基于USB的數(shù)字示波器框圖解析

說實(shí)話示波器這種東西真的是一分價錢一分貨，我真的是推薦你如果有需求要干活就不要買我推薦的這些，非正式而且不嚴(yán)謹(jǐn)。 我個人是有原子的示波器，價格在500+，我是推薦的，首先是參數(shù)夠用，而且是沒有虛標(biāo)，除了操作的有點(diǎn)二逼以外，沒有什么不好，不過他的屏幕應(yīng)該是算做的好的。 然后就是夢源家的U2P20，價格在780，然后是硬件比較堆料，有個優(yōu)勢就是USB連接電腦，算虛擬儀器這類，還有就是儲存的深度很足，在捕獲一些長時信號上面是推薦的。缺點(diǎn)就是一些設(shè)計(jì)的原因，連接電腦時，電腦不可以連接充電器。但是最大的優(yōu)點(diǎn)其實(shí)是屏幕大！ 還有700的FNIRSI-1013D雙通道：

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這個優(yōu)點(diǎn)是觸摸屏了，也比較便宜

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夢源這個UI很漂亮，參數(shù)也OK，但是對與已經(jīng)有了原子的我，我想不出來有什么理由再買一個它，如果說服了我，那可能就是觸摸這種交互方式了。

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這個是1000元的DS213，功能不錯，但是屏幕垃圾（我懷疑原子就是抄的他家全系產(chǎn)品）

UI上面也是差不多的

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大體的技術(shù)方案和原子一樣，也做到了這個價位應(yīng)有的良心參數(shù)

這個是原子的

原子的框圖

這個是DreamLab，就是我說的USB示波器 U2P20采用的是FPGA的方案，主控是XILINX的XC6SLX9，搭配了華邦的一顆256Mbit 的SDRAM W9825G6KH做采樣數(shù)據(jù)存儲，一顆ST的EEPROM M24128做配置存儲，傳輸數(shù)據(jù)用的是Cypress的USB2.0高速芯片CY7C68013A，電源全部都是TI的產(chǎn)品，連模擬開關(guān)也是TI的。

夢源的示波器框圖 可以看到，就是主控變成了FPGA。

這個是垂直系統(tǒng)的參數(shù) 垂直檔位指代示波器縱坐標(biāo)上每一格的電壓值，也表示垂直放大器可以放大微弱信號的程度。通常用mV/div或V/div標(biāo)識。一般示波器的最小垂直檔位為1mV每格。

垂直分辨率表示示波器模數(shù)轉(zhuǎn)換器把輸入電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的精度。垂直分辨率用位數(shù)表示。

這是水平系統(tǒng)的參數(shù)

現(xiàn)在說的價位都是基礎(chǔ)示波器 準(zhǔn)確地重建信號既取決于采樣率，也取決于采用的插補(bǔ)方法。線性插補(bǔ)把樣點(diǎn)連成一條直線，但這種方法只能重建邊沿平直的信號。Sin(x)/x 插補(bǔ)采用正弦函數(shù)，填充實(shí)際樣點(diǎn)之間的時間。它本身適用于曲線形的不規(guī)則的信號形狀，這些信號形狀比純方波和脈沖要常見得多。因此，大多數(shù)應(yīng)用首選使用 sin(x)/x 插值。 內(nèi)奎斯特指出，信號的采樣速度至少是其最高頻率成分的兩倍，才能準(zhǔn)確重建信號，避免失真 ( 采樣不足 )。但是，內(nèi)奎斯特是絕對最小值，只適用于正弦波，并假設(shè)信號是連續(xù)信號。根據(jù)定義，毛刺并不是連續(xù)的，因此采樣率僅為最高頻率成分的速率的兩倍是不夠的。 一般就是所測信號最大頻率的5倍，就是最合適的帶寬。大多數(shù)入門級示波器的最大采樣率是1-2GS/S，如果要查看的頻率在200MHz以上，那么最好使用性能更高的示波器。 一開始不知道多通道信號間的交互作用：更靈活地在數(shù)學(xué)上組合更多的通道 (?通道數(shù)學(xué)功能可以加、減、乘波形。使用波形乘法，電壓和電流相乘得功率。使用減法，可以得到近似的差分測量。?)。 帶寬 探頭的帶寬描述了探頭能將多高的頻率傳遞給示波器。探頭帶寬不夠，一樣會造成嚴(yán)重的信號衰減，探頭帶寬和示波器帶寬選擇方法一樣。 衰減比 探頭具有不同（有時可切換）的衰減比，衰減比會改變信號進(jìn)入示波器 的大小。如果衰減比較高，您可以查看較高的電壓，但它也會使示波器的內(nèi)部放大器噪聲更高。衰減比較低意味著您看到的示波器噪聲更少， 但會有更多的負(fù)載效應(yīng)可能讓你的信號變形。 探頭探測這個行為，其實(shí)就是給電路帶來了阻性、容性和感性負(fù)載，會對測量結(jié)果有影響，就好像觀測行為影響了結(jié)果。

示波器的阻抗模型就是這樣

電阻負(fù)載：最好是確保探頭的電阻超過電源內(nèi)阻的十倍，以使幅度下降 小于 10%。

電容負(fù)載：確保探頭的標(biāo)定電容負(fù)載符合您的設(shè)計(jì)參數(shù)。

電感負(fù)載：使用盡量短的地線來降低電感負(fù)載（在信號中顯示為振鈴）。 ?

無源探頭：10X 衰減的探頭為電路提供受控的阻抗和電容，適合大多數(shù)參考地電平的測量。大多數(shù)示波器都帶有無源探頭，每條輸入通道需要一只無源探頭。 高壓差分探頭：差分探頭允許參考地電平的示波器獲得安全準(zhǔn)確的浮動測量和差分測量。每個實(shí)驗(yàn)室至少應(yīng)該有一只高壓差分探頭！ 邏輯探頭：邏輯探頭把數(shù)字信號傳送到混合信號示波器的前端。它們包括“飛線”及專門設(shè)計(jì)的附件，連接電路板上很小的測試點(diǎn)。 電流探頭：通過增加電流探頭，示波器當(dāng)然可以測量電流，同時還能計(jì)算和顯示瞬時功率。 無源探頭通常價格便宜、易于使用而且堅(jiān)固耐用。無源探頭是一種通用且精確的探頭類型。它們通常會產(chǎn)生相對較高的電容負(fù)載和低的電阻負(fù)載。在探測帶寬小于 600 MHz 的信號時，無源探頭很有用。 有源探頭使用有源元器件來放大或調(diào)節(jié)信號，并需要電源才能工作。它們能夠支持更高的信號帶寬。有源探頭比無源探頭的價格要高得多，并且不像無源探頭那么堅(jiān)固耐用。有源探頭的負(fù)載效應(yīng)通常比無源探頭小。 無源探頭非常適合于定性測量，例如檢查時鐘頻率、查找錯誤等。有源探頭則在定量測量方面表現(xiàn)出色，例如輸出紋波或上升時間。 捕獲的時間 = 記錄長度 / 采樣率，因此如果記錄長度為 1 M點(diǎn)，采樣率為250 MS/s，那么示波器捕獲的時間長度為4 ms。

MCU示波器（標(biāo)稱200M采樣率128K深度）保持200M采樣率的最大采集時間僅為0.5ms+10Hz屏幕刷新率，1秒內(nèi)總波形窗口時間0.5ms*10=5ms。 FPGA示波器200M采樣率下最大采集時間達(dá)10ms+60Hz屏幕刷新率，1秒內(nèi)總波形窗口時間10ms*60=600ms。120倍的差距吧~ 不能測毫伏的信號（mV）示波器就是玩具，垂直靈敏度也是硬件底噪低的體現(xiàn)。 一般而言，示波器的底噪都在幾百微伏（uV）至毫伏（mV）的范圍內(nèi)。 如果要用示波器觀測 uV 信號就別想了，直接上萬用表或數(shù)字化儀，這些儀器的動態(tài)范圍會比較高。 第一，帶寬要合適，帶寬越大，底噪越高。若有必要可以打開帶寬限制功能 第二，測小信號盡量用1：1的探頭。 第三，盡量用接地彈簧，用普通接地線會感應(yīng)到交流噪聲而噪聲變大

編輯：黃飛

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