示波器的分類(lèi)簡(jiǎn)介
電子設備可以劃分為兩類(lèi):模擬設備和數字設備。模擬設備的電壓變化連續,而數字設備處理的是代表電壓采樣的離散二元碼。傳統的電唱機是模擬設備,而CD 播放器是屬于數字設備。
同樣,示波器也能分為模擬和數字類(lèi)型。模擬和數字示波器都能夠勝任大多數的應用。但是,對于一些特定應用,由于兩者具備的不同特性,每種類(lèi)型都有適合和不適合的地方。作進(jìn)一步劃分,數字示波器可以分為數字存儲示波器(DSO)、數字熒光示波器(DPO)和采樣示波器。
模擬示波器
在本質(zhì)上,模擬示波器工作方式是直接測量信號電壓,并通過(guò)從左到右穿過(guò)示波器屏幕的電子束在垂直方向描繪電壓。示波器屏幕通常是陰極射線(xiàn)管(CRT)。電子束投到熒幕的某處,屏幕后面總會(huì )有明亮的熒光物質(zhì)。當電子束水平掃過(guò)顯示器時(shí),信號的電壓是電子束發(fā)生上下偏轉,跟蹤波形直接反映到屏幕上。在屏幕同一位置電子束投射的頻度越大,顯示得也越亮。
CRT 限制著(zhù)模擬示波器顯示的頻率范圍。在頻率非常低的地方,信號呈現出明亮而緩慢移動(dòng)的點(diǎn),而很難分辨出波形。在高頻處,起局限作用的是CRT的寫(xiě)速度。當信號頻率超過(guò)CRT的寫(xiě)速度時(shí),顯示出來(lái)的過(guò)于暗淡,難于觀(guān)察。模擬示波器的極限頻率約為1GHz。
當把示波器探頭和電路連接到一起后,電壓信號通過(guò)探頭到達示波器的垂直系統。圖13 圖解出模擬示波器是如何顯示被測信號。設置垂直標度(對伏特/ 格進(jìn)行控制)后,衰減器能夠減小信號的電壓,而放大器可以增加信號電壓。
隨后,信號直接到達CRT的垂直偏轉板。電壓作用于這些垂直偏轉板,引起亮點(diǎn)在屏幕中移動(dòng)。亮點(diǎn)是由打在CRT內部熒光物質(zhì)上的電子束產(chǎn)生的。正電壓引起點(diǎn)向上運動(dòng),而負電壓引起點(diǎn)向下運動(dòng)。
信號也經(jīng)過(guò)觸發(fā)系統,啟動(dòng)或觸發(fā)水平掃描。水平掃描是水平系統亮點(diǎn)在屏幕中移動(dòng)的行為。觸發(fā)水平系統后,亮點(diǎn)以水平時(shí)基為基準,依照特定的時(shí)間間隔從左到右移動(dòng)。許多快速移動(dòng)的亮點(diǎn)融合到一起,形成實(shí)心的線(xiàn)條。如果速度足夠高,亮點(diǎn)每秒鐘掃過(guò)屏幕的次數高到500000 次。
水平掃描和垂直偏轉共同作用,形成顯示在屏幕上的信號圖象。觸發(fā)器能夠穩定實(shí)現重復的信號,它確保掃描總是從重復信號的同一點(diǎn)開(kāi)始,目的就是使呈現的圖象清晰。參照圖14。
另外,模擬示波器有對聚焦和亮度的控制,可調節出銳利和清晰的顯示結果。為顯示“實(shí)時(shí)”條件下或突發(fā)條件下快速變化的信號,人們經(jīng)常推薦使用模擬示波器。模擬示波器的顯示部分基于化學(xué)熒光物質(zhì),它具有亮度級這一特性。在信號出現越多的地方,軌跡就越亮。通過(guò)亮度級,僅觀(guān)察軌跡的亮度就能區別信號的細節。
數字示波器
與模擬示波器不同,數字示波器通過(guò)模數轉換器(ADC)把被測電壓轉換為數字信息。它捕獲的是波形的一系列樣值,并對樣值進(jìn)行存儲,存儲限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止。隨后,數字示波器重構波形。(參看圖15。)
數字示波器分為數字存儲示波器(DSO)、數字熒光示波器(DPO)和采樣示波器。
數字的手段則意味著(zhù),在示波器的顯示范圍內,可以穩
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