采樣示波器和實(shí)時(shí)示波器如何選擇?
采樣示波器和實(shí)時(shí)示波器有很多共同的應(yīng)用領(lǐng)域。兩種示波器都可用于生成眼圖、直方圖和抖動(dòng)測(cè)量。兩者之間最大的區(qū)別在于實(shí)時(shí)示波器能夠捕獲非重復(fù)信號(hào)或觸發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)本身,這使得 RTO 更適合調(diào)試信號(hào)行為。在嘗試排除需要定義復(fù)雜觸發(fā)條件的間歇性問(wèn)題時(shí),這一點(diǎn)尤其重要。
實(shí)時(shí)示波器相對(duì)于采樣示波器的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它廣泛支持解碼和測(cè)試多種協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。 Keysight Infiniium 系列實(shí)時(shí)示波器配備軟件,可解碼、調(diào)試并測(cè)試當(dāng)今許多行業(yè)關(guān)鍵通信協(xié)議(包括最新一代的 USB、DDR 和 PCI Express)的一致性。
采樣示波器在噪聲和抖動(dòng)要求最嚴(yán)格的用例中展現(xiàn)了其真正的優(yōu)勢(shì)。采樣示波器的一個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用是光收發(fā)器制造測(cè)試,在該應(yīng)用中,性能和價(jià)格的結(jié)合使數(shù)字通信分析儀成為理想的解決方案。
雖然兩種類型的示波器都可以滿足當(dāng)前特定應(yīng)用的需求,但您還需要評(píng)估未來(lái)的需求,因?yàn)閷?shí)時(shí)示波器通常會(huì)提供更強(qiáng)大的調(diào)試功能、支持更多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并配備更廣泛的專用軟件包。
交流耦合 AC Coupling - AC耦合也稱為電容耦合,是一種將交流AC信號(hào)從一個(gè)電路傳輸?shù)搅硪粋€(gè)電路同時(shí)阻止直流 (DC) 的方法。該技術(shù)消除了信號(hào)的直流分量,使工程師可以專注于交流元件。它就像一座選擇性橋梁,只允許特定信號(hào)通過(guò),而其他信號(hào)則被阻止。
AC耦合是示波器中常用的一種耦合方式,它可以將輸入信號(hào)的直流分量濾除,只保留交流成分。通過(guò)AC耦合,示波器可以更準(zhǔn)確地測(cè)量和觀察信號(hào)的變化情況,對(duì)于觀察電路響應(yīng)、波形分析等應(yīng)用非常重要。
示波器什么時(shí)候用交流耦合? 示波器在測(cè)量交流信號(hào),以及有直流偏置電壓的信號(hào)時(shí),需要使用交流耦合。
交流電波形 AC Waveform - AC是 "交流電 "的意思。交流電流通常與中心線(零)對(duì)稱。信號(hào)在正數(shù)和負(fù)數(shù)之間來(lái)回變化,并不斷重復(fù)。
示波器采集模式 Acquisition Mode - 采集模式指定您的示波器當(dāng)前是使用“自動(dòng)”還是“正?!蹦J?。在“自動(dòng)”模式下,示波器會(huì)自動(dòng)切換到正確的模式。 “正?!蹦J皆试S您自己切換到所有不同的模式,這使您能夠在測(cè)量過(guò)程中發(fā)揮更積極的作用。
有源探頭 Active Probes - 有源探頭指定示波器的探頭是有源的還是無(wú)源的。有源探頭需要外部電源,但它們對(duì)于測(cè)量極高頻率的信號(hào)和極低的電壓非常敏感。
無(wú)源探頭不需要自己的電源,因此您可以根據(jù)需要執(zhí)行的測(cè)量類型快速打開(kāi)或關(guān)閉它們,但它們不那么敏感,并且需要放大器來(lái)提升低頻。
有源探頭
示波器探頭提升您的探測(cè)能力,了解常見(jiàn)的探測(cè)錯(cuò)誤對(duì)于實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量至關(guān)重要。探頭可能會(huì)將負(fù)載、噪聲和抖動(dòng)帶入系統(tǒng)。 探頭的電氣特性不僅會(huì)顯著影響測(cè)量結(jié)果,還有可能影響到器件的工作。 通過(guò)本電子書(shū)了解如何避免常見(jiàn)的示波器探測(cè)誤區(qū)。
混疊 Aliasing - 混疊是當(dāng)連續(xù)信號(hào)的采樣率不足以準(zhǔn)確捕捉其變化時(shí), 信號(hào)采樣不足而發(fā)生的失真導(dǎo)致錯(cuò)誤頻率, 就會(huì)發(fā)生混疊。通過(guò)至少兩倍于最高信號(hào)頻率的采樣和使用抗混疊濾波器來(lái)防止混疊。
混疊
奈奎斯特定理 - 防止混疊的關(guān)鍵在于奈奎斯特定理。根據(jù)該定理,要對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣而不引入混疊,必須以至少兩倍于信號(hào)中最高頻率的速率進(jìn)行采樣。這個(gè)速率稱為奈奎斯特速率。
關(guān)鍵要點(diǎn) - 當(dāng)信號(hào)采樣不足時(shí),就會(huì)發(fā)生混疊,導(dǎo)致假頻率扭曲原始數(shù)據(jù)。防止混疊需要以至少兩倍于信號(hào)中最高頻率的速率進(jìn)行采樣并使用抗混疊濾波器。
混疊
示波器交替模式 Alternate Mode - 指定您的示波器當(dāng)前是處于“交替觸發(fā)”模式還是“常規(guī)”模式。在常規(guī)模式下,屏幕上出現(xiàn)的任何觸發(fā)器都會(huì)在必要時(shí)停留在那里。但是,如果您想測(cè)量觸發(fā)事件之間的特定時(shí)間,此模式將允許您執(zhí)行此操作。它使查找信號(hào)的最大值或最小值變得容易。
振幅 Amplitude - 指定您的示波器當(dāng)前是顯示幅度(即電壓)測(cè)量還是相位測(cè)量。
調(diào)幅 Amplitude Modulation - 幅度調(diào)制是指信號(hào)的電壓隨時(shí)間變化,可以通過(guò)畫(huà)一條寬度或形狀隨時(shí)間變化的線在示波器中顯示出來(lái)。
示波器以 100% 亮度顯示的調(diào)幅
幅度調(diào)制的類型包括:
單邊帶調(diào)制(SSB)是一種用于傳輸信息的調(diào)幅 (AM) 形式。在最常見(jiàn)的 SSB 應(yīng)用中,僅傳輸調(diào)制載波的一個(gè)邊帶。術(shù)語(yǔ)“單邊帶”的意思是僅傳輸兩個(gè)可能的邊帶中的一個(gè)及其鏡像,或“上”和“下”邊帶。特定頻率的載波傳輸信息承載信號(hào);在 SSB 傳輸?shù)那闆r下,該載波被抑制,傳輸僅由上邊帶或下邊帶組成,加上足夠的另一個(gè)邊帶來(lái)傳輸所有必要的信息。
嗡嗡聲調(diào)制是一個(gè)術(shù)語(yǔ),指的是您在使用 AM 收音機(jī)時(shí)有時(shí)會(huì)聽(tīng)到的背景噪音或“嗡嗡聲”。
該設(shè)備的天線捕獲來(lái)自電臺(tái)的載波并通過(guò)其內(nèi)部電路傳播,這可能會(huì)受到雜散信號(hào)、電感負(fù)載等各種因素的干擾。這會(huì)扭曲正在發(fā)送的信息,從而導(dǎo)致低頻嗡嗡聲。
AM(正交AM)是一種數(shù)字通信技術(shù),它使用同相和正交兩種載波來(lái)承載數(shù)據(jù)。這是一種傳輸信息的常用方法,用于從電視廣播到 WiFi信號(hào)的所有領(lǐng)域。
隨時(shí)間變化的幅度 Amplitude Over Time - 隨時(shí)間變化的幅度指定您的示波器當(dāng)前是顯示隨時(shí)間變化的幅度(即電壓)測(cè)量值還是隨時(shí)間變化的相位測(cè)量值。
模擬通道 Analog Channels - 指定您的示波器當(dāng)前是使用模擬通道還是數(shù)字通道來(lái)顯示測(cè)量值。模擬通道使您可以訪問(wèn)具有較低輸入阻抗的信號(hào)鏈的最后一部分,這對(duì)于測(cè)量信號(hào)損失不是大問(wèn)題的信號(hào)非常有用。
顯示示波器的每個(gè)模擬通道信號(hào)的接地電平由顯示屏最左端的圖標(biāo)標(biāo)識(shí)
模擬示波器 Analog Oscilloscope - 模擬示波器直接測(cè)量信號(hào)電壓,核心部件是陰極射線示波管,電子槍發(fā)射出電子束,經(jīng)過(guò)Y偏轉(zhuǎn)板和X偏轉(zhuǎn)板后電子束射向熒光屏。模擬示波器讓您可以訪問(wèn)具有較低輸入阻抗的信號(hào)鏈的最后部分。這些對(duì)于測(cè)量信號(hào)丟失不是大問(wèn)題的信號(hào)很有用。
模擬示波器陰極射線管 Analog Oscilloscope Cathode-ray Tube - 與使用平板顯示器的數(shù)字示波器相比,模擬示波器使用陰極射線管來(lái)顯示信息。因?yàn)樗鼈兛梢詠?lái)回振動(dòng),所以這些屏幕為您提供了一條顯示信號(hào)歷史的連續(xù)線,使您更容易看到否則可能難以發(fā)現(xiàn)的擺動(dòng)或高頻。
模擬信號(hào) Analog Signal - 信號(hào)是數(shù)據(jù)的電氣表示。信號(hào)可以表示消息、圖像、聲音、測(cè)量值以及定義為一組值的任何其他內(nèi)容。
模擬信號(hào)是連續(xù)波形。它被稱為模擬信號(hào),因?yàn)樗梢匀∪魏沃?。您將看到?shù)值之間的平滑過(guò)渡,而不是數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生的不同階躍。模擬信號(hào)是根據(jù)某個(gè)時(shí)變參數(shù)連續(xù)無(wú)限變化的電壓、電流或物理量。例如,無(wú)線電波、電視波或聲波都是模擬信號(hào)的示例。
模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)
模擬信號(hào)的兩種類型:
連續(xù)時(shí)間信號(hào):任何連續(xù)的時(shí)間函數(shù)都被認(rèn)為是連續(xù)時(shí)間信號(hào)。最常見(jiàn)的例子是正弦曲線。
離散時(shí)間信號(hào):由相等時(shí)間增量(或樣本)分隔的任何實(shí)數(shù)序列都被視為離散時(shí)間信號(hào)。一個(gè)常見(jiàn)的例子是數(shù)字音頻信號(hào),它代表一系列相等時(shí)間增量的瞬時(shí)振幅。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器 Analog-to-digital Converter (ADC) - 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)稱為“數(shù)字化”,此模式可讓您選擇示波器執(zhí)行此操作的速率。數(shù)字化太慢會(huì)導(dǎo)致結(jié)果抖動(dòng),但數(shù)字化太快會(huì)使您更難準(zhǔn)確地看到低頻率。
ADC是波形采集的關(guān)鍵部件。它決定了示波器的最大取樣速率、存儲(chǔ)帶寬以及垂直分辨率等多項(xiàng)指標(biāo)。目前存儲(chǔ)示波器采用的A/D轉(zhuǎn)換的形式有逐次比較型、并聯(lián)比較型、串并聯(lián)型以及CCD器件與A/D轉(zhuǎn)換器相配合的形式等。
孔徑延遲 (APD) Aperture Delay (APD) - 孔徑延遲 (APD) 也稱為“孔徑抖動(dòng)”。它是內(nèi)部時(shí)鐘的上升沿嘗試打開(kāi)比較器孔徑與該孔徑實(shí)際打開(kāi)之間的時(shí)間誤差。 孔徑延遲可能由晶體管延遲的變化、電壓參考設(shè)置的變化或電源波動(dòng)引起。
任意波形模式 Arbitrary Waveform Mode - 任意波形模式指定您的示波器當(dāng)前是使用“任意波形模式”還是“正常模式”。在任意波形模式下,您可以生成任何類型的測(cè)試信號(hào),這些在調(diào)試電路時(shí)非常有用,因?yàn)樗鼓軌虿榭粗T如高頻噪聲信號(hào)之類的東西。
異步采樣模式 Asynchronous Sample Mode - 當(dāng)您啟用“異步采樣模式”時(shí),示波器將自動(dòng)一次只顯示一個(gè)通道。它確保您不會(huì)錯(cuò)過(guò)雙通道儀器的兩個(gè)通道中的任何一個(gè)上的任何重要信號(hào)活動(dòng)。
異步信號(hào) Asynchronous Signals - 異步信號(hào)為了防止電路的任何部分影響其他電路,工程師經(jīng)常使用異步信號(hào),這意味著您的示波器接收到的樣本在不同的時(shí)間會(huì)有所不同。這可以幫助您了解電路中正在發(fā)生的情況,而不會(huì)受到任何外部影響。
衰減探頭 Attenuated Probes - 衰減探頭在通過(guò)示波器輸入端發(fā)送電壓值之前使用電阻器降低電壓值。當(dāng)您需要使用非常高的電壓時(shí),它們很有用,因?yàn)樗鼈兛梢宰屇吹叫盘?hào),而不會(huì)讓外部干擾影響您的測(cè)量。
自動(dòng)設(shè)置 Oscilloscope Autoset - 自動(dòng)設(shè)置通過(guò)自動(dòng)為每次測(cè)量選擇最合適的參數(shù),以便用戶輕松獲取準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。在減少用戶輸入的情況下獲得更一致的結(jié)果。
示波器按下 [Auto Scale] 自動(dòng)設(shè)置。示波器顯示屏上應(yīng)顯示類似以下所示的波形
自動(dòng)測(cè)量 Auto Measurements - 自動(dòng)測(cè)量如果您想快速輕松地進(jìn)行各種不同的測(cè)量,此模式將讓您精確地做到這一點(diǎn),輕松找到信號(hào)的最大值或最小值。
示波器的自動(dòng)測(cè)量功能
自動(dòng)縮放 Auto Scale - 自動(dòng)縮放允許您進(jìn)行許多不同的測(cè)量,而無(wú)需手動(dòng)調(diào)整垂直比例以適應(yīng)它們。
自動(dòng)設(shè)置Auto Setup - 自動(dòng)設(shè)置在“自動(dòng)設(shè)置模式”中,示波器會(huì)自動(dòng)為您調(diào)整其觸發(fā)設(shè)置,以便快速查看您的信號(hào)。如果您正在查看具有相似頻率和幅度的信號(hào),此模式非常有用。
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