采样示波器和实时示波器如何选择?
采样示波器和实时示波器有很多共同的应用领域。两种示波器都可用于生成眼图、直方图和抖动测量。两者之间最大的区别在于实时示波器能够捕获非重复信号或触发数据信号本身,这使得 RTO 更适合调试信号行为。在尝试排除需要定义复杂触发条件的间歇性问题时,这一点尤其重要。
实时示波器相对于采样示波器的另一个优势是它广泛支持解码和测试多种协议和标准。 Keysight Infiniium 系列实时示波器配备软件,可解码、调试并测试当今许多行业关键通信协议(包括最新一代的 USB、DDR 和 PCI Express)的一致性。
采样示波器在噪声和抖动要求最严格的用例中展现了其真正的优势。采样示波器的一个关键应用是光收发器制造测试,在该应用中,性能和价格的结合使数字通信分析仪成为理想的解决方案。
虽然两种类型的示波器都可以满足当前特定应用的需求,但您还需要评估未来的需求,因为实时示波器通常会提供更强大的调试功能、支持更多行业标准,并配备更广泛的专用软件包。
交流耦合 AC Coupling - AC耦合也称为电容耦合,是一种将交流AC信号从一个电路传输到另一个电路同时阻止直流 (DC) 的方法。该技术消除了信号的直流分量,使工程师可以专注于交流元件。它就像一座选择性桥梁,只允许特定信号通过,而其他信号则被阻止。
AC耦合是示波器中常用的一种耦合方式,它可以将输入信号的直流分量滤除,只保留交流成分。通过AC耦合,示波器可以更准确地测量和观察信号的变化情况,对于观察电路响应、波形分析等应用非常重要。
示波器什么时候用交流耦合? 示波器在测量交流信号,以及有直流偏置电压的信号时,需要使用交流耦合。
交流电波形 AC Waveform - AC是 "交流电 "的意思。交流电流通常与中心线(零)对称。信号在正数和负数之间来回变化,并不断重复。
示波器采集模式 Acquisition Mode - 采集模式指定您的示波器当前是使用“自动”还是“正常”模式。在“自动”模式下,示波器会自动切换到正确的模式。 “正常”模式允许您自己切换到所有不同的模式,这使您能够在测量过程中发挥更积极的作用。
有源探头 Active Probes - 有源探头指定示波器的探头是有源的还是无源的。有源探头需要外部电源,但它们对于测量极高频率的信号和极低的电压非常敏感。
无源探头不需要自己的电源,因此您可以根据需要执行的测量类型快速打开或关闭它们,但它们不那么敏感,并且需要放大器来提升低频。
有源探头
示波器探头提升您的探测能力,了解常见的探测错误对于实现精确测量至关重要。探头可能会将负载、噪声和抖动带入系统。 探头的电气特性不仅会显著影响测量结果,还有可能影响到器件的工作。 通过本电子书了解如何避免常见的示波器探测误区。
混叠 Aliasing - 混叠是当连续信号的采样率不足以准确捕捉其变化时, 信号采样不足而发生的失真导致错误频率, 就会发生混叠。通过至少两倍于最高信号频率的采样和使用抗混叠滤波器来防止混叠。
混叠
奈奎斯特定理 - 防止混叠的关键在于奈奎斯特定理。根据该定理,要对信号进行采样而不引入混叠,必须以至少两倍于信号中最高频率的速率进行采样。这个速率称为奈奎斯特速率。
关键要点 - 当信号采样不足时,就会发生混叠,导致假频率扭曲原始数据。防止混叠需要以至少两倍于信号中最高频率的速率进行采样并使用抗混叠滤波器。
混叠
示波器交替模式 Alternate Mode - 指定您的示波器当前是处于“交替触发”模式还是“常规”模式。在常规模式下,屏幕上出现的任何触发器都会在必要时停留在那里。但是,如果您想测量触发事件之间的特定时间,此模式将允许您执行此操作。它使查找信号的最大值或最小值变得容易。
振幅 Amplitude - 指定您的示波器当前是显示幅度(即电压)测量还是相位测量。
调幅 Amplitude Modulation - 幅度调制是指信号的电压随时间变化,可以通过画一条宽度或形状随时间变化的线在示波器中显示出来。
示波器以 100% 亮度显示的调幅
幅度调制的类型包括:
单边带调制(SSB)是一种用于传输信息的调幅 (AM) 形式。在最常见的 SSB 应用中,仅传输调制载波的一个边带。术语“单边带”的意思是仅传输两个可能的边带中的一个及其镜像,或“上”和“下”边带。特定频率的载波传输信息承载信号;在 SSB 传输的情况下,该载波被抑制,传输仅由上边带或下边带组成,加上足够的另一个边带来传输所有必要的信息。
嗡嗡声调制是一个术语,指的是您在使用 AM 收音机时有时会听到的背景噪音或“嗡嗡声”。
该设备的天线捕获来自电台的载波并通过其内部电路传播,这可能会受到杂散信号、电感负载等各种因素的干扰。这会扭曲正在发送的信息,从而导致低频嗡嗡声。
AM(正交AM)是一种数字通信技术,它使用同相和正交两种载波来承载数据。这是一种传输信息的常用方法,用于从电视广播到 WiFi信号的所有领域。
随时间变化的幅度 Amplitude Over Time - 随时间变化的幅度指定您的示波器当前是显示随时间变化的幅度(即电压)测量值还是随时间变化的相位测量值。
模拟通道 Analog Channels - 指定您的示波器当前是使用模拟通道还是数字通道来显示测量值。模拟通道使您可以访问具有较低输入阻抗的信号链的最后一部分,这对于测量信号损失不是大问题的信号非常有用。
显示示波器的每个模拟通道信号的接地电平由显示屏最左端的图标标识
模拟示波器 Analog Oscilloscope - 模拟示波器直接测量信号电压,核心部件是阴极射线示波管,电子枪发射出电子束,经过Y偏转板和X偏转板后电子束射向荧光屏。模拟示波器让您可以访问具有较低输入阻抗的信号链的最后部分。这些对于测量信号丢失不是大问题的信号很有用。
模拟示波器阴极射线管 Analog Oscilloscope Cathode-ray Tube - 与使用平板显示器的数字示波器相比,模拟示波器使用阴极射线管来显示信息。因为它们可以来回振动,所以这些屏幕为您提供了一条显示信号历史的连续线,使您更容易看到否则可能难以发现的摆动或高频。
模拟信号 Analog Signal - 信号是数据的电气表示。信号可以表示消息、图像、声音、测量值以及定义为一组值的任何其他内容。
模拟信号是连续波形。它被称为模拟信号,因为它可以取任何值。您将看到数值之间的平滑过渡,而不是数字信号产生的不同阶跃。模拟信号是根据某个时变参数连续无限变化的电压、电流或物理量。例如,无线电波、电视波或声波都是模拟信号的示例。
模拟信号和数字信号
模拟信号的两种类型:
连续时间信号:任何连续的时间函数都被认为是连续时间信号。最常见的例子是正弦曲线。
离散时间信号:由相等时间增量(或样本)分隔的任何实数序列都被视为离散时间信号。一个常见的例子是数字音频信号,它代表一系列相等时间增量的瞬时振幅。
模数转换器 Analog-to-digital Converter (ADC) - 模数转换器(ADC)将模拟信号转换为数字信号称为“数字化”,此模式可让您选择示波器执行此操作的速率。数字化太慢会导致结果抖动,但数字化太快会使您更难准确地看到低频率。
ADC是波形采集的关键部件。它决定了示波器的最大取样速率、存储带宽以及垂直分辨率等多项指标。目前存储示波器采用的A/D转换的形式有逐次比较型、并联比较型、串并联型以及CCD器件与A/D转换器相配合的形式等。
孔径延迟 (APD) Aperture Delay (APD) - 孔径延迟 (APD) 也称为“孔径抖动”。它是内部时钟的上升沿尝试打开比较器孔径与该孔径实际打开之间的时间误差。 孔径延迟可能由晶体管延迟的变化、电压参考设置的变化或电源波动引起。
任意波形模式 Arbitrary Waveform Mode - 任意波形模式指定您的示波器当前是使用“任意波形模式”还是“正常模式”。在任意波形模式下,您可以生成任何类型的测试信号,这些在调试电路时非常有用,因为它使您能够查看诸如高频噪声信号之类的东西。
异步采样模式 Asynchronous Sample Mode - 当您启用“异步采样模式”时,示波器将自动一次只显示一个通道。它确保您不会错过双通道仪器的两个通道中的任何一个上的任何重要信号活动。
异步信号 Asynchronous Signals - 异步信号为了防止电路的任何部分影响其他电路,工程师经常使用异步信号,这意味着您的示波器接收到的样本在不同的时间会有所不同。这可以帮助您了解电路中正在发生的情况,而不会受到任何外部影响。
衰减探头 Attenuated Probes - 衰减探头在通过示波器输入端发送电压值之前使用电阻器降低电压值。当您需要使用非常高的电压时,它们很有用,因为它们可以让您看到信号,而不会让外部干扰影响您的测量。
自动设置 Oscilloscope Autoset - 自动设置通过自动为每次测量选择最合适的参数,以便用户轻松获取准确的测量结果。在减少用户输入的情况下获得更一致的结果。
示波器按下 [Auto Scale] 自动设置。示波器显示屏上应显示类似以下所示的波形
自动测量 Auto Measurements - 自动测量如果您想快速轻松地进行各种不同的测量,此模式将让您精确地做到这一点,轻松找到信号的最大值或最小值。
示波器的自动测量功能
自动缩放 Auto Scale - 自动缩放允许您进行许多不同的测量,而无需手动调整垂直比例以适应它们。
自动设置Auto Setup - 自动设置在“自动设置模式”中,示波器会自动为您调整其触发设置,以便快速查看您的信号。如果您正在查看具有相似频率和幅度的信号,此模式非常有用。
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