电子测量与仪器 第四章 时域测量-电子示波器.ppt

4.6数字存储示波器一、数字示波器的组成原理:（不同时期的DSO）
1、模拟+数字存储示波器(早期)2、单处理器数字示波器(较早前)组成：取样通道、X通道、Y通道、示波管、CPU、GPIB。CPU控制采样、存储、读出、显示等，信息通道总线交换。
控制部分：键盘+CPU+程序ROM。ROM内写有仪器的工作程序，通过键盘进行参数设定，测试等。
采样通道：模拟信号A/D数字信号存储于RAM。此过程受CPU控制。
读出显示：Y通道将RAM中的数字信号重新恢复成模拟信号；X通道产生阶梯扫描电压。X、Y通道同时加在示波管CRT上把波形沿水平方向展开。RAM3、多处理器数字示波器(较新)
提高采集速度、带宽，反混迭失真
①模拟通道：包括多个模拟通道，信号经衰减器、前置放大、S/H、后置放大器后送入A/D转换。前置放大器的信号同时送入触发选择器。
②采集处理器：示波器中使用随机-重复采样技术，采样处理器根据采样与触发的对应关系来确定数据在波形存储器中的位置，以便重构波形。
③波形翻译器：专用的处理器。将数据点与时间值按时间顺序对应，翻译成与显示器Y、X相对应的水平像素位置。
CRT—D/A，光栅，LCD—不需要D/A
④主微处理器：人机接口，软件操作系统，增强功能按键接口LeCroy
(USA)二、信号采集处理技术
1、早期数字示波器的缺点欠采样生成的混迭失真2、采样方式
实时采样：满足采样定理，内插显示(4~5)BW，不内插10BW。
高速A/D及RAM价格比较高，对于重复信号，以较低的采样频率获得较高的采样带宽。
随机采样：每个周期采集一定数量的样点，经多个周期的样点恢复出波形。信号与采样时钟非同步，采样触发点与下一个采样点的时间间隔是随机的，信号为周期信号，每个周期的采样，等效为对“同一波形”的(欠)采样。
顺序采样：满每一周期采一个样点。所需要时间长，不能观测单次信号3、采样速率
采样速率又称数字化速率。描述方式：
①单位时间内的采样次数，20Msps
②采样频率描述，20MHz
③信息率描述，单位时间内储存多少bit/byte.160Mb/s

采样速率可以提高DSO带宽，但采集速率还受采集存储器容量的限制。一般在不同扫描时，采样速率是不一样的，但存储容量是相同的，如存储10000点。4、采集器件
主要是指A/D器件。高速的A/D技术，目前已有10Gsps.。高速的A/D技术有两种类型：
①并联比较式A/D转换器
同时通过多个A/D交叉复用，控制时钟依次叉开，可进一步成倍提高采样速率。
这种组合方式降低了对A/D的速率及RAM的存储速度的要求。+
_A/D1②CCD+A/D技术
CCD：高速模拟存储2.5Gsps
A/D：低速数字化处理5、采样存储器
速度要求：多个低速存储器分时轮流写入。要求精确定时。
数据更新：具有循环存储功能。触发点尖峰干扰7、采样速率与记录长度
采样速率与记录长度有以下关系：
L(p)=fs(sps)×S(t/div)×10(div)B8、有效比特分辨率
分辨率都较低，8bit，受信号频率，存储数据量，干扰等限制。四、示波器的技术指标
1、带宽（BW）：幅度随频率变化下跌3dB时的频率宽度
重复带宽：采用非实时取样技术，可做到很宽，几十GHz
单次带宽：有效存储带宽，与采样速率，波形重组方法有关
2、上升时间(RiseTime)：与模拟示波器的不同.扫速（采样间隔）2点or3点？
3、垂直灵敏度:V/div1-2-5步进(与校准信号比较得到误差)
4、垂直分辨率:与A/D比特数有关5、采样速率（SampleRate）：A/D的最高采样速率，现代DSO可达20GS/s以上。
采样速率fs，每格样点数N/div，扫速t/div
fs=N/(t/div)
6、记录长度(存储深度)：
7、扫速：t/div1-2-5步进(与校准信号比较得到误差)
8、水平分辨率：精密触发内插器N,分辨率1/Nfs
9、触发灵敏度：能够触发同步的最小信号幅度
触发晃动：同步的良好程度五、基本功能
1、自动刻度(AutoScan)
2、存储/调出(Save/Recall)
3、光标测量:水平，垂直光标
4、波形存储：波形存储器ROM(4ch)，像素存储器RAM
5、延迟调节(Delay)
6、单次捕捉(Single)
7、捕捉尖峰干扰：峰值存储技术编辑课件作业
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