书评：《数字存储示波器全解析》
作者：
日期：2025-01-10
核心速览
本文是lan Hickman所著《Digital Storage Oscilloscopes》一书的内容摘要，涵盖了数字存储示波器的发展历程、工作原理、操作模式、输入电路、数字化、触发机制、信号处理、显示技术、数字采样示波器以及相关配件和使用方法。
研究背景
· 研究问题：数字存储示波器自20世纪70年代初问世以来，其性能和功能经历了怎样的发展，以及它们如何取代了传统的模拟示波器，并在某些方面超越了最先进的实时示波器。
· 研究难点：数字存储示波器的技术限制，尤其是采样速度，使得早期模型无法与传统模拟示波器竞争。随着技术的进步，这些限制被克服，数字存储示波器的性能得到了显著提升。
· 文献综述：文章提到了数字存储示波器的早期发展，以及与模拟示波器相比的性能提升。同时，也提到了数字存储示波器在特定应用中的优势，如预触发存储功能，允许捕捉触发事件之前的部分波形。
数字存储示波器基础
· 数字存储示波器（DSO）：DSO通过将模拟信号转换为数字信号并存储在内存中，能够捕获和显示单次事件的波形。与传统模拟示波器相比，DSO具有预触发存储功能，允许用户捕获触发事件之前的部分波形。
· 采样率和存储深度：DSO的性能由其最大采样率和存储深度决定。存储深度决定了DSO能够记录的波形长度，而采样率决定了能够准确记录的信号最高频率。
· 触发模式：DSO提供了多种触发模式，包括边沿触发、模式触发和视频触发等，以适应不同的测量需求。
数字存储示波器的操作模式
· 滚动模式（Roll Mode）：在滚动模式下，DSO连续采集数据并实时更新屏幕显示，类似于图表记录仪。这种模式适用于长时间观察波形变化。
· 刷新模式（Refresh Mode）：刷新模式适用于稳定重复的波形，DSO在每次触发后重新绘制波形，提供稳定的显示效果。
· 单次采样模式（Single Shot Mode）：单次采样模式适用于捕获单次事件，DSO在触发事件发生后停止采样并显示波形。
输入电路和数字化
· 输入衰减器和预放大器：DSO的输入电路包括衰减器和预放大器，用于调整信号幅度并提供高输入阻抗，以减少对被测电路的影响。
· 模拟到数字转换器（ADC）：ADC用于将模拟信号转换为数字信号。DSO中常用的ADC类型包括逐次逼近寄存器（SAR）型和闪速转换器。SAR型ADC在转换过程中需要保持输入信号稳定，因此通常与采样保持（S/H）电路配合使用。
触发和信号处理
· 触发功能：DSO的触发功能允许用户在特定条件下启动波形采集，包括内部触发和外部触发等模式。
· 信号处理：DSO提供了多种信号处理功能，如平均、平滑、最大/最小值显示等，以提高波形的可视性和测量准确性。
显示技术和附件
· 显示技术：DSO使用LCD面板或阴极射线管（CRT）作为显示设备。LCD显示具有多种分辨率，而CRT显示则提供高分辨率和高刷新率。
· 附件：DSO的附件包括探头、隔离器和校准器等，用于扩展DSO的功能和提高测量的准确性。
使用数字存储示波器
· 避免混叠：在使用DSO时，用户需要注意避免混叠现象，确保采样率满足奈奎斯特准则。
· 记录长度：记录长度是DSO为每个通道提供的内存深度，对于需要大量水平扩展的应用至关重要。
· 等效时间采样：等效时间采样模式下，DSO通过多次触发和采样构建波形，适用于重复信号的高带宽测量。
总体结论
· DSO的优势：DSO能够提供比传统模拟示波器更高的带宽和采样率，尤其适用于捕获单次事件和处理高速信号。
· 操作注意事项：用户在使用DSO时需要注意避免混叠现象，并根据应用需求选择合适的记录长度和采样率。
本文是lan Hickman所著《Digital Storage Oscilloscopes》一书的内容摘要，涵盖了数字存储示波器的发展历程、工作原理、操作模式、输入电路、数字化、触发机制、信号处理、显示技术、数字采样示波器以及相关配件和使用方法。
研究背景
· 研究问题：数字存储示波器自20世纪70年代初问世以来，其性能和功能经历了怎样的发展，以及它们如何取代了传统的模拟示波器，并在某些方面超越了最先进的实时示波器。
· 研究难点：数字存储示波器的技术限制，尤其是采样速度，使得早期模型无法与传统模拟示波器竞争。随着技术的进步，这些限制被克服，数字存储示波器的性能得到了显著提升。
· 文献综述：文章提到了数字存储示波器的早期发展，以及与模拟示波器相比的性能提升。同时，也提到了数字存储示波器在特定应用中的优势，如预触发存储功能，允许捕捉触发事件之前的部分波形。
数字存储示波器基础
· 数字存储示波器（DSO）：DSO通过将模拟信号转换为数字信号并存储在内存中，能够捕获和显示单次事件的波形。与传统模拟示波器相比，DSO具有预触发存储功能，允许用户捕获触发事件之前的部分波形。
· 采样率和存储深度：DSO的性能由其最大采样率和存储深度决定。存储深度决定了DSO能够记录的波形长度，而采样率决定了能够准确记录的信号最高频率。
· 触发模式：DSO提供了多种触发模式，包括边沿触发、模式触发和视频触发等，以适应不同的测量需求。
数字存储示波器的操作模式
· 滚动模式（Roll Mode）：在滚动模式下，DSO连续采集数据并实时更新屏幕显示，类似于图表记录仪。这种模式适用于长时间观察波形变化。
· 刷新模式（Refresh Mode）：刷新模式适用于稳定重复的波形，DSO在每次触发后重新绘制波形，提供稳定的显示效果。
· 单次采样模式（Single Shot Mode）：单次采样模式适用于捕获单次事件，DSO在触发事件发生后停止采样并显示波形。
输入电路和数字化
· 输入衰减器和预放大器：DSO的输入电路包括衰减器和预放大器，用于调整信号幅度并提供高输入阻抗，以减少对被测电路的影响。
· 模拟到数字转换器（ADC）：ADC用于将模拟信号转换为数字信号。DSO中常用的ADC类型包括逐次逼近寄存器（SAR）型和闪速转换器。SAR型ADC在转换过程中需要保持输入信号稳定，因此通常与采样保持（S/H）电路配合使用。
触发和信号处理
· 触发功能：DSO的触发功能允许用户在特定条件下启动波形采集，包括内部触发和外部触发等模式。
· 信号处理：DSO提供了多种信号处理功能，如平均、平滑、最大/最小值显示等，以提高波形的可视性和测量准确性。
显示技术和附件
· 显示技术：DSO使用LCD面板或阴极射线管（CRT）作为显示设备。LCD显示具有多种分辨率，而CRT显示则提供高分辨率和高刷新率。
· 附件：DSO的附件包括探头、隔离器和校准器等，用于扩展DSO的功能和提高测量的准确性。
使用数字存储示波器
· 避免混叠：在使用DSO时，用户需要注意避免混叠现象，确保采样率满足奈奎斯特准则。
· 记录长度：记录长度是DSO为每个通道提供的内存深度，对于需要大量水平扩展的应用至关重要。
· 等效时间采样：等效时间采样模式下，DSO通过多次触发和采样构建波形，适用于重复信号的高带宽测量。
总体结论
· DSO的优势：DSO能够提供比传统模拟示波器更高的带宽和采样率，尤其适用于捕获单次事件和处理高速信号。
· 操作注意事项：用户在使用DSO时需要注意避免混叠现象，并根据应用需求选择合适的记录长度和采样率。
· 附件的重要性：探头、隔离器和校准器等附件对于扩展DSO的功能和提高测量准确性至关重要。
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