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示波器选择应考虑哪些参数

发布时间:2020-04-30    浏览次数:46

  示波器选择应考虑哪些参数:

  带宽带宽一般定义为正弦输入信号幅度衰减到-3dB时的频率宽度, 即平均幅度的70.7%, 带宽决定示波器对信号的基本测量能力。 随着被测信号频率的增加,示波器对信号的准确显示能力将下降, 如果没有足够的带宽, 示波器将无法分辨高频分量的变化。 幅度将出现失真,边缘会变得圆滑,细节参数将丢失。 如果没有足够的带宽,就不能得到关于信号的所有特性及参数。

  选择示波器时将要测量的信号最高频率分量乘以5作为示波器的带宽。这将会在测量中获得高于2%的精度。例如要测量电视机的色副载波,其频率为4.43MHz,取4.43MHz的5倍约为22MHz的示波器能满足精确的测量要求。

  在某些应用场合,不知道信号带宽,但要了解它的最快上升时间,大多数字示波器的频率响应,可用下面的公式来计算等效带宽和仪器的上升时间: Bw=0.35/信号的最快上升时间。

  带宽有两种类型:重复(或等效时间)带宽和实时(或单次)带宽。重复带宽只适用于重复的信号,显示来自于多次信号采集期间的采样。 实时带宽是示波器的单次采样中所能捕捉的最高频率,且当捕捉的信号不是经常出现时要求相当苛刻。 实时带宽与采样速率是密切相关的。

  由于更宽的带宽往往意味着更高的价格,因此,应根据成本,应用和性能进行综合考虑。

  采样率

  采样率即为每秒采样次数,指数字示波器对信号采样的频率。示波器的采样率越快,所显示的波形的分辨率和清晰度就越高,重要信息和随机信号丢失的概率就越小。

  如果需要观测较长时间范围内的慢变信号,则最小采样速率就变得较为重要。为了在显示的波形记录中保持固定的波形数,需要调整水平控制旋钮,而所显示的采样速率也将随着水平调节旋钮的调节而变化。采样速率计算方法取决于所测量的波形的类型,以及示波器所采用的信号重现方式。

  为了准确再现信号并避免混淆,奈奎斯特定理规定:信号的采样速率必须大于被测信号最高频率成分的两倍。然而,这个定理的前提是基于无限长时间和连续的信号。由于没有示波器可以提供无限时间的记录长度,而且,从定义上看,低频干扰是不连续的,所以采用两倍于最高频率成分的采样速率,对数字示波器来说通常是不够的。

  实际上,信号的准确再现取决于其采样速率和信号采样点间隙所采用的插值法。有一个在比较取样速率和信号带宽时很有用的经验法则: 如果示波器有内插(通过筛选以便在取样点间重新生成),则(取样速率/信号带宽)的比值至少应为4:1。无正弦内插时,则应采取10:1的比值。

  波形捕获率所有的示波器都会闪烁。

  也就是说,示波器每秒钟以特定的次数捕获信号,在这些测量点之间将不再进行测量。 这就是波形捕获率, 也称屏幕刷新率,表示为波形数每秒(wfms/s)。采样速率表示的是示波器在一个波形或周期内,采样输入信号的频率;波形捕获速率则是指示波器采集波形的速度。 波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别,且有着很大的变化范围。 高频波形捕获速率的示波器将会提供更多的重要信号特性,并能极大地增加示波器快速捕获瞬时的异常信息,如抖动,矮脉冲、低频干扰和瞬时误差的概率等。

  数字存储示波器(DSO)使用串行处理结构每秒钟可以捕获10到5000个波形。DPO数字荧光示波器采用并行处理结构,可以提供更高的波形捕获速率,有的高达每秒数百万个波形,大大提高了捕获间歇和难以捕捉信号的可能性,并能更快地发现瞬间出现的信号。

  存储深度

  存储深度也叫记录长度,是示波器所能存储的采样点多少的量度。 如果需要不间断地捕捉一个脉冲串,则要求示波器有足够的存储空间以便捕捉整个过程中偶然出现的信号。 将所要捕捉的时间长度除以精确重现信号所须的取样速度,可以计算出所要求的存储深度。

  在正确位置上捕捉信号的有效触发,通常可以减小示波器实际需要的存储量。

  存储深度与取样速度密切相关。 存储深度取决于要测量的总时间跨度和所要求的时间分辨率。

  许多示波器允许用户选择记录长度,以便对一些操作中的细节进行优化。分析一个十分稳定的正弦信号,只需要500点的记录长度;但如果要解析一个复杂的数字数据流,则需要有一百万个点或更多点的记录长度。

  触发功能

  示波器的触发能使信号在正确的位置开始水平同步扫描,决定着信号波形的显示是否清晰。触发控制按钮可以稳定重复地显示波形并捕获单次波形。

  大多数通用示波器的用户只采用边沿触发方式,特别是对新设计产品的故障查询。先进的触发方式可将所需要的信号分离出来,从而最有效地利用采样速度和存储深度。

  现今有很多示波器,具有先进的触发能力:能根据由幅度定义的脉冲,由时间限定的脉冲(脉宽触发)和由逻辑状态或图形描述的脉冲(逻辑触发)进行触发。扩展和常规的触发功能组合也帮助显示视颍和其他难以捕捉的信号,如此先进的触发能力,在设置测试过程时提供了很大程度的灵活性,而且能大大地简化测量工作,给使用带来了很大的方便。

  示波器的通道数

  示波器的通道数取决于同时观测的信号数。在电子产品的开发和维修行业需要的是双通道示波器或称双踪示波器。如果要求观察多个模拟信号的相互关系,将需要一台4通道示波器。许多工作于模拟与数字两种信号系统的科研环境也考虑采用4通道示波器。

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