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示波器详解 • 分类: ◦ 模拟示波器:通过电子枪发射电子束,经偏转系统在荧光屏上直接显示信号波形,结构相对简单,对高频信号响应有一定局限。 ◦ 数字示波器:先对模拟信号进行采样、量化和存储,再通过数字处理技术重建波形显示。又可细分为数字存储示波器(DSO),能存储波形供后续分析;数字荧光示波器(DPO),可实时显示信号的概率分布;混合信号示波器(MSO),结合了数字示波器和逻辑分析仪的功能,能同时观测模拟和数字信号。 • 原理: ◦ 模拟示波器:利用电子束在电场或磁场中的偏转来描绘信号波形。输入信号经放大后,作用于垂直偏转板,使电子束垂直方向偏转;同时,水平偏转板接锯齿波扫描电压,使电子束水平匀速移动,从而在荧光屏上形成随时间变化的信号波形。 ◦ 数字示波器:输入信号先由模数转换器(ADC)转换为数字信号,存储在存储器中。然后数字信号经数字信号处理(DSP),再由数模转换器(DAC)转换回模拟信号,或者直接通过数字显示技术在屏幕上重建波形。 • 应用:广泛应用于电子工程、通信、电力、科研等领域。可用于调试电路,观测信号的幅度、频率、相位等参数;分析信号的失真情况;捕获瞬态信号,如脉冲信号、干扰信号等;在通信领域,用于分析调制信号的特性等。 示波器选型关键参数 • 带宽:指示波器能够准确显示信号的最高频率范围。带宽不足时,高频信号会被衰减,导致波形失真,无法准确反映信号的真实情况。例如,要测量100MHz的正弦波信号,应选择带宽至少为100MHz甚至更高的示波器。 • 采样率:即每秒钟对输入信号的采样次数。根据奈奎斯特采样定理,采样率至少要大于信号最高频率的2倍,才能准确重建信号。采样率越高,对信号的还原越精确,尤其是对于包含高频成分的复杂信号。 • 记录长度:指示波器一次采集所能存储的样点数量。记录长度越长,能观测的时间窗口就越长,可捕捉到更多的信号细节,特别是对于低速变化或包含长时间周期成分的信号。 • 波形捕获率:表示示波器每秒钟能捕获的波形数量。捕获率越高,越容易捕捉到偶发的、瞬态的信号,如毛刺、脉冲等,有助于发现隐藏的信号问题。
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