《DSO基礎(chǔ)知識(shí)介紹》PPT課件

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1、DSO基礎(chǔ)知識(shí)介紹,自動(dòng)化工程學(xué)院測(cè)試計(jì)量技術(shù)研究所 優(yōu)利德電子科大測(cè)試儀器研發(fā)中心 主講人：楊擴(kuò)軍 2012年10月26日,教研室基本情況,優(yōu)利德-電子科大測(cè)試儀器研發(fā)中心,教研室簡(jiǎn)介,,教研室簡(jiǎn)介,在國(guó)內(nèi)數(shù)字存儲(chǔ)示波器行業(yè)處于領(lǐng)先水平 從事數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研究與設(shè)計(jì)已有12年,教研室簡(jiǎn)介,,,,,,,,,開(kāi)始研制手持 式數(shù)字存儲(chǔ)示 波表,2001年,1999年,2002年,2004年,2006年,2007年,2008年,2010年,第一臺(tái)25MHz數(shù)字存儲(chǔ)示波表研制成功,與江蘇科泰合作開(kāi)發(fā)100MHz數(shù)字存儲(chǔ)示波器,完成100MHz數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研制，同時(shí)開(kāi)始與江蘇綠揚(yáng)合作開(kāi)發(fā)200MH

2、z手持式數(shù)字存儲(chǔ)示波表,與香港優(yōu)利德科技集團(tuán)公司合作，迎來(lái)了發(fā)展的重要契機(jī),推出第一臺(tái)優(yōu)利德示波器產(chǎn)品，第一年便實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售1萬(wàn)臺(tái)的紀(jì)錄,制定數(shù)字存儲(chǔ)示波器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),推出全國(guó)首臺(tái)數(shù)字三維示波器及采樣率為6GSPS，模擬帶寬為1GHz的高性能數(shù)字存儲(chǔ)示波器,,,2012年,將推出全國(guó)首臺(tái)采樣率為20GSPS，模擬帶寬為2.5GHz的高性能數(shù)字存儲(chǔ)示波器,6G數(shù)字示波器 數(shù)字三維示波器,,國(guó)內(nèi)首家推出號(hào)稱(chēng)第三代示波器技術(shù)的數(shù)字三維示波器，核心指標(biāo)性能同國(guó)外主流產(chǎn)品相當(dāng)。,推出的6GSPS數(shù)字存儲(chǔ)示波器，采樣率指標(biāo)居國(guó)內(nèi)最高水平。,示波器研究歷史和水平標(biāo)志性成果,什么是示波器？,示波器是形象地顯示信號(hào)幅

3、度隨時(shí)間變化的波形顯示儀器，是一種綜合的信號(hào)特性測(cè)試儀，是電子測(cè)量?jī)x器的基本種類(lèi),示波器的類(lèi)型及區(qū)別,模擬示波器：ART 數(shù)字存儲(chǔ)示波器：DSO 數(shù)字熒光示波器：DPO 模擬數(shù)字混合示波器：MSO,示波器的類(lèi)型及區(qū)別,示波器的類(lèi)型及區(qū)別,DSO的典型構(gòu)成,,,DSO各個(gè)部分的主要作用,模擬通道：對(duì)外界輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，使其幅度進(jìn)入ADC輸入范圍之內(nèi),DSO各個(gè)部分的主要作用,ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）：對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行量化，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),DSO各個(gè)部分的主要作用,FPGA： 1、存儲(chǔ)來(lái)自ADC的采樣數(shù)據(jù) 2、觸發(fā)功能的實(shí)現(xiàn) 3、控制信號(hào)通道和觸發(fā)通道中的一些器件（DAC、程控放大器、選擇器等）,

4、DSO各個(gè)部分的主要作用,DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）： 其相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的CPU，對(duì)整個(gè)示波器進(jìn)行控制，主要功能有： 1、采樣數(shù)據(jù)的處理 2、外圍電路的控制 3、波形的運(yùn)算、測(cè)量、存儲(chǔ),示波器的四大技術(shù)指標(biāo),,,,1、模擬帶寬 2、采樣率 3、存儲(chǔ)深度 4、波形捕獲率（死區(qū)時(shí)間）,模擬帶寬,定義：示波器輸入不同頻率的等幅正弦信號(hào)時(shí)，顯示屏上對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)頻率的顯示幅度隨頻率變化而下降3dB時(shí)，其下限到上限頻率的范圍。,模擬帶寬與上升時(shí)間的關(guān)系,例如：某示波器的上升時(shí)間為3.5ns，則該示波器的模擬帶寬為100MHz,另一示波器的上升時(shí)間為350ps，則該示波器的模擬帶寬為1GHz,模擬帶寬對(duì)測(cè)量的影響,

5、模擬帶寬對(duì)測(cè)量的影響,上升時(shí)間多快才是足夠快,采樣率,單位時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的次數(shù)（Sa/s或SPS）。為區(qū)分實(shí)時(shí)采樣和等效采樣，通常將基于實(shí)時(shí)采樣的采樣率稱(chēng)為實(shí)時(shí)采樣率，基于等效采樣的采樣率稱(chēng)為等效采樣率。,實(shí)時(shí)采樣,一次采集信號(hào)上的若干采樣點(diǎn)，并基于采樣點(diǎn)的時(shí)間順序顯示被測(cè)波形的方法。,等效采樣,對(duì)于周期（重復(fù)）信號(hào)，每次在一個(gè)信號(hào)周期采集一定數(shù)量的采樣點(diǎn)，經(jīng)過(guò)對(duì)多個(gè)信號(hào)周期進(jìn)行多次采集，積累足夠的采樣點(diǎn)數(shù)量，并基于多次采集之間的時(shí)間關(guān)系，對(duì)采樣點(diǎn)重新排列，進(jìn)而顯示出被測(cè)波形。,采樣率對(duì)觀察信號(hào)的影響,毛刺與窄脈沖精確捕獲復(fù)現(xiàn)能力,采樣率對(duì)觀察信號(hào)的影響,對(duì)單次事件精確捕獲復(fù)現(xiàn)能力,采樣

6、率對(duì)觀察信號(hào)的影響,脈沖序列精確復(fù)現(xiàn)能力,采樣率太低的后果混疊,如何選擇采樣率,存儲(chǔ)深度,表示示波器在最高實(shí)時(shí)采樣率下連續(xù)采集并存儲(chǔ)采樣點(diǎn)的能力，通常用采樣點(diǎn)數(shù)（pts）表示。 最大存儲(chǔ)深度由示波器的存儲(chǔ)器容量決定，增加存儲(chǔ)深度可通過(guò)外部存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)。 存儲(chǔ)深度越深越利于觀察波形細(xì)節(jié),存儲(chǔ)深度對(duì)觀察波形的影響,存儲(chǔ)深度對(duì)觀察波形的影響,由該公式可以看出，總采集時(shí)間T是采樣周期和存儲(chǔ)深度N的乘積。,總采集時(shí)間T由時(shí)基檔確定，例如，設(shè)一示波器顯示屏共有10格 時(shí)基為1ms/div時(shí)，T=1ms/div*10div=10ms. 時(shí)基為10ns/div時(shí)，T=10ns/div*10div=100ns.

7、可見(jiàn)，時(shí)基檔位越慢，則總采集時(shí)間越長(zhǎng)，即T越大。,增大T有兩種方法，一是增大采樣周期，二是增加存儲(chǔ)深度。當(dāng)存儲(chǔ)深度達(dá)到示波器的極限時(shí)，就只能增大采樣周期，即降低采樣率。因此，存儲(chǔ)深度越深，在慢速時(shí)基檔的采樣率越高。,存儲(chǔ)深度對(duì)觀察波形的影響,設(shè)屏幕上共有12格，時(shí)基為1ms/div，則總采樣時(shí)間為12ms,存儲(chǔ)深度為24K時(shí)：,存儲(chǔ)深度為60M時(shí)：,存儲(chǔ)深度小結(jié),1、隨著時(shí)基的增加，用到的存儲(chǔ)深度會(huì)增加或者采樣率會(huì)下降 2、如果捕獲時(shí)間和采樣率的乘積超過(guò)了最大存儲(chǔ)深度，采樣率會(huì)下降 3、更深的存儲(chǔ)深度使得在給定采樣率下能捕獲更長(zhǎng)時(shí)間的波形 4、更深的存儲(chǔ)深度使得在給定捕獲時(shí)間下有更高的采樣率和

8、數(shù)字帶寬 5、更高的采樣率減少了混疊的危險(xiǎn),波形捕獲率,單位時(shí)間內(nèi)示波器所能捕獲并顯示的波形幅數(shù)，通常以波形幅數(shù)/秒（wfms/s）表示。 示波器完成一次完整采集過(guò)程后，將對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這就造成了在兩次采集過(guò)程之間存在較大的間隙，稱(chēng)為示波器的“死區(qū)時(shí)間”。,波形捕獲率對(duì)波形觀察的影響,波形捕獲率越高，越容易捕獲到異常信號(hào),示波器的四大子系統(tǒng),,,,1、時(shí)基系統(tǒng)：X方向 2、垂直系統(tǒng)：Y方向 3、觸發(fā)系統(tǒng) 4、采集系統(tǒng),示波器的四大子系統(tǒng),,,,時(shí)基系統(tǒng),時(shí)基：指屏幕上每格代表的時(shí)間長(zhǎng)度 （s/div, ms/div, us/div, ns/div） 如何控制時(shí)基？,,時(shí)基系統(tǒng),,垂直

9、系統(tǒng)模擬通道的結(jié)構(gòu),垂直系統(tǒng)垂直檔位的控制,假定ADC最大輸入范圍為500mVpp，則,垂直系統(tǒng)基本概念,耦合：交流、直流、接地 帶寬限制 探頭比例 反相：以基線位置對(duì)稱(chēng),觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)的意義,觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)的意義,觸發(fā)電路的作用就是保證每次時(shí)基掃描或采集的時(shí)候，都從輸入信號(hào)上與定義的相同的觸發(fā)條件開(kāi)始，這樣每一次采集或掃描的波形就同步，每次捕獲的波形相重疊，從而顯示穩(wěn)定的波形。 對(duì)單次信號(hào)進(jìn)行捕獲 對(duì)重復(fù)信號(hào)中的異常波形或單次事件中的特殊波形就行隔離捕獲,觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)的意義,觸發(fā)設(shè)置是示波器使用最麻煩的一點(diǎn) 示波器都是根據(jù)信號(hào)特征進(jìn)行的，需對(duì)被測(cè)信號(hào)有一定了解 不同觸發(fā)功能響應(yīng)不同的觸發(fā)條件，根

10、據(jù)信號(hào)特征加以設(shè)定，會(huì)簡(jiǎn)化測(cè)試，幫助快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題 高級(jí)觸發(fā)可以使你單獨(dú)關(guān)注波形中感興趣的細(xì)節(jié),觸發(fā)系統(tǒng)預(yù)觸發(fā)及后觸發(fā),預(yù)觸發(fā)：在觸發(fā)條件滿足之前，先存儲(chǔ)一部分波形，從而使得用戶能觀察到觸發(fā)點(diǎn)之前的信號(hào) 預(yù)觸發(fā)深度：觸發(fā)條件滿足之前存儲(chǔ)的采樣點(diǎn)數(shù) 后觸發(fā)：在觸發(fā)條件之后，一定時(shí)間之后才開(kāi)始存儲(chǔ)波形，從而使得用戶可以觀察觸發(fā)點(diǎn)之后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的波形,觸發(fā)系統(tǒng)預(yù)觸發(fā)及后觸發(fā),觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)類(lèi)型,邊沿觸發(fā) 脈寬觸發(fā) 斜率觸發(fā) 視頻觸發(fā),觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)源,CH1、CH2、CH3、CH4 交替觸發(fā) 外觸發(fā)、外觸發(fā)除5 市電觸發(fā),觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)耦合,直流耦合 交流耦合 低頻抑制 高頻抑制,觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)釋抑,觸發(fā)系統(tǒng)

11、觸發(fā)方式,自動(dòng)：預(yù)觸發(fā)深度滿后一段時(shí)間內(nèi)觸發(fā)條件沒(méi)有滿足則關(guān)閉FIFO讀使能，結(jié)束邊讀邊寫(xiě)過(guò)程，將FIFO寫(xiě)滿 正常：預(yù)觸發(fā)深度滿后，必須等到觸發(fā)條件滿足才關(guān)閉FIFO讀使能，否則一直邊讀邊寫(xiě)過(guò)程 單次：一次觸發(fā)條件滿足之后，將FIFO存滿，則停止采集。,觸發(fā)系統(tǒng)高級(jí)觸發(fā)功能,視頻觸發(fā) 碼型觸發(fā) 毛刺觸發(fā) SPI觸發(fā) I2C觸發(fā) RS232觸發(fā),采集系統(tǒng)采樣方式,正常采樣 峰值檢測(cè)：以最高的采樣速率運(yùn)行ADC，既便設(shè)置的時(shí)基非常慢，采樣模式不能捕獲采樣點(diǎn)之間的快速變化的信號(hào)，而峰值檢測(cè)模式可以捕獲到。利用該模式可非常有效地觀察到偶爾發(fā)生的窄脈沖。 平均采樣 包絡(luò)檢測(cè)：示波器在連續(xù)采集過(guò)程中，對(duì)

12、波形記錄中的每個(gè)采樣點(diǎn)位置的最小值和最大值都存儲(chǔ)下來(lái)，并以此構(gòu)成波形顯示。,一種特殊的顯示方式SCAN/ROLL,在慢速時(shí)基檔下，存滿FIFO的時(shí)間很長(zhǎng)，例如50ms/div檔，要600msFIFO才會(huì)寫(xiě)滿。此時(shí)如果觸發(fā)方式選擇為自動(dòng)，則當(dāng)軟件循環(huán)到讀采樣數(shù)據(jù)時(shí)，不論FIFO中有多少點(diǎn)，都將這些點(diǎn)讀取去顯示。,示波器的其它功能,光標(biāo) 參數(shù)測(cè)量 存儲(chǔ)：USB、FLASH 數(shù)學(xué)運(yùn)算：加減乘除、濾波、FFT AUTOSET 自校正 XY模式 波形錄制,根據(jù)波形特征設(shè)置示波器,。,如何設(shè)置示波器捕獲到你需要的波形,根據(jù)波形特征設(shè)置示波器,垂直方向： 幅度、耦合方式、帶寬、探頭比例、反相 水平方向 時(shí)基、預(yù)觸發(fā)深度 觸發(fā) 觸發(fā)電平、觸發(fā)耦合、觸發(fā)源、觸發(fā)方式、觸發(fā)類(lèi)型 采集 獲取方式、存儲(chǔ)深度,The End!,Thank you！,