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1、DSO基础知识介绍,自动化工程学院测试计量技术研究所 优利德电子科大测试仪器研发中心 主讲人：杨扩军 2012年10月26日,教研室基本情况,优利德-电子科大测试仪器研发中心,教研室简介,教研室简介,开始研制手持 式数字存储示 波表,2001年,1999年,2002年,2004年,2006年,2007年,2008年,2010年,第一台25MHz数字存储示波表研制成功,与江苏科泰合作开发100MHz数字存储示波器,完成100MHz数字存储示波器的研制，同时开始与江苏绿扬合作开发200MHz手持式数字存储示波表,与香港优利德科技集团公司合作，迎来了发展的重要契机,推出第一台优利德示波器产品，第一年
2、便实现销售1万台的纪录,制定数字存储示波器国家标准,推出全国首台数字三维示波器及采样率为6GSPS，模拟带宽为1GHz的高性能数字存储示波器,2012年,将推出全国首台采样率为20GSPS，模拟带宽为2.5GHz的高性能数字存储示波器,6G数字示波器 数字三维示波器,国内首家推出号称第三代示波器技术的数字三维示波器，核心指标性能同国外主流产品相当。,推出的6GSPS数字存储示波器，采样率指标居国内最高水平。,示波器研究历史和水平标志性成果,什么是示波器？,示波器是形象地显示信号幅度随时间变化的波形显示仪器，是一种综合的信号特性测试仪，是电子测量仪器的基本种类,示波器的类型及区别,模拟示波器：A
3、RT 数字存储示波器：DSO 数字荧光示波器：DPO 模拟数字混合示波器：MSO,示波器的类型及区别,示波器的类型及区别,DSO的典型构成,DSO各个部分的主要作用,模拟通道：对外界输入信号进行调理，使其幅度进入ADC输入范围之内,DSO各个部分的主要作用,ADC（模数转换器）：对模拟信号进行量化，将其转换为数字信号,DSO各个部分的主要作用,FPGA： 1、存储来自ADC的采样数据 2、触发功能的实现 3、控制信号通道和触发通道中的一些器件（DAC、程控放大器、选择器等）,DSO各个部分的主要作用,DSP（数字信号处理器）： 其相当于计算机的CPU，对整个示波器进行控制，主要功能有： 1、采
4、样数据的处理 2、外围电路的控制 3、波形的运算、测量、存储,示波器的四大技术指标,1、模拟带宽 2、采样率 3、存储深度 4、波形捕获率（死区时间）,模拟带宽,定义：示波器输入不同频率的等幅正弦信号时，显示屏上对应基准频率的显示幅度随频率变化而下降3dB时，其下限到上限频率的范围。,模拟带宽与上升时间的关系,例如：某示波器的上升时间为3.5ns，则该示波器的模拟带宽为100MHz,另一示波器的上升时间为350ps，则该示波器的模拟带宽为1GHz,模拟带宽对测量的影响,模拟带宽对测量的影响,上升时间多快才是足够快,采样率,单位时间内对信号进行采样的次数（Sa/s或SPS）。为区分实时采样和等效
5、采样，通常将基于实时采样的采样率称为实时采样率，基于等效采样的采样率称为等效采样率。,实时采样,一次采集信号上的若干采样点，并基于采样点的时间顺序显示被测波形的方法。,等效采样,对于周期（重复）信号，每次在一个信号周期采集一定数量的采样点，经过对多个信号周期进行多次采集，积累足够的采样点数量，并基于多次采集之间的时间关系，对采样点重新排列，进而显示出被测波形。,采样率对观察信号的影响,毛刺与窄脉冲精确捕获复现能力,采样率对观察信号的影响,对单次事件精确捕获复现能力,采样率对观察信号的影响,脉冲序列精确复现能力,采样率太低的后果混叠,如何选择采样率,存储深度,表示示波器在最高实时采样率下连续采集
6、并存储采样点的能力，通常用采样点数（pts）表示。 最大存储深度由示波器的存储器容量决定，增加存储深度可通过外部存储器实现。 存储深度越深越利于观察波形细节,存储深度对观察波形的影响,存储深度对观察波形的影响,由该公式可以看出，总采集时间T是采样周期和存储深度N的乘积。,总采集时间T由时基档确定，例如，设一示波器显示屏共有10格 时基为1ms/div时，T=1ms/div*10div=10ms. 时基为10ns/div时，T=10ns/div*10div=100ns. 可见，时基档位越慢，则总采集时间越长，即T越大。,增大T有两种方法，一是增大采样周期，二是增加存储深度。当存储深度达到示波器的
7、极限时，就只能增大采样周期，即降低采样率。因此，存储深度越深，在慢速时基档的采样率越高。,存储深度对观察波形的影响,设屏幕上共有12格，时基为1ms/div，则总采样时间为12ms,存储深度为24K时：,存储深度为60M时：,存储深度小结,1、随着时基的增加，用到的存储深度会增加或者采样率会下降 2、如果捕获时间和采样率的乘积超过了最大存储深度，采样率会下降 3、更深的存储深度使得在给定采样率下能捕获更长时间的波形 4、更深的存储深度使得在给定捕获时间下有更高的采样率和数字带宽 5、更高的采样率减少了混叠的危险,波形捕获率,单位时间内示波器所能捕获并显示的波形幅数，通常以波形幅数/秒（wfms
8、/s）表示。 示波器完成一次完整采集过程后，将对采集到的数据进行处理，这就造成了在两次采集过程之间存在较大的间隙，称为示波器的“死区时间”。,波形捕获率对波形观察的影响,波形捕获率越高，越容易捕获到异常信号,示波器的四大子系统,1、时基系统：X方向 2、垂直系统：Y方向 3、触发系统 4、采集系统,示波器的四大子系统,时基系统,时基：指屏幕上每格代表的时间长度 （s/div, ms/div, us/div, ns/div） 如何控制时基？,时基系统,垂直系统模拟通道的结构,垂直系统垂直档位的控制,假定ADC最大输入范围为500mVpp，则,垂直系统基本概念,耦合：交流、直流、接地 带宽限制 探
9、头比例 反相：以基线位置对称,触发系统触发的意义,触发系统触发的意义,触发电路的作用就是保证每次时基扫描或采集的时候，都从输入信号上与定义的相同的触发条件开始，这样每一次采集或扫描的波形就同步，每次捕获的波形相重叠，从而显示稳定的波形。 对单次信号进行捕获 对重复信号中的异常波形或单次事件中的特殊波形就行隔离捕获,触发系统触发的意义,触发设置是示波器使用最麻烦的一点 示波器都是根据信号特征进行的，需对被测信号有一定了解 不同触发功能响应不同的触发条件，根据信号特征加以设定，会简化测试，帮助快速发现问题 高级触发可以使你单独关注波形中感兴趣的细节,触发系统预触发及后触发,预触发：在触发条件满足之
10、前，先存储一部分波形，从而使得用户能观察到触发点之前的信号 预触发深度：触发条件满足之前存储的采样点数 后触发：在触发条件之后，一定时间之后才开始存储波形，从而使得用户可以观察触发点之后较长时间内的波形,触发系统预触发及后触发,触发系统触发类型,边沿触发 脉宽触发 斜率触发 视频触发,触发系统触发源,CH1、CH2、CH3、CH4 交替触发 外触发、外触发除5 市电触发,触发系统触发耦合,直流耦合 交流耦合 低频抑制 高频抑制,触发系统触发释抑,触发系统触发方式,自动：预触发深度满后一段时间内触发条件没有满足则关闭FIFO读使能，结束边读边写过程，将FIFO写满 正常：预触发深度满后，必须等到
11、触发条件满足才关闭FIFO读使能，否则一直边读边写过程 单次：一次触发条件满足之后，将FIFO存满，则停止采集。,触发系统高级触发功能,视频触发 码型触发 毛刺触发 SPI触发 I2C触发 RS232触发,采集系统采样方式,正常采样 峰值检测：以最高的采样速率运行ADC，既便设置的时基非常慢，采样模式不能捕获采样点之间的快速变化的信号，而峰值检测模式可以捕获到。利用该模式可非常有效地观察到偶尔发生的窄脉冲。 平均采样 包络检测：示波器在连续采集过程中，对波形记录中的每个采样点位置的最小值和最大值都存储下来，并以此构成波形显示。,一种特殊的显示方式SCAN/ROLL,在慢速时基档下，存满FIFO的时间很长，例如50ms/div档，要600msFIFO才会写满。此时如果触发方式选择为自动，则当软件循环到读采样数据时，不论FIFO中有多少点，都将这些点读取去显示。,示波器的其它功能,光标 参数测量 存储：USB、FLASH 数学运算：加减乘除、滤波、FFT AUTOSET 自校正 XY模式 波形录制,根据波形特征设置示波器,。,如何设置示波器捕获到你需要的波形,根据波形特征设置示波器,垂直方向： 幅度、耦合方式、带宽、探头比例、反相 水平方向 时基、预触发深度 触发 触发电平、触发耦合、触发源、触发方式、触发类型 采集 获取方式、存储深度,The End!,Thank you！,
