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你知道几千、几万、十几万的示波器它们的区别到底在哪里吗?


  来源: 硬件精选笔记 时间:2024-07-08 编辑:清风
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以下文章来源于硬件精选笔记 ,作者DTDZ


示波器测量信号的精度和准确性主要取决于示波器的四大参数:带宽、采样率、存储深度和波形捕获率,示波器的价格也主要取决于这些参数的高低。那你都了解他们是什么含义吗?


图1 示波器的四大参数


①带宽


示波器的带宽表示示波器所能准确测量信号的最高频率,但此时的信号幅值其实已经衰减到原信号幅值的0.707倍了,因此在选择带宽时,一般让示波器的带宽至少是被测信号频率的5倍。带宽越宽所能测量的信号的频率也就越宽。


如果我们用带宽是100MHz的示波器去测量频率同样为100MHz的方波信号时,会发生什么呢?


其实测量到的波形会变成正弦波,我们都知道方波其实是由正弦波(基波)加上它的奇次谐波分量所组成的,公式如下:


图2 方波的表达式


图3 方波由基波加正弦波组成


从公式可以看出,正弦波(基波)的频率与方波的频率一致都为100MHz,而3次谐波、5次谐波的频率依次为300MHz、500MHz,而示波器的频率只有100MHz,因此只能准确的测量到基波(也就是正弦波),从而使的测到的波形严重失真。


②采样率


采样率是指示波器每秒采集的样本数量,单位通常是Sa/s(采样次数每秒)或GS/s(十亿次采样每秒)。根据香农定理,为了避免波形混叠,采样率应该大于被测信号频率的两倍。在实际应用中,采样率至少需要大于带宽的两倍,以确保能够捕捉到信号的所有细节。


采样率越大,相同时间采集到的样本点数量也就越多,下图展示了不同的采样率对采集到的波形的影响。


图4 不同采样率对采集到的波形的影响


图4中黑色的点代表采样点,蓝色的线代表采样得到的波形,可以看出:采样率越高,采集的点越多,得到的波形越接近真实的波形。


③存储深度


存储深度表示示波器能够存储的采样点数量,单位通常是Mpts(百万点)。存储深度与记录时间长度和采样率有关,存储深度=捕获时间长度×当前采样率。


图5 示波器的存储深度


按照图5所示,如果此时示波器的采样率为2.5GS/s,选择存储深度为最大10M,则在这种设置下,示波器所能存储波形的时间为:t=10M/2.5G=4ms(注:1G=1000M),也就是此时示波器只能采集4ms的波形。这还是在选择最大存储深度的情况下,显然这不符合我们的实际测试需求。实际上,2.5GS/s是这个示波器的最大采样率,而实际的采样率示波器会根据时间进行自动的调整,如下图所示的示波器此时的采样率为25M次/秒。


图6 示波器的实际采样率会根据时间进行自动调整


存储深度越大,则在相同的时间里,就可以设置更高的采样率,从而使采集的波形更精确。如果采样率设置为一个定值,那么我们容易知道,当存储深度越大,就可以存储更长时间的波形。如下图所示,触发点一般在示波器最上方的中间位置,在前一篇文章的屏幕详解里已经做过了介绍,存储深度越大,触发点前后的波形就越长。


关键词:示波器 参数 带宽    浏览量:2173

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