器的频带宽度，单位为MHz或GHz。3．存储带宽BW数字示波器有模拟带宽和存储带宽两种表达方式。模拟带宽：指采样电路以前模拟信号通道电路的频带宽度实时带宽：存储带宽等效带宽：采用实时采样方式时所具有的存储带宽工作在等效采样工作方式下测量周期信号时所表现出来的频带宽度。3．存储带宽BW存储带宽：存储带宽按采样方式不同又分实时带宽与等效带宽两种。实时带宽是指数字示波器采用实时采样方式时所具有的存储带宽，主要取决于A/D转换器的采样速率和显示所采用的内插技术。根据取样定理，如果采样速率大于等

5、于信号最高频率分量的2倍，便可重现原信号波形。在数字示波器设计中，为保证显示分辨率，要求增加更多的取样点。采用点显示方式时，每周期采样点数k一般取20～25。采用插值技术可以降低对示波器fs的要求，采用矢量内插方式时，一般取k=10；当采用正弦内插方式时，一般取k=2.5。等效带宽是指DSO工作在等效采样工作方式下测量周期信号时所表现出来的频带宽度。在等效采样方式下，要求信号必须是周期重复的，DSO一般要经过多个采样周期，并对采集的样品进行重新组合，才能重显被测波形。等效带宽可以做的很宽，有的D

6、SO的等效带宽可达到几十GHz以上。模拟带宽：指采样电路以前模拟信号通道电路的频带宽度，主要由Y通道电路的幅频特性和X偏转系统的频率响应决定。如不特殊说明，数字示波器的频带宽度一般是指其模拟带宽。垂直分辨率又称电压分辨率，它由采用的A/D转换器的分辨率来决定，常以A/D转换器的位数来表示，单位为bit。例如，某DSO采用了8位的A/D转换器，则称该DSO的垂直分辨率为8bit。垂直分辨率也可用（级数/div）来表示。设某DSO采用8bit的A/D转换器，屏幕垂直方向的刻度为8div，则称该DS

7、O的垂直分辨率为32级/div。4．分辨率水平分辨率又称时间间隔分辨率，常以DSO在进行ΔT测量时所能分辨的最小时间间隔值来表示。如果不加内插，当DSO的采样速率为fs时，定定义DSO的时间间隔分辨率为1/fs；如果加了内插算法，且内插器的增益为N，定义DSO的时间间隔分辨率为1/Nfs。早期示波器也常用（点/div）表示。例如，某DSO的记录长度为1KB，屏幕水平方向的刻度有10div,则该DSO的水平分辨率为100点/div。分辨率是指示信号波形细节的综合指标，包括垂直分辨率和水平分辨率。分

8、辨率与测量准确度紧密相关，但分辨率并非是测量准确度，而是理想情况下测量准确度的上线。5.垂直灵敏度及误差垂直灵敏度是指DSO显示在垂直方向（Y轴）每格所代表的电压幅度值，常以V/div、mV/div表示。根据模拟示波器的习惯，DSO也按1-2-5步进方式分挡，每挡也可以细调。垂直灵敏度表明了示波器测量最大和最小信号幅度的能力。垂直灵敏度误差是指DSO测量信号幅度的准确度，一般用规定频率的标准幅度脉冲信号作校验信号，其计算公式如下e=×100％式中,e为垂直灵敏度误差，V1为测量读数值（