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1. 最大取樣速率 fmax
定義:單位時(shí)間內(nèi)完成的完整 A/D 轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)。
最大取樣速率主要由 A/D轉(zhuǎn)換器的最高轉(zhuǎn)換速率來決定。 最大取樣速率愈高,儀器捕捉信號(hào)的能力愈強(qiáng)
數(shù)字存儲(chǔ)示波器在某個(gè)測(cè)量時(shí)刻的實(shí)際取樣速率可根據(jù)示波器當(dāng)時(shí)設(shè)定的掃描時(shí)間因數(shù)(t/div)推算。其推算公式為
f=N/(t/div)?
式中? ?N?——每格的取樣數(shù);
t/div——掃描時(shí)間因數(shù),掃描一格所占用的時(shí)間。亦稱掃描速度,
例如, 若某數(shù)字示波器的掃描時(shí)間因數(shù)設(shè)定為10μs/div, 每格取樣數(shù)為100點(diǎn),則此時(shí)的取樣速率等于10MHz。
很顯然,數(shù)字示波器最大取樣速率fmax與示波器最快掃描速度相對(duì)應(yīng)。若該數(shù)字示波器最快掃描速度為100μs/div,則其fmax為1GHz。
2. 存儲(chǔ)容量
存儲(chǔ)容量又稱記錄長度,用記錄一幀波形數(shù)據(jù)占有的存儲(chǔ)容量來表示,常以字(word)為單位。存儲(chǔ)容量與水平分辨率在數(shù)值上互為倒數(shù)關(guān)系。
數(shù)字存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量通常采用 256B,512B,1KB,4KB 等。存儲(chǔ)容量愈大,水平分辨率就愈高。但存儲(chǔ)容量并非越大越好,由于儀器最高取樣速率的限制,若存儲(chǔ)容量選取不恰當(dāng),往往會(huì)因時(shí)間窗口縮短而失去信號(hào)的重要成分,或者因時(shí)間窗口增大而使水平分辨率降低。
3. 存儲(chǔ)帶寬
存儲(chǔ)帶寬與取樣速率密切相關(guān)。根據(jù)取樣定理,如果取樣速率大于或等于信號(hào)最高頻率分量的2倍,便可重現(xiàn)原信號(hào)波形。實(shí)際上,在數(shù)字存儲(chǔ)示波器的設(shè)計(jì)中,為保證顯示波形的分辨率,往往要求增加更多的取樣點(diǎn), 一般一個(gè)周期取4~10點(diǎn)。
4. 分辨率
分辨率用于反映存儲(chǔ)信號(hào)波形細(xì)節(jié)的綜合特性。
分辨率包括垂直分辨率和水平分辨率。垂直分辨率與 A/D 轉(zhuǎn)換器的分辨率相對(duì)應(yīng),常以屏幕每格的分級(jí)數(shù) (級(jí)/div) 表示。水平分辨率由存儲(chǔ)器的容量來決定,常以屏幕每格含多少個(gè)取樣點(diǎn)(點(diǎn)/div)表示。
示波管屏幕坐標(biāo)的刻度一般為 8×10 div。若示波器采用8位 A/D 轉(zhuǎn)換器(256級(jí)),則其垂直分辨率為32級(jí)/div,用百分?jǐn)?shù)表示為 1/256≈0.39%。若采用容量為1KB的存儲(chǔ)器,則水平分辨率為 1 024/10≈100 點(diǎn)/div,或用百分?jǐn)?shù)表示為 1/1 024≈0.1%。
(1) 數(shù)字存儲(chǔ)示波器在存儲(chǔ)工作階段,對(duì)快速信號(hào)采用較高的速率進(jìn)行取樣與存儲(chǔ),對(duì)慢速信號(hào)采用較低速率進(jìn)行取樣與存儲(chǔ),但在顯示工作階段,其讀出速度采取了一個(gè)固定的速率,不受取樣速率的限制,因而可以獲得清晰而穩(wěn)定的波形。
◆ 可以無閃爍地觀察頻率很低的信號(hào),這是模擬示波器無能為力的。
◆ 對(duì)于觀測(cè)頻率很高的信號(hào)來說,模擬示波器必須選擇帶寬很高的陰極射線示波管,這就使造價(jià)上升,并且顯示精度和穩(wěn)定性都較低。而數(shù)字存儲(chǔ)示波器采用了一個(gè)固定的相對(duì)較低的速率顯示,從而可以使用低帶寬、高分辨率、高可靠性而低造價(jià)的光柵掃描式示波管,這就從根本上解決了上述問題。若采用彩色顯示,還可以很好地分辨各種信息.
(2) 具有先進(jìn)的觸發(fā)功能。數(shù)字存儲(chǔ)示波器不僅能顯示觸發(fā)后的信號(hào),而且能顯示觸發(fā)前的信號(hào),并且可以任意選擇超前或滯后的時(shí)間,這對(duì)材料強(qiáng)度、地震研究、生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)提供了有利的工具。除此之外,數(shù)字存儲(chǔ)示波器還可以向用戶提供邊緣觸發(fā)、組合觸發(fā)、狀態(tài)觸發(fā)、延遲觸發(fā)等多種方式,來實(shí)現(xiàn)多種觸發(fā)功能,方便、準(zhǔn)確地對(duì)電信號(hào)進(jìn)行分析。
(3) 測(cè)量精度高。模擬示波器水平精度由鋸齒波的線性度決定,故很難實(shí)現(xiàn)較高的時(shí)間精度,一般限制在3[[[[%]]]]~5[[[[%]]]]。而數(shù)字存儲(chǔ)示波器由于使用晶振作高穩(wěn)定時(shí)鐘,有很高的測(cè)時(shí)精度。采用多位A/D轉(zhuǎn)換器也使幅度測(cè)量精度大大提高。尤其是能夠自動(dòng)測(cè)量直接讀數(shù),有效地克服示波管對(duì)測(cè)量精度的影響,使大多數(shù)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器的測(cè)量精度優(yōu)于1[[[[%]]]]。
(4) 具有數(shù)字信號(hào)的輸入/輸出功能, 所以可以很方便地將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)或其他外部設(shè)備,進(jìn)行更復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算或分析處理。同時(shí)還可以通過GP-IB 接口與計(jì)算機(jī)一起構(gòu)成強(qiáng)有力的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
從并行測(cè)量發(fā)展到串行測(cè)量過去的嵌入式設(shè)計(jì)通常采用并行體系結(jié)構(gòu),這意味著每個(gè)總線組成部分都有各自的路徑。因此,只要您可以使用碼型觸發(fā)或狀態(tài)觸發(fā)找出感興趣的事件,就可以直觀地解碼總線上的數(shù)據(jù)。
然而,現(xiàn)代嵌入式設(shè)計(jì)一般采用串行體系結(jié)構(gòu)——即連續(xù)發(fā)送總線數(shù)據(jù)。這樣做的原因是它需要的電路板空間較小、成本較低,并且采用嵌入時(shí)鐘,功率要求也較低。CAN數(shù)據(jù)流,其中除嵌入時(shí)鐘外,CAN信息還包含幀識(shí)別符開始、地址、數(shù)據(jù)長度碼、數(shù)據(jù)、CRC和幀識(shí)別符結(jié)束。分析和觸發(fā)這種串行數(shù)據(jù)通常比并行數(shù)據(jù)要困難得多。
因此,制造商目前提供了各種串行數(shù)據(jù)觸發(fā)功能、搜索特性和協(xié)議觀察程序,以幫助您找出關(guān)注的事件并對(duì)其進(jìn)行解碼和測(cè)量。例如,AgilentInfiniium90000A系列示波器具有串行數(shù)據(jù)分析軟件包,支持大量協(xié)議,其中包括CAN、LIN、I2C、SPI、Flexray、SAS、SATA、XAUI、光纖信道、DVI/HDMI、Infiniband和PCI-express(1.1和2.0)。
隨著此類協(xié)議不斷涌現(xiàn)及新一代協(xié)議進(jìn)入市場(chǎng),供應(yīng)商必須跟上新技術(shù)的發(fā)展步伐,使用戶能有效地利用這些協(xié)議進(jìn)行工作。
混合信號(hào)示波器
(MSO)是十幾年前由惠普/安捷倫科技公司首次推出的。它是一種綜合測(cè)試儀器,具有的可用性、邏輯分析儀的測(cè)量能力以及某些串行協(xié)議分析功能。在MSO的顯示器上,您可以查看各種按時(shí)間排列的模擬波形和數(shù)字波形。雖然MSO未能提供邏輯分析儀所能提供的所有通道(MSO通常有2~4個(gè)模擬輸入和大約16個(gè)數(shù)字輸入),但其用途完全可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)。邏輯分析儀過于復(fù)雜,難以使用,而示波器則比較簡便。這正是MSO的優(yōu)勢(shì)——集各種測(cè)試設(shè)備之所長,并在它們之間找到完美的平衡點(diǎn)。
MSO是針對(duì)當(dāng)前技術(shù)中流行的嵌入混合信號(hào)系統(tǒng)而創(chuàng)建的。例如,汽車電子系統(tǒng)通常都有數(shù)字控制的模擬馬達(dá)控制器和傳感器。過去,人們通常選擇傳統(tǒng)示波器來分析這類系統(tǒng),但示波器往往沒有足夠的觸發(fā)能力和輸入通道。因此,人們必須還要使用邏輯分析儀,結(jié)果使設(shè)置和操作更加復(fù)雜。
MSO完全解決了這一問題,并且業(yè)經(jīng)驗(yàn)證,是分析嵌入式混合信號(hào)系統(tǒng)的最佳儀器。
功能強(qiáng)大的便攜式示波器/定制通用示波器以往,性能高的示波器體積都很龐大,便于攜帶的示波器性能又較低,而用戶只能二者之一?,F(xiàn)代的高速設(shè)計(jì)和串行數(shù)據(jù)使許多人迫切需要一款便攜式高性能。AgilentInfiniiVision7000系列示波器應(yīng)需而生,它雖然體積很小(深6.5英寸、重13磅),但卻具有MegaZoomIII深存儲(chǔ)器、100000個(gè)波形/秒的更新速率、硬件加速的串行觸發(fā)和解碼功能。這使您可以擁有一款極具便攜性的高性能示波器。
目前,人們還越來越多地利用許多同類示波器中提供的軟件包來定制其通用示波器。一些軟件應(yīng)用程序,例如各種串行解碼軟件包、矢量分析(VSA)軟件、功率應(yīng)用軟件以及離線查看和分析軟件,使用戶能以非常個(gè)性化的方式來定制和使用他們的通用示波器。