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DS1000数字示波器在实验室中的应用

 

示波器作为一种基础的测量仪器,在科研和设计中起着举足轻重的作用。如今,示波器已经成为高校电子类实验室不可或缺的成员,在测量和分析方面大显身手。随着电路系统的信号时钟速度越来越快,高校实验室中对示波器的要求也逐步在提高。除了更高带宽、更快采样率、更深的存储深度外,高校实验室对示波器的价格和易用性有特别的要求。本文就本实验室新购进的RIGOL—DS1000数字示波器为例,介绍数字示波器在现代教学和科研方面的重要作用。
对数字信号和模拟信号同时进行分析
虽然我们已经步入了数字信息时代,但仍然生活在一个连续变化的模拟世界中,高速发展的数字技术并没有阻碍模拟产品前进的脚步。模拟产品积极加入数字处理功能,数字、模拟技术相结合的混合信号器件将成为下一个主要发展方向。
在我们高校的实验室里,数字产品离不开模拟产品的配合,各种新型应用对模拟产品提出了新要求,同时也影响着模拟产品的发展方向。以目前市场热点3G手机为例,其实数字算法问题早已解决,但电源待机时间、声音效果、背光等还不能满足用户的需求,而这些都属于模拟技术的范畴。
此外,信号传输在现代工程中是很重要的一个技术环节,通常使用多芯电缆将模拟信号和数字信号独立多线传输。但在信号传输中,数字信号将对模拟信号产生干扰,目前采用的解决方法是可以设计这样一个系统:利用单片机来实现模拟信号和数字信号在单线中的混合传输。而这其中的测试和调试就要求示波器必须能构对数字信号和模拟信号同时进行分析和显示。
数、模混合信号相关实验在高校实验室越来越广泛。使用DS1000示波器可以同时采集16路输入DAC(数模转换器)的数字信号和两路输出的模拟信号。这一性能给数字模拟混合信号的开发、测量和调试带来了极大的方便。
带宽、采样率以及存储深度满足要求
在高校实验室里,我们关注的几个主要技术指标就是带宽、采样率和存储深度。净带宽一直是在购买示波器过程中的主要考虑因素。眼图分析就取决于示波器的主要技术指标。示波器在带宽、采样速率、触发和测量精度等方面的性能,决定着其解决高速系统设计问题的效率。我们在做实验时,为了保证测试信号的幅度和上升沿的精度,选择示波器的带宽应该是被测信号频率的3~5倍,精确测量要8~10倍或以上。所以RIGOL—DS1000系列示波器所给出的100MHz的带宽,很好的满足了实验过程中一些较高频率的测量需要。另外,高校实验室对采样速率也有一定的要求,采样速率是一个变化的指标,随着扫描时间的变慢,采样速率也相应降低,归根结底,采样速率的实际值取决于时基和存储深度。而RIGOL—DS1000系列示波器所提供的1MB的存储深度可以提供很高的采样速率,在做实验时可以得到最精确的数据。
多种触发功能提高实验室工作效率
示波器触发决定了利用示波器能够捕获、观看和测量的信号,这一功能同带宽和采样率一样重要。当然,触发系统具有自己的主要技术指标。选用示波器来测量快速串行信号的设计师可能会假设触发路径具有与示波器的规定带宽相同的带宽。事实上,相关的指标是“触发灵敏度”。这个技术指标体现了一个简单的问题:在频率范围顶部附近捕获信号时,对信号振幅的要求则是触发灵敏度与模拟采样带宽相匹配。
在实验室里,我们经常要观察一些特殊信号的变化过程,但是之前所使用的示波器只具有上升或下降沿触发的功能。DS1000系列示波器的触发方式有一种就是上升&下降沿触发,解决了这个难题。斜率触发是根据信号的上升/下降时间的快慢来判断触发,相比边沿触发更加灵活和准确。而DS1000系列示波器的触发功能中,交替触发功能显示出了明显的优势。交替触发功能是模拟示波器的功能在数字示波器中的重现,这一功能保证了即使是两个非同步信号,也能够同时稳定的触发,大大提高了实验室的工作效率。
自动测量功能、强大的软件功能,便于学习和应用
DS1000系列示波器强大的软件功能大大方便了人机对话,对于不了解和不会使用的按键,只要连续按住几秒钟,显示屏上就会出现相应的帮助信息。省去了繁琐的查找说明书的过程。在教学和学生自学的过程中,收到了良好的效果。
DS1000系列示波器还具有20种自动测量的功能,这对刚刚接触示波器的学生来说在很大程度上减小了操作的难度,提高数据的准确度。
在外围的接口开发中,DS1000系列示波加入了USB HOST接口和RS—232端口,方便与计算机交流以及数据的存储和演示,在软件测试方面有较好的应用。支持移动存储和直接打印功能。可以对示波器上所显示的波形进行存储和转移,无论是在学生的毕业设计中,还是在教师的教学过程中,都带来了极大的方便。
TFT彩色显示屏,体积孝价格低
在外观上,DS1000系列的TFT彩色显示屏美观并且可视性强。体积小巧可以节省占地面积,在有限的实验台上能够进行多仪器的使用和测量,更便于携带。可以外出采集信号,进行存储,回到实验室再进行分析。并且示波器本身也具有录制存储回访1000帧的波形信号的功能。而以上所有的优势在保证了低廉的价格的时候更是显得尤为珍贵,适合于高校电子类实验室的使用。


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