自然界存在著各種形式的波,,比如海浪、地震,、聲波、爆破、空氣中傳播的聲音,,或者身體運(yùn)轉(zhuǎn)的自然節(jié)律。物理世界里,,能量,、振動粒子和不可見的力無處不在。 即使是光(波粒二象物質(zhì))也有自己的頻率,,并因為頻率的不同呈現(xiàn)出不同的顏色,。
示波器
示波器是任何設(shè)計、制造或是維修電子設(shè)備的必備之物,。當(dāng)今世界瞬時萬變,,工程師們需要最好的工具,快速而精確地解決測量疑難,。
示波器的用途不僅僅局限于電子領(lǐng)域,。示波器利用信號變換器,適用于各種各樣的物理現(xiàn)象,。信號變換器能夠響應(yīng)各種物理激勵源,,使之轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺曇?、機(jī)械應(yīng)力,、壓力,、光、熱,。麥克風(fēng)屬于信號變換器,,它實現(xiàn)把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴S墒静ㄆ魇占茖W(xué)數(shù)據(jù)的例子如圖1所示,。
什么是示波器,,它是如何工作的?
示波器是一種形象地顯示信號幅度隨時間變化的波形顯示儀器,,是一種綜合的信號特性測試儀,,是基本的電子測量儀器,它描繪電信號的圖形曲線,。在大多數(shù)應(yīng)用中,,呈現(xiàn)的圖形能夠表明信號隨時間的變化過程:垂直(Y)軸表示電壓,水平(X)軸表示時間,。有時稱亮度為Z軸,。(參看圖2)
示波器的類型
電子設(shè)備可以劃分為兩類:模擬設(shè)備和數(shù)字設(shè)備。模擬設(shè)備的電壓變化連續(xù),,而數(shù)字設(shè)備處理的是代表電壓采樣的離散二元碼,。傳統(tǒng)的電唱機(jī)是模擬設(shè)備,而CD播放器是屬于數(shù)字設(shè)備,。
同樣,,示波器也能分為模擬和數(shù)字類型。模擬和數(shù)字示波器都能夠勝任大多數(shù)的應(yīng)用,。但是,,對于一些特定應(yīng)用,由于兩者具備的不同特性,,每種類型都有適合和不適合的地方。作進(jìn)步劃分,, 數(shù)字示波器可以分為數(shù)字存儲示波器(DSO),、數(shù)字熒光示波器(DPO)和采樣示波器。
模擬示波器
在本質(zhì)上,, 模擬示波器工作方式是直接測量信號電壓,,并通過從左到右穿過示波器屏幕的電子束在垂直方向描繪電壓。示波器屏幕通常是陰極射線管(CRT),。電子束投到熒幕的某處,,屏幕后面總會有明亮的熒光物質(zhì)。當(dāng)電子束水平掃過顯示器時,,信號的電壓是電子束發(fā)生上下偏轉(zhuǎn),,跟蹤波形直接反映到屏幕上,。在屏幕同一位置電子束投射的頻度越大,顯示得也越亮,。
CRT限制著模擬示波器顯示的頻率范圍,。在頻率非常低的地方,信號呈現(xiàn)出明亮而緩慢移動的點,, 而很難分辨出波形,。在高頻處,起局限作用的是CRT的寫速度,,當(dāng)信號頻率超過CRT的寫速度時,, 顯示出來的過于暗淡,難于觀察,。模擬示波器的極限頻率約為1CHz.
當(dāng)把示波器探頭和電路連接到一起后,,電壓信號通過探頭到達(dá)示波器的垂直系統(tǒng)。圖13描述模擬示波器是如何顯示被測信號,。設(shè)置垂直標(biāo)度(對伏特/格進(jìn)行控制)后,,衰減器能夠成小信號的電壓,而放大器可以增加信號電壓,。隨后,,信號直接到達(dá)CRT的垂直偏轉(zhuǎn)板。電壓作用于這些垂直偏轉(zhuǎn)板,,引起亮點在屏幕中移動,。亮點是由打在CRT內(nèi)部熒光物質(zhì)上的電子束產(chǎn)生的。正電壓引起點向上運(yùn)動,,而負(fù)電壓引起點向下運(yùn)動,。
數(shù)字示波器
與模擬示波器不同,數(shù)字示波器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器( ADC)把被測電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息,。它捕獲的是波形的一系列樣值,,并對樣值進(jìn)行存儲,存儲限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止,。隨后,,數(shù)字示波器重構(gòu)波形。
數(shù)字示波器分為數(shù)字存儲示波器(DSO) ,、數(shù)字熒光示波器(DPO)和采樣示波器,,數(shù)字的手段則意味著,在示波器的顯示范圍內(nèi),,可以穩(wěn)定,、明亮和清晰地顯示任何頻率的波形。對重復(fù)的信號而言,,數(shù)字示波器的帶寬是指示波器的前端部件的模擬帶寬,,一般稱之為3dB點,。對于單脈沖和瞬態(tài)事件,例如脈沖和階躍波,,帶寬局限于示波器采樣率之肉,。
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