數字存儲示波器工作原理

1. 數字存儲示波器的工作原理是怎樣的

數字存儲示波器的工作原理：輸入的電壓信號經耦合電路後送至前端放大器，前端放大器將信號放大，以提高示波器的靈敏度和動態范圍。放大器輸出的信號由取樣/保持電路進行取樣，並由A/D轉換器數字化，經過A/D轉換後，信號變成了數字形式存入存儲器中，微處理器對存儲器中的數字化信號波形進行相應的處理，並顯示在顯示屏上。
數字示波器是數據採集，A/D轉換，軟體編程等一系列的技術製造出來的高性能示波器。數字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲，實現對波形的保存和處理。 目前高端數字示波器主要依靠美國技術，對於300MHz帶寬之內的示波器，目前國內品牌的示波器在性能上已經可以和國外品牌抗衡，且具有明顯的性價比優勢。

2. 什麼是示波器示波器的作用和原理是什麼

示波器的作用是用來測量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器，由電子管放大器、掃描振盪器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外，還可以測定頻率、電壓強度等。凡可以變為電效應的周期性物理過程都可以用示波器進行觀測。

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便於人們研究各種電現象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在塗有熒光物質的屏面上，就可產生細小的光點（這是傳統的模擬示波器的工作原理）。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。
分類
按照信號的不同分類
模擬示波器採用的是模擬電路（示波管，其基礎是電子槍）電子槍向屏幕發射電子,發射的電子經聚焦形成電子束,並打到屏幕上。屏幕的內表面塗有熒光物質,這樣電子束打中的點就會發出光來。
數字示波器則是數據採集，A/D轉換，軟體編程等一系列的技術製造出來的高性能示波器。數字示波器的工作方式是通過模擬轉換器（ADC）把被測電壓轉換為數字信息。數字示波器捕獲的是波形的一系列樣值，並對樣值進行存儲，存儲限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止，隨後，數字示波器重構波形。數字示波器可以分為數字存儲示波器（DSO），數字熒光示波器（DPO）和采樣示波器。

3. 示波器的原理是什麼

示波器的工作原理是利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在塗有熒光物質的屏面上，就可產生細小的光點（傳統模擬示波器的工作原理）。示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。能把肉眼看不見的電信號變換成可視化圖像，便於研究各種電現象的變化過程。什麼是示波器：示波器是設計和測試電子設備和器件最常用的工具。數字儲存示波器（簡稱DSO）和混合信號示波器（簡稱MSO）都是強大的儀器，用於顯示及測量隨時間變化的電子信號，並且能有助於確定哪一個器件運行正常，而哪一個器件出現故障。示波器還能幫助確定新近設計的器件是否能按照想要的方式運行。汽車示波器使用方法：檢查示波器主機及其配件無缺漏和無損壞後，按一下示波器左下角的開關按鈕，將示波器打開；點擊"DefaultSetup」，此時所有的配置參數將恢復默認狀態；恢復默認狀態後使用普通無源探頭與面板上的「探頭補償端」進行連接，連接的過程中不要接反；接入探頭補償端信號後點擊「AutoSetup」，此時屏幕上可能會出現三種波形，探頭補償端方波幅值約為3.0V，頻率為1KHz。

4. 示波器的工作原理

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。俗話說，電是看不見摸不著的。但是示波器可以幫我們「看見」電信號，便於人們研究各種電現象的變化過程。所以示波器的核心功能，就和他的名字一樣，是顯示電信號波形的儀器，以供工程師查找定位問題或評估系統性能等等。

而波形，也有多種定義，比如時域或者頻域的波形，對於示波器而言，大多數時候測量的是電壓隨時間的變化，也就是時域的波形。因此，示波器可以分析被測點電壓變化情況，從而被廣泛的應用於各個電子行業及領域中。

一般我們業內對示波器的分類只按模擬示波器和數字示波器來分，有些廠家可能為了突出其示波器的某項功能給其命名為其他名字，比如數字熒光示波器等。但其本質原理依然逃不出這2大示波器類別。

模擬示波器是屬於早期的示波器，主要基於陰極射線管（也叫顯像管，曾廣泛應用於早期的電視機、顯示器）打出的電子束通過水平偏轉和垂直偏轉系統，打在屏幕的熒光物質上顯示波形。

③ARM處理器控制FPGA調節ADC模數轉換器采樣率，示波器軟體上表現為調節時基，由於存儲深度為固定值，采樣率 = 存儲深度 ÷ 波形記錄時長，通常時基設置的改變是通過改變采樣率來實現的。因此廠家標注的采樣率往往是在特定時基設置之下才有效的，在大時基下受存儲深度的影響，采樣率不得不降低。ADC模數轉換器和RAM高速存儲器影響著示波器的另外兩大指標：采樣率和存儲深度。

④接下去，由FPGA驅動ADC同步采樣，ADC將採集到的數據進行二進制數據化並寫入高速緩存。存儲器緩存即存儲深度，一般存儲器的大小是示波器標識存儲深度大小的四倍，因為FPGA無法控制示波器的觸發，因此採集的信號必定先是標識存儲深度的2倍，然後再來根據觸發篩選其中的一段波形，所以示波器可以看到觸發位置之前的波形。又由於示波器在篩選之前採集的波形的時候，採集不能停，否則就會導致波形捕獲率太低，因此同時還需要繼續採集同樣長度的采樣點，如此反復，這樣一來就是四倍了。

⑤收到觸發指令後，存儲器再把數據交給ARM處理器處理

⑥ARM處理器將數據處理後通過顯示介面將數據輸出至顯示屏展示給使用者。通過計算，示波器還能模仿出類似模擬示波器的多級輝度顯示，以及數字示波器特有的色溫顯示效果，余暉顯示效果。

⑦示波器處理完數據後，可以把當前的波形圖像或者是數據保存到存儲器中，要注意這里的存儲完全不同於存儲深度的高速存緩，大多數示波器採用外部存儲器如U盤，SD卡，電腦等，現在一些現代化的示波器會內置大存儲可以直接保存在示波器里。

這個過程中，②③④都是並行處理的。

由於數字示波器處理速度的制約，所以它並不能保證被測信號的波形能連續不斷地實時顯示在屏幕上，顯示的兩個波形之間會有波形數據丟失，也即所說的死區時間，這也是數字示波器相比較於模擬示波器的最大缺點了。不過，隨著示波器運算能力的增強，波形捕獲率的不斷上升，這一缺點也在被慢慢彌補。

5. 數字存儲示波器的原理

數字存儲示波器有別於一般的模擬示波器，它是將採集到的模擬電壓信號轉換為數字信號，由內部微機進行分析、處理、存儲、顯示或列印等操作。這類示波器通常具有程式控制和遙控能力，通過GPIB介面還可將數據傳輸到計算機等外部設備進行分析處理。其工作過程一般分為存儲和顯示兩個階段。在存儲階段，首先對被測模擬信號進行采樣和量化，經A/D轉換器轉換成數字信號後，依次存入RAM中，當采樣頻率足夠高時，就可以實現信號的不失真存儲。當需要觀察這些信息時，只要以合適的頻率把這些信息從存儲器RAM中按原順序取出，經D/A轉換和LPE濾波後送至示波器就可以觀察的還原後的波形。
普通模擬示波器 CRT 上的 P31 熒光物質的余輝時間小於 1ms。在有些情況下，使用 P7 熒光物質的 CRT 能給出大約 300ms 的余輝時間。只要有信號照射熒光物質，CRT 就將不斷顯示信號波形。而當信號去掉以後使用 P31 材料的 CRT 上的掃跡迅速變暗，而使用 P7 材料的 CRT 上的掃跡停留時間稍長一些。那麼，如果信號在一秒鍾內只有幾次，或者信號的周期僅為數秒，甚至信號只猝發一次，那又將會怎麼樣呢？在這種情況下，使用我們上面介紹過的模擬示波器幾乎乃至於完全不能觀察到這些信號。所謂數字存儲就是在示波器中以數字編碼的形式來貯存信號。當信號進入數字存儲示波器，或稱 DSO 以後，在信號到達CRT 的偏轉電路之前（圖1），示波器將按一定的時間間隔對信號電壓進行采樣。然後用一個模/數變換器（ADC）對這些采樣值進行變換從而生成代表每一個采樣電壓的二進制字。這個過程稱為數字化。獲得的二進制數值貯存在存儲器中。對輸入信號進行采樣的速率稱為采樣速率。采樣速率由采樣時鍾控制。對於一般使用情況來說，采樣速率的范圍從每秒 20 兆次（20MS/s）到 200MS/s。存儲器中貯存的數據用來在示波器的屏幕上重建信號波形。所以，在DSO中的輸入信號接頭和示波器 CRT 之間的電路不只是僅有模擬電路。輸入信號的波形在 CRT 上獲得顯示之前先要存貯到存儲器中，我們在示波器屏幕上看到的波形總是由所採集到數據重建的波形，而不是輸入連接端上所加信號的直接波形顯示。