tds3000b数字存储示波器应用基本知识

tds3000b数字存储示波器应用基本知识内容摘要：

正弦内插：（ SinX/x）利用曲线来连接样点，通用性更强。 它利用数学处理，在实际样点间隔中运算出结果。 这种方法弯曲信号波形，使之产生比纯方波和脉冲更为现实的普通波形。 泰克公司采用的是 sin x/x 正弦内插发复现信号。 内插系数： 泰克公司的内插系数为 ,采用 5倍以上示波器带宽的采样率是为提高信号的保真 使用正弦内插，一般采用内插系数为 5计算示波器的单次信号带宽。 单次带宽＝实时采样率 /5（内插系数）。 使用线性内插，一般采用内插系数为 10计算示波器的单次信号带宽。 单次带宽＝实时采样率 /10（内插系数）。 正弦内插 线性内插 单次采集带宽和波形复现 24 河海大学电工电子实验教学示范中心 2020年 11月 4日 10时 5分 示波器采样率决定： 窄脉冲和毛刺信号精确捕获和复现能力只有信号速度在单次带宽的范围内，对捕获信号才能精确复现 • 示波器带宽选定后，采样率决定了单次带宽。 单次宽决定示波器对毛刺和单脉冲信号的捕获能力和复现能力，也决定了示波器检测重复信号中异常信号和随机毛刺信号的捕获能力。 例：示波器带宽 100Mhz 采样率 1Gs/S,200Ms/S,100Ms/S, （不考虑带宽对波形的影响） 25 河海大学电工电子实验教学示范中心 2020年 11月 4日 10时 5分  示波器带宽选定后，采样率决定单次带宽。 单次带宽决定示波器对阶跃、单次信号中的快沿的捕获和复现能力，也决定了示波器对检测，低重复率信号的上升和下降沿捕获能力。 示波器采样率决定： 单次事件信号沿的精确捕获和复现能力只有信号速度在单次带宽的范围内，对捕获信号才能精确复现 例：示波器带宽 100Mhz 采样率 1Gs/S,200Ms/S,100Ms/S, （不考虑带宽对波形的影响） 26 河海大学电工电子实验教学示范中心 2020年 11月 4日 10时 5分 示波器采样率决定： 脉冲序列精确复现能力，只有信号速度在单次带宽的范围内，对捕获信号才能精确复现 1Gs/S 单次带宽为 100Mhz 100 Mhz 60 Mhz 80 Mhz 40 Mhz 20 Mhz 200MMhzs/S 单次带宽为 40Mhz 100MMhzs/S 单次带宽为 20Mhz 27 河海大学电工电子实验教学示范中心 2020年 11月 4日 10时 5分 总结：采样率的选择 • 我们在确定示波器的带宽后，还要选择足够的采样率来与之相配合，这样才能获得适合于实际测量中的实时带宽，从而获得满意的显示和测量结果。 • 示波器采样率不足，将会使信号失去高频成份，影响对信号的完整性测量。 如：使信号上升和下降时间变慢，或造成波形漏失。 • 如果在实际的测量中，比较重视单次信号的精确信息，我们建议采样率要在带宽的五倍以上，最好能在八到十倍。 28 河海大学电工电子实验教学示范中心 2020年 11月 4日 10时 5分 示波器存储深度 • 定义：一个波形记录是指可被示波器一次性采集的波形点数 – 最大记录长度由示波器的存储容量决定，要增加存储容量才能增加记录长度 – 是为捕获和显示单次信号过渡过程提供的重要指标 • 示波器的存储由两个方面来完成： – 触发信号和延时的设定确定了示波器存储的起点； – 示波器的存储深度决定了数据存储的终点。 • 记录时间＝记录长度 / 采样率 – 由于时基和采样率是联动的，所以时基的速度快慢将同时改变采样率的高低。 当采样率达到指标定义最高速率时，加快基速度的调整，采样率将不能加快。 – 时基与采样率的关系应为：存储深度（点） 时间 /格 10＝采样间隔 . 1/采样间隔＝采样率 触发点 延时时间 记忆长度 起点 终点 29 河海大学电工电子实验教学示范中心 2020年 11月 4日 10时 5分 示波器采样率与存储长度的关系 • 示波器最高采样率决定示波器单次带宽的限制，为保证波形精确复现建议：正弦内插技术示波器以 :采样率 / 5＝单次带宽的公式计算单次带宽，线性内插技术示波器以 :采样率 /10＝单次带宽公式计算。 • 采样率不足将限制示波器单次带宽。 如果示波器在全带宽范围内，对单次信号实现捕获和精确复现。 只有采样率高于示波器带宽 5倍以上（正弦内插），才能使示波器的重复信号带宽＝单次信号带宽。 • 示波器存储长度对波形的记录是以波形精确捕获为前提。 – 当信号频率或速度超过单次带宽的限制（信号不能重组），即使示波器带宽对信号不产生影响，但由于采样不足将造成显示信号的混叠、畸变和漏失。 就是示波器有在长的存储，存储的波形也是畸变的失真波形。 – 当单次信号中的高频成份，低于示波器的单次带宽，才能保证信号的高频细节。 此时存储长度越长，波形记录时间越长。 存储深度短，将丢失波形部分时间的信息。 30 河海大学电工电子实验教学示范中心 2020年 11月 4日 10时 5分 被测信号时间 T 被测信号时间 T 被测信号时间 T 采样率、单次带宽与存储深度 对波形限制 示波器存储深度和存储时间 示波器存储深度和存储时间 示波器存储深度和存储时间 31 河海大学电工电子实验教学示范中心 2020年 11月 4日 10时 5分 采样率、单次带宽与存储深度： 对波形的限制 示波器存储深度和存储时间 示波器存储深度和存储时间 示波器存储深度和存储时间 事件信号时间长度 事件信号时间长度 事件信号时间长度 32 河海大学电工电子实验教学示范中心 2020年 11月 4日 10时 5分 存储深度总结 • 示波器带宽、单次带宽和记录长度对被测波形显示的影响： – 单次带宽对单次信号的精确复现起到限制作用。 对单次事件和脉冲串等非重复信号，以及对重复信号中的异常信号进行捕获时，如采样率不符合捕获信号速度的要求，将造成复现的信号会失去高频成份。 显示的信号与被测信号相比，上升和下降时间变慢，或高频脉冲信息漏失，影响信号完整性测量。 在这种情况下不论示波器的存储深度有多长，已没有实际意义。 – 在保证对单次信号进行精确捕获前提下，示波器存储深度越长，波形的存储时间就越长。 – 由于示波器存储深度有限。 使用的不是示波器最高采样率，对单次信号进行捕获时。 提高采样率可以提高对信号的捕获精度和分辨率。 但降低了存储信号的时间。 – 采样率和存储深度有限，提高存储时间只能降低采样率，但降低采样率将失去波形的细节同时失去快沿信号的高频成份使上升时间变慢。 – 如单次信号时间较长，要保证信号中高频信息不丢失（信号漏失和畸变）。 需要我们综合考虑示波器带宽、采样率和存储长度等指标，以保证被测信号的精确复现。 – 示波器的捕获率和触发功能、可以优化示波器的存储深度和采样率。 33 河海大学电工电子实验教学示范中心 2020年 11月 4日 10时 5分 示波器的触发 • 触发电路的作用就是保证每次时基扫描或采集的时候，都从输入信号上与定义的相同的触发条件开始，这样每一次扫描或采集的波形就同步，可以每次捕获的波形相重叠，从而显示稳定的波形，或保证单次信号的捕获、 – 模拟示波器触发和数字示波器的触发是使重复信号稳定显示 – 对单次信号进行捕获 – 对重复信号中的异常波形和单次事件中的特殊波形进行隔离捕获。 • 触发设置是使用示波器最麻烦的一点 – 示波器设置都是依据信号特征进行的，所以应该对被测信号有所了解。 – 示波器提供了许多触发设置方式，这些触发器（功能）可以响应输入信号的不同条件，根据波形特征加以设定和正确应用。 会使检测简化，帮助快速发现问题。 如一个脉冲比实际应该达到的宽度要窄，若只使用电压门限的触发器是不可能捕获到这样的脉冲。 – 高级触发控制使你可以单独关注波形中感兴趣的细节，这样可以使示波器采样速率和记录长度得到优化。 • 触发器：边缘（电压门限）、释抑、脉冲、逻辑、视频、B触发等、 • 触发模式。