示波器的性能參數(shù)

　　下面以泰克TDS2000系列示波器為例

　　1、數(shù)字存儲(chǔ)示波器(digital storage oscilloscope)

　　什么數(shù)字存儲(chǔ)示波器

　　1. 數(shù)字是相對(duì)于模擬而言，將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)

　　2. 存儲(chǔ)是表征AD采集后的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行存儲(chǔ)。

　　3. 示波器的根本目的是展示(顯示)波形。

　　2、基本原理

　　波形首先要通過(guò)探頭，經(jīng)由前端的放大器進(jìn)行放大，之后由模數(shù)轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行轉(zhuǎn)換，進(jìn)而存儲(chǔ)到采集內(nèi)存中，然后顯示到顯示器上。

　　下文中的參數(shù)設(shè)置 也就是在設(shè)置各個(gè)環(huán)節(jié)中需要調(diào)整的參數(shù)，以達(dá)到正確匹配所測(cè)波形的目的。 其中采樣轉(zhuǎn)化的速度，采集數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)處理是示波器的核心技術(shù)。

　　3、基本使用

　　使用示波器的目的是為了觀測(cè)波形，在使用之前需要了解示波器的性能參數(shù)，以及在觀測(cè)波形的過(guò)程中需要設(shè)置示波器的參數(shù)。那么如何設(shè)置參數(shù)呢?示波器有哪些性能參數(shù)?

　　4、示波器的性能參數(shù)

　　以下參數(shù)關(guān)乎示波器的性能，參數(shù)越高，性能越好，當(dāng)然價(jià)格也就越貴。

　　1. 帶寬

　　帶寬是指信號(hào)幅值降低為原來(lái)的0.707倍(功率跌落一半)時(shí)的截止頻率。也就是增益降低-3dB。

　　計(jì)算：-3dB = 10 * log(1/2)。

　　帶寬越大，能夠測(cè)量的信號(hào)的頻率就越高，否則高頻信號(hào)就被濾掉了。

　　2. 采樣率

　　采樣率是指AD在1秒鐘的時(shí)間內(nèi)采樣的次數(shù)。根據(jù)采樣定理，只要采樣率高于信號(hào)頻率的2倍，即可還原被采樣信號(hào)。當(dāng)然，為了更加準(zhǔn)確，一般采樣率 = (5~10)信號(hào)頻率。

　　3. 存儲(chǔ)深度

　　記錄長(zhǎng)度也叫存儲(chǔ)深度，所有的數(shù)字示波器在經(jīng)過(guò)AD采集后，被觸發(fā)的信號(hào)都會(huì)存在一個(gè)存儲(chǔ)空間里，這個(gè)存儲(chǔ)空間的大小就是存儲(chǔ)深度，并且，存儲(chǔ)深度 = 當(dāng)前時(shí)基10格采樣率。

　　4. 通道數(shù)

　　也就是同時(shí)可測(cè)量的信號(hào)路數(shù)，不同通道之間可以對(duì)比分析。

　　TDS2000的參數(shù)

　　帶寬 200MHz

　　采樣率 2Gs/s

　　存儲(chǔ)深度 2.4K

　　通道數(shù) 2

　　抓取串口波形

　　以抓取串口波形為例，簡(jiǎn)述需要設(shè)置的參數(shù)

　　1. 串口參數(shù)

　　波特率115200，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位

　　2. 通道1

　　使用示波器的通道1探頭+ 連接串口的TX，探頭- 連接GND

　　3. 時(shí)基選擇

　　時(shí)基選擇約10倍波形的周期，便于觀察波形。115200的波特率，周期約為17.36us。這里選擇250us的時(shí)基檔位。

　　4. 通道參數(shù)

　　通道參數(shù)中的輸入耦合方式需要注意，分為AC/DC/GND耦合

　　直流模式標(biāo)注是DC，信號(hào)直流部分會(huì)經(jīng)過(guò)處理并顯示，對(duì)應(yīng)的顯示波形是信號(hào)全狀態(tài);

　　交流模式標(biāo)注是AC，信號(hào)直流部分不會(huì)顯示，對(duì)應(yīng)的顯示波形是交流部分;

　　接地標(biāo)注是GND，實(shí)際是斷開(kāi)輸入并把輸入接地，目的是消除干擾，方便找零點(diǎn)。

　　5. 觸發(fā)參數(shù)

　　觸發(fā)參數(shù)的選取比較關(guān)鍵：

　　觸發(fā)源：選擇通道1 ，CH1

　　觸發(fā)方式：有上升沿/下降沿，這里選擇空閑狀態(tài)下輸出高電平，所以選擇下降沿觸發(fā)

　　觸發(fā)模式：有AUTO/NORMAL/SINGLE，也即是自動(dòng)，正常，單序列

　　由于我們需要抓取單次的波形，進(jìn)行分析，所以模式可以選擇SINGLE，也可以選擇NORMAL,區(qū)別在于SINGLE一次觸發(fā)后，需要手動(dòng)再設(shè)置下，才能進(jìn)入下一次觸發(fā)。這里選擇SINGLE模式。

　　6. 串口發(fā)送數(shù)據(jù)

　　串口發(fā)出數(shù)據(jù)，可以看到示波器上完美抓取到TX波形：

　　將時(shí)基調(diào)整為10us，同時(shí)調(diào)整Position水平旋鈕。

　　可以測(cè)量波形的周期為17.39us，與理論值17.36us幾乎一致。