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虛擬示波器使用時(shí)必須注意的幾個(gè)問題

    虛擬示波器因具有波形觸發(fā),、存儲(chǔ),、顯示,、測(cè)量,、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，其使用日益普及,。由于虛擬示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異,，如果使用不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差,，從而影響測(cè)試任務(wù),。

    區(qū)分模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬

    帶寬是示波器最重要的指標(biāo)之一。模擬示波器的帶寬是一個(gè)固定的值,，而虛擬示波器的帶寬有模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬兩種,。虛擬示波器對(duì)重復(fù)信號(hào)采用順序采樣或隨機(jī)采樣技術(shù)所能達(dá)到的最高帶寬為示波器的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬，數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬與最高數(shù)字化頻率和波形重建技術(shù)因子K相關(guān)（數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬=最高數(shù)字化速率/K）,，一般并不作為一項(xiàng)指標(biāo)直接給出,。從兩種帶寬的定義可以看出，模擬帶寬只適合重復(fù)周期信號(hào)的測(cè)量,，而數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬則同時(shí)適合重復(fù)信號(hào)和單次信號(hào)的測(cè)量,。廠家聲稱示波器的帶寬能達(dá)到多少兆，實(shí)際上指的是模擬帶寬,，數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬是要低于這個(gè)值的,。例如說TEK公司的TES520B的帶寬為500MHz，實(shí)際上是指其模擬帶寬為500MHz,，而最高數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬只能達(dá)到400MHz遠(yuǎn)低于模擬帶寬,。所以在測(cè)量單次信號(hào)時(shí)，一定要參考虛擬示波器的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬,，否則會(huì)給測(cè)量帶來意想不到的誤差,。

    有關(guān)采樣速率

    采樣速率也稱為數(shù)字化速率，是指單位時(shí)間內(nèi),，對(duì)模擬輸入信號(hào)的采樣次數(shù),，常以MS/s表示。采樣速率是虛擬示波器的一項(xiàng)重要指標(biāo),。

    1.如果采樣速率不夠,，容易出現(xiàn)混迭現(xiàn)象

    如果示波器的輸人信號(hào)為一個(gè)100KHz的正弦信號(hào)，示波器顯示的信號(hào)頻率卻是50KHz,，這是怎么回事呢,？這是因?yàn)?a >示波器的采樣速率太慢，產(chǎn)生了混迭現(xiàn)象,。混迭就是屏幕上顯示的波形頻率低于信號(hào)的實(shí)際頻率,，或者即使示波器上的觸發(fā)指示燈已經(jīng)亮了,，而顯示的波形仍不穩(wěn)定,。混迭的產(chǎn)生如圖1所示,。那么,，對(duì)于一個(gè)未知頻率的波形，如何判斷所顯示的波形是否已經(jīng)產(chǎn)生混迭呢,？可以通過慢慢改變掃速t/div到較快的時(shí)基檔,，看波形的頻率參數(shù)是否急劇改變，如果是,，說明波形混迭已經(jīng)發(fā)生,；或者晃動(dòng)的波形在某個(gè)較快的時(shí)基檔穩(wěn)定下來，也說明波形混迭已經(jīng)發(fā)生,。根據(jù)奈奎斯特定理,，采樣速率至少高于信號(hào)高頻成分的2倍才不會(huì)發(fā)生混迭，如一個(gè)500MHz的信號(hào),，至少需要1GS/s的采樣速率,。有如下幾種方法可以簡(jiǎn)單地防止混迭發(fā)生：

    •調(diào)整掃速；

    •采用自動(dòng)設(shè)置（Autoset）,；

    •試著將收集方式切換到包絡(luò)方式或峰值檢測(cè)方式,，因?yàn)榘j(luò)方式是在多個(gè)收集記錄中尋找極值，而峰值檢測(cè)方式則是在單個(gè)收集記錄中尋找最大最小值,，這兩種方法都能檢測(cè)到較快的信號(hào)變化,。

    •如果示波器有InstaVu采集方式，可以選用,，因?yàn)檫@種方式采集波形速度快,，用這種方法顯示的波形類似于用模擬示波器顯示的波形。

    2.采樣速率與t/div的關(guān)系

    每臺(tái)虛擬示波器的最大采樣速率是一個(gè)定值,。

但是,，在任意一個(gè)掃描時(shí)間t/div，采樣速率fs由下式給出：

    fs=N/(t/div)N為每格采樣點(diǎn)

    當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)N為一定值時(shí),，fs與t/div成反比,，掃速越大，采樣速率越低,。下面是TDS520B的一組掃速與采樣速率的數(shù)據(jù)：

    表1掃速與采樣速率

    t/div（ns）1252550100200fs（GS/s）502510210.50.25

    綜上所述,，使用虛擬示波器時(shí)，為了避免混迭,，掃速檔最好置于掃速較快的位置,。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，掃速檔則最好置于主掃速較慢的位置,。

    虛擬示波器的上升時(shí)間

    在模擬示波器中,，上升時(shí)間是示波器的一項(xiàng)極其重要的指標(biāo),。而在虛擬示波器中，上升時(shí)間甚至都不作為指標(biāo)明確給出,。由于虛擬示波器測(cè)量方法的原因,，以致于自動(dòng)測(cè)量出的上升時(shí)間不僅與采樣點(diǎn)的位置相關(guān)，如圖2中a表示上升沿恰好落在兩采樣點(diǎn)中間,，這時(shí)上升時(shí)間為數(shù)字化間隔的0.8倍,。圖2中的b的上升沿的中部有一采樣點(diǎn)，則同樣的波形,，上升時(shí)間為數(shù)字化間隔的1.6倍,。另外，上升時(shí)間還與掃速有關(guān),，下面是TDS520B測(cè)量同一波形時(shí)的一組掃速與上升時(shí)間的數(shù)據(jù)：

    表2掃速與上升時(shí)間

    t/div（ms）502010521tr(μs)800320160803216

    由上面這組數(shù)據(jù)可以看出,，雖然波形的上升時(shí)間是一個(gè)定值，而用虛擬示波器測(cè)量出來的結(jié)果卻因?yàn)閽咚俨煌嗖钌踹h(yuǎn),。模擬示波器的上升時(shí)間與掃速無關(guān),，而虛擬示波器的上升時(shí)間不僅與掃速有關(guān)，還與采樣點(diǎn)的位置有關(guān),，使用虛擬示波器時(shí),，我們不能象用模擬示波器那樣，根據(jù)測(cè)出的時(shí)間來反推出信號(hào)的上升時(shí)間,。

    下圖為EZDSO2041W虛擬示波器采集一方波時(shí)的上升時(shí)間波形

    從示圖可以看出,，此波形的上升時(shí)間為3.2uS。

    EZDSO虛擬示波器還具有以下特點(diǎn)：

    1．體積小巧,，攜帶方便,。

    2．功能豐富。集成時(shí)波器,，信號(hào)發(fā)生器,，邏輯分析儀。

    3．512K采樣點(diǎn)（單通道）,，256K采樣點(diǎn)（雙通道）,。

    4．觸發(fā)方式：上邊沿觸發(fā)，下邊沿觸發(fā),，電平觸發(fā),，眼圖觸發(fā)。

    5．光標(biāo)測(cè)量電壓,，時(shí)間,。

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