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数字示波器原理介绍 数字示波器原理

数字示波器原理(数字示波器原理介绍)
一般来说，我们可以从实时示波器、采样示波器等仪器上观察眼图 。因此，我们可以根据数字示波器中眼图的实现方法，构建一个眼图形成框架，以便利用已有的知识，通过改变或改进电路原理来实现眼图设计 。数字示波器主要包括信号调理电路、采集存储电路、触发电路、软件处理和显示部分，其基本电路框图如下 。
数字示波器基本电路框图 。
根据数字示波器的原理框图，模拟信号必须首先通过信号调理电路，对模拟信号进行适当的衰减或放大，这样信号才能理想地输入到ADC进行模数转换 。调节后的信号被送到模数转换器，由控制器控制模数转换器对信号进行采样 。同时，经调节的信号可以被发送到触发电路 。ADC转换后的信号是数字信号，存储在存储器中，然后通过软件对数据进行处理，例如通过正弦插值算法重构波形，重构后的波形可以进行各种参数测量、信号运算和分析等 。，最终结果可以直接显示在屏幕上 。参考架构如下图所示:
数字示波器参考架构 。
【数字示波器原理介绍 数字示波器原理】通过以上对数字示波器的分析，影响数字示波器测试精度的因素很多 。在实践中，需要把握好每个指标的含义 。数字示波器的指标如下:
(1)最大采样率的定义:单位时间内完成的完整AD转换的最高次数 。最大采样率主要由AD转换器的最高转化率决定 。最大采样率越高，仪器捕捉信号的能力就越强 。(2)存储带宽与采样率密切相关 。根据采样定理，如果采样率大于或等于信号最高频率分量的两倍，则可以再现原始信号波形 。事实上，在实时数字存储示波器的设计中，为了保证显示的小分辨率，往往需要增加更多的采样点，一般一个周期取4~10个点 。(3)分辨率分辨率用于反映存储的信号波形细节的综合特征，包括垂直分辨率和水平分辨率 。垂直分辨率对应于模数转换器的分辨率，水平分辨率由存储器的容量决定 。(4)存储容量，也称记录长度，用于记录一帧波形数据所占用的存储容量，存储容量和水平分辨率的值是倒数 。存储容量越大，水平分辨率越高 。
实时示波器实时示波器，有时称为“单次”示波器，捕捉每个触发事件的完整波形 。也就是说，它捕获连续记录中的大量数据点 。为了更好地理解这种类型的数据采集，我们假设实时示波器是一个极快的模数转换器(ADC)，其中采样率决定采样间隔，存储深度决定要显示的点数 。为了捕捉任何波形，ADC的采样率应明显快于输入波形的频率，且至少满足采样定理 。
在实时示波器中，可以根据数据本身的特性实现触发信号的功能，触发通常发生在输入波形幅度达到特定阈值时 。此时，示波器开始以异步速率(与输入波形的数据速率无关)将模拟波形转换为数字数据点 。该转换速率是采样速率，通常来源于内部时钟信号 。示波器对输入波形的幅度进行采样，将幅度值存储在存储器中，然后继续下一次采样 。触发器的主要工作是为输入数据提供一个水平时间参考点 。具体的数据采集原理如下图所示:
实时示波器波形采集原理
根据实时示波器的原理，我们可以知道实时示波器的采样率主要由ADC的采样率决定 。在满足采样准则的情况下，ADC的采样率理论上至少是信号最高频率的2倍，但实际上一般是3-5倍甚至更多，这样采集的数据不会出现混叠现象 。眼图可以用实时示波器查看 。这些“实时眼图”或“单次眼图”可以通过使用软件恢复时钟或用户提供的外部显式时钟来构建 。实时示波器根据恢复时钟周期的间隔划分单个长捕获波形，并将这些位叠加在一起以重建眼图 。
取样示波器采样示波器，即等效时间采样法，利用重复信号不同周期获得的采样点重构重复信号的波形，它只测量采样瞬时波形的瞬时幅度，从而提高示波器的时间分辨率 。与实时示波器不同，采样示波器在触发时只对输入信号采样一次，下一次触发会增加一点延迟，然后采样 。为了填充完整的波形记录，需要多个触发器 。测量带宽由采样器的频率响应决定，可能非常高 。采样示波器的触发和后续采样与实时示波器明显不同 。最重要的是，采样示波器需要一个显式触发器来执行操作，并且该触发器需要与输入数据同步 。显式触发通常由用户提供，但有时可以通过使用硬件时钟恢复模块来获得触发 。采样过程:一个触发事件启动第一次采样，然后示波器重新调整，等待下一个触发事件 。调整时间约为25 s..下一个触发事件启动第二次采样，并在采样第二个数据点之前增加微小的增量延迟 。增量延迟时间由时基设置和采样点数量决定 。采样示波器的原理如下图资源网所示 。重复此过程，直到获得完整的波形 。


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