數(shù)字存儲示波器基礎(chǔ)一
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在很多多應(yīng)有和場合，實時采樣方式所提供的時間分辨率仍然不能滿足工作的要求，在這些應(yīng)用場合中，要觀察的信號常常是重復(fù)性的，即相同的信號圖形按有規(guī)則的時間間隔重復(fù)地出現(xiàn)
等效時間采樣速率 等效時間采樣的方法采用從重復(fù)性信號的不同的周期取得采樣點來重建這個重復(fù)性信號的波形，這樣就提高了示波器的時間分辨率。
舉例來說，有一臺DSO的時基設(shè)置值為5ns/格，每格顯示50個采樣點，則可以求出等效時間采樣速率為：等效時間采樣速率=50/5ns=50/5*10^-9=10000MS/s
等效時間采樣速率是在高進(jìn)基設(shè)置之下表示示波器不平分辨率的一種間接的方法.它也表明假如使用實時采樣的方法要獲得相同的時間分辯集約所需要的采樣速率,等效時間采樣速率比現(xiàn)今能夠達(dá)到的實時采樣速率要高得多。
可以采用兩種不同的技術(shù)來實現(xiàn)等效時間采樣,即順序采樣和隨機(jī)采樣.
順序采樣 采用順序采樣時,采樣點的采集是按一個固定的次序進(jìn)行的,即在屏幕以上左向右的進(jìn)行采集.每到來一個新的觸發(fā)事件就采集一個采樣點。為了填滿一個完整的波形記錄,記錄中有多少個存儲位置就需要朋多少個觸發(fā)事件,(見圖27)。
這就是說第n個新的采樣點的采集是在相對于類似的觸發(fā)事件延遲了（n-1）Δt的時間以后進(jìn)行的。
其結(jié)果是示波器上顯示的波形是由按固定次序出現(xiàn)的采樣點而構(gòu)成的。即第一個采樣點在屏幕的最左邊，接著各采樣點集資向右構(gòu)成顯示波形。
在順序采樣模式下，采集波形的周期數(shù)，即觸發(fā)事件數(shù)等于存儲器器的記錄長度。順序采樣可以實現(xiàn)后觸發(fā)延遲功能，但是不能提供預(yù)觸發(fā)信息。在快速時基設(shè)置之下，填滿一個存儲器記錄所需的時間是很有限的。其速度比隨機(jī)采產(chǎn)要快得多。
隨機(jī)采樣 在使用隨機(jī)采樣的示波器中，第一組采樣點是在隨機(jī)的時刻采集的，而與觸發(fā)事件無關(guān)，這些采樣點之間的時間隔為一已知的時間，由采樣時鐘來確定，當(dāng)示波器在在等待觸發(fā)事件到來時，其內(nèi)部就在連續(xù)的進(jìn)行采樣并將結(jié)果貯存起來。當(dāng)一個觸發(fā)事件到來時示波器內(nèi)的一個定時系統(tǒng)就從這一時刻開始直到下一個采點時刻進(jìn)行時間測量。由于采樣間隔是固定的，因此示波器就能夠從此測量的時間計算出所有采集的采樣點在存儲器中的位置（見圖28）。當(dāng)?shù)谝淮尾杉乃胁蓸狱c存貯完畢以后，就開始采集一組新的采樣點并等待新的觸發(fā)事件，新觸發(fā)事件到來以后，計時系統(tǒng)雙進(jìn)行新的時間測量并計算出這些新的采產(chǎn)點位置。這些新的采樣點落在一次采集的采產(chǎn)點填充位置之間的未填充位置，用這種方法，波形掃跡就由在X軸上的隨機(jī)位置上出現(xiàn)的一組組采樣點所構(gòu)成。
電荷耦合器件 有些波器采用電荷耦合器件，或稱CCD即一種模擬移位寄存器，來作模擬存儲介質(zhì)。電荷耦合器件可以看成是一個由很多小單元組成的陣列，每個單元都可以貯存一宣的電荷，此電荷就代表隊號的采樣值，在時鐘信號的命令控制下，這些單元可以按一個固定方向一個接一個的傳遞電荷，就象救火隊員傳遞水桶一樣。
在高速時鐘控制下，CCD可以用來移位存入模擬信息，當(dāng)所有的單元都填滿時，快速時鐘停止，然后用一個較慢的時鐘將CCD中的電荷信息移位取出送入一個標(biāo)準(zhǔn)的模/數(shù)變換器。這樣模/數(shù)變抽象器就可以以低得多的速度工作。而波形采集的速度僅僅取決于CCD輸入時鐘的速度。
如果讓采樣時鐘連續(xù)運(yùn)行，而當(dāng)觸發(fā)事件到來時讓時鐘停止，那么所有CCD的單元中存貯都是觸發(fā)時刻這前采集的信息，也就是說，整個CCD中填充的都是預(yù)觸發(fā)信息。這對于研究系統(tǒng)過程的起因是非常寶貴的。單次捕捉應(yīng)用 模擬示波器和DSO的主要區(qū)別在于DSO能夠存貯波形信息。這使得DSO在研究低重復(fù)速率的現(xiàn)象或者研究完全不重復(fù)的現(xiàn)象即所謂單沖信號的工作中具有特別寶貴的價值。這種應(yīng)用情況的例子包括諸如測量一個電系統(tǒng)的沖擊電流、破壞性試驗中只能進(jìn)行一次測量，事實上，非重復(fù)性信號或單位信號在很多系統(tǒng)中都可以見到。雖然很多模擬示波器也常常有單次測量能力，即可以產(chǎn)生單次的進(jìn)基掃描。但是DSO在采集波形細(xì)節(jié)方面則是首屈一指的。在進(jìn)行單次采集時，示波器首先誚進(jìn)行觸發(fā)準(zhǔn)備（armedfor trigering)。通常用一個標(biāo)有“單次”或者“單次復(fù)位”的傳門控制機(jī)構(gòu)來提供此項功能。
顯示類型，光柵掃描與向量掃描 在本書第一章的開頭，我們談到CRT是示波器的心臟。還談到在CRT中電子束的偏聽偏信轉(zhuǎn)是通過在兩個偏轉(zhuǎn)板之間施加電壓來實現(xiàn)的。這種偏轉(zhuǎn)方法稱為靜電偏轉(zhuǎn)。這時偏聽偏信轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以從DC開始直到很寬的頻率范圍內(nèi)使用。在模擬示波器中就采用了這種方法，在模擬示波器中輸入信號經(jīng)過衰減或放大以后，連續(xù)地、直接地加到偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。因此，模擬示波器常常被認(rèn)為是最可信賴的的信號儀器；我們在CRT屏幕上所看到的波形就是被套測系統(tǒng)中實際發(fā)生的情況。
這時，電子束的偏轉(zhuǎn)是由輸入信號和時基來決定的。這兩者一起把電子束偏轉(zhuǎn)到屏幕上需要加亮的位置。這種類型的顯示稱為向量掃描顯示。
在DSO中，在顯示信號波形之前首先要采集波形并存入存儲器。在基本些DSO中使用了另一種類型的CRT，即和PC監(jiān)視器及電視機(jī)所使用的相類侯CRT。在這些CRT中電子束得由安裝在CRT外面的線圈產(chǎn)生的磁場來偏轉(zhuǎn)的。這種偏轉(zhuǎn)方法稱為磁偏轉(zhuǎn)，它只能在一個很有限的偏轉(zhuǎn)頻率范圍內(nèi)使用，所以為種顯示管采用和TV屏幕完全相同的方法來驅(qū)動：即在屏幕上以固定的頻率從左到右一行緊挨一行的車出掃描線。掃守完整的一屏（一個全場）可能需要500行或者更多的行。DSO計算出屏幕上的哪些點需要加亮，當(dāng)掃描系統(tǒng)掃到屏幕上的這種點時，就使電子束加亮。這種顯示方式只能用于DSO，而不能用在模擬示波器中。這時我們在屏幕上看到的并不是輸入信號本身的波形，而是使用早些時刻采集的表示輸入信號的數(shù)據(jù)在屏幕上重建的波形。
近年來使用液晶顯示（LCD）的DSO已經(jīng)問世，這種顯示器需要的功率比CRT要小，困此用在便攜式示波器上極為理想。下面在Fluke公司的示波表(ScopeMeter)中我們會看到很好的應(yīng)用實例。由于LCD顯示器功耗很低，所以一組小型的電池就可以供儀器工作幾個小時。
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