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數字示波器的使用及原理

2013-02-20

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獨特優點,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。

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。

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。混迭就是屏幕上顯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,而顯示的波形仍不穩定。混迭的產生如圖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;

綜上所述,使用數字示波器時,為了避免混迭,掃速檔最好置于掃速較快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺,掃速檔則最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,如圖2中a表示上升沿恰好落在兩采樣點中間,這時上升時間為數字化間隔的0.8倍。圖2中的b的上升沿的中部有一采樣點,則同樣的波形,上升時間為數字化間隔的1.6倍。另外,上升時間還與掃速有關.

由上面這組數據可以看出,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。
來源 電能質量分析儀 http://m.for815.cn/

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