1、PICO 示波器 PicoScope 5000 系列 PC 示波器示波器的简介示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。示波器参数特征分类通道数分类通常无论是模拟示波器还是数字示波器,可以根据其通道数分为: 单通道/单踪
2、示波器; 双通道/双踪示波器. 带宽分类带宽是根据示波器测试要求来定,5M/10M/20M/40M/60M/100M/1G等分类选型. 基本原理波形显示的基本原理由示波管的原理可知，一个直流电压加到一对偏转板上时，将使光点在荧光屏上产生一个固定位移，该位移的大小与所加直流电压成正比。如果分别将两个直流电压同时加到垂直和水平两对偏转板上，则荧光屏上的光点位置就由两个方向的位移所共同决定。数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点，其使用日益普及。由于数字示波器与模拟示波器之间存在较大的性能差异，如果使用不当，会产生较大的测量误差，从而影响测试任务。 区分模拟带宽和数字
3、实时带宽区分模拟带宽和数字实时带宽 带宽是示波器最重要的指标之一。模拟示波器的带宽是一个固定的值，而数字示波器的带宽有模拟带宽和数字实时带宽两种。数字示波器对重复信号采用顺序采样或随机采样技术所能达到的最高带宽为示波器的数字实时带宽，数字实时带宽与最高数字化频率和波形重建技术因子 K 相关（数字实时带宽 =最高数字化速率/K） ，一般并不作为一项指标直接给出。从两种带宽的定义可以看出，模拟带宽只适合重复周期信号的测量，而数字实时带宽则同时适合重复信号和单次信号的测量。厂家声称示波器的带宽能达到多少兆，实际上指的是模拟带宽，数字实时带宽是要低于这个值的。例如说 TEK 公司的 TES520B 的
4、带宽为500MHz，实际上是指其模拟带宽为 500MHz，而最高数字实时带宽只能达到 400MHz 远低于模拟带宽。所以在测量单次信号时，一定要参考数字示波器的数字实时带宽，否则会给测量带来意想不到的误差。 有关采样速率采样速率也称为数字化速率，是指单位时间内，对模拟输入信号的采样次数，常以 MS/s表示。采样速率是数字示波器的一项重要指标。 1.如果采样速率不够，容易出现混迭现象 如果示波器的输人信号为一个 100KHz 的正弦信号，示波器显示的信号频率却是 50KHz，这是怎么回事呢？这是因为示波器的采样速率太慢，产生了混迭现象。混迭就是屏幕上显示的波形频率低于信号的实际频率，或者即使示波
5、器上的触发指示灯已经亮了，而显示的波形仍不稳定。混迭的产生如图 1 所示。那么，对于一个未知频率的波形，如何判断所显示的波形是否已经产生混迭呢？可以通过慢慢改变扫速 t/div 到较快的时基档，看波形的频率参数是否急剧改变，如果是，说明波形混迭已经发生；或者晃动的波形在某个较快的时基档稳定下来，也说明波形混迭已经发生。根据奈奎斯特定理，采样速率至少高于信号高频成分的 2 倍才不会发生混迭，如一个 500MHz 的信号，至少需要 1GS/s 的采样速率。有如下几种方法可以简单地防止混迭发生： 调整扫速采用自动设置（Autoset） ； 试着将收集方式切换到包络方式或峰值检测方式，因为包络方式是在
6、多个收集记录中寻找极值，而峰值检测方式则是在单个收集记录中寻找最大最小值，这两种方法都能检测到较快的信号变化。 如果示波器有 Insta Vu 采集方式，可以选用，因为这种方式采集波形速度快，用这种方法显示的波形类似于用模拟示波器显示的波形。 2.采样速率与 t/div 的关系 每台数字示波器的最大采样速率是一个定值。但是，在任意一个扫描时间 t/div，采样速率 fs 由下式给出： fs=N/(t/div) N 为每格采样点 当采样点数 N 为一定值时， fs 与 t/div 成反比，扫速越大，采样速率越低。下面是TDS520B 的一组扫速与采样速率的数据： 表 1 扫速与采样速率 t/di
7、v（ns）1252550100200fs （ GS/s）502510210.50.25 综上所述，使用数字示波器时，为了避免混迭，扫速档最好置于扫速较快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，扫速档则最好置于主扫速较慢的位置。 数字示波器的上升时间在模拟示波器中，上升时间是示波器的一项极其重要的指标。而在数字示波器中，上升时间甚至都不作为指标明确给出。由于数字示波器测量方法的原因，以致于自动测量出的上升时间不仅与采样点的位置相关，如图 2 中 a 表示上升沿恰好落在两采样点中间，这时上升时间为数字化间隔的 0.8 倍。图 2 中的 b 的上升沿的中部有一采样点，则同样的波形，上升时间为数字化间隔
8、的 1.6 倍。另外，上升时间还与扫速有关，下面是 TDS520B 测量同一波形时的一组扫速与上升时间的数据： 2.3 测试软件架构2.3.1 测试软件模块 测试软件分为测试数据管理模块、测试参数管理模块、测试程序模块三部分。测试数据管理模块是管理对仪器的检定日期、检定人员、对具体仪器的已检定项目、检定的数据等。测试参数管理是在数据库中管理具体仪器的各检定项、检定项的标准值等。测试程序模块是根据用户在软面板上选定的测试参数，调用相应的测试仪器进行测试，把测试数据和数据库中的标准相比较，判断是否合格。 2.3.2 测试软件结构化流程 在开机系统自检后，检定操作员在软件界面上选择/输入需要检定的仪
9、器型号，程序由仪器型号在数据库中调出相应的检定项目、被检项目的标准值、被检仪器与 FLUKE5500A和 GPIB 控制器的连接图。检定员按连接图（FLASH 动画）连接仪器，在确认连接正确后，检查是否有 IVI 驱动程序，在安装驱动程序后运行 MAX 配置工具，完成配置后即可运行相应的测试程序，把测试结果保存到数据库，并打印相应的合格/不合格报告。其流程图见图 3。 2.4 开发 IVI 驱动程序对于 IVI 仪器，厂家会提供 IVI 驱动程序只需要编写少量代码即可实现对仪器的检定，主程序简单，便于管理。IVI 基金会的目标是支持 95%的仪器。基于 IVI 技术的数字仪器的检定将会是仪器检
10、定的必然之路。 但是并不是所有的仪器都支持 IVI。对于非 IVI 仪器，使用 LabWindows/CVI 中的 IVI 驱动开发向导把仪器程控命令树中所有底层命令封装成一系列带有图像面板的高层函数，完成 IVI 驱动程序的开发，使它成为 IVI 仪器。其特点是前期开发 IVI 驱动程序工作量大，但是后期测试程序开发和维护工作量少。 2.5 数据库管理数据库管理主要包括用户管理、被检仪器型号管理、检定项目管理、检定报告管理、检定项目指标管理以及数据查询 6 个模块。 编辑本段 3 应用实例应用本方法组建的测试系统对 IVI 仪器 Hp54815 等进行了检定，对非 IVI 仪器 XJ4321
11、等开发了 IVI 驱动程序，对其垂直灵敏度、瞬态响应、稳态响应、扫描时间因素误差、扫描时间因素线性误差 5 项内容进行检定，保存检定结果并打印检定证书。实践证明：检定过程变得快速和简单；自动检定和人工检定的结果是一致的。 本文介绍的数字示波器检定系统以 GPIB 为总线，综合运用了 IVI 技术和数据库技术实现数字示波器的自动检定，具有操作方便、可扩展性强、工作稳定性好的特点，为组建功率计、频谱分析仪、任意波形/函数发生器、数字多用表的综合数字仪器自动检定系统提供了参考。 编辑本段如何使用数字示波器?数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点，其使用日益普及。由于数
12、字示波器与模拟示波器之间存在较大的性能差异，如果使用不当，会产生较大的测量误差，从而影响测试任务。 区分模拟带宽和数字实时带宽 带宽是示波器最重要的指标之一。模拟示波器的带宽是一个固定的值，而数字示波器的带宽有模拟带宽和数字实时带宽两种。数字示波器对重复信号采用顺序采样或随机采样技术所能达到的最高带宽为示波器的数字实时带宽，数字实时带宽与最高数字化频率和波形重建技术因子 K 相关（数字实时带宽 =最高数字化速率/K） ，一般并不作为一项指标直接给出。从两种带宽的定义可以看出，模拟带宽只适合重复周期信号的测量，而数字实时带宽则同时适合重复信号和单次信号的测量。厂家声称示波器的带宽能达到多少兆，实
13、际上指的是模拟带宽，数字实时带宽是要低于这个值的。例如说 TEK 公司的 TES520B 的带宽为500MHz，实际上是指其模拟带宽为 500MHz，而最高数字实时带宽只能达到 400MHz 远低于模拟带宽。所以在测量单次信号时，一定要参考数字示波器的数字实时带宽，否则会给测量带来意想不到的误差。 有关采样速率 采样速率也称为数字化速率，是指单位时间内，对模拟输入信号的采样次数，常以 MS/s表示。采样速率是数字示波器的一项重要指标。 如果采样速率不够，容易出现混迭现象 如果示波器的输人信号为一个 100KHz 的正弦信号，示波器显示的信号频率却是 50KHz，这是怎么回事呢？这是因为示波器的
14、采样速率太慢，产生了混迭现象。混迭就是屏幕上显示的波形频率低于信号的实际频率，或者即使示波器上的触发指示灯已经亮了，而显示的波形仍不稳定。混迭的产生如图 1 所示。那么，对于一个未知频率的波形，如何判断所显示的波形是否已经产生混迭呢？可以通过慢慢改变扫速 t/div 到较快的时基档，看波形的频率参数是否急剧改变，如果是，说明波形混迭已经发生；或者晃动的波形在某个较快的时基档稳定下来，也说明波形混迭已经发生。根据奈奎斯特定理，采样速率至少高于信号高频成分的 2 倍才不会发生混迭，如一个 500MHz 的信号，至少需要 1GS/s 的采样速率。有如下几种方法可以简单地防止混迭发生： 调整扫速； 优
15、点1.体积小、重量轻，便于携带，液晶显示器 2.可以长期贮存波形，并可以对存储的波形进行放大等多种操作和分析 3.特别适合测量单次和低频信号，测量低频信号时没有模拟示波器的闪烁现象 4.更多的触发方式，除了模拟示波器不具备的预触发，还有逻辑触发、脉冲宽度触发等 5.可以通过 GPIB、RS232、USB 接口同计算机、打印机、绘图仪连接，可以打印、存档、分析文件 6.有强大的波形处理能力，能自动测量频率、上升时间、脉冲宽度等很多参数 缺点1.失真比较大，由于数字示波器是通过对波形采样来显示，采样点数越少失真越大，通常在水平方向有 512 个采样点，受到最大采样速率的限制，在最快扫描速度及其附近
16、采样点更少，因此高速时失真更大。 2.测量复杂信号能力差，由于数字示波器的采样点数有限以及没有亮度的变化，使得很多波形细节信息无法显示出来，虽然有些可能具有两个或多个亮度层次，但这只是相对意义上的区别，再加上示波器有限的显示分辨率，使它仍然不能重现模拟显示的效果。 3.可能出现假象和混淆波形，当采样时钟频率低于信号频率时，显示出的波形可能不是实际的频率和幅值。数字示波器的带宽与取样率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。在现代 PC 示波器和昂贵的传统台式示波器之间做 出选择很难吗？具有领导级的带宽，采样率和存储深度以及内置任意波形发生器，5000 系列 PC 示波 器使你的
17、选择更容易。 250 MHz 带宽 1 GS/s 实时采样率 128MS 记录长度 任意波形发生器没有放弃的示波器在此价位的所有其它示波器都会要你放弃这三种关键参数中的一个：带宽，采样率 或者记录长度。但PicoScope 5000 系列不让你放弃任何一种关键性能。高带宽和采样率在 PicoScope 5000 的心脏是它能够精确地和失真最小地使信号数字化。1 GS/s 的实 时采样率使 250 MHz 的模拟带宽更加完备。对于重复信号，一种等效采样( ETS )模式增加采样率到 20 GS/s。超大容量缓存现在大多数数字示波器都有高采样率，但是它们中的很多只有微小的缓冲存储器， 这意味着你只
18、能在少量时基上使用最大的采样率。5204 示波器的巨大 128MS(128,000,000)记录长度确保 复杂的波形在全部采样率下都能被捕捉到。PicoScope 示波器软件PicoScope 5000 示波器提供 PicoScope 6 示波器软件，它让你的 PicoScope 示波器成 为示波器，频谱分析仪和万用表。PicoScope 6 同上代软件一样容易使用，并且生成相同效率的屏幕空间 应用，但是现在有更多的响应和更现代的用户界面。软件的新功能包括可牵引的轴线，改良的放大工具 和波形回放工具，它能够自动记录至少 32 个波形。好东西放入一个小包中PicoScope 5000 PC 示波
19、器占用你宝贵的桌面空间非常少。创新的防滑外套设计使 PicoScope 5000示波器能够水平使用也能垂直使用 - 特别是你的桌面空间有限时。与传统的台式示波器不同，PicoScope 5000 PC 示波器轻量和小巧完全能够放入你的 笔记本电脑包，但是对于额外的保护你可以用所配的结实存放包。除了紧凑的设计，存放包能够安全地 存放和保护你的示波器，测试线，探头和电源器 - 还有足够的地方放用户手册和软件 CD。PicoScope 5000 PC 示波器包括做测试所必需的所有东西。PicoScope 5000 PCO 提供 的存放包中包含 USB 线，两根 250 MHz x1/x10 示波器探
20、头，示波器软件和通用电源适配器，让你在世界的 任何地方使用。满足你全部需要的示波器带有领先水平的带宽，采样率和存储器深度，和一大串先进的高端特点，PicoScope 5000 PC 示波器带给你所需要的功能和性能。PicoScope 5000 系列示波器容易使用和高性价比是传统台式 示波器的最佳替代品。PicoScope 5204 是 PC 示波器设计的先锋，同时对于有预算的项目，PicoScope 5203 具有5204 的全部性能，但是存储器减小为 32MS。 示波器 - 垂直型号 PicoScope 5203 PicoScope 5204带宽(在探头尖) 250 MHz上升时间（计算值）
21、 1.4 ns输入通道数 2 通道垂直分辨率 8 位增强垂直分辨率 12 位DC 精度 3%输入特性 1 M 并联 15 pF输入类型 单端，BNC 接头输入耦合 软件可选 AC/DC输入范围（满量程） 100 mV to 20 V 分为 8 个量程过载保护 100 V (DC+AC 峰值)示波器 - 水平最大采样率（单触发）一个通道在用两个通道在用1 GS/s500 MS/s最大采样（重复信号） 20 GS/s最大采样率（连续流动模式） 1 MS/s (在示波器内记录长度极限为 20 MS。使用附带的 API 时，记录长度无限。示波器 - 水平缓冲器大小一个通道在用两个通道在用32 MS/通
22、道16 MS/通道128 MS/通道64 MS/通道缓存大小（在流动模式下） 每通道 2 M 采样点波形缓存 达到 10000 个波形时基范围 5 ns/div to 200 s/div时基精度 50 ppm触发触发模式 正常 , 自动, 重复, 单个, 等效，快速基本触发 上升/下降沿触发高级触发 脉冲宽度，丢失, 开窗, 延迟, 逻辑，边沿带磁滞外部触发触发门限分辨率输入特性带宽过载保护可变，可达 20 V12 mV 典型BNC, 1 M150 MHz100 V频谱分析仪频率范围 DC to 250 MHzbin 最大数 1,048,576分辨率 8 bits显示模式 幅值、平均值、峰值保
23、持窗型 矩形、高斯、三角形、布莱克曼、布莱克曼-哈里斯、汉明、汉恩、平顶任意波形发生器任意波形缓冲器 10 to 8192 个样本标准波形 正弦, 方形, 三角, 斜(向上 / 向下 ), sin (x)/x, 高斯, 半正弦, 噪音, DCBandwidth DC to 20 MHz特殊模式 触发, 门控任意波形发生器采样率 125 MS/s输出特性 BNC, 50 分辨率 12 位振幅 250 mV to 2 V ( 2.5 V 带 DC 偏置 )DC 偏置 1 V附加输入/输出（AUX IO）输入阻抗 100 k输出阻抗 600 最大输入电压 5 V输入门限 1.65 V (名义)PC
24、要求最小处理器: Pentium II 处理器或同级内存: 64 MiB (XP) / 512 MiB (Vista) / 1 GiB (Win 7) 最小操作系统: 32 or 64-bit edition of Microsoft Windows XP SP2, Vista or Windows 7端口: USB 2.0 compliant port建议处理器: 2 GHz Pentium IV 处理器或同级内存: 256 MiB (XP) / 1 GiB (Vista / Win 7)操作系统: 32 or 64-bit edition of Microsoft Windows XP S
25、P2 (or above), Vista or Windows 7端口: USB 2.0 兼容口环境操作环境温度范围Humidity0 C 至 45 C (15 C 至 40 C 对于标称精度)5% to 80% RH, 非冷凝存放环境温度范围湿度-20 至 +60C5 至 95% RH, 非冷凝物理尺寸尺寸 170 x 255 x 40 mm (6.7 x 10.0 x 1.6 in )重量 0.9 公斤 ( 31.7 oz )* 本文由广州智维电子科技有限公司收集整理，如果有什么疑问请联系我们： 网址：http:/ 电话：020-38744186 020-38744187 传真：020-38744189E-mail：销售 一般信息和技术支持 地址：广州市天河区五山华南理工大学国家科技园 2 号楼 205-206室 邮编：510640
