虛擬示波器的注意問題
2012-08-13
虛擬示波器因具有波形觸發、存儲、顯示、測量、波形數據分析處理等獨特優點，其使用日益普及。由于虛擬示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異，如果使用不當，會產生較大的測量誤差，從而影響測試任務。
區分模擬帶寬和數字實時帶寬
帶寬是示波器最重要的指標之一。模擬示波器的帶寬是一個固定的值，而虛擬示波器的帶寬有模擬帶寬和數字實時帶寬兩種。虛擬示波器對重復信號采用順序采樣或隨機采樣技術所能達到的最高帶寬為示波器的數字實時帶寬，數字實時帶寬與最高數字化頻率和波形重建技術因子K相關(數字實時帶寬=最高數字化速率/K)，一般并不作為一項指標直接給出。從兩種帶寬的定義可以看出，模擬帶寬只適合重復周期信號的測量，而數字實時帶寬則同時適合重復信號和單次信號的測量。廠家聲稱示波器的帶寬能達到多少兆，實際上指的是模擬帶寬，數字實時帶寬是要低于這個值的。例如說TEK公司的TES520B的帶寬為500MHz，實際上是指其模擬帶寬為500MHz，而最高數字實時帶寬只能達到400MHz遠低于模擬帶寬。所以在測量單次信號時，一定要參考虛擬示波器的數字實時帶寬，否則會給測量帶來意想不到的誤差。
有關采樣速率
采樣速率也稱為數字化速率，是指單位時間內，對模擬輸入信號的采樣次數，常以MS/s表示。采樣速率是虛擬示波器的一項重要指標。
1. 如果采樣速率不夠，容易出現混迭現象
如果示波器的輸人信號為一個100KHz的正弦信號，示波器顯示的信號頻率卻是50KHz，這是怎么回事呢？這是因為示波器的采樣速率太慢，產生了混迭現象。混迭就是屏幕上顯示的波形頻率低于信號的實際頻率，或者即使示波器上的觸發指示燈已經亮了，而顯示的波形仍不穩定。混迭的產生如圖1所示。那么，對于一個未知頻率的波形，如何判斷所顯示的波形是否已經產生混迭呢？可以通過慢慢改變掃速t/div到較快的時基檔，看波形的頻率參數是否急劇改變，如果是，說明波形混迭已經發生；或者晃動的波形在某個較快的時基檔穩定下來，也說明波形混迭已經發生。根據奈奎斯特定理，采樣速率至少高于信號高頻成分的2倍才不會發生混迭，如一個500MHz的信號，至少需要1GS/s的采樣速率。有如下幾種方法可以簡單地防止混迭發生：
•調整掃速；
•采用自動設置(Autoset)；
•試著將收集方式切換到包絡方式或峰值檢測方式，因為包絡方式是在多個收集記錄中尋找極值，而峰值檢測方式則是在單個收集記錄中尋找最大最小值，這兩種方法都能檢測到較快的信號變化。
•如果示波器有Insta Vu采集方式，可以選用，因為這種方式采集波形速度快，用這種方法顯示的波形類似于用模擬示波器顯示的波形。
2. 采樣速率與t/div的關系
每臺虛擬示波器的最大采樣速率是一個定值。但是，在任意一個掃描時間t/div，采樣速率fs由下式給出：
fs=N/(t/div) N為每格采樣點
當采樣點數N為一定值時，fs與t/div成反比，掃速越大，采樣速率越低。下面是TDS520B的一組掃速與采樣速率的數據：
表1掃速與采樣速率
t/div(ns)1252550100200fs(GS/s)502510210.50.25
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