任何好的示波器系统的关键点在于精确地重建波形的能力,称为信号完整性。
不同的系统和不同性能的示波器,有不同的实现最高信号完整性的能力。探头也对测量系统的信号完整性有影响。
数字示波器(DSO)基本结构:
采样——>A/D转换——>信号分离器——>捕获存储区——>微处理器——>显存——>显示
示波器常用术语
带宽
定义:我们将输入信号通过示波器后衰减3 dB时的最低频率视为该示波器的带宽。
带宽被称为示波器的第一指标,也是示波器最值钱的指标。示波器的带宽决定了测量信号的幅度的精度,决定了一台示波器测量信号的基本能力,
示波器市场的划分常以带宽作为首要依据,工程师在选择示波器的时候,首先要确定的也是带宽, 如何选择示波器呢?
fBW ≥ 5 x fclk
示波器的带宽至少应比被测系统最快的数字时钟速率高5倍。如果我们选择的示波器满足这一标准,那么该示波器就能以最小的信号衰减捕
捉到被测信号的5次谐波。信号的5次谐波在确定数字信号的整体形状方面非常重要。但如果需要对高速边沿进行精确测量,那么这个简单的公式并未考虑到
快速上升和下降沿中包含的实际高频成分。总的来说,对数字应用而言,示波器带宽至少应比被测设计的最快时钟速率快5倍。但在需要精确测量信号的边沿速度时,则要根据信号的最大实际频率成分来决定示波器带宽。 对模拟应用而言,示波器带宽至少应比被测设计中的模拟信号最高频率高3倍,但这只适用于那些在低频段上频响相对平坦的示波器。
上升时间
·在数字世界中,上升时间的测定至关重要。在测定数字信号时,如脉冲和阶跃信号,可能需要对上升时间作性能上的考虑。示波器要有足够的上升时间,才能准确地捕获快速变换的信号细节。
·示波器的上升时间与其带宽紧密相关:具备高斯频响的示波器,按照10%到90%的标准衡量,上升时间约为0.35/BW;具备最大平坦频响的示波器上升时间规格一般在0.4/BW范围上,随示波器频率滚降特性的陡度不同而有所差异。
·一般用下面的公式来计算测量所给信号所需要的示波器上升时间:
所需示波器上升时间=被测信号的最快上升时间 / 5
采样率
·采样速率:表示为样点数每秒(S/s),指数字示波器对信号采样的频率,类似于电影摄影机中的帧的概念。示波器的采样速率越快,所显示的波形的分辨率和清晰度就越高,重要信息和事件丢失的概率就越小。
·在带宽满足的前提下,希望最小采样间隔(采样率的倒数)能够捕捉到您需要的信号细节。在使用正弦插值法时,为了准确再现信号,示波器的采样速率至少需为信号频率的10 倍。
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。这就是波形捕获速率,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。
·高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情况,如抖动、矮脉冲、低频干扰和瞬时误差的概率
记录长度
·记录长度表示为构成一个完整波形记录的点数,决定了每个通道中所能捕获的数据量。由于示波器仅能存储有限数目的波形采样,波形的持续时间和示波器的采样速率成反比。
记录时间=记录长度 / 采样率
·现代的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。
扫描速度
扫描速度开关:改变光点在水平方向作扫描运动的速度。光点在水平方向匀速扫过一格所花的时间称为扫描速度,单位为s/div、ms/div或us/div。沿顺时针方向调节,扫描速度加快,反之,则减慢。选用多大的扫描速度,决定于待测信号的频率。
一般示波器都设有扫描速度调节旋钮,使X轴的