数字示波器的使用原理

数字示波器 Digital Oscilloscope - 数字示波器是一种测量仪器，它以数字方式而不是模拟方式在屏幕上显示数据。它们很受欢迎，因为它们可以同时测量比模拟同类产品更多的信号，并且它们往往具有更好的整体信噪比。数字示波器通过模拟转换器（ADC）把被测电压转换为数字信息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止，随后，数字示波器重构波形。

数字示波器结构图

这是一张数字示波器的内部结构图，整个硬件架构分为四部分：

1. 示波器的模拟前端部分，主要有衰减器和放大器组成；经过模拟前端后，信号被调节到合适的幅度，就可以较为理想被ADC进行模数转换。放大器决定了示波器的关键指标：带宽，决定示波器能处理的信号频率范围。放大器的另外两个作用是垂直偏置和提供匹配电路驱动ADC和触发电路。

2. 模数转换器先对输入信号进行采样，将输入波形转化成采样点，通过将采样点量化和编码 存储在示波器的通道内存中，采样率决定决定示波器时间相关测量的精度。

3. 从模拟前端的输出另一路连接触发电路，当输入信号波形满足预设的触发事件后，时基会将触发事件发生的时刻设定为初始时刻计算接下来采样点的时间 最终显示在屏幕上。

4. 由于示波器的采样率都很高，每秒几十G，数字示波器需要高速缓存来存储采样的数据，单位存储空间的实现成本非常高。目前可以做到每通道2G。

5. 波形的重建和显示。数字示波器先把数据存在高速缓存，然后由CPU把缓存里的数据取出再分析、显示。

此结构为普通低端示波器结构，而目前高端示波器大多加入ASIC芯片，是德科技示波器使用FPGA等。

数字荧光示波器 Digital Phosphor Oscilloscope (DPO) - 数字荧光示波器是传统模拟示波器的继承者。它不是模拟显示器，而是使用高分辨率的数字屏幕，可以一次显示许多不同的信号。数字荧光示波器和数字示波器一样，也可以测量和记录电信号。然而，它们不会将信号存储在存储器中。相反，他们使用阴极射线管（CRT）在屏幕上实时显示信号。

数字采样示波器 Digital Sampling Oscilloscope - 数字采样示波器通过将模拟信号转换为发送到屏幕的数字值来测量模拟信号。由于它以极高的速率进行采样，因此通常可以非常准确地显示您正在测量的任何内容。

直接数字合成器 Direct Digital Synthesizer (DDS) - 许多现代示波器都内置有数字信号发生器，称为直接数字合成器。这与外部信号发生器的工作方式类似，因为它可以生成波形，但它为您省去了需要其他东西的麻烦。

数字信号 Digital Signals - 数字信号使用一系列“开和关”状态来传递信息。

数字存储示波器 Digital Storage Oscilloscope (DSO) - 数字存储示波器(DSO) 是一种测量和记录电信号的电子仪器。它将模拟信号转换成数字格式并将其存储在其数字存储器中，以便于调用和分析。数字存储示波器是一种先进的数字示波器，允许您手动触发测量，然后保存数据以供将来使用。它们对长期分析很有帮助，但没有同类型的模拟仪器那么灵活。

数字存储示波器用于各种应用。生物医学工程师使用它们来测量来自人体的电信号，例如心跳和脑电波。电信工程师使用 DSO 测试手机和其他通信设备。航空航天工程师用它们来测试飞机部件，同时汽车工程师使用它们来测试车辆电子系统。设计工程师使用 DSO 来验证其设计的性能。

显示模式 Display Modes - 示波器可以以几种不同的方式显示信息。最常见的是数字和模拟显示模式，但许多示波器还包括其他类型，如脉冲宽度、强度、持续时间（静态）等。

显示内存 Display Memory - 显示内存是一种示波器内存，可让您进行测量并保存以备后用。大多数示波器都有某种显示内存，尽管数量因单元而异。

显示信号 Display Signals - 显示信号是您可以在示波器屏幕上看到的测量值。它们是实时显示的——它会随着新数据的出现而更新它们。

振幅分布 Distribution Of Amplitude - 一种可以告诉您信号有多少功率的测量值。它以百分比表示，描述了在任何给定电压水平下信号的总功率有多少。

动态范围 Dynamic Range - 仪器在不给出错误读数的情况下准确测量电信号中小而快的波动的能力。动态范围是示波器精度的关键因素，通常在 1Hz 到 100MHz 之间测量。

分区控制 Division Control - 大多数示波器都可以分区控制，可以让您设置在一个屏幕上显示多少数据。