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數(shù)字存儲(chǔ)示波器基礎(chǔ)
2013-03-03
你可能還記得，第一章中我們談到，普通模擬示波器CRT上的P31熒光物質(zhì)的余輝時(shí)間小于1ms。在有些情況下，使用P7熒光物質(zhì)的CRT能給出大約300ms的余輝時(shí)間。只要有信號(hào)照射熒光CRT就將不斷顯示信號(hào)波形。而當(dāng)信號(hào)去掉以后使用P31材料的CET上掃跡迅速變暗，而使用P7材料的CRT上掃跡停留時(shí)間稍長(zhǎng)一些。
那么，如果信號(hào)在一秒鐘內(nèi)只有幾次，或者信號(hào)的周期為數(shù)秒至珍長(zhǎng)，甚至于信號(hào)只發(fā)生一次，那又將會(huì)怎么樣呢？在這種情況下，使用我們上面介紹過(guò)的模擬示波器則幾乎乃至于完全不能觀察這些信號(hào)。
因此我們需要找到在熒光物質(zhì)上保持信事情軌跡的方法。為達(dá)到這一目的而采用的一種老式方法是使用一種稱(chēng)為存儲(chǔ)示波管的特殊CRT。這種示波管的熒光物質(zhì)后面裝有柵網(wǎng)，通過(guò)在柵網(wǎng)上充載電荷的方法存貯電子束的路徑。這種示波管價(jià)格很昂貴又比較脆弱，并且只能耐有限的時(shí)間內(nèi)保持軌跡。
數(shù)字存儲(chǔ)的方法克服了所有這些缺點(diǎn)，并且還帶來(lái)了很多附加的特色，下面列出部分特點(diǎn)：
·可以顯示大量的預(yù)觸發(fā)信息。
·可通通過(guò)使用光標(biāo)和不使用光標(biāo)的方法進(jìn)行全自動(dòng)的測(cè)量。
·可以長(zhǎng)期貯存波形。
·可以在打印機(jī)或繪圖儀上制作硬考貝以供編制文件之用。
·可以反新采集的波形和操作人員手工或示波器全自動(dòng)采集的參考波形進(jìn)行比較。
·可以按通過(guò)/不通過(guò)的原則進(jìn)行判斷。
·波形信息可用數(shù)學(xué)進(jìn)行處理。
何謂數(shù)字存儲(chǔ)
從字意上不難看出，所謂數(shù)字存儲(chǔ)就是在示波器中以數(shù)字編碼的形式來(lái)貯存信號(hào)。
當(dāng)信號(hào)進(jìn)入數(shù)字存儲(chǔ)示波器，或稱(chēng)DSO以后，在信號(hào)到達(dá)CRT的偏轉(zhuǎn)電路之前（圖18），示波器將按一定的時(shí)間間隔對(duì)信號(hào)電壓進(jìn)行采樣。然后用一個(gè)模/數(shù)變換器（ADC）對(duì)這些瞬時(shí)值或采樣值進(jìn)行變換從而生成代表每一個(gè)采樣電壓的二進(jìn)制字。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為數(shù)字化。
多數(shù)示波器使用比特的模/數(shù)變換器，所以能夠按28=256個(gè)不同的電壓層次來(lái)表示信號(hào)電平，這樣就能夠提供足夠的細(xì)節(jié)以便研究信號(hào)和進(jìn)行測(cè)量，在這種垂直分辨率下，可以顯示的最小分辯率號(hào)步進(jìn)值大約和CRT屏幕上光點(diǎn)的直徑大小相同，代表采樣電壓值的一個(gè)ADC輸出字包含8個(gè)比特，并稱(chēng)為一個(gè)字節(jié)。
在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，增加垂直分辨率的限制因素之一是成本問(wèn)題，在制造ADC時(shí)，輸出字每多增加一個(gè)比特，就需要將所用的比較器數(shù)增加一倍并使用更大的編碼變換器，這樣一來(lái)就使得ADC電路在電路板上占據(jù)大一倍的芯片空間，并消耗多一倍的功率（這又將進(jìn)一步影響周?chē)娐罚┙Y(jié)果，增加垂直分辨率又帶了價(jià)格的提高。
時(shí)基和水平的分辨率
在數(shù)字存儲(chǔ)示波器中，水平系統(tǒng)的作用是確保對(duì)輸入信號(hào)采集足夠數(shù)量的采樣值，并且每個(gè)采樣值取自正確的時(shí)刻，和模擬示波器一樣，水平偏轉(zhuǎn)的速度取決于時(shí)基的設(shè)置（s/格）。
構(gòu)成一個(gè)波形的組全部的采樣叫作一個(gè)記錄，用一個(gè)記錄可以重建一個(gè)或多個(gè)屏莫的波形，一個(gè)示波器可以貯存的采樣點(diǎn)數(shù)稱(chēng)為記錄長(zhǎng)度或采集長(zhǎng)度，記錄長(zhǎng)度用字節(jié)或千字節(jié)來(lái)表示，1千字節(jié)（1KB）等于1024個(gè)采樣點(diǎn)。
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