数字示波器的入门基础

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数字示波器:从功能来说，数字示波器与模拟示波器相同，只是从内部机理来说，数字示波器是采用模拟/数字变换器对波形进行取样及数字化得到波形的数据，并对数据进行处理显示的。由于数字示波器的数学运算功能，它可以是一台具有波形显示的电压表、电流表、FFT频率计、功率测量和波形参数分析的综合智能性仪表。数字示波器三巨头：力科、泰克、安捷伦，国内很多厂商都推出自己的数字示波器，产品性能参差不齐，其中以普源（RIGOL）做数字示波器最早，而鼎阳科技（Siglent）近几年发展迅猛，作为最强劲的“黑马”，大有从普源手中扛起国产示波器的领军旗帜之势
带宽:示波器的带宽描述示波器能够观测的信号频率的特性，是以-3dB点(即信号幅度衰减一倍)作为定义的，所以100MHz的信号输入到100MHz带宽的示波器 ，我们观测到的信号幅度就只有实际值的一半 。这样要达到2%的测量精度，我们至少应当选择5倍于最高频率成分的带宽示波器。带宽一般又有单次带宽跟重复信号带宽之分。使用中示波器带宽应包含探头和示波器整个测量系统的问题。国产示波器带宽现阶段都处于中下游水平，最高带宽达到300MHz，国内现在能达到300MHz带宽的厂商仅为鼎阳科技（Siglent）跟北京普源（RIGOL），但鼎阳科技300MHz带宽、2GS/s采样率的示波器已经大量出货,接收市场检验，相比较为稳定。
取样率:
取样率是数字示波器最关键的指标，数字示波器采用采样器和A/D变换器对信号进行采集，取样率即指这时的A/D变换器工作速度，以 S/s 即，每秒采集的点数作为其单位。采样一般有：实时采样、等效采样之分。实时采样是最为直观的采样方式，它不仅适用捕获重复信号、而且是捕获非重复信号和单次信号的有效技术。以及是捕获隐藏在重复信号中的毛刺和异常信号前提条件，但是实时采样率由于硬件限制一般都不能太高，所以在高频率测量时引用等效采样技术，等效采样应用在重复性的周期信号，对于测量高频率信号很有作用。总的来说在带宽确定下，采样率决定了示波器的精确捕获和复现能力，如果采样率不足，将会使信号失去高频成分，使用中建议采样率最好是带宽的5倍以上。鼎阳科技（Siglent）的实时采样率为2GS/s/、等效采样率高达50G S/s，属于国产示波器的高端技术。
波形记录:是示波器能够记录的最大点数，最大记录长度由示波器的存储容量决定也叫存储深度，要增加存储容量才能增加记录长度，记录时间＝记录长度 / 采样率, 由于时基和采样率是联动的，所以时基的速度快慢将同时改变采样率的高低。当采样率达到指标定义最高速率时，加快基速度的调整，采样率将不能加快。在保证对单次信号进行精确捕获前提下，示波器存储深度越长，波形的存储时间就越长。 由于示波器存储深度有限。使用的不是示波器最高采样率，对单次信号进行捕获时。提高采样率可以提高对信号的捕获精度和分辨率。但降低了存储信号的时间存储时间。采样率和存储深度有限，提高存储时间只能降低采样率，但降低采样率将失去波形的细节同时失去快沿信号的高频成份使上升时间变慢.
示波器存储长度对波形的记录是以波形精确捕获为前提。鼎阳科技（Siglent）示波器最大提供2M的存储深度，处于业界最大水平。远远领先于其它竞争对手。
波形更新率:及示波器每秒钟能够采集到的最大波形数。由于示波器内部需要对采集到的信号进行处理，这将花费一些时间，此时示波器是不进行波形采集工作的，即处于死区。所以很多的示波器每秒种只能采集一百到几百个波形，这对波形的显示起到一个制约的作用，但是在高的刷新率情况下首先要保证有足够的采样率，否则也是没有实际意义，因为此时采集的波形根本没有变化。
采样方式：包括采样、峰值检测、平均
采样：是最简单的捕获模式，每一个采样间隔，示波器存储一个采样点的值，并做为波形一个点。
峰值检测：以最高的采样速率运行ADC，既便设置的时基非常慢。采样模式不能捕获采样点之间的快速变化的信号，而峰值检测模式可以捕获到。利用该模式可非常有效地观察到偶尔发生的窄脉冲。
平均：是示波器把连续的各次波形采集的结果，通过计算连续捕获得到的波形点的平均值，产生最后显示的波形。采用平均捕获模式，示波器要用更长的时间才能响应信号的变化。平均模式在减少噪声的同时并没有损失带宽将噪声删除，有利于对信号进行精确测量
触发类型：发能使信号在正确的位置点同步水平扫描，使信号特性清晰。触发控制按钮可以稳定重复的波形并捕获单次波形。
鼎阳示波器强大的触发包括：边沿触发、交替触发、脉冲触发、视频触发、斜率触发。大多数用示波器的用户只采用边沿触发方式，如果拥有其它触发能力在某些应用上是非常有用的，特别是对新设计产品的故障查寻，先进的触发方式可将所关心的事件分离出来，找出您关心的非正常问题，从而最有效地利用采样速率和存储深度。
触发方式：自动、正常、单次
自动：波形在不管是否满足触发条件下都刷新
正常：波形满足触发条件下刷新，不满足触发条件时不刷新等待下一次触发事件的发生
单次：在满足触发条件下采集一次，然后停止
触发电路的作用就是在于保证每次时基在屏幕的扫描的时候，时基扫描都从输入信号上的一上精确确定的点开始
探头补偿：探头在配合相应的示波器通道首次使用时，一般要进行探头补偿，也就是调整其无源探头上面的旋钮达到调节电容，使之达到阻抗匹配，从而对让信号无失真地输入示波器。探头在使用过程中一般都需要此操作，方法就是：把探头打到*10档位，示波器也选择*10档位，然后把探头挂到示波器的校准端上，此时会是一个方波，在欠补偿跟过补偿的情况下，方波的横线不会跟基准线水平，就是通过调整探头电容让之与基准线水平。
灵敏度：示波器的灵敏度是以每格/伏特数来衡量的，在多数的示波器上，灵敏度控制都是按1-2-5的序列步进变化的。
耦合：耦合控制机构决定输入信号从示波器前面板上的BNC输入端通到该通道垂直偏转系统其它部分的方式，一般包括：AC耦合、DC耦合、接地

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谢谢，学习了