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字處理和微處理器,出現數字示(shì)波器,現在把模擬示(shì)波器(qì)稱為模擬(nǐ)實時示波器(ART),數字示波器稱為數字存儲示波器(qì)(DSO)。
ART需要與帶寬(kuān)相適應的放大器和陰極射線示波管,隨著(zhe)頻率的提高,對陰極射線示波管的工藝要求嚴格,成本增加,存並瓶頸(jǐng)。DSO隻要與帶寬相適應的高速A/D轉換器,其它存儲器和D/A轉換器以及顯示器都是較低速成的部件(jiàn),顯示器可用LCD平麵陣列和彩色屏幕。
DSO采用(yòng)微處理器作控製和數據處理,使DSO具有超前觸發、組合觸發、毛刺捕捉、波形處理、硬拷貝輸出、軟盤記錄、長時間波形存(cún)儲等ART所不具備的功能,目前DSO的帶寬也超過1GHz,在許多方麵(miàn)都超過(guò)ART的性能。
DSO也有不足之處,帶寬取決於取樣率,比較(jiào)通用的取樣率等於帶(dài)寬的4倍(bèi)。複現的波形靠內插算法補齊,波形會(huì)有失真;A/D轉換速度快,但(dàn)D/A轉換速度慢,故波形更新率(lǜ)低,偶發信號會被遺漏;垂直分辨率一般用8位,顯然較低;麵板旋鈕多,菜單複雜(zá),使用不方便;沒有亮度調(diào)製,觀察不到三維圖形;波形存儲容量不(bú)夠,無法對波形進行處理等等。
目前DSO的不足之處已基本被克服,但(dàn)是並非全部良好性能都體現在同一部示波器內,亦即每部DSO都會有一定特點,也有某(mǒu)些不足,在選擇型(xíng)號時應該留意對比。有些(xiē)型號的DSO具(jù)有與ART一樣的波形更新率,有些型號的(de)DSO卻沒有,有一種DSO具有ART的熒光屏三維圖形顯示能力,而大部分DSO不具備這種性能。大部分DSO實時帶寬與單次帶寬(kuān)相同,但也有隻保證實時帶寬的DSO。
前述DSO都包含A/D轉換器和微處理器。這(zhè)樣一來,在PC機增加插卡亦可構成(chéng)DSO,但一般取樣率較低,功能較少,價(jià)格也便宜。還有采(cǎi)用VXI總線的DSO模塊,以及機架式的DSO插件。
DSO的(de)存儲器是示波(bō)器部件中僅次於A/D轉(zhuǎn)換器的元件,它保存被測信號的樣品,供後(hòu)續的D/A轉換器把波形複原,現(xiàn)在存儲容量可達到(dào)1M以上。
普通DSO有8位(wèi)垂直分辨率,即每次掃描有256個樣品,需要256點(diǎn)的存儲,相當256字節。如果提高分辨率,將(jiāng)水平(píng)軸擴大(dà)10倍(bèi),則相當20K 字節;垂直軸(zhóu)亦擴(kuò)大10倍,相當40K字節(jiē)。由此可見,DSO最少應有2K字節,中等的DSO應有40K 字節以(yǐ)上。如果要(yào)記錄10倍上述的波形,則(zé)起碼(mǎ)要400K 字節以上。因此,存儲容量大小(xiǎo)很重要。
反(fǎn)過來,存儲容量也影響到掃描速度(dù),例如每掃跡隻有50K點(diǎn)的存(cún)儲器,記錄100μs數據,則取樣間距是2ns,此時取樣率相當500MS/s,以取樣率等於4倍帶寬計算,實時帶寬等於125MHz。顯然,如果需要提高取樣(yàng)率至(zhì)1000MS/s,則記錄100μs的數據,需要100K點的(de)存儲器。
為了存儲一幅完整的圖形,設圖素是1024×512=0.5M位,四幅圖形,要有2M位存儲量。在FFT分析中也需要額外的存儲量,將新的波形的分量(liàng)與參考的波形或存儲的波(bō)形作對比。為(wéi)便於波形存儲,有(yǒu)些DSO還提供軟盤或硬盤作數據記錄之用
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