数字存储示波器（数字存储示波器实验报告南京邮电大学）

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本文目录一览：

• 1、数字存储示波器的垂直分别率由什么决定
• 2、数字示波器有哪些分类？
• 3、数字存储示波器的定义
• 4、数字存储示波器只能实时显示波
• 5、与模拟示波器相比，数字储存示波器有哪些优点？

数字存储示波器的垂直分别率由什么决定

垂直分辨率概念

用数稿雀扮字示波器测量模拟信号第一步就是用ADC（模数转换器）把探棒接收到的模拟信号转换成数字信号，ADC数模转换芯片的分辨率直接决定了示波器垂直方向上的采样精度。比如ADC是8位，那么垂直方向上的信号可以被切分成00000000~11111111一共2的8次方，256段。模数转换器的垂直分辨率，就是数字示波器的垂直分辨率，代表示波器将输入电压转换为数字值的精确程度。

数字示波器所显示的垂直分别率由什么决定

优先级从高到低

1.前端ADC的分辨率

2.显示屏分辨率：它决定了经过处理的信号，有多少可以被显示出来。比如ADC虽然可以在垂直方向上显示256段，但是可能显示屏的分辨率垂直只有240个像素点，那么有一部分点会被合并成1个像素显示。

3.插值算法：实岁伍际的示波器，上面显示的像素点不一定都是实际采样生成的，一部分是通过插值算法计算出来的虚拟的点，好的插值算法会使插值的点与实际的点差异比较小。

垂直精度

当我们用同一个示波器在不同垂直档位下测量同一信号时，得到的测量结果往往是不一样的。

比如我们测量一个2V的方波信号，在垂直档位为2V时，测出幅值可能为1.960V。键灶

在垂直档位为500mV时，测出幅值为1.980V。

为什么会这样？因为它涉及到垂直分辨率的问题，假设当垂直档位为500mV/div时，示波器垂直方向有10格，则其垂直分辨率由ADC的分辨率决定，即为(500mV*10）/256=19.531mV，也就是ADC不能分辨小于19.531mV的电压信号。测量同一个信号，在垂直档位为2V/div的情况下，ADC能分辨的信号为（2000mV*10）/256=78.125mV，小于该电压值的信号是不能测量的，即数字测量仪器都是存在采集的量化误差的，ADC的位数越高，量化误差就会越小，但是它只能无限减小，并不能消除。

所以当我们在对波形进行测量时，尽量使波形占满示波器屏幕，目的就是为了提高垂直精度，使测量结果更准确。

通过改变算法来提高分辨率

数字示波器中ADC的位数越高，垂直分辨率越高，该分辨率由硬件决定，一旦确定无法改变。但示波器整个系统的有效位数形成的分辨率与前者不同，我们可以通过软件提高分辨率。

目前大部分的示波器对ADC采样后提高分辨率最常用的方法就是采用“平均”的做法。

在平均采样方式中，可先设置一个平均次数N，之后示波器会对采集的N段波形，将它们按照触发位置对齐，对N段波形进行平均运算，最终得到一段平均后的波形。

这种采样方式降低随机噪声的同时并没有损失带宽，示波器系统的分辨率就会提高，但是平均模式会经过较长的时间来响应变化的波形，以牺牲示波器的速度来换取较高的分辨率，而且由于其处理方式的特殊性，决定了它适用的波形信号只能是周期信号。

总结

示波器显示屏垂直方向上的分辨率本身就有限，另外测量高频信号时，幅度本身就不准确，在上限频率处甚至有30%的误差，而且垂直分辨率过高会提高模数转换时间，影响采样率，进而影响带宽，得不偿失。一般示波器的垂直分辨率是8位，高分辨率的示波器达12位，如果示波器模拟电路本身的精度没有提高，单纯追求ADC的分辨率是没有意义的。如果追求电压的准确度，应该使用万用表，示波器更主要的功能是观测波形的形状，测量准确度一般在2%以内，这种准确度应对绝大多数应用是完全游刃有余的。

数字示波器有哪些分类？

按照信号的不同分类：

模拟示波器采用的是模拟电路（示波管，其基础是电子枪）电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束枝衫,并打到屏幕上。屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。

数字示波器则是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器的工作方式是通过模拟转换器（ADC）把被测电压转换为数字信息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止，随后，数字示波器重构波形。数字示波器可以分为数字存储示波器（DSO），数字荧光示波器（DPO）和采样示波器。

模拟示波器要提高带宽，需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能，对示波管和扫描电路没有特殊要求枣悉。加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理，以及多种触发和超前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起，成果累累，大有全面取代模拟示波器之势，模拟示波器的确从前台退到后台。

按照结构和性能不同分类：

①普通示波器。电路结构简单，频带较窄，扫描线性差，仅用于观察波形。

②多用示波器。频带较宽，扫描线性好，能对直流、低频、高频、超高频信号和脉冲信号进行定量测试。借助幅度校准器和时间校准器，测量的准确度可达±5%。

③多线示波器。采用多束示波管，能在荧光屏上同时显示两个以上同频信号的波形，没有时差，时序关系准确。

④多踪示波器。具有电子开关和门控电路的结构，可在单束示波管的荧光屏上同时显示两个以上同频信号的波形。但存在时差，时序关系不准确。

⑤取样示波器。采用取样技术将高频信号转换成模拟低频信号进行显示，有效频带可达GHz级。

⑥记忆示波器。采用存储示波管或数字存储技术，将单次电信号瞬变过程、非周期现象和超低频信号长时间保留在示波管的荧光屏上或存储在电路中，以供重复测试。

⑦数字示波器。内部带有微处理器，外部装猛岩腔有数字显示器，有的产品在示波管荧光屏上既可显示波形，又可显示字符。被测信号经模一数变换器（A/D变换器）送入数据存储器，通过键盘操作，可对捕获的波形参数的数据，进行加、减、乘、除、求平均值、求平方根值、求均方根值等的运算，并显示出答案数字。

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数字存储示波器的定义

数字存储示波器（Digital Storage oscilloscopes-DSO)，所谓数字存储就是在示波器携悄中以数字编码的形式来储存信号。一般具有以下特点：可以显示大量的预触发信息可以通过使用光标和不使用光标的方法进行全自动测量可以长期存储波形可以将波形传送到计算机禅缓进行储存或供进一步的分析之用可以在打印机或绘图仪上制作硬考贝以供编制文件之用可以把新采集的波形和操作人员手工或示波器全自动采贺隐模集的参考波形进行比较可以按通过/不通过的原则进行判断波形信息可以用数学方法进行处理

数字存储示波器只能实时显示波

数字存储示波器不能实时显示闷坦厅波形。数字示蚂隐波器的处理时间比较长，每秒只捕捉几十个波形，不能实时显示所有数字波形。数字示波器有独特的信返优势可以进行波形触发、存储、测量等。

与模拟示波器相比，数字储存示波器有哪些优点？

一，一般体积小，便携；

二，能存储，能回放，便于分析研究，尤其是单次信迟闭号数答的捕捉，分析等；

三，现在的数字示波器还具有很多的数字运算，如FFT；

四，便于通讯，把采集或测量到的数据传输到电脑，薯旦慧这样更利于分析对比。

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