北京普源DS1000數(shù)字示波器在實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用

示波器作為一種基礎(chǔ)的測(cè)量?jī)x器,在科研和設(shè)計(jì)中起著舉足輕重的作用。如今,示波器已經(jīng)成為高校電子類實(shí)驗(yàn)室不可或缺的成員,在測(cè)量和分析方面大顯身手。隨著電路系統(tǒng)的信號(hào)時(shí)鐘速度越來越快,高校實(shí)驗(yàn)室中對(duì)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(chǔ)深度外,高校實(shí)驗(yàn)室對(duì)示波器的價(jià)格和易用性有特別的要求。本文就本實(shí)驗(yàn)室新購進(jìn)的RIGOL—DS1000數(shù)字示波器為例,介紹數(shù)字示波器在現(xiàn)代教學(xué)和科研方面的重要作用。
對(duì)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)同時(shí)進(jìn)行分析
雖然我們已經(jīng)步入了數(shù)字信息時(shí)代,但仍然生活在一個(gè)連續(xù)變化的模擬世界中,高速發(fā)展的數(shù)字技術(shù)并沒有阻礙模擬產(chǎn)品前進(jìn)的腳步。模擬產(chǎn)品積極加入數(shù)字處理功能,數(shù)字、模擬技術(shù)相結(jié)合的混合信號(hào)器件將成為下一個(gè)主要發(fā)展方向。
在我們高校的實(shí)驗(yàn)室里,數(shù)字產(chǎn)品離不開模擬產(chǎn)品的配合,各種新型應(yīng)用對(duì)模擬產(chǎn)品提出了新要求,同時(shí)也影響著模擬產(chǎn)品的發(fā)展方向。以目前市場(chǎng)熱點(diǎn)3G手機(jī)為例,其實(shí)數(shù)字算法問題早已解決,但電源待機(jī)時(shí)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(shù)的范疇。
此外,信號(hào)傳輸在現(xiàn)代工程中是很重要的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié),通常使用多芯電纜將模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)獨(dú)立多線傳輸。但在信號(hào)傳輸中,數(shù)字信號(hào)將對(duì)模擬信號(hào)產(chǎn)生干擾,目前采用的解決方法是可以設(shè)計(jì)這樣一個(gè)系統(tǒng)：利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)在單線中的混合傳輸。而這其中的測(cè)試和調(diào)試就要求示波器必須能構(gòu)對(duì)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)同時(shí)進(jìn)行分析和顯示。
數(shù)、?；旌闲盘?hào)相關(guān)實(shí)驗(yàn)在高校實(shí)驗(yàn)室越來越廣泛。使用DS1000示波器可以同時(shí)采集16路輸入DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)的數(shù)字信號(hào)和兩路輸出的模擬信號(hào)。這一性能給數(shù)字模擬混合信號(hào)的開發(fā)、測(cè)量和調(diào)試帶來了極大的方便。
帶寬、采樣率以及存儲(chǔ)深度滿足要求
在高校實(shí)驗(yàn)室里,我們關(guān)注的幾個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)就是帶寬、采樣率和存儲(chǔ)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(shù)指標(biāo)。示波器在帶寬、采樣速率、觸發(fā)和測(cè)量精度等方面的性能,決定著其解決高速系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題的效率。我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí),為了保證測(cè)試信號(hào)的幅度和上升沿的精度,選擇示波器的帶寬應(yīng)該是被測(cè)信號(hào)頻率的3～5倍,**測(cè)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(shí)驗(yàn)過程中一些較高頻率的測(cè)量需要。另外,高校實(shí)驗(yàn)室對(duì)采樣速率也有一定的要求,采樣速率是一個(gè)變化的指標(biāo),隨著掃描時(shí)間的變慢,采樣速率也相應(yīng)降低,歸根結(jié)底,采樣速率的實(shí)際值取決于時(shí)基和存儲(chǔ)深度。而RIGOL—DS1000系列示波器所提供的1MB的存儲(chǔ)深度可以提供很高的采樣速率,在做實(shí)驗(yàn)時(shí)可以得到***的數(shù)據(jù)。
多種觸發(fā)功能提高實(shí)驗(yàn)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(cè)量的信號(hào),這一功能同帶寬和采樣率一樣重要。當(dāng)然,觸發(fā)系統(tǒng)具有自己的主要技術(shù)指標(biāo)。選用示波器來測(cè)量快速串行信號(hào)的設(shè)計(jì)師可能會(huì)假設(shè)觸發(fā)路徑具有與示波器的規(guī)定帶寬相同的帶寬。事實(shí)上,相關(guān)的指標(biāo)是“觸發(fā)靈敏度”。這個(gè)技術(shù)指標(biāo)體現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的問題：在頻率范圍頂部附近捕獲信號(hào)時(shí),對(duì)信號(hào)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(shí)驗(yàn)室里,我們經(jīng)常要觀察一些特殊信號(hào)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(gè)難題。斜率觸發(fā)是根據(jù)信號(hào)的上升/下降時(shí)間的快慢來判斷觸發(fā),相比邊沿觸發(fā)更加靈活和準(zhǔn)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(shì)。交替觸發(fā)功能是模擬示波器的功能在數(shù)字示波器中的重現(xiàn),這一功能保證了即使是兩個(gè)非同步信號(hào),也能夠同時(shí)穩(wěn)定的觸發(fā),大大提高了實(shí)驗(yàn)室的工作效率。
自動(dòng)測(cè)量功能、強(qiáng)大的軟件功能,便于學(xué)習(xí)和應(yīng)用
DS1000系列示波器強(qiáng)大的軟件功能大大方便了人機(jī)對(duì)話,對(duì)于不了解和不會(huì)使用的按鍵,只要連續(xù)按住幾秒鐘,顯示屏上就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的幫助信息。省去了繁瑣的查找說明書的過程。在教學(xué)和學(xué)生自學(xué)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(dòng)測(cè)量的功能,這對(duì)剛剛接觸示波器的學(xué)生來說在很大程度上減小了操作的難度,提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(jì)算機(jī)交流以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和演示,在軟件測(cè)試方面有較好的應(yīng)用。支持移動(dòng)存儲(chǔ)和直接打印功能。可以對(duì)示波器上所顯示的波形進(jìn)行存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移,無論是在學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)中,還是在教師的教學(xué)過程中,都帶來了極大的方便。
TFT彩色顯示屏,體積孝價(jià)格低
在外觀上,DS1000系列的TFT彩色顯示屏美觀并且可視性強(qiáng)。體積小巧可以節(jié)省占地面積,在有限的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上能夠進(jìn)行多儀器的使用和測(cè)量,更便于攜帶。可以外出采集信號(hào),進(jìn)行存儲(chǔ),回到實(shí)驗(yàn)室再進(jìn)行分析。并且示波器本身也具有錄制存儲(chǔ)回訪1000幀的波形信號(hào)的功能。而以上所有的優(yōu)勢(shì)在保證了低廉的價(jià)格的時(shí)候更是顯得尤為珍貴,適合于高校電子類實(shí)驗(yàn)室的使用。

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