虚拟示波器使用必须注意问题

前言 　　虚拟示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等*优点，其使用日益普及。由于虚拟示波器与模拟示波器之间存在较大的性能差异，如果使用不当，会产生较大的测量误差，从而影响测试任务。 区分模拟带宽和数字实时带宽 　　带宽是示波器Z重要的指标之一。模拟示波器的带宽是一个固定的值，而虚拟示波器的带宽有模拟带宽和数字实时带宽两种。虚拟示波器对重复信号采用顺序采样或随机采样技术所能达到的Z高带宽为示波器的数字实时带宽，数字实时带宽与Z高数字化频率和波形重建技术因子K相关（数字实时带宽=Z高数字化速率/K），一般并不作为一项指标直接给出。从两种带宽的定义可以看出，模拟带宽只适合重复周期信号的测量，而数字实时带宽则同时适合重复信号和单次信号的测量。厂家声称示波器的带宽能达到多少兆，实际上指的是模拟带宽，数字实时带宽是要低于这个值的。例如说TEK公司的TES520B的带宽为500MHz，实际上是指其模拟带宽为500MHz，而Z高数字实时带宽只能达到400MHz远低于模拟带宽。所以在测量单次信号时，一定要参考虚拟示波器的数字实时带宽，否则会给测量带来意想不到的误差。 有关采样速率 　　采样速率也称为数字化速率，是指单位时间内，对模拟输入信号的采样次数，常以MS/s表示。采样速率是虚拟示波器的一项重要指标。 　　1.如果采样速率不够，容易出现混迭现象 　　如果示波器的输人信号为一个100KHz的正弦信号，示波器显示的信号频率却是50KHz，这是怎么回事呢？这是因为示波器的采样速率太慢，产生了混迭现象。混迭就是屏幕上显示的波形频率低于信号的实际频率，或者即使示波器上的触发指示灯已经亮了，而显示的波形仍不稳定。混迭的产生如图1所示。那么，对于一个未知频率的波形，如何判断所显示的波形是否已经产生混迭呢？可以通过慢慢改变扫速t/div到较快的时基档，看波形的频率参数是否急剧改变，如果是，说明波形混迭已经发生；或者晃动的波形在某个较快的时基档稳定下来，也说明波形混迭已经发生。根据奈奎斯特定理，采样速率至少高于信号高频成分的2倍才不会发生混迭，如一个500MHz的信号，至少需要1GS/s的采样速率。有如下几种方法可以简单地防止混迭发生： 　　•调整扫速； 　　•采用自动设置（Autoset）； 　　•试着将收集方式切换到包络方式或峰值检测方式，因为包络方式是在多个收集记录中寻找极值，而峰值检测方式则是在单个收集记录中寻找Z大Z小值，这两种方法都能检测到较快的信号变化。 　　•如果示波器有Insta Vu采集方式，可以选用，因为这种方式采集波形速度快，用这种方法显示的波形类似于用模拟示波器显示的波形。 　　2.采样速率与t/div的关系 　　每台虚拟示波器的Z大采样速率是一个定值。但是，在任意一个扫描时间t/div，采样速率fs由下式给出： 　　　　　　fs=N/（t/div）　　　　　　　N为每格采样点 　　当采样点数N为一定值时，fs与t/div成反比，扫速越大，采样速率越低。下面是TDS520B的一组扫速与采样速率的数据： 表1扫速与采样速率 t/div（ns）1252550100200fs（GS/s）502510210.50.25 　　综上所述，使用虚拟示波器时，为了避免混迭，扫速档置于扫速较快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，扫速档则置于主扫速较慢的位置。 虚拟示波器的上升时间 在模拟示波器中，上升时间是示波器的一项极其重要的指标。而在虚拟示波器中，上升时间甚至都不作为指标明确给出。由于虚拟示波器测量方法的原因，以致于自动测量出的上升时间不仅与采样点的位置相关，如图2中a表示上升沿恰好落在两采样点中间，这时上升时间为数字化间隔的0.8倍。图2中的b的上升沿的中部有一采样点，则同样的波形，上升时间为数字化间隔的1.6倍。另外，上升时间还与扫速有关，下面是TDS520B测量同一波形时的一组扫速与上升时间的数据： 表2扫速与上升时间 t/div（ms）502010521tr（μs）800320160803216 　　由上面这组数据可以看出，虽然波形的上升时间是一个定值，而用虚拟示波器测量出来的结果却因为扫速不同而相差甚远。模拟示波器的上升时间与扫速无关，而虚拟示波器的上升时间不仅与扫速有关，还与采样点的位置有关，使用虚拟示波器时，我们不能象用模拟示波器那样，根据测出的时间来反推出信号的上升时间。 下图为EZDSO2041W虚拟示波器采集一方波时的上升时间波形 从示图可以看出，此波形的上升时间为3.2uS。 EZDSO虚拟示波器还具有以下特点： 1． 体积小巧，携带方便。 2． 功能丰富。集成时波器，信号发生器，逻辑分析仪。 3． 512K采样点（单通道），256K采样点（双通道）。 4． 触发方式：上边沿触发，下边沿触发，电平触发，眼图触发。 5． 光标测量电压，时间。 6． 自动测量频率，周期，Z大值，Z小值，峰峰值，有效值。 7． 加，减，X-Y，FFT等多种波形运算功能。 8． 无*存储波形，数据，图片方便查看，分析，处理。 9． 具有二次开发包，可用于matlab，labview，VB，VC调用开发。 10． 可当数据采集卡，集成2路8位数据采集器，14路数字IO，1路10位DA虚拟信号源。