北京普源DS1000數(shù)字示波器在實驗室中的應用

示波器作為一種基礎的測量儀器,在科研和設計中起著舉足輕重的作用。如今,示波器已經成為高校電子類實驗室不可或缺的成員,在測量和分析方面大顯身手。隨著電路系統(tǒng)的信號時鐘速度越來越快,高校實驗室中對示波器的要求也逐步在提高。除了更高帶寬、更快采樣率、更深的存儲深度外,高校實驗室對示波器的價格和易用性有特別的要求。本文就本實驗室新購進的RIGOL—DS1000數(shù)字示波器為例,介紹數(shù)字示波器在現(xiàn)代教學和科研方面的重要作用。
對數(shù)字信號和模擬信號同時進行分析
雖然我們已經步入了數(shù)字信息時代,但仍然生活在一個連續(xù)變化的模擬世界中,高速發(fā)展的數(shù)字技術并沒有阻礙模擬產品前進的腳步。模擬產品積極加入數(shù)字處理功能,數(shù)字、模擬技術相結合的混合信號器件將成為下一個主要發(fā)展方向。
在我們高校的實驗室里,數(shù)字產品離不開模擬產品的配合,各種新型應用對模擬產品提出了新要求,同時也影響著模擬產品的發(fā)展方向。以目前市場熱點3G手機為例,其實數(shù)字算法問題早已解決,但電源待機時間、聲音效果、背光等還不能滿足用戶的需求,而這些都屬于模擬技術的范疇。
此外,信號傳輸在現(xiàn)代工程中是很重要的一個技術環(huán)節(jié),通常使用多芯電纜將模擬信號和數(shù)字信號獨立多線傳輸。但在信號傳輸中,數(shù)字信號將對模擬信號產生干擾,目前采用的解決方法是可以設計這樣一個系統(tǒng)：利用單片機來實現(xiàn)模擬信號和數(shù)字信號在單線中的混合傳輸。而這其中的測試和調試就要求示波器必須能構對數(shù)字信號和模擬信號同時進行分析和顯示。
數(shù)、模混合信號相關實驗在高校實驗室越來越廣泛。使用DS1000示波器可以同時采集16路輸入DAC(數(shù)模轉換器)的數(shù)字信號和兩路輸出的模擬信號。這一性能給數(shù)字模擬混合信號的開發(fā)、測量和調試帶來了極大的方便。
帶寬、采樣率以及存儲深度滿足要求
在高校實驗室里,我們關注的幾個主要技術指標就是帶寬、采樣率和存儲深度。凈帶寬一直是在購買示波器過程中的主要考慮因素。眼圖分析就取決于示波器的主要技術指標。示波器在帶寬、采樣速率、觸發(fā)和測量精度等方面的性能,決定著其解決高速系統(tǒng)設計問題的效率。我們在做實驗時,為了保證測試信號的幅度和上升沿的精度,選擇示波器的帶寬應該是被測信號頻率的3～5倍,**測量要8～10倍或以上。所以RIGOL—DS1000系列示波器所給出的100MHz的帶寬,很好的滿足了實驗過程中一些較高頻率的測量需要。另外,高校實驗室對采樣速率也有一定的要求,采樣速率是一個變化的指標,隨著掃描時間的變慢,采樣速率也相應降低,歸根結底,采樣速率的實際值取決于時基和存儲深度。而RIGOL—DS1000系列示波器所提供的1MB的存儲深度可以提供很高的采樣速率,在做實驗時可以得到***的數(shù)據(jù)。
多種觸發(fā)功能提高實驗室工作效率
示波器觸發(fā)決定了利用示波器能夠捕獲、觀看和測量的信號,這一功能同帶寬和采樣率一樣重要。當然,觸發(fā)系統(tǒng)具有自己的主要技術指標。選用示波器來測量快速串行信號的設計師可能會假設觸發(fā)路徑具有與示波器的規(guī)定帶寬相同的帶寬。事實上,相關的指標是“觸發(fā)靈敏度”。這個技術指標體現(xiàn)了一個簡單的問題：在頻率范圍頂部附近捕獲信號時,對信號振幅的要求則是觸發(fā)靈敏度與模擬采樣帶寬相匹配。
在實驗室里,我們經常要觀察一些特殊信號的變化過程,但是之前所使用的示波器只具有上升或下降沿觸發(fā)的功能。DS1000系列示波器的觸發(fā)方式有一種就是上升&下降沿觸發(fā),解決了這個難題。斜率觸發(fā)是根據(jù)信號的上升/下降時間的快慢來判斷觸發(fā),相比邊沿觸發(fā)更加靈活和準確。而DS1000系列示波器的觸發(fā)功能中,交替觸發(fā)功能顯示出了明顯的優(yōu)勢。交替觸發(fā)功能是模擬示波器的功能在數(shù)字示波器中的重現(xiàn),這一功能保證了即使是兩個非同步信號,也能夠同時穩(wěn)定的觸發(fā),大大提高了實驗室的工作效率。
自動測量功能、強大的軟件功能,便于學習和應用
DS1000系列示波器強大的軟件功能大大方便了人機對話,對于不了解和不會使用的按鍵,只要連續(xù)按住幾秒鐘,顯示屏上就會出現(xiàn)相應的幫助信息。省去了繁瑣的查找說明書的過程。在教學和學生自學的過程中,收到了良好的效果。
DS1000系列示波器還具有20種自動測量的功能,這對剛剛接觸示波器的學生來說在很大程度上減小了操作的難度,提高數(shù)據(jù)的準確度。
在外圍的接口開發(fā)中,DS1000系列示波加入了USB HOST接口和RS—232端口,方便與計算機交流以及數(shù)據(jù)的存儲和演示,在軟件測試方面有較好的應用。支持移動存儲和直接打印功能。可以對示波器上所顯示的波形進行存儲和轉移,無論是在學生的畢業(yè)設計中,還是在教師的教學過程中,都帶來了極大的方便。
TFT彩色顯示屏,體積孝價格低
在外觀上,DS1000系列的TFT彩色顯示屏美觀并且可視性強。體積小巧可以節(jié)省占地面積,在有限的實驗臺上能夠進行多儀器的使用和測量,更便于攜帶。可以外出采集信號,進行存儲,回到實驗室再進行分析。并且示波器本身也具有錄制存儲回訪1000幀的波形信號的功能。而以上所有的優(yōu)勢在保證了低廉的價格的時候更是顯得尤為珍貴,適合于高校電子類實驗室的使用。

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