archivetemp數(shù)字示波器

1、數(shù)字示波器實(shí)驗(yàn) 數(shù)字示波器實(shí)驗(yàn)示波器是一種用途廣泛的電子儀器，可分為普通模擬示波器（Cathode Ray Tube,CRT）和數(shù)字存儲示波器（Digital Storage oscilloscopes-DSO） 。DSO 是在 ART 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其核心單元為數(shù)字存儲器，以數(shù)字編碼的形式貯存信號，貯存的數(shù)據(jù)用來在示波器的屏幕上重建信號波形。示波器的重要特點(diǎn)是能把本來抽象的電信號變化過程轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢钥吹靡姷膱D像。例如：示波器可以用

2、來觀察交流電壓（或電流）的波形、測量頻率、相位、電壓（或電流）和功率等。此外，許多非電過程轉(zhuǎn)換為電過程后，也可以通過示波器來觀察和測量。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求】1．熟練掌握雙蹤數(shù)字合成函數(shù)信號發(fā)生器和雙蹤數(shù)字示波器的操作；2．進(jìn)一步學(xué)習(xí)用數(shù)字示波器觀察和測量信號波形；3．利用數(shù)字示波器捕捉非周期性瞬態(tài)信號?！緦?shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)原理】電子設(shè)備可以劃分為兩類：模擬設(shè)備和數(shù)字設(shè)備。模擬設(shè)備的電壓變化連續(xù)，而數(shù)字設(shè)備處理的是代表電壓采樣的

3、離散二元碼。傳統(tǒng)的電唱機(jī)是模擬設(shè)備，而 CD 播放器是屬于數(shù)字設(shè)備。同樣，示波器也分為模擬和數(shù)字類型。模擬和數(shù)字示波器都能夠勝任大多數(shù)的應(yīng)用。但是，對于一些特定應(yīng)用，由于兩者具備的不同特性，每種類型都有適合和不適合的地方。作進(jìn)一步劃分，數(shù)字示波器可以分為數(shù)字存儲示波器（DSO） 、數(shù)字熒光示波器（DPO）和采樣示波器。1.模擬示波器 模擬示波器示波器動(dòng)態(tài)顯示物理量隨時(shí)間變化的基本思路是將這些變化量轉(zhuǎn)換成隨時(shí)間變化的電壓，加在電極板上，極

4、板間形成相應(yīng)的變化電場，使得進(jìn)入變化電場的電子運(yùn)動(dòng)情況相應(yīng)地隨時(shí)間變化，最后把電子運(yùn)動(dòng)的軌跡用熒光屏顯示出來。模擬示波器的基本結(jié)構(gòu)包括兩大部分：示波管和控制示波器的電路。示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成真空，內(nèi)部裝有電子槍和兩對相互垂直的偏轉(zhuǎn)板，在喇叭口狀的曲面壁上涂有熒光物質(zhì)，構(gòu)成熒光顯示屏。電子槍的燈絲通電后使陰極受熱而發(fā)射電子。當(dāng)高速電子撞擊在熒光屏上前，要經(jīng)過相互正交放置的 X、Y 偏向板。Y 偏轉(zhuǎn)板是水平放置的兩塊電極板，加在

5、Y 偏轉(zhuǎn)板上的電壓可以控制電子束在鉛直方向上的運(yùn)動(dòng)。X 偏轉(zhuǎn)板是豎直放置的兩塊電極，加在 X 偏轉(zhuǎn)板上的變化電壓可以控制電子束在水平方向的運(yùn)動(dòng)。撞擊在熒光屏上的電子會(huì)使熒光物質(zhì)發(fā)光，在屏上就能看到電子束的軌跡。電子運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間而變化的情況，可在熒光屏上顯示出來。于1ms，當(dāng)輸入信號消失，波形也消失，主要用來觀察周期性的重復(fù)信號。如果信號在１s內(nèi)只有幾次，甚至于信號只發(fā)生一次，使用模擬示波器則幾乎不能觀察這些信號。CRT 限制著模擬示波器顯

6、示的頻率范圍。在頻率非常低的地方，信號呈現(xiàn)出明亮而緩慢移動(dòng)的點(diǎn)，而很難分辨出波形。在高頻處，起局限作用的是CRT的寫速度。當(dāng)信號頻率超過CRT的寫速度時(shí)，顯示出來的過于暗淡，難于觀察。模擬示波器的極限頻率約為1GHz。此外，用戶只能進(jìn)行手動(dòng)測量，例如對屏幕上顯示的波形曲線進(jìn)行分析、在屏幕上計(jì)算格數(shù)以求出波形幅度和時(shí)間間隔，這對于普通的波形來說是可行的，能獲得中等的準(zhǔn)確度，對于復(fù)雜的波形則困難得多。數(shù)字存儲示波器（Digital Stor

7、age oscilloscopes-DSO）克服了所有這些缺點(diǎn)，它將信號以數(shù)字編碼的形式貯存在存儲器中。如圖3所示，當(dāng)信號進(jìn)入DSO和到達(dá)CRT的偏轉(zhuǎn)電路之前，示波器將按一定的時(shí)間間隔對信號電壓進(jìn)行采樣，對輸入信號進(jìn)行采樣的速度稱為采樣速率。然后，用一個(gè)模/數(shù)變換器（ADC）對這些瞬時(shí)采樣值進(jìn)行變換，生成代表每一個(gè)采樣電壓的二進(jìn)制數(shù)值，這個(gè)過程稱為數(shù)字化。獲得的二進(jìn)制數(shù)值貯存在存儲器中,貯存的數(shù)據(jù)用來在示波器的屏幕上重建信號波形。所以，

8、在示波器屏幕上顯示的波形總是由所采集到的數(shù)據(jù)重建的波形，而不是輸入連接端上所加信號的立即的、連續(xù)的波形顯示。圖3 數(shù)字示波器結(jié)構(gòu)示意圖 數(shù)字示波器結(jié)構(gòu)示意圖DSO 和CRT相比，具有更多的優(yōu)點(diǎn)和功能，例如它可以顯示大量的預(yù)觸發(fā)信息，波形可以長期儲存，可以在計(jì)算機(jī)或打印機(jī)上制作硬拷貝，可捕獲單次信號和非周期信號，波形信息可用數(shù)學(xué)運(yùn)算方法進(jìn)行處理和顯示，與計(jì)算機(jī)相連后進(jìn)行遙控操作，通過光標(biāo)和參數(shù)自動(dòng)測量可實(shí)現(xiàn)對多項(xiàng)波形參數(shù)進(jìn)行測量，通道之間