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一起來直觀了解數(shù)字示波器到底是用來做什么的
閱讀：878 發(fā)布時(shí)間：2023-2-17
數(shù)字示波器很多時(shí)候都被叫做數(shù)字存儲(chǔ)示波器，因?yàn)閿?shù)字示波器中重要的一環(huán)，就是把ADC采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來?，F(xiàn)代數(shù)字示波器采集數(shù)據(jù)的主要過程我們通過這塊的主板進(jìn)行直觀了解：
?、傩盘?hào)通過探頭衰減成合適比例送入示波器前端。示波器能測(cè)多大電壓一般取決于探頭，探頭通過衰減可以把上萬(wàn)伏的電壓信號(hào)變成幾十伏。
?、谛盘?hào)通過耦合電路到達(dá)前端衰減器和放大器，示波器軟件上表現(xiàn)為調(diào)節(jié)垂直檔位，使得波形盡量占滿整個(gè)屏幕，從而提高垂直精度，使測(cè)量更準(zhǔn)確。前端部分很大程度上決定了示波器的第一指標(biāo)：帶寬。
?、跘RM處理器控制FPGA調(diào)節(jié)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣率，示波器軟件上表現(xiàn)為調(diào)節(jié)時(shí)基，由于存儲(chǔ)深度為固定值，采樣率 = 存儲(chǔ)深度 ÷ 波形記錄時(shí)長(zhǎng)，通常時(shí)基設(shè)置的改變是通過改變采樣率來實(shí)現(xiàn)的。因此廠家標(biāo)注的采樣率往往是在特定時(shí)基設(shè)置之下才有效的，在大時(shí)基下受存儲(chǔ)深度的影響，采樣率不得不降低。ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器和RAM高速存儲(chǔ)器影響著數(shù)字示波器的另外兩大指標(biāo)：采樣率和存儲(chǔ)深度。
?、芙酉氯?，由FPGA驅(qū)動(dòng)ADC同步采樣，ADC將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)據(jù)化并寫入高速緩存。存儲(chǔ)器緩存即存儲(chǔ)深度，一般存儲(chǔ)器的大小是示波器標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)深度大小的四倍，因?yàn)镕PGA無法控制示波器的觸發(fā)，因此采集的信號(hào)必定先是標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)深度的2倍，然后再來根據(jù)觸發(fā)篩選其中的一段波形，所以示波器可以看到觸發(fā)位置之前的波形。又由于示波器在篩選之前采集的波形的時(shí)候，采集不能停，否則就會(huì)導(dǎo)致波形捕獲率太低，因此同時(shí)還需要繼續(xù)采集同樣長(zhǎng)度的采樣點(diǎn)，如此反復(fù)，這樣一來就是四倍了。
?、菔盏接|發(fā)指令后，存儲(chǔ)器再把數(shù)據(jù)交給ARM處理器處理。
⑥ARM處理器將數(shù)據(jù)處理后通過顯示接口將數(shù)據(jù)輸出至顯示屏展示給使用者。通過計(jì)算，示波器還能模仿出類似模擬示波器的多級(jí)輝度顯示，以及數(shù)字示波器*的色溫顯示效果，余暉顯示效果。
⑦示波器處理完數(shù)據(jù)后，可以把當(dāng)前的波形圖像或者是數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器中，要注意這里的存儲(chǔ)不同于存儲(chǔ)深度的高速存緩，大多數(shù)示波器采用外部存儲(chǔ)器如U盤，SD卡，電腦等，現(xiàn)在一些現(xiàn)代化的示波器會(huì)內(nèi)置大存儲(chǔ)可以直接保存在示波器里。
這個(gè)過程中，②③④都是并行處理的。
由于數(shù)字示波器處理速度的制約，所以它并不能保證被測(cè)信號(hào)的波形能連續(xù)不斷地實(shí)時(shí)顯示在屏幕上，顯示的兩個(gè)波形之間會(huì)有波形數(shù)據(jù)丟失，也即所說的死區(qū)時(shí)間，這也是數(shù)字示波器相比較于模擬示波器的最大缺點(diǎn)了。不過，隨著示波器運(yùn)算能力的增強(qiáng)，波形捕獲率的不斷上升，這一缺點(diǎn)也在被慢慢彌補(bǔ)。