数字示波器原理是介绍优缺点知名品牌及使用常见问题归纳《资讯》

发布时间：2020-08-17 12:08:25 阅读：次来源：贴片机厂家

2017-12-11 14:04:34来源：贤集网赵媛

原标题：数字示波器原理是介绍，优缺点、知名品牌及使用常见问题归纳

随着电子技术的发展和变化，对电路测量的要求也变得更高，在电子制作中会发现对很多参数的测量已不是一块万用表所能胜任的了，比如单片机某I／O口的输出波形或制作放大器测其频率响应等等，所以，数字示波器自然而然地与万用表一样，变成了电子工程师和爱好者的必备工具。那么接下来贤集网小编要为大家介绍一下数字示波器原理、优缺点、知名品牌及使用常见问题。

数字示波器原理

1、数字示波器系统的硬件部分为一块高速的数据采集电路板，它能够实现双通道数据输入，每路采样频率可达到60Mbit/s，从功能上可以将硬件系统分为：信号前端放大（FET输入放大器）及调理模块（可变增益放大器）、高速模数转换模块（ADC驱动器、ADC）、FPGA逻辑控制模块、时钟分配、高速比较器、单片机控制模块（DSP）、数据通讯模块、液晶显示、触摸屏控制、电源和电池管理和键盘控制等几部分；

2、输入信号经前置放大及增益可调电路转换后，成为符合A/D转换器要求的输入电压，经A/D转换后的数字信号，由FPGA内的或者采集存储器FIFO缓存，再经通讯接口传输到计算机中，供后续数据处理，或直接由单片机控制将采集到的信号显示在LCD幕上。

数字示波器的优缺点

一、优点:

1、体积小、重量轻，便于携带，液晶显示器；

2、可以长期贮存波形，并可以对存储的波形进行放大等多种操作和分析；

3、特别适合测量单次和低频信号，测量低频信号时没有模拟示波器的闪烁现象；

4、更多的触发方式，除了模拟示波器不具备的预触发，还有逻辑触发、脉冲宽度触发等；

5、可以通过GPIB、RS232、USB接口同计算机、打印机、绘图仪连接，可以打印、存档、分析文件；

6、有强大的波形处理能力，能自动测量频率、上升时间、脉冲宽度等很多参数。

二、缺点:

1、失真比较大，由于数字示波器是通过对波形采样来显示，采样点数越少失真越大，通常在水平方向有512个采样点，受到最大采样速率的限制，在最快扫描速度及其附近采样点更少，因此高速时失真更大；

2、测量复杂信号能力差，由于数字示波器的采样点数有限以及没有亮度的变化，使得很多波形细节信息无法显示出来，虽然有些可能具有两个或多个亮度层次，但这只是相对意义上的区别，再加上示波器有限的显示分辨率，使它仍然不能重现模拟显示的效果；

3、可能出现假象和混淆波形，当采样时钟频率低于信号频率时，显示出的波形可能不是实际的频率和幅值。数字示波器的带宽与取样率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。

数字示波器的知名品牌

1、泰克数字示波器

泰克TDS1000B数字示波器是泰克科技有限公司推出的具备了高达100 MHz的带宽和高达 1 GS/s 取样率，并拥有轻巧设计和经济实惠功能的数字示波器，TDS1000B系列数字示波器的便携式标准功能包括USB连接能力、12种自动测量、简单的用户界面、上下文相关帮助、探头检查向导和终身保修服务。

2、鼎阳科技数字示波器

SIGLENT是全球最大的数字示波器ODM制造商，是目前国内出货量最大的示波器生产厂家，国际化的研发理念，打造出性能更强大、操作更人性化的SDS1000CFL系列，该产品秉承了鼎阳产品的多功能、高性能，提供最多四通道与一个外部触发输入通道，可同时捕获显示多路信号，满足产品开发及验证的应用需求，同时，产品配备高达2GSa/S的采样率，7寸彩色TFT LCD液晶屏，满足了复杂硬件设计中更高带宽、更高采样率的测试需求，单通道24K的存储深度更是领先于国内同类型产品，信号观测时间更长、更深入洞察信号细节，强大的触发和分析能力使其易于捕获和分析波形，大大提高测试效率，丰富的接口配置实现与PC无缝连接，满足对波形数据的处理需要及快捷组建测试系统。

3、福禄克数字示波器

FLUKE5500A是美国福禄克公司的一款高性能的多功能校准仪，可以对手持式和台式多用表、示波器、示波表、功率计、电子温度表、数据采集器、功率谐波分析仪、过程校准器等多种仪器进行校准，FLUKE5500A提供了GPIB(IEEE-488)、RS-232、5725A三种标准接口;在安全性方面满足IEC 1010-1(1992-1)、ANSI/ISA-S82.01-1994、CAN/CSA-C22.2NO.1010.1-92标准;FLUKE5500A输出电压可以达到1100V，电流输出可达11A，可以提供直流电压和电流、交流电压和电流的多种波形和谐波，同时输出两路电压，或者是一路电压和一路电流，模拟功率、电阻、电容热电偶和RTD，其示波器校准件还提供了稳幅正弦波、快沿、时间标记和幅度信号。

数字示波器的使用常见问题

1、如何测量直流电压？

需要设置耦合方式为直流，根据大概的范围调节垂直档位到一个合适的值，然后比较偏移线跟通道标志的位移。

2、用户反应测量220V市电的时候幅度超出屏幕范围？三相电源的相位差如何测？

DS5000系列最大输入峰峰值电压是400V，根据有效值换算峰峰值公式220V市电超过了400V峰峰值，幅度超出屏幕范围正常现象，用示波器测量三相电源相移的时候，可以设置触发源为市电，并使用一通道先测A-B波形，然后存储为参考波形，再使用探头连接B-C，这时可以测量出相移。

3、什么是混淆抑制作用？

混淆是指示波器采集的频率低于实际信号最大频率的2倍采集产生的一种状况，混淆抑制是为了防止混淆的产生而专门设计的，混淆抑制可判别信号的最大频率，并以2倍的最大频率采集信号。

4、如何捕捉非周期性的信号?

①设定触发电平至需要的值；

②、点击主控按钮SINGLE，机器开始等待，如果有某一信号达到设定的触发电平，即采样一次，显示在屏幕上，利用此功能可以轻易捕捉到偶然发生的事件，例如幅度较大的突发性毛刺：将触发电平设置到刚刚高于正常信号电平，点击SINGLE按钮，则当毛刺发生时，机器自动触发并把触发前后一段时间的波形记录下来，拖动触发位置标志线可以得到不同长度的负延迟触发，便于观察毛刺发生之前的波形。

5、如何观察低压直流电源的噪声?

①连接示波器探头于通道A1（或A2）与被测点之间；

②设定触发源（TriggerSource）为A1或A2（必须与实际被测信号输入的通道一致）；

③点击A1或A2按钮，选定耦合方式为AC（交流）耦合；

④调节采样速率及垂直灵敏度，直至得到满意的显示。

6、DS5000示波器的获取方式可应用在哪些场合？

观察单次信号请选用实时采样方式，观察高频周期性信号可以选用等效采样方式，希望观察信号的包络避免混淆，请选用峰值检测方式，期望减少所显示信号中的随即噪音，请选用平均采样方式，平均值的次数可以选择，观察低频信号，选择滚动模式方式，希望显示波形接近模拟示波器效果，请选用模拟获取方式。

7、触发和波形采集的关系如何？

针对不同类型的示波器，示波器不同的捕获方式，触发和波形采集的关系不同，如果是采样示波器或实时示波器的等价时间采样模式，一个波形的采集需要多次触发完成的。针对实时示波器的实时采样模式，触发一次，波形肯定会采集一次，不触发，波形也可能采集，这就是触发的AUTO模式。（有三种触发模式，一种是AUTO，不触发，波形也会刷新，但波形在屏幕上会不稳定，另一种是NORMAL，只有触发才刷新，最后一种是SINGLE，第一次触发捕获波形，以后就不在捕获波形了）。

8、RIGOL产品保存波形后的数据能自动生成EXCEL表？

能。Ultrascope软件能够把下载后波形数据自动保存为Excel表的文件格式。RVO虚拟仪器在软件里没有自动生成Excel表的功能，但是我们提供一个转换工具(在RIGOL的官方主页有免费下载，软件名称：DatKitforRVO3000&4000Series），利用这款工具可以把RVO保存为“*.dat”文件格式转换为“*.txt”的文本文件格式，修改txt为xls即可将数据保存在Excel表上。

9、采集信号后，画面中并未出现信号的波形。怎么处理？

①检查探头是否正常接在信号连接线上；

②检查信号连接线是否正常接在BNC（即通道连接器）上；

③检查探头是否与待测物正常连接；

④检查待测物是否有讯号产生（可将有讯号产生的通道与有问题的通道接在一起来确定问题所在）；

⑤再重新采集信号一次。

10、毛刺/脉宽触发的应用场合有那些？

毛刺/脉宽触发一般有两种典型应用场合，一是同步电路行为，如利用它来同步串行信号，或对于干扰非常严重的应用，无法用边沿触发正确同步信号，脉宽触发就是一个选择；另一是用来发现信号中的异常现象，如因干扰或竞争引起的窄毛刺，由于该异常是偶发显现，必须用毛刺触发来捕获(另一种方法是峰值检测方式，但峰值检测的方法有可能受其最大采样率的限制，同时，一般是能看，不能测)。若被测对象的脉冲宽度是50ns，而且该信号没有任何问题，也就是说，没有因干扰，竞争等问题引起的信号畸变或更窄的，用边沿触发就可同步该信号，无需使用毛刺触发。

以上是贤集网小编为大家介绍的数字示波器原理、优缺点、知名品牌及使用常见问题。数字示波器中最重要的电路是A／D转换电路，它的作用是将被测信号采样并转换成数字信号存入存储器，说它是数字示波器的咽喉一点也不为过，因为它直接决定着数字示波器所能测量的最高频率，根据奈奎斯特定理，采样频率至少是被测信号最高频率的2倍才能复现出被测信号，而在数字示波器中采样频率至少应该是被测信号频率的5～8倍才行，否则根本观察不到信号的波形。