北京普源DS1000數字示波器在實驗室中的應用

示波器作為一種基礎的測量儀器,在科研和設計中起著舉足輕重的作用。如今,示波器已經成為高校電子類實驗室不可或缺的成員,在測量和分析方面大顯身手。隨著電路系統的信號時鐘速度越來越快,高校實驗室中對示波器的要求也逐步在提高。除了更高帶寬、更快采樣率、更深的存儲深度外,高校實驗室對示波器的價格和易用性有特別的要求。本文就本實驗室新購進的RIGOL—DS1000數字示波器為例,介紹數字示波器在現代教學和科研方面的重要作用。
對數字信號和模擬信號同時進行分析
雖然我們已經步入了數字信息時代,但仍然生活在一個連續(xù)變化的模擬世界中,高速發(fā)展的數字技術并沒有阻礙模擬產品前進的腳步。模擬產品積極加入數字處理功能,數字、模擬技術相結合的混合信號器件將成為下一個主要發(fā)展方向。
在我們高校的實驗室里,數字產品離不開模擬產品的配合,各種新型應用對模擬產品提出了新要求,同時也影響著模擬產品的發(fā)展方向。以目前市場熱點3G手機為例,其實數字算法問題早已解決,但電源待機時間、聲音效果、背光等還不能滿足用戶的需求,而這些都屬于模擬技術的范疇。
此外,信號傳輸在現代工程中是很重要的一個技術環(huán)節(jié),通常使用多芯電纜將模擬信號和數字信號獨立多線傳輸。但在信號傳輸中,數字信號將對模擬信號產生干擾,目前采用的解決方法是可以設計這樣一個系統：利用單片機來實現模擬信號和數字信號在單線中的混合傳輸。而這其中的測試和調試就要求示波器必須能構對數字信號和模擬信號同時進行分析和顯示。
數、模混合信號相關實驗在高校實驗室越來越廣泛。使用DS1000示波器可以同時采集16路輸入DAC(數模轉換器)的數字信號和兩路輸出的模擬信號。這一性能給數字模擬混合信號的開發(fā)、測量和調試帶來了極大的方便。
帶寬、采樣率以及存儲深度滿足要求
在高校實驗室里,我們關注的幾個主要技術指標就是帶寬、采樣率和存儲深度。凈帶寬一直是在購買示波器過程中的主要考慮因素。眼圖分析就取決于示波器的主要技術指標。示波器在帶寬、采樣速率、觸發(fā)和測量精度等方面的性能,決定著其解決高速系統設計問題的效率。我們在做實驗時,為了保證測試信號的幅度和上升沿的精度,選擇示波器的帶寬應該是被測信號頻率的3～5倍,**測量要8～10倍或以上。所以RIGOL—DS1000系列示波器所給出的100MHz的帶寬,很好的滿足了實驗過程中一些較高頻率的測量需要。另外,高校實驗室對采樣速率也有一定的要求,采樣速率是一個變化的指標,隨著掃描時間的變慢,采樣速率也相應降低,歸根結底,采樣速率的實際值取決于時基和存儲深度。而RIGOL—DS1000系列示波器所提供的1MB的存儲深度可以提供很高的采樣速率,在做實驗時可以得到***的數據。
多種觸發(fā)功能提高實驗室工作效率
示波器觸發(fā)決定了利用示波器能夠捕獲、觀看和測量的信號,這一功能同帶寬和采樣率一樣重要。當然,觸發(fā)系統具有自己的主要技術指標。選用示波器來測量快速串行信號的設計師可能會假設觸發(fā)路徑具有與示波器的規(guī)定帶寬相同的帶寬。事實上,相關的指標是“觸發(fā)靈敏度”。這個技術指標體現了一個簡單的問題：在頻率范圍頂部附近捕獲信號時,對信號振幅的要求則是觸發(fā)靈敏度與模擬采樣帶寬相匹配。
在實驗室里,我們經常要觀察一些特殊信號的變化過程,但是之前所使用的示波器只具有上升或下降沿觸發(fā)的功能。DS1000系列示波器的觸發(fā)方式有一種就是上升&下降沿觸發(fā),解決了這個難題。斜率觸發(fā)是根據信號的上升/下降時間的快慢來判斷觸發(fā),相比邊沿觸發(fā)更加靈活和準確。而DS1000系列示波器的觸發(fā)功能中,交替觸發(fā)功能顯示出了明顯的優(yōu)勢。交替觸發(fā)功能是模擬示波器的功能在數字示波器中的重現,這一功能保證了即使是兩個非同步信號,也能夠同時穩(wěn)定的觸發(fā),大大提高了實驗室的工作效率。
自動測量功能、強大的軟件功能,便于學習和應用
DS1000系列示波器強大的軟件功能大大方便了人機對話,對于不了解和不會使用的按鍵,只要連續(xù)按住幾秒鐘,顯示屏上就會出現相應的幫助信息。省去了繁瑣的查找說明書的過程。在教學和學生自學的過程中,收到了良好的效果。
DS1000系列示波器還具有20種自動測量的功能,這對剛剛接觸示波器的學生來說在很大程度上減小了操作的難度,提高數據的準確度。
在外圍的接口開發(fā)中,DS1000系列示波加入了USB HOST接口和RS—232端口,方便與計算機交流以及數據的存儲和演示,在軟件測試方面有較好的應用。支持移動存儲和直接打印功能。可以對示波器上所顯示的波形進行存儲和轉移,無論是在學生的畢業(yè)設計中,還是在教師的教學過程中,都帶來了極大的方便。
TFT彩色顯示屏,體積孝價格低
在外觀上,DS1000系列的TFT彩色顯示屏美觀并且可視性強。體積小巧可以節(jié)省占地面積,在有限的實驗臺上能夠進行多儀器的使用和測量,更便于攜帶。可以外出采集信號,進行存儲,回到實驗室再進行分析。并且示波器本身也具有錄制存儲回訪1000幀的波形信號的功能。而以上所有的優(yōu)勢在保證了低廉的價格的時候更是顯得尤為珍貴,適合于高校電子類實驗室的使用。

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