示波器作用 示波器作用实验报告( 五 )


1.如果采样率不足,很容易出现走样现象
如果示波器的输入信号是1100KHz正弦信号,示波器显示的信号频率为50KHz,这是怎么回事?这是因为示波器的采样率太慢,存在混叠现象 象 。混叠意味着屏幕上显示的波形频率低于信号的实际频率,或者即使示波器上的触发指示器已经打开,而显示的波形仍然不稳定 。重叠如图所示1所示 。那么,对于 未知频率的波形,如何判断显示的波形是否产生了混叠?通过缓慢改变扫描速度t/div到更快的时基文件,看波形的频率参数是否急剧变化,如果是,这表明出现了波形混叠;或者振动波形稳定在更快的时基上,也这表明出现了波形混叠 。根据奈奎斯特定理,采样率至少高于信号的高频分量2倍才不 会有走样,如一个500MHz的信号,至少1GS/s的采样率 。有几种方法可以简单地防止混叠:
·调整扫描速度;
·采用自动设定(Autoset);
·尝试将收集模式切换到包络模式或峰值检测模式,因为包络法是在多个采集的记录中求极值,峰值检测方法是在单个收集的记录中找到最大值和最小值,这两种方法都可以检测快速信号变化 。
·如果示波器有InstaVu收集模式,可选择的,因为这种方式的波形采集速度快,这种方法显示的波形类似于模拟示波器显示的波形 。
2.采样率和t/div的关系
每个数字示波器的最大采样率是一个固定值 。但是,在任一扫描时间t/div,采样率fs由下面的公式给出:
fs=N/(t/div)N每个网格的采样点
当采样点N当它是某个值时,fs与t/div成反比,扫描速度越快,采样率越低 。下面是TDS520B的一组扫速与采样率的数据:
表1扫速与采样率
t/div(ns)1252550100200fs(GS/s)502510210.50.25
最后,当使用数字示波器时,为了避免重叠,最好将扫地机放在扫速较快的位置 。如果你想抓住稍纵即逝的毛刺,扫档最好放在主扫速度较慢的位置 。
数字示波器的上升时间
在模拟示波器中,上升时间是示波器的一个极其重要的指标 。而在数字示波器中,上升时间甚至没有作为一个指标明确给出 。由于数字示波器的测量方法,所以它是自动的 测得的上升时间不仅与采样点的位置有关,如图2中a表示上升沿刚好落在两个采样点的中间,此时,上升时间是数字区间0.8倍 。图2中的b在上升沿的中间是 取样点,然后同样的波形,上升到数字区间1.6倍 。另外,上升时间也与扫描速度有关,下面是TDS520B测量相同波形时一组扫描速度和上升时间的数量 据:
表2扫描速度和上升时间
t/div(ms)502010521tr(μs)800320160803216
从上面的一组数据可以看出 出,尽管波形的上升时间是恒定值,但由于扫描速度不同,用数字示波器测得的结果相差甚远 。模拟示波器的上升时间与扫描速度无关,而数字示波器的上升时间没有 只和扫描速度有关,还包括采样点的位置,当使用数字示波器时,我们不能使用模拟示波器,根据测得的时间,推导出信号的上升时间 。

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