示波器是什么
示波器是一種電子測(cè)試和測(cè)量?jī)x器,以 X-Y 圖的形式以圖形方式顯示電信號(hào)。在這里,水平(X)表示時(shí)間,垂直(Y)軸表示電壓大小。因此,示波器本質(zhì)上顯示電信號(hào)電壓如何隨時(shí)間變化的圖表。
萬(wàn)用表也測(cè)量電信號(hào)的電壓,而示波器通過(guò)使用波形直觀地表示信號(hào),將這種測(cè)量提升到一個(gè)新的水平。通過(guò)繪制此類波形,可以輕松解釋信號(hào)的基本屬性,例如幅度、頻率、周期、上升和下降時(shí)間等。
例如,如果您正在設(shè)計(jì) 12V 電源,萬(wàn)用表只能顯示電源的輸出是否為 12V。另一方面,示波器可以顯示輸出功率的波形,您可以在其中分析噪聲、紋波、開(kāi)關(guān)頻率等,并進(jìn)行任何改進(jìn)或校正。
基本上,示波器有兩種類型,模擬和數(shù)字。這種分類只有在 1990 年代數(shù)字存儲(chǔ)示波器開(kāi)發(fā)后才變得重要。

模擬示波器
模擬示波器,它使用陰極射線管來(lái)顯示波形。屏幕上涂有熒光物質(zhì),只要被電子束集中就會(huì)發(fā)光。當(dāng)連續(xù)的熒光點(diǎn)亮起時(shí),您可以看到信號(hào)的再現(xiàn)圖形。為了使示波器穩(wěn)定地顯示波形,必須使用觸發(fā)。當(dāng)顯示屏上的整個(gè)波形跡線完成時(shí),示波器會(huì)等到特定的事件發(fā)生后(例如,上升沿超過(guò)某個(gè)電壓值)再次開(kāi)始顯示跡線。未經(jīng)觸發(fā)的顯示畫面是沒(méi)有用處的,因?yàn)樗@示的波形并不穩(wěn)定(同樣適用于下面將會(huì)討論的 DSO 和 MSO 示波器)。
模擬示波器非常實(shí)用,因?yàn)闊晒恻c(diǎn)會(huì)繼續(xù)發(fā)光一段時(shí)間而不會(huì)馬上消失。您可以在幾個(gè)彼此重疊的示波器跡線上看到信號(hào)的毛刺或不規(guī)則性。由于當(dāng)電子束擊中屏幕時(shí)便會(huì)顯示波形,所以顯示信號(hào)的亮度與實(shí)際信號(hào)的亮度有關(guān)。這使顯示屏與三維顯示屏類似(換句話說(shuō),x 軸代表時(shí)間,y 軸代表電壓,而 z 軸則代表亮度)。
模擬示波器的不足之處是無(wú)法使顯示畫面 “固定”,從而使波形停留較長(zhǎng)的時(shí)間。當(dāng)熒光物質(zhì)不再發(fā)光時(shí),該部分的信號(hào)也隨之消失。此外,您無(wú)法自動(dòng)執(zhí)行波形測(cè)量,必須使用顯示屏上的網(wǎng)格線進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量。電子束在進(jìn)行水平掃描和垂直掃描時(shí)存在一個(gè)速度上限,這會(huì)導(dǎo)致模擬示波器可顯示的信號(hào)類型也十分有限。盡管模擬示波器目前還擁有不少用戶,但其銷量大不如前。數(shù)字示波器已經(jīng)成為用戶的主流選擇。

數(shù)字示波器
數(shù)字存儲(chǔ)示波器(通常稱為 DSO)是為了彌補(bǔ)模擬示波器的諸多不足而發(fā)明的。 DSO 輸入一個(gè)信號(hào),并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其數(shù)字化。衰減器會(huì)調(diào)整波形。垂直放大器會(huì)在波形傳到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)時(shí)做進(jìn)一步的調(diào)整。ADC 會(huì)對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行采樣和數(shù)字轉(zhuǎn)換,隨后將這個(gè)數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中。觸發(fā)器會(huì)尋找觸發(fā)事件,而時(shí)基會(huì)調(diào)整示波器的時(shí)間顯示。在示波器顯示信號(hào)之前,微處理器系統(tǒng)可以執(zhí)行您指定的其他后期處理任務(wù)。
數(shù)據(jù)以數(shù)字形式表示,可使示波器執(zhí)行各種波形測(cè)量。信號(hào)可以無(wú)限期地存放在存儲(chǔ)器中,也可打印或通過(guò)閃存、LAN、 USB 或 DVD-RW 傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。事實(shí)上,您還能通過(guò)軟件提供的虛擬前面板在計(jì)算機(jī)上控制和監(jiān)測(cè)示波器。
數(shù)字存儲(chǔ)示波器用于各種應(yīng)用。生物醫(yī)學(xué)工程師使用它們來(lái)測(cè)量來(lái)自人體的電信號(hào),例如心跳和腦電波。電信工程師使用 DSO 測(cè)試手機(jī)和其他通信設(shè)備。航空航天工程師用它們來(lái)測(cè)試飛機(jī)部件,同時(shí)汽車工程師使用它們來(lái)測(cè)試車輛電子系統(tǒng)。設(shè)計(jì)工程師使用 DSO 來(lái)驗(yàn)證其設(shè)計(jì)的性能。
數(shù)字存儲(chǔ)示波器的組件數(shù)字存儲(chǔ)示波器通常具有五個(gè)主要組件:顯示器、垂直輸入通道、水平輸入通道、觸發(fā)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器。顯示器用于可視化正在測(cè)量的電信號(hào);垂直輸入通道用于測(cè)量信號(hào)的振幅;而水平輸入通道用于測(cè)量信號(hào)的頻率;觸發(fā)器用于啟動(dòng)和停止測(cè)量過(guò)程。
數(shù)字存儲(chǔ)示波器有兩種操作模式:?jiǎn)未魏椭貜?fù)。在單次模式下,示波器采集并存儲(chǔ)一個(gè)信號(hào)。在重復(fù)模式下,示波器連續(xù)采集和存儲(chǔ)信號(hào)。
數(shù)字示波器的幾個(gè)優(yōu)勢(shì):
更加準(zhǔn)確和精確;
擁有更寬的動(dòng)態(tài)范圍;
可輕松連接到計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析;
可以測(cè)量非??斓男盘?hào),這些信號(hào)很難或不可能測(cè)量 模擬示波器;
具有自動(dòng)測(cè)量和分析采集數(shù)據(jù)的功能。

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