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【原创】讲讲示波器的原理

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    今天来说一说示波器。对于做电子的朋友来说,示波器就跟万用表一样,已经成为基本常备仪器了。    按照维基百科里面的解释,示波器是这样定义的:示波器英语oscilloscope)是一种能够显示电压信号动态波形的电子测量仪器。它能够将时变的电压信号, 转换为时间域上的曲线,原来不可见的电气信号, 就此转换为在二维平面上直观可见光信号,因此能够分析电气信号的时域性质。更高级的示波器, 甚至能够对输入的时间信号, 进行频谱分析,反映输入信号的频域特性

    主要的示波器生产厂商有:泰克(Tektronix)、安捷伦(Agilent)、力科(LeCroy)、深圳麦科信(Micsig)、青岛汉泰(HANTEK)、深圳鼎阳(SIGLENT)、普源精电(RIGOL)、固纬等,其中泰克的最常见,因为其性价比高,性能能满足绝大多数应用要求。安捷伦跟力科这两家示波器偏高端一些,价格较贵在一些高端的应用领域比较普遍。

    示波器,顾名思义,就是用来展示波形情况的一种仪器,个人认为示波器就是用来展示波形信息的,而不是用来测电压电流的,他的AD一般都是八位的,精度不大够。为了能够精确地还原、展示所测量波形,向使用者展示波形所蕴含的所有信息,就要求示波器有足够的带宽、采样频率和存贮深度。带宽、采样率和存储深度是示波器的三大技术指标。带宽是示波器的基本指标,示波器的带宽定义为信号衰减3dB时的信号频率。若一台示波器带宽不够会导致看到的信号失真,测试不准确。带宽指标主要体现在衰减器与放大器的指标。实时采样率体现出示波器的ADC的指标。采样率通常要大于等于带宽的4倍。存储深度影响观测时间的长短,另外也会影响到示波器的采样率。因为存储深度=采样率×观测时间,若观测时间较长(与水平观测时间相关),则采样率会下降。除此之外,波形捕获率和示波器响应速度,触发条件的多少,底噪的情况,使用的方便性,及扩展性也体现了示波器的性能。

    示波器分类:根据工作原理示波器可以分为模拟示波器和数字示波器,数字示波器又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,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。数字示波器一般支持多级菜单,能提供给用户多种选择,多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储,实现对波形的保存和处理。现在我们用的示波器大多数都是数字示波器,今天也主要来说数字示波器。

主要工作原理:

1.当信号进入数字存储示波器(DSO) ,在信号到达CRT的偏转电路之前,示波器将按一定的时间间隔对信号电压进行采样。对输入信号进行采样的速度称为采样速率,由采样时钟控制。一般为每秒20兆次(20MS/s)到200MS/s。

2.然后用一个模/数变换器(ADC)对这些瞬时值或采样值进行变换从而生成代表每一采样电压的二进制字。这个过程称为数字化。

3.获得的二进制数值按时间顺序贮存在存储器中。

4.存储器中贮存的数据用来加到Y偏转板在示波器的屏幕上重建信号波形的幅度。存储器的读出地址计数脉冲加至另一个水平通道的十位数/模变换器,得到一个扫描电压(时基电压),加至水平末级放大器放大后驱动CRT显示器的x偏转板,从而在CRT屏幕上以细密的光点包络重现出模拟输入信号。

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示波器作为一种常用测量测试一起,国内外有着诸多生产厂家,主要有:泰克(Tektronix)、安捷伦(Agilent)、力科(LeCroy)、深圳麦科信(Micsig)、青岛汉泰(HANTEK)、深圳鼎阳(SIGLENT)、普源精电(RIGOL)、固纬等。个人用过泰克的和安捷伦的,比较推荐安捷伦,当然价格小贵。

深圳麦科信

Micsig致力于研发手持示波器,旨提升民族品牌,填补了国内中高端手持机空白。深圳麦科信仪器有限公司是专业从事测量仪器仪表的研发、生产、销售及服务的高新技术企业。先后取得了ISO9001:2008质量管理体系认证、CMC认证和CE认证。

公司拥有实力雄厚的研发团队,中高级研发人员四十多人,其中研究生及以上学历者占研发人员总数的40%左右。公司所有产品具有完全自主知识产权,拥有数量众多的技术专利和软件著作权。公司研制的手持式多功能示波器,以其无与伦比的高刷新率、全隔离的双通道信号测量、方便的串行总线分析等卓越性能,成为手持示波器领域的佼佼者。

Tektronix

泰克科技有限公司是一家全球领先的测试、测量和监测解决方案提供商。主要提供包括示波器、逻辑分析仪、信号源和频谱分析仪在内的以及各种视频测试、测量和监测产品。特别在示波器市场,泰克科技有限公司是全球销量最大的公司,也是全球80%测试工程师的首选品牌。泰克科技有限公司为固定网络和移动网络提供网络诊断设备、网络管理解决方案和相关支持服务,在其它参与竞争的产品市场中泰克也处于数一数二的地位。并且泰克科技有限公司一直与国内知名大学合作,如清华大学复旦大学上海交通大学华中科技大学,为教育项目投资,建立研发机构,为教学提供先进的测试测量设备;这些投资帮助高等院校的在校学生接触先进的技术,了解测试测量行业的最新发展。泰克还赞助了大量的校园项目,鼓励学生参与高级科研项目,帮助他们更好地为将来的电子工程师职业生涯打好基础,做好准备。[3]

Agilent

安捷伦科技公司是由美国惠普公司战略重组分立而成的一家高科技跨国公司,是全球领先的测量公司。安捷伦科技凭借其中心实验室的强大科研力量,专注于通信系统、自动化系统、测试和测量、半导体产品及生命科学和化学分析等前沿高科技领域的业务。其超凡的测量技术被广泛应用于感应、分析、显示及数据通信产品的研究开发。

INSTEK

固纬电子实业股份有限公司,创立於1975年,主要生产电子测试仪器,是台湾创立最早且最具规模之专业电子测试仪器大厂。固纬创业团队开创以电源供应器起家,以量测技术为核心,专注精密电子量测仪器研发,并开创国人自制电子测试仪器的先河,开发出国内第一台液晶数位式示波器,也是台湾唯一有能力产制数位示波器及频谱分析仪的厂商!

LeCroy

力科是提供测试设备解决方案的领导厂商,为使得全球各行各业中的公司提供能够设计和测试各类电子器件。我们成立于1964年,自公司成立以来,我们一直把重点放在研制改善生产效率的测试设备上,帮助工程师更快速、更高效地解决电路问题。

FLUKE

美国福禄克公司(Fluke Corporation)是美国丹纳赫集团(Danaher Corporation)旗下的公司。丹纳赫集团是一个拥有 40亿美元年销售额的美国上市公司,位列美国财富杂志全球 500强之一。自 1948年成立以来,福禄克公司为各种工业的生产和维修领域提供了至关重要的测试和维护工具。从工业电子产品的安装维护服务到计算机网络的故障解决维护管理,还有精密计量和质量控制,福禄克电子测试工具在全球范围内帮助用户的业务正常运作。

深圳鼎阳

SIGLENT是全球最大的数字示波器ODM制造商,是目前国内出货量最大的示波器生产厂家,公司为国家级高新技术企业和深圳市高新技术企业,通过了ISO9001:2008国际质量管理体系认证、ISO14001:2004环境管理体系认证,是中国电子仪器行业协会会员,广东省仪器代表协会理事单位。

北京普源

RIGOL是业界领先从事测量仪器研发、生产和销售的高新技术企业;是中国电子仪器行业协会、中国仪器仪表学会会员。

公司拥有国际水准的技术,拥有数量众多的专利和计算机操作系统软件著作权,自主知识产权填补了国家空白。

公司坚持自主创新,现已研发并生产了十五大系列、数十种产品,具体包括数字示波器、函数/任意波形发生器、数字万用表、虚拟仪器、可编程线性电源和多种数字化测试仪器。产品广泛适用于生产制造、工业控制、广播电视、网络通信、医疗监测和科研教学等领域。

OWON

OWON致力为消费者提供合宜适用的测量解决方案,将高端测量技术普及应用至您的工作与生活中,“MEET YOUR BEST NEEDS”正是为此孕育而生。

自成功研发出国内首台手持彩色液晶数字存储式示波器后,我们在精密仪器仪表领域内快速成长,时至今日,OWON已可提供数字示波器系列数十个系列的产品。无论是技术人员、工程师还是科研、教学人员,他们都可通过OWON产品扩展个人能力并出色完成工作。

青岛汉泰

国内主要示波器生产厂家,成立14年历史,坚持自主创新,与时俱进。