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了解示波器波形粗细属性

导读: 研究示波器和信号的属性,这些属性有助于用户确定是粗波形还是细波形。两个关键属性可使用户了解他们的示波器显示目标信号的能力,分别是更新速率和噪声。

  示波器波形展示了真实的电子信号。在评估示波器性能时,可以考察它显示与目标信号形状相同的波形的能力。假设示波器具备足够的基本技术指标--例如带宽、采样率和等频率响应,示波器应当显示粗波形还是细波形更好一些?这个问题的答案与大部分工程学问题一样:"视具体情况而定"。 

  现在我们研究一下示波器和信号的属性,这些属性有助于用户确定是粗波形还是细波形。两个关键属性可使用户了解他们的示波器显示目标信号的能力,分别是更新速率和噪声。

  更新速率对波形粗细的影响

  更新速率表示示波器在 1 秒钟内采集、处理与显示的波形数目。更新速率越高,示波器就能更迅速地显示被测信号。更新速率越低,示波器就会花费更长时间显示与特定波形相关的细节。目前,示波器的更新速率范围是在每秒钟 100 万个波形到几秒钟 1 个波形。只需更改示波器的设置,同一款示波器就能显示不一样的速率范围。更新速率会受到多个示波器设置的影响,包括更改采集存储器的深度,这会对存储器深度带来极大影响。  

  让我们看一个简单示例。图 1 的上半部分显示了两款知名厂商生产的带宽相等的示波器,示波器持续运行并与完全相同的 10 MHz 正弦波连接。其中一款示波器显示了较粗的波形,另一款显示了较细的波形。这会导致测量值的不同。哪一种更加精确?两款示波器的最大区别之一就是更新速率。使用相同的设置,其中一款示波器的更新速率为每秒钟 100 万个波形,比另一款示波器的更新速率快 16,000 倍。 

  这一点对波形有何影响?图 1 的下半部分显示了当开启无限余辉时,连接同一个信号的两款示波器会如何显示。两款示波器都会构建更长持续时间的图像。10 秒钟后,示波器显示了相同的波形形状与波形粗细。在这种情况下,数据速率更高的初始示波器能够显示更粗的波形,更清晰地表现每个示波器的显示内容。通过开启无限余辉,我们能够快速进行评估。  

了解示波器波形粗细属性

  图 1. 两款具有同等带宽和近似噪声的示波器连接到同一个信号。两款示波器的噪声类似。上面截图显示了 Tek DPO5104A,它具有极窄的波形,提供更多细节。Agilent DSOX4104A 显示的波形较宽。为什么有这种区别?原因在于更新速率。(Both scopes are connected to the same signal, with the same settings两款示波器连接到同一个信号,采用相同的设置;Now with infinite persistence turned on. 现在开启无限余辉。)

  开启无限余辉并等待 10 秒。两款示波器显示同样粗细的波形。安捷伦示波器的更新速率为 100 万个波形/秒,而 Tek 示波器在常规模式下的更新速率仅为 60 个波形/秒。波形粗细与示波器向初始信号中添加的噪声数量有关。

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