示波器知识—数字存储示波器之一

2.1 数字存储

 

　　你可能还记得，第一章中我们谈到，普通模拟示波器CRT上的P31荧光物质的余辉时间小于1ms。在有些情况下，使用P7荧光物质的CRT能给出大约300ms的余辉时间。只要有信号照射荧光CRT就将不断显示信号波形。而当信号去掉以后使用P31材料的CET上扫迹迅速变暗，而使用P7材料的CRT上扫迹停留时间稍长一些。
　　那么，如果信号在一秒钟内只有几次，或者信号的周期为数秒至珍长，甚至于信号只发生一次，那又将会怎么样呢？在这种情况下，使用我们上面介绍过的模拟示波器则几乎乃至于完全不能观察这些信号。
　　因此我们需要找到在荧光物质上保持信事情轨迹的方法。为达到这一目的而采用的一种老式方法是使用一种称为存储示波管的特殊CRT。这种示波管的荧光物质后面装有栅网，通过在栅网上充载电荷的方法存贮电子束的路径。这种示波管价格很昂贵又比较脆弱，并且只能耐有限的时间内保持轨迹。

 

　　数字存储的方法克服了所有这些缺点，并且还带来了很多附加的特色，下面列出部分特点：
　　·可以显示大量的预触发信息。
　　·可通通过使用光标和不使用光标的方法进行全自动的测量。
　　·可以长期贮存波形。
　　·可以在打印机或绘图仪上制作硬考贝以供编制文件之用。
　　·可以反新采集的波形和操作人员手工或示波器全自动采集的参考波形进行比较。
　　·可以按通过/不通过的原则进行判断。
　　·波形信息可用数学进行处理。

 

何谓数字存储

 

　　从字意上不难看出，所谓数字存储就是在示波器中以数字编码的形式来贮存信号。
　　当信号进入数字存储示波器，或称DSO以后，在信号到达CRT的偏转电路之前（图18），示波器将按一定的时间间隔对信号电压进行采样。然后用一个模/数变换器（ADC）对这些瞬时值或采样值进行变换从而生成代表每一个采样电压的二进制字。这个过程称为数字化。

 

 

图18 数字存储示波器的方框图

 

获得的二进制数值贮存在存储器中。对输入信号进行采样的速度称为彩样速率。采样速率由采样时钟控制。对于一般使用情况来说，采样速率的范围从每秒20兆次（20MS/s）到200MS/s。
　　存储器中贮存的数据用来在示波器的屏幕上重建信号波形。
　　所以，在DSO中的输入信号接头和示波器CRT之间的电路不只是仅有模拟电路。输入信号的波形在CRT上获得显示之前先要存贮到存储器中去我们在示波器屏幕上看到的波形总是由所采集到数据重建的波形，而不是输入连接端上所加信号的立即的、连接的波形显示。

 

采样和数字化

 

　　数字存储分两步来实现。第一步，获取输入电压的采样值。这是通过采样及保持电路来完成的，见图19。