数字存储示波器是 20 世纪 70 年代初发展起来的新型示波器。它可以方便地实现对模拟信号进行长期存储,并可利用机内微处理器系统对存储的信号作进一步的处理,如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量及多种复杂的处理。数字存储示波器的出现使传统示波器的功能发生了重大变革。
数字存储示波器的特点
与模拟示波器相比,数字存储示波器具有以下特点。
1)使信号波形的取样、存储与波形的显示可以分离
在存储工作阶段,对快速信号采用较高的速率进行取样和存储,对慢速信号则采用较低的速率进行取样和存储。而在显示工作阶段,对不同频率的信号,可以采用一个固定的速率将数据读出,不受取样速率的限制。它可以无闪烁地观测极慢信号,这是模拟示波器无能为力的。观测极快信号时,数字存储示波器采用低速显示,可以使用一般带宽、高精确度、高可靠性而低造价的光栅扫描式示波管。
2)能长期存储信号
由于数字存储示波器是把波形用数字方式存储起来,其存储时间在理论上可以无限长。这种特性对观察单次出现的瞬变信号,如单次冲击波、放电现象等尤其有用。同时,还可利用这种特性进行波形比较。并且数字存储示波器通常是多通道的,可利用其中一个通道存储标准或参考波形并加以保护,其他通道用来观察需要比较的信号。
3)具有先进的触发功能
与普通示波器不同,数字存储示波器不仅能显示触发后的信号,而且能显示触发前的信号,并且可以任意选择超前或滞后的时间。一般数字存储示波器可提供边沿触发和 TV 触发,新型数字存储示波器还提供码型触发、脉冲宽度触发、序列触发、SPI(串行协议接口)触发、CAN(控制域网络)触发等多种高级触发方式。
4)具有很强的处理能力
数字存储示波器内含微处理器,因此能自动实现多种波形参数测量,如上升时间、下降时间、脉宽、频率、峰-峰值等参数的测量与显示;能对波形实现取平均值、取上下限值、进行频谱分析,以及进行加、减、乘、除等多种复杂的运算处理;还具有自检与自校等多种自动操作功能。
5)便于观测单次过程和缓慢变化的信号
数字存储示波器只要对波形进行一次取样存储,就可以长期保存、多次显示,并目取样、存储和读出、显示的速度可以在很大范围内调节。因此它便于捕捉和显示单次瞬变信号或缓慢变化的信号。只要设置好触发源和取样速度,就能在现象发生时将其采集下来并存入存储器。这一特点使数字存储示波器在很多非电测量中得到广泛应用.
6)多种显示方式
为了适应对不同波形的观测,数字存储示波器具有多种灵活的显示方式,主要有存储显示、滚动显示、双踪显示和插值显示等。还可利用深存储技术和多亮度等级显示技术提高示波器的清晰度。
7)可用字符显示测量结果
荧光屏上的每个光点都对应存储区内确定的数据,可用面板上的控制装置(如游标)在荧光屏上标示两个被测点,算出两点间的电压和时间差。另外,计算机有一套成熟的字符显示功能,因此可以直接在荧光屏上用字符显示测量结果。
8)便于程控和用多种方式输出
数字存储示波器的主要部分是一个微机系统,并装有专用或通用的操作系统(如Windows 等),因此便于通过通用接口总线接受程序控制。存储区中存储的数据,可在计算机控制下通过多种接口,用各种方式输出。例如,可以通过 GPIB接口或串行接口与绘图仪、打印机连接,进行数据输出;也可以输出 BCD 码或进行较远距离传递,如通过 Internet 进行远程控制等,
9)便于进行功能扩展
数字存储示波器中微计算机的应用为仪器的功能扩展提供了条件。例如,运用计算机的运算功能,可对存储的时域数据进行快速傅里叶变换,计算出它的频域特性。利用快速傅里叶变换功能,还可以对信号进行谐波失真度分析、调制特性分析等多种分析。对存储区的数字量进行加工,可以把数字存储示波器和数字电压表结合起来。此外,在存储区存入按某种规律变化的数据再循环调出,经 D/A转换和锁存输出,还能构成一个信号源。可通过更新软件对示波器功能进行升级。
10)实现多通道混合信号测量
这种数字示波器除了具有 2~4 个模拟输入通道外,还具有若干位(如 16 位)数字信号输入通道,可实现对数字模拟混合电路信号的观测,兼有示波器和逻辑分析仪功能。
11)便携式示波器
数字存储示波器采用大规模集成电路、波晶显示器等元器件,使示波器的体积大大缩小,重量大大降低。最小的万用示波表仅有一般的数字万用表那么大,且兼有万用表和示波器的功能。这种示波表配有优良的充电电源,可连续工作四五个小时,便于在野外工作。