示波器的分类简介

发布者:科技探险者最新更新时间:2015-04-23 来源: elecfans关键字:模拟示波器  数字示波器  示波器 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
  电子设备可以划分为两类:模拟设备和数字设备。模拟设备的电压变化连续,而数字设备处理的是代表电压采样的离散二元码。传统的电唱机是模拟设备,而CD 播放器是属于数字设备。

  同样,示波器也能分为模拟和数字类型。模拟和数字示波器都能够胜任大多数的应用。但是,对于一些特定应用,由于两者具备的不同特性,每种类型都有适合和不适合的地方。作进一步划分,数字示波器可以分为数字存储示波器(DSO)、数字荧光示波器(DPO)和采样示波器。

  模拟示波器

  在本质上,模拟示波器工作方式是直接测量信号电压,并通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。示波器屏幕通常是阴极射线管(CRT)。电子束投到荧幕的某处,屏幕后面总会有明亮的荧光物质。当电子束水平扫过显示器时,信号的电压是电子束发生上下偏转,跟踪波形直接反映到屏幕上。在屏幕同一位置电子束投射的频度越大,显示得也越亮。

  CRT 限制着模拟示波器显示的频率范围。在频率非常低的地方,信号呈现出明亮而缓慢移动的点,而很难分辨出波形。在高频处,起局限作用的是CRT的写速度。当信号频率超过CRT的写速度时,显示出来的过于暗淡,难于观察。模拟示波器的极限频率约为1GHz。

  当把示波器探头和电路连接到一起后,电压信号通过探头到达示波器的垂直系统。图13 图解出模拟示波器是如何显示被测信号。设置垂直标度(对伏特/ 格进行控制)后,衰减器能够减小信号的电压,而放大器可以增加信号电压。

  随后,信号直接到达CRT的垂直偏转板。电压作用于这些垂直偏转板,引起亮点在屏幕中移动。亮点是由打在CRT内部荧光物质上的电子束产生的。正电压引起点向上运动,而负电压引起点向下运动。

  

  

  信号也经过触发系统,启动或触发水平扫描。水平扫描是水平系统亮点在屏幕中移动的行为。触发水平系统后,亮点以水平时基为基准,依照特定的时间间隔从左到右移动。许多快速移动的亮点融合到一起,形成实心的线条。如果速度足够高,亮点每秒钟扫过屏幕的次数高到500000 次。

  水平扫描和垂直偏转共同作用,形成显示在屏幕上的信号图象。触发器能够稳定实现重复的信号,它确保扫描总是从重复信号的同一点开始,目的就是使呈现的图象清晰。参照图14。

  另外,模拟示波器有对聚焦和亮度的控制,可调节出锐利和清晰的显示结果。为显示“实时”条件下或突发条件下快速变化的信号,人们经常推荐使用模拟示波器。模拟示波器的显示部分基于化学荧光物质,它具有亮度级这一特性。在信号出现越多的地方,轨迹就越亮。通过亮度级,仅观察轨迹的亮度就能区别信号的细节。

  数字示波器

  与模拟示波器不同,数字示波器通过模数转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息。它捕获的是波形的一系列样值,并对样值进行存储,存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止。随后,数字示波器重构波形。(参看图15。)

  数字示波器分为数字存储示波器(DSO)、数字荧光示波器(DPO)和采样示波器。

  数字的手段则意味着,在示波器的显示范围内,可以稳定、明亮和清晰地显示任何频率的波形。对重复的信号而言,数字示波器的带宽是指示波器的前端部件的模拟带宽,一般称之为3dB 点。对于单脉冲和瞬态事件,例如脉冲和阶跃波,带宽局限于示波器采样率之内。为了解更多的细节,请参照性能术语和应用部分的采样率一节。

  

  数字存储示波器

  常规的数字示波器是数字存储示波器(DSO)。它的显示部分更多基于光栅屏幕而不是基于荧光。

  数字存储示波器(DSO)便于您捕获和显示那些可能只发生一次的事件,通常称为瞬态现象。以数字形式表示波形信息,实际存储的是二进制序列。这样,利用示波器本身或外部计算机,方便进行分析、存档、打印和其他的处理。波形没有必要是连续的;即使信号已经消失,仍能够显示出来。与模拟示波器不同的是,数字存储示波器能够持久地保留信号,可以扩展波形处理方式。然而,DSO没有实时的亮度级;因此,他们不能表示实际信号中不同的亮度等级。组成DSO的一些子系统与模拟示波器的一些部分相似。但是,DSO包含更多的数据处理子系统,因此它能够收集显示整个波形的数据。从捕获信号到在屏幕上显示波形,DSO采用串行的处理体系结构,如图16所示。随后将对串行处理体系作讲解。[page]

  串行处理体系结构

  与模拟示波器一样,DSO 第一部分(输入)是垂直放大器。在这一阶段,垂直控制系统方便您调整幅度和位置范围。紧接着,在水平系统的模数转换器(ADC)部分,信号实时在离散点采样,采样位置的信号电压转换为数字值,这些数字值称为采样点。该处理过程称为信号数字化。水平系统的采样时钟决定ADC采样的频度。该速率称为采样速率,表示为样值每秒(S/s)。

  来自ADC的采样点存储在捕获存储区内,叫做波形点。几个采样点可以组成一个波形点。波形点共同组成一条波形记录。创建一条波形记录的波形点的数量称为记录长度。触发系统决定记录的起始和终止点。DSO信号通道中包括微处理器,被测信号在显示之前要通过微处理器处理。微处理器处理信号,调整显示运行,管理前面板调节装置,等等。信号通过显存,最后显示到示波器屏幕中。

  

  在示波器的能力范围之内,采样点会经过补充处理,显示效果得到增强。可以增加预触发,使在触发点之前也能观察到结果。目前大多数数字示波器也提供自动参数测量,使测量过程得到简化。

  DSO 提供高性能处理单脉冲信号和多通道的能力(参看图17)。DSO是低重复率或者单脉冲、高速、多通道设计应用的完美工具。在数字设计实践中,工程师常常同时检查四路甚至更多的信号,而DSO则成为标准的合作伙伴。

  

  数字荧光示波器

  数字荧光示波器(DPO)为示波器系列增加了一种新的类型。DPO的体系结构使之能提供独特的捕获和显示能力,加速重构信号。DSO 使用串行处理的体协结构来捕获、显示和分析信号;相对而言,DPO为完成这些功能采纳的是并行的体系结构,如图18所示。DPO采用ASIC硬件构架捕获波形图象,提供高速率的波形采集率,信号的可视化程度很高。它增加了证明数字系统中的瞬态事件的可能性。随后将对该并行处理体系结构进行阐述。

  串行处理体系结构

  DPO的第一阶段(输入)与模拟示波器相似(垂直放大器),第二阶段与DSO 相似(ADC)。但是,在模数转换后,DPO与原来的示波器相比就有显著的不同之处。

  对所有的示波器而言,包括模拟、DSO和DPO示波器,都存在着释抑时间。在这段时间内,仪器处理最近捕获的数据,重置系统,等待下一触发事件的发生。在这段时间内,示波器对所有信号都是视而不见的。随着释抑时间的增加,对查看到低频度和低重复事件的可能性就会降低。

  请注意,由显示的更新速率简单地推断采集到事件的概率是不可能的。如果只是依靠显示更新速率,就确认示波器能采集到波形的所有相关信息,那么是很容易犯错误的,因为,实际上示波器并没有作到。数字存储示波器串行处理采集到的波形。由于微处理器限制着波形的采集速率,所以微处理器是串行处理的瓶颈。

  DPO把数字化的波形数据进一步光栅化,存入荧光数据库中。每1/30秒,这大约是人类眼睛能够觉察到的最快速度,存储到数据库中的信号图象直接送到显示系统。波形数据直接光栅化,以及直接把数据库数据拷贝到显存中,两者共同作用,改变了其他体系在数据处理方面的瓶颈。结果是增加了“使用时间”,增强显示更新能力。信号细节、间断事件和信号的动态特性都能实时采集。DPO微处理器与集成的捕获系统一道并行工作,完成显示管理、自动测量和设备调节控制工作,同时,又不影响示波器的捕获速度。

  DPO如实地仿真模拟示波器最好的显示属性,并在三维显示信号:时间、幅度和以时间为参变量的幅度变化,三者都是实时的。模拟示波器依靠化学荧光物质,与此不同,DPO使用完全的电子数字荧光,其实质是不断更新的数据库。针对示波器显示屏幕的每一个点,数据库中都有独立的“单元(cell)”。一旦采集到波形(即示波器一触发),波形就映射到数字荧光数据库的单元组内。每一个单元代表着屏幕中的某位置。当波形涉及到该单元,单元内部就加入亮度信息;没有涉及到则不加入。因此,如果波形经常扫过的地方,亮度信息在单元内会逐步累积。

  当数字荧光数据库传送到示波器的显示屏幕后,根据各点发生的信号频率的比例,显示屏展示加入亮度形式的波形区域,这与模拟示波器的亮度级特性非常类似。 DPO也可以显示不断变化的发生频率的信息,显示屏对不同的信息呈现不同的颜色,这一点与模拟示波器不同。利用DPO,可以比较由不同触发器产生的波形之间的异同,例如,比较某波形与第100 号触发器产生波形的区别。

  数字荧光示波器(DPO)突破模拟和数字示波器技术之间的障碍。它同时适合观察高频和低频信号、重复波形,以及实时的信号变化。只有DPO 实时提供Z(亮度)轴,常规的DSO 已经丧失了这一功能。[page]

  

  对那些需要最好的通用设计和故障检测工具以适合大范围应用的人来说,DPO是一个理想工具。DPO典型应用有:通信模板测试,中断信号的数字调试,重复的数字设计和定时应用。

  

  数字采样示波器

  当测量高频信号时,示波器也许不能在一次扫描中采集足够的样值。如果需要正确采集频率远远高于示波器采样频率的信号,那么数字采样示波器是一个不错的选择(参看图21)。这种示波器采集测量信号的能力要比其他类型的示波器高一个数量级。在测量重复信号时,它能达到的带宽以及高速定时都十倍于其他示波器。连续等效时间采样示波器能达到50GHz 的带宽。

  与数字存储和数字荧光示波器体系结构不同,在数字采样示波器的体系结构中,置换了衰减器/ 放大器于采样桥的位置,参照图20。在衰减或放大之前对输入信号进行采样。由于采样门电路的作用,经过采样桥以后的信号的频率已经变低,因此可以采用低带宽放大器,其结果,整个仪器的带宽得到增加。

  然而,采样示波器带宽的增加带来的负面影响是动态范围的限制。由于在采样门电路之前没有衰减器/ 放大器,所以不能对输入信号进行缩放。所有时刻的输入信号都不能超过采样桥满动态范围。因此,大多数采样示波器的动态范围都限制在1V 的峰值- 峰值。另一方面,数字存储和数字荧光示波器却能够处理50 到100 伏特的输入。

  

  另外,采样桥的前面不能增加保护二极管,否则会限制带宽。因此,采样示波器的安全输入电压大约只有3V,相对而言,其他示波器可以高达500V。

关键字:模拟示波器  数字示波器  示波器 引用地址:示波器的分类简介

上一篇:基于DSP的双通道数字存储示波器
下一篇:移动箱:在高电流实验室表征装置方面的制造及应用

推荐阅读最新更新时间:2024-03-30 22:56

通过示波器探头响应改善MIPI设计裕量
移动行业处理器接口(MIPI)联盟是负责推广移动设备软硬件标准化的组织。它已经发布了D-PHY规范,该规范可在芯片与设备之间的通信链路上实现高达1.5Gbps(1,500,000,000比特/秒)的数据传输率。MIPI联盟还计划在近期发布M-PHY规范,进一步提高数据传输率,达到大约6Gbps的水平。随着需要更高数据吞吐量的移动应用和特性不断出现,对传输速率的要求也相应提高。这些应用和特性包括:高分辨率照相机捕获、高清视频显示,以及用于下一代长期演进(LTE)射频(RF)移动通信网络的复杂调制方案。 MIPI联盟下属的电气标准工作组投入了巨大的努力来制定这些物理层规范,以确保实际设计可以在移动环境中正常运行。由于移动设计的体积受
[测试测量]
通过<font color='red'>示波器</font>探头响应改善MIPI设计裕量
示波器的捕获模式
示波器通常有四种捕获方式: 1)标准模式 示波器对信号进行等间隔采样,该模式最大程度地保证了信号的最原始状态,对于大多数波形来说,使用该模式可以产生最佳的显示效果。 2)高分辨率模式 这种模式的原理是将一个波形分成N份(比如5份),然后将一份波形的点求平均,最终一个波形就变成了N个点。这种处理方式能够有效改善系统的等效分辨率,本质上是一种数字滤波。用于求平均的点数越多,分辨率提高得越多,显示的波形就越光滑,从而达到减少噪声的目的。 3)峰值模式 这种模式采集一个采样间隔信号中的最大值和最小值,该种模式可以有效观察到偶尔发生的窄脉宽,在捕获高频毛刺方面很实用,可以获取信号的包络或可能丢失的窄脉冲,使用该模式会使波
[测试测量]
<font color='red'>示波器</font>的捕获模式
基于示波器的电源环路响应测试方案
环路补偿设计一直是开关电源行业的一大难题,新手工程师在学习或者调试环路设计时总感觉无从下手,甚至大部分资深的电源设计工程师都对环路补偿一知半解。 究其原因主要是因为大部分工程师从来没有进行过实际的开关电源环路响应测试(包括增益曲线与相位曲线)。 当然环路稳定性的相关性能指标可以通过理论计算或者软件仿真,但是因为其计算复杂并且准确度不高,造成实际应用有限。 大多数有经验的工程师都是基于其产品输出性能指标(比如负载动态响应,产品噪声等)来反推环路特性,在环路稳定性出现问题时去尝试不同的补偿方法,最后再通过输出性能测试结果是否改善来判断所用补偿方法是否有效。 但是使用这种方法会造成很多问题,首先是没办法根据实际的环路增益
[测试测量]
基于<font color='red'>示波器</font>的电源环路响应测试方案
泰克全新TBS2000B系列数字存储示波器,控制功能更简易
泰克最新推出TBS2000B系列数字存储示波器,这是专为工程师和教育机构开发的产品,旨在满足其对性能、易用性和经济性的需求。TBS2000B示波器把TBS2000系列的性能扩展到200 MHz及2GS/s最大采样率。 TBS2000B焕然一“芯”,挑战未来,突出了三大特色 :观测波形细节,更清晰;全新系统设计内力猛进;泰克拥有专利的TekVPI接口。 TBS2000B是在泰克不久前发布3系列和4系列示波器之后推出的,再度表明泰克科技一直致力于开发广泛的台式解决方案,不断优化示波器性能,满足基础示波器客户日渐增大的挑战和更多需求,让测试和教学更方便、更有信心。 新特性和选项简
[测试测量]
泰克全新TBS2000B系列数字存储<font color='red'>示波器</font>,控制功能更简易
示波器对电气快速瞬变事件的检测分析
你还可以检测到由EFT事件造成的“矮”脉冲,并最终计算出一个EFT脉冲的能量。利用这些信息,就可以对设计进行修改以提高抗EFT干扰性能。EFT事件是在电流瞬时中断的情况下发生的,会在触点之间形成电弧放电,进而破坏电路和系统。电弧产生的电磁场会通过电缆、走线和连接器耦合进电路通道。引起EFT事件的常见原因包括继电器触点颤动、断路器的打开和闭合、电感负载的切换以及设备断电。电触点之间气隙的击穿也常常会触发EFT脉冲的快速爆发。 顺序捕获 若要捕获一连串的快速脉冲(如EFT 脉冲) 或被长时间间隔的事件窄片( 比如EFT突发脉冲串),顺序采集是一种理想的方法。在顺序捕获模式下,示波器可以显示由许多固定大小的分段组成的完整波形。通过设
[测试测量]
<font color='red'>示波器</font>对电气快速瞬变事件的检测分析
教你了解示波器波形粗细属性
  示波器波形展示了真实的电子信号。在评估示波器性能时,可以考察它显示与目标信号形状相同的波形的能力。假设示波器具备足够的基本技术指标——例如带宽、采样率和等频率响应,示波器应当显示粗波形还是细波形更好一些?这个问题的答案与大部分工程学问题一样:“视具体情况而定”。   现在我们研究一下示波器和信号的属性,这些属性有助于用户确定是粗波形还是细波形。两个关键属性可使用户了解他们的示波器显示目标信号的能力,分别是更新速率和噪声。    更新速率对波形粗细的影响   更新速率表示示波器在 1 秒钟内采集、处理与显示的波形数目。更新速率越高,示波器就能更迅速地显示被测信号。更新速率越低,示波器就会花费更长时间显示与特定波形相关的细节
[测试测量]
教你了解<font color='red'>示波器</font>波形粗细属性
示波器探头“瓦塔”了怎么办?
示波器探头的主要作用是把被测的电压信号从测量点引入示波器进行测量。为保证测量的精度,选择合适的探头很重要。 1 示波器探头的量程怎么看? 示波器探头的量程一般无源探头最大电压300Vrms,高压探头或者差分探头的量程可以根据型号查找规格书,不同衰减比档位下的量程不同。使用时根据当前档位确定允许输入的最大电压。 2 示波器探头探针断了怎么办? 现在的探头一般都会配一根备用探针,用钳子把坏的探针顺向取下来,直接更换即可使用。如果没有备用探针,可以找当地经销商询一下原厂配件。 3 示波器探头测量的底噪太大怎么办? 把探头连接上示波器后看到示波器上波形噪声大,是正常的,这是因为没有构成闭合回路耦合进入空间噪声引起的。将探头
[测试测量]
<font color='red'>示波器</font>探头“瓦塔”了怎么办?
专访:探秘MSO4000 系列混合信号示波器
  电子工程世界网讯  2007年05月15日  电子工程世界网(以下简称“EEworld”)对泰克公司何燕女士(以下简称“何”)就泰克发布的新品MSO4000混合信号示波器进行了采访。          泰克科技(中国)有限公司亚太区渠道市场经理   以下为专访实录全文:   EEworld: 大家都知道,泰克在5月4日推出了新型混合信号示波器——MSO4000,它的易用性使得它一出现就博得了业界工程师的好评,那么为了让广大的电子工程师更好的了解泰克MSO4000示波器,我们请来了泰克公司亚太区渠道市场经理何燕女士,与我们共同分享一下相关的信息:   1、产品信息   EEworld: 何女士
[测试测量]
小广播
添点儿料...
无论热点新闻、行业分析、技术干货……
热门活动
换一批
更多
最新测试测量文章
更多精选电路图
换一换 更多 相关热搜器件
更多每日新闻
随便看看
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved