1、1Professional Agilent Instrument Distributor数字示波器基础2Professional Agilent Instrument Distributor目录 数字示波器用途 数字示波器的工作原理 数字示波器的主要指标及功能 数字示波器的探头3Professional Agilent Instrument Distributor 波的常规类型： 正弦波 方波和矩形波 三角波和锯齿波 阶跃波和脉冲波 噪声波 调制波形 从频域看，_ 周期信号和非周期信号数字示波器用途数字示波器 - _4Professional Agilent Instrument Distri
2、butor数字示波器工作原理简图显示显示处理器输入信号数学处理器&协处理器应用软件RAM可存储到软盘 ,USB盘 ,硬盘连接到计算机打印机的数据总线2134操作系统5Professional Agilent Instrument Distributor数字示波器基本工作原理 采集捕获 放大器放大和调整输入的模拟信号达到模 /数变换器所需电平， 模 /数变换器将模拟信号转换为数字信号， 存储器将转换后的数字信号进行存储， 触发电路触发和同步满足触发条件的信号， 显示 存储后的信号经过运算和处理形成显示的波形 测量和分析 对显示的波形进行参数测量和波形运算分析 存档 对波形及测量结果进行存储和打印
3、数字示波器 - 在时域上捕获、观察、测量和分析波形的工具6Professional Agilent Instrument Distributor示波器的典型结构放大器DC耦和AC耦和高频抑制低频抑制噪声抑制采集信号存储器uP?电路AC?时钟来源通道 2通道1DC地来源通道 3EXT外触发触发单元采集 &存储单元显示单元放大器单元输入单元数据处理输入阻抗： 50欧， 1M欧7Professional Agilent Instrument Distributor数字示波器主要指标和性能 捕获（示波器 5个重要指标） 带宽 采样率 存储长度 波形更新率 触发功能 观察 显示分辨率 辉度等级 测量和分
4、析 参数测量 波形运算 存档 可扩展性8Professional Agilent Instrument Distributor7000系列示波器型号和主要指标4+16ch1GHz 7104A4+16ch7054A2+16ch4Gsa/s 500 MHz 7052A4+16ch7034A2+16ch300 MHz 7032A4+16ch7014A2+16ch2Gsa/s 100 MHz 7012AMSO4ch7104A2ch1GHz 7102A4ch7054A2ch4Gsa/s 500 MHz 7052A4ch7034A2ch300 MHz 7032A4ch7014A2chMegaZoom 深存
5、储器8 Mpts存储器2Gsa/s 100 MHz 7012ADSO通道数存储器采样率带宽型号波形捕获率 : 10万次 / 每秒9Professional Agilent Instrument Distributor5000系列示波器型号和主要指标1M，选件 8M4GSa/s 500MHzDSO5052A1M，选件 8M4GSa/s500MHzDSO5054A1M，选件 8M2GSa/s 300MHzDSO5034A2GSa/s 2GSa/s2GSa/s 采样率1M，选件 8M1M，选件 8M1M，选件 8M存储深度300MHzDSO5032A100MHzDSO5014A100MHzDSO50
6、12A带宽型号波形捕获率 : 10万次 / 每秒10Professional Agilent Instrument Distributor100%（）71%（）频率幅度示波器带宽定义：测量等幅扫频信号时幅频特性下降-3dB时的频率范围。前端放大器带宽不够_示波器模拟带宽是指_带宽inoutVVdBGain log20)( =11Professional Agilent Instrument Distributor 仪器上升时间： t仪器上升时间(ns) = ?/带宽 ( MHz) 测量上升时间： t测量上升时间 t信号上升时间2 t仪器上升时间2带宽与上升时间的关系示波器?示波器?（实际测量）
7、示波器带宽将影响测量信号的_精确度12Professional Agilent Instrument Distributor 测量信号的上升时间，示波器带宽将影响测量结果示波器带宽 vs上升时间测量精确度待测信号 tr / 示波器 tr上升时间测量误差1:1 41.4%3:1 5.4%5:1 ?%10:1 ?%如需精确测量: 示波器带宽 最高信号频率的_倍 !13Professional Agilent Instrument Distributor频谱频率频谱频率示波器的带宽对信号测试的影响tr使上升时间变缓、使幅度衰减tr足够的带宽精确的复现波形被测信号带宽不足够 观察到失真的波形足够的带宽
8、才能覆盖更高频率的 _成分 ！14Professional Agilent Instrument Distributor不同带宽示波器观察 50MHz方波的结果60MHz示波器100MHz示波器350MHz示波器500MHz示波器15Professional Agilent Instrument Distributor13GHz bandwidth = 406uV/p-p = 4.3mV10GHz bandwidth= 365uV/p-p = 3.6mV6GHz bandwidth= 278uV/p-p = 2.8mV带宽越大越好吗？示波器底噪与带宽相关，带宽越大， _！80000B80000
9、B示波器的降噪选件示波器的降噪选件16Professional Agilent Instrument Distributor采样及采样率采样率不够 _ 采样：将信号以一定的时间间隔采集，并进行数字化的过程。 采样率：采样点之间的时间间隔的倒数。奈奎斯特定律：采样率至少为信号最高频率带宽的 2倍17Professional Agilent Instrument Distributor单次采样 仅 _即完成信号采集时间单次采样率 1GSamples/sec对应两个取样点之间的间隔为 1ns仅触发一次捕获波形直至存储器满幅度 单次采样率需超过模拟带宽： 波形重建用正弦内插 Sin(x)/x时需大于
10、_倍，线性内插时需大于 _倍 适用捕获单次信号、重复信号，以及隐藏在信号中的毛刺和异常波形可将测试信号作为触发18Professional Agilent Instrument Distributor线性对比正弦内插3GHz正弦波以20GSa/s采样率捕获19Professional Agilent Instrument Distributor 仅可使用于_信号 采样点來自之前持续的触发 经多次_建立波形 可形成高_1st触发2nd触发3rd触发等效时间采样 需多次触发完成信号采集20Professional Agilent Instrument Distributor-输入信号高频谐波成份频
11、率 耐奎斯特頻率(FN) 500MHz 带宽示波器 被测信号： 50MHz 时钟，具有 500ps上升时间1GSa/s(BW x 2)Equivalent-TimeSampling4GSa/s(BW x 8)2GSa/s(BW x 4)采样率不够，将出现波形混叠21Professional Agilent Instrument Distributor采样时发生了什么？采样过程存储采样保持转换成为数据顺序存储显示选定部分的内存屏幕显示数字化8bit1011100111110101.1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 信号采样对应电压值：如 1.5V22Professi
12、onal Agilent Instrument Distributor存储长度 = 采样率 采集时间存储长度 深存储的优点 长存储可保证在同等时间下，以更高采样率采集波形 长存储可保证在同等采样率下，采集更长时间的波形示波器对数字化波形的最大存储能力23Professional Agilent Instrument Distributor采样率与存储深度和时基的关系存储深度 =采样率 x采集时间(采集时间 = 扫描时间 /div x 10)举例 ：测试 6MHz的电视视频信号、全帧 20ms的时间，需要采样率 50 MSa/s需要存储深度 = 50 MSa/s x 20ms = 1M Poin
13、ts（此时扫描时基为 2ms /div，扫描时间为 20ms ）24Professional Agilent Instrument Distributor雷达无线通信因果调试发现随机或罕见的错误数据采集高频与低频混合系统视频信号需要长存储的测试Agilent 7000系列： 8M = 4GSa/s X 2msAgilent 5000系列： 1M = 4GSa/s X 250us25Professional Agilent Instrument Distributor深存储确保长时间、高采样率捕捉窄毛刺采集的波形放大的波形存储长度 = 采样率 采集时间窄毛刺26Professional Agil
14、ent Instrument Distributor分段存储分段存储 能更有效使用示波器的内存 :9 可以捕捉多个连续的波形段9 可以选择在没有信号时不采集9 每个波形段都有精确的时间标签9 可以对捕捉到的段进行后分析 将内存使用率最优化 捕获窄的、重复周期长的信号 （如激光脉冲，雷达，串行脉冲组）27Professional Agilent Instrument Distributor_内示波器波形捕获和更新的速率 快速波形更新率意味着两次采集期间的死区时间更短。 快速波形更新率更容易发现罕见的问题。波形更新率Acquisition Time Acquisition TimeDead-t i
15、me Dead-t ime死区时间采集时间 采集时间 死区时间死区时间：示波器不能捕获信号的时间，如： _过程、 _过程。28Professional Agilent Instrument Distributor波形更新率是发现问题的关键慢的更新率快的更新率采集时间 死区时间 采集时间死区时间死区时间采集时间死区时间死区时间死区时间采集时间采集时间采集时间采集时间示波器每秒波形更新率 vs 数码像机 _功能的连拍速度捕获的概率取决于偶发信号的频率和示波器的波形更新率29Professional Agilent Instrument Distributor深存储可能会带来的负面影响 降低波形更新
16、率 用户操作控制仪器时反应速度降低 捕获间的死区时间加长 降低捕获毛刺与异常期信号的能力通常而言：存储深度与波形更新率是相互矛盾的30Professional Agilent Instrument DistributorA/D第一代深存储示波器的结构MegaZoom 新一代深存储示波器的结构1 Gbit/s PCI busMegaZoomCustom ASICScopeCPUDeepAcquisitionMemoryScope DisplayA/D Optimized DataMegaZoom深存储技术工作原理在深存储时，依然满足快速的波形更新率DeepAcquisitionMemoryScopeDisplayScopeCPU瓶颈在深存储时，较慢的波形更新率 在采集与显示的捕获系统中间加入处理硬件 安捷伦特有的 MegaZoom 芯片 MegaZoom 存储管理工具 乒乓捕获存储 数据在硬件中做预处理A/D
