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小談數字示波器原理及優缺點
數字示波器原理及優缺點
數字示波器是數據采集，A/D轉換，軟件編程等一系列的技術制造出來的高性能示波器。
數字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲，實現對波形的保存和處理。目前數字示波器主要依靠*，對于300MHz帶寬之內的示波器，目前國內品牌的示波器在性能上已經可以和國外品牌抗衡，且具有明顯的性價比優勢。
數字示波器因具有波形觸發、存儲、顯示、測量、波形數據分析處理等*優點，其使用日益普及。由于數字示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異，如果使用不當，會產生較大的測量誤差，從而影響測試任務。
區分模擬帶寬和數字實時帶寬
帶寬是示波器重要的指標之一。模擬示波器的帶寬是一個固定的值，而數字示波器的帶寬有模擬帶寬和數字實時帶寬兩種。數字示波器對重復信號采用順序采樣或隨機采樣技術所能達到的高帶寬為示波器的數字實時帶寬，數字實時帶寬與高數字化頻率和波形重建技術因子K相關（數字實時帶寬=高數字化速率/K），一般并不作為一項指標直接給出。從兩種帶寬的定義可以看出，模擬帶寬只適合重復周期信號的測量，而數字實時帶寬則同時適合重復信號和單次信號的測量。廠家聲稱示波器的帶寬能達到多少兆，實際上指的是模擬帶寬，數字實時帶寬是要低于這個值的。例如說TEK公司的TES520B的帶寬為500MHz，實際上是指其模擬帶寬為500MHz，而高數字實時帶寬只能達到400MHz遠低于模擬帶寬。所以在測量單次信號時，一定要參考數字示波器的數字實時帶寬，否則會給測量帶意想不到的誤差。有關采樣速率采樣速率也稱為數字化速率，是指單位時間內，對模擬輸入信號的采樣次數，常以MS/s表示。采樣速率是數字示波器的一項重要指標。
1.如果采樣速率不夠，容易出現混迭現象如果示波器的輸人信號為一個100KHz的正弦信號，示波器顯示的信號頻率卻是50KHz，這是怎么回事呢？這是因為示波器的采樣速率太慢，產生了混迭現象?；斓褪瞧聊簧巷@示的波形頻率低于信號的實際頻率，或者即使示波器上的觸發指示燈已經亮了，而顯示波形仍不穩定?；斓漠a生如圖1所示。那么，對于一個未知頻率的波形，如何判斷所顯示的波形是否已經產生混迭呢？可以通過慢慢改變掃速t/div到較快的時基檔，看波形的頻率參數是否急劇改變，如果是，說明波形混迭已經發生；或者晃動的波形在某個較快的時基檔穩定下來，也說明波形混迭已經發生。根據奈奎斯特定理，采樣速率至少高于信號高頻成分的2倍才不會發生混迭，如一個500MHz的信號，至少需要1GS/s的采樣速率。
有如下幾種方法可以簡單地防止混迭發生：調整掃速；·采用自動設置（Autoset）； ·試著將收集方式切換到包絡方式或峰值檢測方式，因為包絡方式是在多個收集記錄中尋找極值，而峰值檢測方
式則是在單個收集記錄中尋找大小值，這兩種方法都能檢測到較快的信號變化。
·如果示波器有Insta Vu采集方式，可以選用，因為這種方式采集波形速度快，用這種方法顯示的波形類似于用模擬示波器顯示的波形。
2.采樣速率與t/div的關系
每臺數字示波器的大采樣速率是一個定值。但是，在任意一個掃描時間t/div，采樣速率fs由下式出：fs=N/（t/div） N為每格采樣點當采樣點數N為一定值時，fs與t/div成反比，掃速越大，采樣速率越低。使用數字示波器時，為了避免混迭，掃速檔好置于掃速較快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，掃速檔則好置于主掃速較慢的位置。
數字示波器的上升時間
在模擬示波器中，上升時間是示波器的一項極其重要的指標。而在數字示波器中，上升時間甚至都不作為指標明確給出。由于數字示波器測量方法的原因，以致于自動測量出的上升時間不僅與采樣點的位置相關。雖然波形的上升時間是一個定值，而用數字示波器測量出來的結果卻因為掃速不同而相差甚遠。模擬示波器的上升時間與掃速無關，而數字示波器的上升時間不僅與掃速有關，還與采樣點的位置有關，使用數字示波器時，我們不能象用模擬示波器那樣，根據測出的時間來反推出信號的上升時間。
數字示波器優缺點
優點
1.體積小、重量輕，便于攜帶，液晶顯示器
2.可以長期貯存波形，并可以對存儲的波形進行放大等多種操作和分析
3.特別適合測量單次和低頻信號，測量低頻信號時沒有模擬示波器的閃爍現象
4.更多的觸發方式，除了模擬示波器不具備的預觸發，還有邏輯觸發、脈沖寬度觸發等
5.可以通過GPIB、RS232、USB接口同計算機、打印機、繪圖儀連接，可以打印、存檔、分析文件
6.有強大的波形處理能力，能自動測量頻率、上升時間、脈沖寬度等很多參數
缺點1.
失真比較大，由于數字示波器是通過對波形采樣來顯示，采樣點數越少失真越大，通常在水平方向有
512個采樣點，受到大采樣速率的限制，在快掃描速度及其附近采樣點更少，因此高速時失真更大。