示波器的原理以及功能

時間 2021-12-19 16:08:18

1樓:匿名使用者

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。俗話說,電是看不見摸不著的。但是示波器可以幫我們「看見」電訊號,便於人們研究各種電現象的變化過程。

所以示波器的核心功能,就和他的名字一樣,是顯示電訊號波形的儀器,以供工程師查詢定位問題或評估系統效能等等。

而波形,也有多種定義,比如時域或者頻域的波形,對於示波器而言,大多數時候測量的是電壓隨時間的變化,也就是時域的波形。因此,示波器可以分析被測點電壓變化情況,從而被廣泛的應用於各個電子行業及領域中。

一般我們業內對示波器的分類只按模擬示波器和數字示波器來分,有些廠家可能為了突出其示波器的某項功能給其命名為其他名字,比如數字螢光示波器等。但其本質原理依然逃不出這2大示波器類別。

模擬示波器是屬於早期的示波器,主要基於陰極射線管(也叫映象管,曾廣泛應用於早期的電視機、顯示器)打出的電子束通過水平偏轉和垂直偏轉系統,打在螢幕的螢光物質上顯示波形。

然而到了現在,模擬示波器所剩下的優點,似乎就只有**了。它沒有儲存資料和分析波形能力,觸發功能也有限,捕獲單次和偶發訊號的能力也不行,而且由於其內部採用了大量模擬器件,隨著時間溫度變化這些器件也會發生變化,因此效能也不穩定。現代電子測量中幾乎已經淘汰了模擬示波器,因此我們今天主要講的也是數字示波器。

早期的數字示波器,由於顯示技術制約,使用的依然是模擬示波器上的crt(cathode ray tube,陰極射線管)顯示屏。數字示波器區別於模擬示波器的最大不同,主要在於輸入的訊號不再直接打到顯示屏上,而是通過adc(analog to digital converter,模數轉換器)對訊號取樣和數位化處理後存入快取記憶體裡,再通過訊號處理電路將資料讀出來。

由於早期的數字示波器用crt顯示,因此還需要通過dac數模轉換器把數字量轉換成模擬量顯示到crt顯示屏上。現代化的數字示波器,也已經大多不再使用crt顯示屏,而是採用液晶顯示屏,不但體積減少很多,有些還提供了更加操作便捷的觸控功能,而且也不再需要把數位化的取樣點轉換成模擬訊號了。由於這兩者在功能結構上沒有本質區別,所以業界一般也沒有crt示波器和lcd示波器的叫法。

數字示波器很多時候都被叫做數字儲存示波器,因為數字示波器中重要的一環,就是把adc採集的資料儲存起來。現代數字示波器採集資料的主要過程我們通過這塊麥科信sto1104c智慧型示波器的主機板進行直觀了解:

①訊號通過探頭衰減成合適比例送入示波器前端。示波器能測多大電壓一般取決於探頭,探頭通過衰減可以把上萬伏的電壓訊號變成幾十伏。

②訊號通過耦合電路到達前端衰減器和放大器,示波器軟體上表現為調節垂直檔位,使得波形盡量佔滿整個螢幕,從而提高垂直精度,使測量更準確。前端部分很大程度上決定了示波器的第一指標:頻寬。

③arm處理器控制fpga調節adc模數轉換器取樣率,示波器軟體上表現為調節時基,由於儲存深度為固定值,取樣率 = 儲存深度 ÷ 波形記錄時長,通常時基設定的改變是通過改變取樣率來實現的。因此廠家標註的取樣率往往是在特定時基設定之下才有效的,在大時基下受儲存深度的影響,取樣率不得不降低。adc模數轉換器和ram高速儲存器影響著示波器的另外兩大指標:

取樣率和儲存深度。

④接下去,由fpga驅動adc同步取樣,adc將採集到的資料進行二進位制資料化並寫入快取記憶體。儲存器快取即儲存深度,一般儲存器的大小是示波器標識儲存深度大小的四倍,因為fpga無法控制示波器的觸發,因此採集的訊號必定先是標識儲存深度的2倍,然後再來根據觸發篩選其中的一段波形,所以示波器可以看到觸發位置之前的波形。又由於示波器在篩選之前採集的波形的時候,採集不能停,否則就會導致波形捕獲率太低,因此同時還需要繼續採集同樣長度的取樣點,如此反覆,這樣一來就是四倍了。

⑤收到觸發指令後,儲存器再把資料交給arm處理器處理

⑥arm處理器將資料處理後通過顯示介面將資料輸出至顯示屏展示給使用者。通過計算,示波器還能模仿出類似模擬示波器的多級輝度顯示,以及數字示波器特有的色溫顯示效果,餘暉顯示效果。

⑦示波器處理完資料後,可以把當前的波形影象或者是資料儲存到儲存器中,要注意這裡的儲存完全不同於儲存深度的高速存緩,大多數示波器採用外部儲存器如u盤,sd卡,電腦等,現在一些現代化的示波器會內建大儲存可以直接儲存在示波器裡。

這個過程中,②③④都是並行處理的。

由於數字示波器處理速度的制約,所以它並不能保證被測訊號的波形能連續不斷地實時顯示在螢幕上,顯示的兩個波形之間會有波形資料丟失,也即所說的死區時間,這也是數字示波器相比較於模擬示波器的最大缺點了。不過,隨著示波器運算能力的增強,波形捕獲率的不斷上公升,這一缺點也在被慢慢彌補。

2樓:麥科信

現代數字儲存示波器的工作原理簡述

什麼是示波器?示波器的作用和原理是什麼

3樓:無語翹楚

示波器的作用是用來測量交流電或脈衝電流波的形狀的儀器,由電子管放大器、掃瞄振盪器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外,還可以測定頻率、電壓強度等。凡可以變為電效應的週期性物理過程都可以用示波器進行觀測。

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電訊號變換成看得見的影象,便於人們研究各種電現象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在塗有螢光物質的屏面上,就可產生細小的光點(這是傳統的模擬示波器的工作原理)。

在被測訊號的作用下,電子束就好像一支筆的筆尖,可以在屏面上描繪出被測訊號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同訊號幅度隨時間變化的波形曲線,還可以用它測試各種不同的電量,如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。

分類按照訊號的不同分類

模擬示波器採用的是模擬電路(示波管,其基礎是電子槍)電子槍向螢幕發射電子,發射的電子經聚焦形成電子束,並打到螢幕上。螢幕的內表面塗有螢光物質,這樣電子束打中的點就會發出光來。

數字示波器則是資料採集,a/d轉換,軟體程式設計等一系列的技術製造出來的高效能示波器。數字示波器的工作方式是通過模擬轉換器(adc)把被測電壓轉換為數字資訊。數字示波器捕獲的是波形的一系列樣值,並對樣值進行儲存,儲存限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止,隨後,數字示波器重構波形。

數字示波器可以分為數字儲存示波器(dso),數字螢光示波器(dpo)和取樣示波器。

4樓:麥科信

現代數字儲存示波器的工作原理簡述

5樓:匿名使用者

示波器觀察電壓隨時間變化規律的電子儀器,應用廣泛。

6樓:匿名使用者

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。俗話說,電是看不見摸不著的。但是示波器可以幫我們「看見」電訊號,便於人們研究各種電現象的變化過程。

所以示波器的核心功能,就和他的名字一樣,是顯示電訊號波形的儀器,以供工程師查詢定位問題或評估系統效能等等。

而波形,也有多種定義,比如時域或者頻域的波形,對於示波器而言,大多數時候測量的是電壓隨時間的變化,也就是時域的波形。因此,示波器可以分析被測點電壓變化情況,從而被廣泛的應用於各個電子行業及領域中。

一般我們業內對示波器的分類只按模擬示波器和數字示波器來分,有些廠家可能為了突出其示波器的某項功能給其命名為其他名字,比如數字螢光示波器等。但其本質原理依然逃不出這2大示波器類別。

模擬示波器是屬於早期的示波器,主要基於陰極射線管(也叫映象管,曾廣泛應用於早期的電視機、顯示器)打出的電子束通過水平偏轉和垂直偏轉系統,打在螢幕的螢光物質上顯示波形。

然而到了現在,模擬示波器所剩下的優點,似乎就只有**了。它沒有儲存資料和分析波形能力,觸發功能也有限,捕獲單次和偶發訊號的能力也不行,而且由於其內部採用了大量模擬器件,隨著時間溫度變化這些器件也會發生變化,因此效能也不穩定。現代電子測量中幾乎已經淘汰了模擬示波器,因此我們今天主要講的也是數字示波器。

早期的數字示波器,由於顯示技術制約,使用的依然是模擬示波器上的crt(cathode ray tube,陰極射線管)顯示屏。數字示波器區別於模擬示波器的最大不同,主要在於輸入的訊號不再直接打到顯示屏上,而是通過adc(analog to digital converter,模數轉換器)對訊號取樣和數位化處理後存入快取記憶體裡,再通過訊號處理電路將資料讀出來。

由於早期的數字示波器用crt顯示,因此還需要通過dac數模轉換器把數字量轉換成模擬量顯示到crt顯示屏上。現代化的數字示波器,也已經大多不再使用crt顯示屏,而是採用液晶顯示屏,不但體積減少很多,有些還提供了更加操作便捷的觸控功能,而且也不再需要把數位化的取樣點轉換成模擬訊號了。由於這兩者在功能結構上沒有本質區別,所以業界一般也沒有crt示波器和lcd示波器的叫法。

數字示波器很多時候都被叫做數字儲存示波器,因為數字示波器中重要的一環,就是把adc採集的資料儲存起來。現代數字示波器採集資料的主要過程我們通過這塊麥科信sto1104c智慧型示波器的主機板進行直觀了解:

①訊號通過探頭衰減成合適比例送入示波器前端。示波器能測多大電壓一般取決於探頭,探頭通過衰減可以把上萬伏的電壓訊號變成幾十伏。

②訊號通過耦合電路到達前端衰減器和放大器,示波器軟體上表現為調節垂直檔位,使得波形盡量佔滿整個螢幕,從而提高垂直精度,使測量更準確。前端部分很大程度上決定了示波器的第一指標:頻寬。

③arm處理器控制fpga調節adc模數轉換器取樣率,示波器軟體上表現為調節時基,由於儲存深度為固定值,取樣率 = 儲存深度 ÷ 波形記錄時長,通常時基設定的改變是通過改變取樣率來實現的。因此廠家標註的取樣率往往是在特定時基設定之下才有效的,在大時基下受儲存深度的影響,取樣率不得不降低。adc模數轉換器和ram高速儲存器影響著示波器的另外兩大指標:

取樣率和儲存深度。

④接下去,由fpga驅動adc同步取樣,adc將採集到的資料進行二進位制資料化並寫入快取記憶體。儲存器快取即儲存深度,一般儲存器的大小是示波器標識儲存深度大小的四倍,因為fpga無法控制示波器的觸發,因此採集的訊號必定先是標識儲存深度的2倍,然後再來根據觸發篩選其中的一段波形,所以示波器可以看到觸發位置之前的波形。又由於示波器在篩選之前採集的波形的時候,採集不能停,否則就會導致波形捕獲率太低,因此同時還需要繼續採集同樣長度的取樣點,如此反覆,這樣一來就是四倍了。

⑤收到觸發指令後,儲存器再把資料交給arm處理器處理

⑥arm處理器將資料處理後通過顯示介面將資料輸出至顯示屏展示給使用者。通過計算,示波器還能模仿出類似模擬示波器的多級輝度顯示,以及數字示波器特有的色溫顯示效果,餘暉顯示效果。

⑦示波器處理完資料後,可以把當前的波形影象或者是資料儲存到儲存器中,要注意這裡的儲存完全不同於儲存深度的高速存緩,大多數示波器採用外部儲存器如u盤,sd卡,電腦等,現在一些現代化的示波器會內建大儲存可以直接儲存在示波器裡。

這個過程中,②③④都是並行處理的。

由於數字示波器處理速度的制約,所以它並不能保證被測訊號的波形能連續不斷地實時顯示在螢幕上,顯示的兩個波形之間會有波形資料丟失,也即所說的死區時間,這也是數字示波器相比較於模擬示波器的最大缺點了。不過,隨著示波器運算能力的增強,波形捕獲率的不斷上公升,這一缺點也在被慢慢彌補。

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示波器能應用在哪些方面,示波器的主要功能和作用

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