0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
电子发烧友
开通电子发烧友VIP会员 尊享10大特权
海量资料免费下载
精品直播免费看
优质内容免费畅学
课程9折专享价
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

示波器的發(fā)展史和關(guān)鍵指標(biāo)

是德科技快訊 ? 來源:是德科技快訊 ? 2025-03-05 14:41 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

什么是示波器?

示波器是精確復(fù)現(xiàn)信號電壓隨時間變化的波形的儀器,廣泛應(yīng)用于電子電路測試與調(diào)試,計算機及通信高速信號測試,雷達測量等領(lǐng)域;是目前在各個行業(yè)電子/電氣工程師應(yīng)用最廣泛、最有用的工具。

注:舉例示波器為是德科技中端示波器500MHz~6GHz MXR-B 系列

示波器發(fā)展史

1939年

DuMont 推出第一臺 DuMont 164 通用模擬示波器。

1980年

惠普推出了第一臺全數(shù)字和基于微處理器的示波器,即具有兩個 100 MHz 通道的 HP 1980A/B。它也可以通過 HP-IP 總線進行編程。

1990年

惠普推出了帶寬為 500 MHz 的數(shù)字化示波器 (HP 54xxx)。HP 54500 系列也是第一款具有 FFT 分析功能來執(zhí)行頻域分析的示波器。

2018年

是德科技將數(shù)字示波器推到了一個前所未有的高度——高達110GHz 帶寬、256GSa/s 的UXR 系列示波器。

模擬示波器vs數(shù)字示波器

模擬示波器采用CRT(陰極射線管)顯示屏,其工作原理是,模擬示波器內(nèi)部產(chǎn)生周期性鋸齒波信號控制熒光屏電子槍的水平偏轉(zhuǎn),被測的電壓信號經(jīng)放大后控制電子槍的垂直偏移,這樣掃描后就可以在屏幕上看到被測信號電壓隨時間變化軌跡。數(shù)字示波器和模擬示波器最大的區(qū)別是,數(shù)字示波器通過高速的ADC芯片對輸入信號進行采樣和數(shù)字化,并把數(shù)字化樣點先保存到緩存中。然后再經(jīng)過處理、插值、分析后,顯示到液晶屏上。

雖然模擬示波器原理簡單,但它的一些明顯缺點限制了它的發(fā)展,例如:帶寬有限、沒有存儲和分析能力、觸發(fā)功能有限等等,所以現(xiàn)代示波器幾乎都是數(shù)字示波器。

現(xiàn)代數(shù)字示波器的典型架構(gòu)

我們先看一下現(xiàn)代數(shù)字實時示波器的典型參考架構(gòu)。

0a55ac4a-f8ce-11ef-9310-92fbcf53809c.png

圖3:現(xiàn)代數(shù)字實時示波器的典型參考架構(gòu)

在上圖典型參考架構(gòu)圖中,可以看到從各關(guān)鍵部件出發(fā)涉及到的業(yè)界常常提及的關(guān)鍵指標(biāo),比如模擬前端電路涉及的帶寬,采樣電路涉及的采樣率及ADC位數(shù)等指標(biāo),以及觸發(fā)和內(nèi)存深度等數(shù)字實時示波器的四大最基本指標(biāo)。

示波器的關(guān)鍵指標(biāo)

1.示波器帶寬

示波器帶寬的定義為輸入一個正弦波信號,保持幅度不變,增加信號頻率,當(dāng)示波器上顯示的信號幅度是實際信號幅度的70.7%(即3dB衰減)的時候,該對應(yīng)的信號頻率就等于示波器帶寬。

0b33e0d2-f8ce-11ef-9310-92fbcf53809c.png

2.采樣率

采樣率是示波器的另一個關(guān)鍵指標(biāo),它告訴客戶每秒測量信號電壓并繪制在顯示屏上的次數(shù)。如今,大多數(shù)示波器每秒至少采樣 10 億次,即每秒 1 千兆樣本。

采樣率與帶寬緊密相關(guān)。帶寬越高,信號變化越快,因此需要更快地采樣才能看到變化。在這里的圖片中,我們看到一臺 6 GHz 示波器,采樣率為 16 GSa/s,滿足奈奎斯特采樣定理。

0b6d3792-f8ce-11ef-9310-92fbcf53809c.png

3. ADC 位數(shù)及ENOB值

示波器具有指定位數(shù)的 ADC。位數(shù) (K) 等于 2K 量化級別。例如,8 位 ADC 可以將模擬輸入編碼為 256 個不同級別 (28 = 256),而 10 位 ADC 則有 1024 個 Q 級別 (210 = 1024)。

因此,理論上 10 位 ADC 的垂直分辨率是 8 位 ADC 的四倍。這是在沒有噪聲的理想情況下的情況。由于噪聲是任何電氣系統(tǒng)的固有組成部分,示波器的 ADC 最終會使用一些位來量化系統(tǒng)本身的噪聲。因此,示波器在運行時永遠不會達到 ADC 的垂直分辨率。

0baefc04-f8ce-11ef-9310-92fbcf53809c.png

有經(jīng)驗的工程師會引入ENOB指標(biāo)進行考量。ENOB是指動態(tài)有效位數(shù),當(dāng)高速ADC 進行數(shù)據(jù)采集時,由于噪聲(前端模擬電路)和失真(ADC拼接)的影響,實際上ADC的信噪失真比達不到其標(biāo)稱的位數(shù)。示波器的有效位數(shù) (ENOB) 是了解示波器垂直分辨率的更好規(guī)格。它表示系統(tǒng)開啟時可用于數(shù)字化信號的實際位數(shù)。用戶可以在示波器的數(shù)據(jù)手冊中查詢到示波器的ENOB值。

0bd54652-f8ce-11ef-9310-92fbcf53809c.png

總結(jié)

時域應(yīng)用最常見的測量設(shè)備是示波器,它以電壓與時間的關(guān)系顯示信號。它的水平系統(tǒng)和垂直系統(tǒng)設(shè)計引出了其幾大關(guān)鍵指標(biāo)。帶寬、采樣率、ADC位數(shù)及ENOB值,另外示波器的觸發(fā)能力和分析能力也是示波器很重要的性能。也是我們在考慮指標(biāo)滿足情況下,需要考慮的。

是德科技示波器除了在指標(biāo)上的優(yōu)越外,更支持高達上百種一致性分析軟件以及協(xié)議解碼,是高速數(shù)字測試的理想選擇!

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 示波器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    113

    文章

    6691

    瀏覽量

    189092
  • 數(shù)字示波器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    7

    文章

    553

    瀏覽量

    34679
  • 模擬示波器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    1

    文章

    61

    瀏覽量

    15009

原文標(biāo)題:讀文章,集徽章|回歸基礎(chǔ)之現(xiàn)代示波器原理解析

文章出處:【微信號:KeysightGCFM,微信公眾號:是德科技快訊】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 0人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

    評論

    相關(guān)推薦
    熱點推薦

    數(shù)字存儲示波器的工作原理和關(guān)鍵指標(biāo)

    帶寬、采樣率和存儲深度是數(shù)字示波器的三大關(guān)鍵指標(biāo)。相對于工程師們對示波器帶寬的熟悉和重視,采樣率和存儲深度往往在示波器的選型、評估和測試中為大家所忽視。這篇文章的目的是通過簡單介紹采樣
    發(fā)表于 09-19 14:43 ?2684次閱讀
    數(shù)字存儲<b class='flag-5'>示波器</b>的工作原理和<b class='flag-5'>關(guān)鍵指標(biāo)</b>

    恒壓變壓器的發(fā)展史

    本電子書匯集了各類恒壓變壓器原理、產(chǎn)品以及它的的發(fā)展史,它的各項特性在電子行業(yè)得到普遍認(rèn)可和廣泛使用。清版主刪除,以為附件超大了不能上傳[此貼子已經(jīng)被作者于2008-7-29 15:14:40編輯過]
    發(fā)表于 07-29 14:55

    美國力科示波器發(fā)展史

    都是由同時代最優(yōu)異的電子器件架構(gòu)而成,同時它本身又有力的推動了電子技術(shù)向前進步,工程師只有借助于示波器才能不斷改進產(chǎn)品性能。可以毫不夸張的說,示波器的歷史就是一部電子工業(yè)的發(fā)展史,而美國力科公司就是這一歷史進程中非常重要的參與者
    發(fā)表于 06-28 06:44

    示波器關(guān)鍵指標(biāo)

    80%的工程師使用泰克示波器來加快其設(shè)計的調(diào)試與測試工作。本文作者——泰克公司大中華區(qū)市場開發(fā)經(jīng)理張?zhí)焐诮邮車鴥?nèi)某知名媒體專訪時就示波器的一些關(guān)鍵指標(biāo)進行了闡述,并在結(jié)尾作了趨勢展望。
    發(fā)表于 07-24 06:52

    Linux系統(tǒng)發(fā)展史及版本更迭

    運維必知Linux系統(tǒng)發(fā)展史及版本更迭
    發(fā)表于 04-29 14:15

    5G的發(fā)展史

    5G到底是什么?為什么引得一眾通訊巨頭相繼搶占先機?在這里,將用一組圖帶您梳理一下5G的發(fā)展史。在視頻、游戲霸屏移動端的今天,4G已不能滿足龐大的流量需求。4G即將成為明日黃花,5G即將接棒流量市場
    發(fā)表于 12-24 06:25

    音頻功放的關(guān)鍵指標(biāo)是什么?

    音頻功放的關(guān)鍵指標(biāo)是什么?
    發(fā)表于 06-03 06:00

    萌新求助,求關(guān)于ARM發(fā)展史及各時期內(nèi)核的知識點

    萌新求助,求關(guān)于ARM發(fā)展史及各時期內(nèi)核的知識點
    發(fā)表于 10-22 06:29

    unix系統(tǒng)發(fā)展史

    unix系統(tǒng)發(fā)展史 unix系統(tǒng)發(fā)展史一、Multics計劃1965年,AT&T貝爾電話實驗室、通用電氣公司、麻省理工學(xué)院MAC課題組一起聯(lián)合開發(fā)一個稱為Multics的新操作系
    發(fā)表于 01-18 12:42 ?1989次閱讀

    3G發(fā)展史

    3G發(fā)展史
    發(fā)表于 10-29 12:55 ?790次閱讀

    聲卡的發(fā)展史

    聲卡的發(fā)展史    
    發(fā)表于 12-26 11:23 ?1468次閱讀

    直流電機的發(fā)展史

    直流電機的發(fā)展史(電源技術(shù) 是半月刊)-直流電機的發(fā)展史,有需要的可以參考!
    發(fā)表于 09-15 15:56 ?14次下載
    直流電機的<b class='flag-5'>發(fā)展史</b>

    工業(yè)ai質(zhì)檢的關(guān)鍵指標(biāo)有哪些

    工業(yè)ai質(zhì)檢的關(guān)鍵指標(biāo)有哪些
    的頭像 發(fā)表于 11-02 15:10 ?1764次閱讀

    示波器的三大關(guān)鍵指標(biāo)有哪些?

    示波器的三大關(guān)鍵指標(biāo)有哪些? 示波器是一種用來觀察和測量電信號的儀器。它通過顯示電壓隨時間變化的圖形,使我們能夠觀察信號的振幅、頻率、相位和波形等特征。在選擇和使用示波器時,有三個
    的頭像 發(fā)表于 01-17 15:14 ?1996次閱讀

    電阻柜的發(fā)展史

    電阻柜發(fā)展史
    的頭像 發(fā)表于 03-08 15:22 ?820次閱讀

    電子發(fā)燒友

    中國電子工程師最喜歡的網(wǎng)站

    • 2931785位工程師會員交流學(xué)習(xí)
    • 獲取您個性化的科技前沿技術(shù)信息
    • 參加活動獲取豐厚的禮品