一、什么叫數(shù)字存儲(chǔ)

所謂數(shù)字存儲(chǔ)就是在示波器中以數(shù)字編碼的形式來儲(chǔ)存信號(hào)。它有以下特點(diǎn)：

· 可以顯示大量的預(yù)觸發(fā)信息

· 可以通過使用光標(biāo)和不使用光標(biāo)的方法進(jìn)行全自動(dòng)測(cè)量。

· 可以長期存儲(chǔ)波形

· 可以將波形傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)存或供進(jìn)一步的分析之用。

· 可以在打印機(jī)或繪圖儀上制作硬考貝以供編制文件之用。

· 可以把新采集的波形和操作人員手工或示波器全自動(dòng)采集的參考波形進(jìn)行比較。

· 可以按通過/不通過的原則進(jìn)行判斷。

· 波形信息可以用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理。

二、數(shù)字存儲(chǔ)示波器的原理

    數(shù)字存儲(chǔ)示波器是用數(shù)字電路來完成存儲(chǔ)功能的，因此稱“Digital storage oscilloscope”簡稱DSO。在DSO中在輸入信號(hào)接頭和示波器CRT之間的電路不只是僅有模擬電路。輸入信號(hào)的波形在CRT上獲得之前先要存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中去。它用A/D變換器將模擬波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器RAM中，需要時(shí)再將RAM中存儲(chǔ)的內(nèi)容調(diào)出，通過相應(yīng)的D/A變換器，再將數(shù)字信號(hào)恢復(fù)為模擬量，顯示在示波管的屏幕上。在數(shù)字存儲(chǔ)示波器中，信號(hào)處理功能和信號(hào)顯示功能是分開的，其性能指標(biāo)完全取決于進(jìn)行信號(hào)處理的A/D、D/A變換器RAM。我們?cè)谑静ㄆ鞯钠聊簧峡吹降牟ㄐ慰偸怯兴杉降臄?shù)據(jù)重建的波形，而不是輸入連接端上所加信號(hào)的立即的、連續(xù)的波形顯示。

三、采樣和數(shù)字化

    實(shí)現(xiàn)數(shù)字存儲(chǔ)先要獲取輸入電壓的采樣值。這是通過采樣及保持電路來完成的。采樣值送往模/數(shù)變換器（ADC）， ADC測(cè)量此采樣電壓值，并用數(shù)字的“字”的形式表示出來。這個(gè)過程稱為數(shù)字化。

    模/數(shù)變換器（ADC）圍繞一組比較器而構(gòu)成，每個(gè)比較器都檢查輸入采樣電壓是高于或低于其參考電壓。如果高于參考電壓，則該比較器輸出為有效，反之為無效。各比較器的參考電壓彼此略有不同。這些參考電壓都是用一個(gè)電阻鏈從一個(gè)基準(zhǔn)源而得來的。對(duì)于某一個(gè)采樣電壓值來說，若干個(gè)比較器輸出為有效，其余的比較器輸出為無效。接著ADC中的編碼變換器就把該采樣電壓值變?yōu)橐粋€(gè)“數(shù)字”，并將其送往數(shù)字存儲(chǔ)器。這種類形的ADC稱為閃速式(flash) 模/數(shù)變換器,因?yàn)樗茉?/font>“一閃”間把一個(gè)模擬輸入電壓變換為一個(gè)“數(shù)字”。除此之外還可以使用其它的模/數(shù)變換器，其模/數(shù)變換器是有幾部動(dòng)作來完成的。但是其缺點(diǎn)是完成一個(gè)采樣的變換所需時(shí)間較長。

1、模/數(shù)變換器垂直分辨率

    ADC通過把采樣電壓和許多參考電壓進(jìn)行比較來確定采樣電壓的幅度。構(gòu)成ADC所用的比較器越多，其電阻鏈越長，ADC可以識(shí)別的電壓層次也越多。這個(gè)特性稱為垂直分辯率。垂直分辯率越高，則示波器上的波形中可以看到的信號(hào)細(xì)節(jié)越小。垂直分辯率用比特來表示。垂直分辯率就是構(gòu)成輸出的字的總比特?cái)?shù)（即數(shù)字輸出字的長度大?。?。這樣ADC可以識(shí)別并進(jìn)行編碼的電壓層次數(shù)可以用下式來計(jì)算：層次數(shù)=2比特?cái)?shù)。多數(shù)示波器使用8比特的模/數(shù)變換器。所以能夠按28=256個(gè)不同的電壓層次來表示信號(hào)電平。這樣就能夠提供足夠的細(xì)節(jié)以便嚴(yán)究信號(hào)和進(jìn)行測(cè)量。在這種垂直分辯率下，可以顯示的小信號(hào)步進(jìn)值大約和CRT屏幕上的光點(diǎn)的直徑大小相同。代表采樣電壓值的一個(gè)ADC輸出字包含8個(gè)比特，并稱為一個(gè)字節(jié)。

    在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，增加垂直分辯率的限制因素之一是成本問題。在制造ADC時(shí)，輸出字每多增加一個(gè)比特，就需要將所用的比較器數(shù)增加一倍并使用更大的編碼變換器。這樣一來就使得ADC電路在電路板上占據(jù)大一倍的芯片空間，并消耗多一倍的功率，這又將進(jìn)一步影響周圍電路。結(jié)果增加垂直分辯率又帶來了價(jià)格的提升。

2、時(shí)基和水平的分辨率

    在數(shù)字存儲(chǔ)示波器中，水平系統(tǒng)作用是確保對(duì)輸入信號(hào)采集足夠數(shù)量的采樣值，并且每個(gè)采樣值取自正確的時(shí)刻。和模擬示波器一樣，水平偏轉(zhuǎn)的速度取決于時(shí)基的設(shè)置。

    構(gòu)成一個(gè)波形的一組全部的采樣叫做一個(gè)記錄。用一個(gè)記錄可以重建一個(gè)或多個(gè)屏幕的波形。一個(gè)示波器可以儲(chǔ)存的采樣點(diǎn)數(shù)稱為記錄長度或采集長度。記錄長度用字節(jié)或千字節(jié)來表示。1千字節(jié)（1KB）等于1024個(gè)采樣點(diǎn)。通常示波器沿著水平軸顯示512采樣點(diǎn)。為了便于使用，這些采樣點(diǎn)以每格50個(gè)采樣點(diǎn)的水平分辨率來進(jìn)行顯示。這就是說水平軸的長為512/50=10。24格。據(jù)此，兩個(gè)采樣之間的時(shí)間間隔可按下式計(jì)算：

采樣間隔=時(shí)基設(shè)置（S/格）/采樣點(diǎn)數(shù)

    通常示波器可以顯示的采樣點(diǎn)數(shù)是固定的。時(shí)基設(shè)置的改變是通過改變采樣速率來實(shí)現(xiàn)的。因此一臺(tái)特定的示波器所給出的采樣速率只有在某一特定的時(shí)基設(shè)置之下才是有效的。了解時(shí)基設(shè)置值非常重要，因?yàn)檫@個(gè)值是示波器采集非重復(fù)性信號(hào)時(shí)的快的時(shí)基設(shè)置值。使用這個(gè)時(shí)基設(shè)置時(shí)示波器能給出其可能的好的時(shí)間分辨率。此時(shí)，時(shí)基設(shè)置值稱為“大單次時(shí)基設(shè)置值”，在這個(gè)設(shè)置值之下示波器使用“大實(shí)時(shí)采樣速率”進(jìn)行工作。這個(gè)采樣速率也就是在示波器技術(shù)指標(biāo)中所給出的采樣速率。在較低的時(shí)基設(shè)置之下，示波器使用的采樣速率也比較低。

3、實(shí)用上升時(shí)間

    在很多示波器應(yīng)用場合，都要進(jìn)行信號(hào)開關(guān)特性的測(cè)量，即測(cè)量上升時(shí)間和下降時(shí)間。示波器的上升時(shí)間決定了該示波器能夠精密進(jìn)行測(cè)量的快瞬變特性。對(duì)于模擬示波器來說上升時(shí)間特性完全取決于示波器的模擬電路。如果使用DSO，則示波器可以采集到的快的瞬變特性不僅取決于模擬電路，也取決于其時(shí)間分辨率。為了正確的進(jìn)行上升時(shí)間的測(cè)量，必須在我們關(guān)心的信號(hào)邊緣上采集到足夠的細(xì)節(jié)信息。這就是說在該瞬變期間必須采集很多采樣點(diǎn)。這個(gè)上升時(shí)間稱為DSO的有用上升時(shí)間。并且其時(shí)間值是時(shí)基設(shè)置制的函數(shù)。

4、香農(nóng)(shannon)采樣定律

    當(dāng)人們初探索將信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的時(shí)候，為了很好的恢復(fù)原來的信號(hào)，在進(jìn)行信號(hào)數(shù)字化的時(shí)候就要求采樣時(shí)鐘的頻率至少應(yīng)為信號(hào)本身所包含的高頻率的兩倍。這就是香農(nóng)(shannon)采樣定律。然而香農(nóng)(shannon)采樣定律研究時(shí)是針對(duì)通信應(yīng)用領(lǐng)域而并非針對(duì)示波器來進(jìn)行的。當(dāng)使用兩倍于信號(hào)頻率的采樣時(shí)鐘時(shí)，信號(hào)頻率確實(shí)可以恢復(fù)。使用恰當(dāng)?shù)牟ㄐ沃亟ㄑb置，我們就可以得到和原始波形十分相像的波形。但問題不是這樣簡單，如果在進(jìn)行波形數(shù)字化時(shí)仍然使用相同的采樣時(shí)鐘，但是將采樣點(diǎn)選在和原來略為不同的時(shí)刻，不一定在信號(hào)的峰值點(diǎn)。這樣一來，信號(hào)的幅度就會(huì)嚴(yán)重失誤，甚至可能完全丟失。事實(shí)上，如果采樣點(diǎn)準(zhǔn)確地取在信號(hào)的過零點(diǎn)，那么由于所有的采樣取到的值均為零，我們將完全觀測(cè)不到信號(hào)。示波器是用來研究信號(hào)的，為了很好的研究信號(hào)不僅要求正確的表示信號(hào)的頻率，還要求準(zhǔn)確的表示信號(hào)的幅度。如果每個(gè)周期用三個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，則再現(xiàn)的波形也會(huì)發(fā)生很大的失真。

    根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常認(rèn)為每周期小要取十個(gè)采樣點(diǎn)才能給出足夠的信號(hào)細(xì)節(jié)。在有些情況下，對(duì)信號(hào)的細(xì)節(jié)要求低些，這時(shí)每周期取五個(gè)采樣點(diǎn)可能就足以給出有關(guān)信號(hào)的特性。這樣對(duì)于一個(gè)大采樣速率為200MS/S的示波器來說，能夠準(zhǔn)確采集的大信號(hào)頻率即為20-40MHZ。在這種情況下，還可以使用特殊的顯示系統(tǒng)來提高顯示波形的保真度。其方法是通過各個(gè)采樣點(diǎn)畫出佳擬合的正弦曲線。這種方法稱為正弦內(nèi)插。

5、假象(aliasing)現(xiàn)象

    為了重建一個(gè)波形，至少需要一定數(shù)量的采樣點(diǎn)。而且在任何情況下采樣時(shí)鐘的頻率都必須比信號(hào)頻率高5—10倍。如果采樣時(shí)鐘的頻率比信號(hào)頻率低，那我們將會(huì)得到不可預(yù)料的結(jié)果。從信號(hào)波形的不同周期連續(xù)獲取采樣點(diǎn)時(shí)，假如每一新的采樣點(diǎn)的采集都發(fā)生在相對(duì)于信號(hào)過零點(diǎn)的時(shí)間間隔略為長一點(diǎn)的時(shí)刻，如果我們用這些采樣點(diǎn)來重建信號(hào)波形，則顯示出來的仍然是一個(gè)正弦波。但是這個(gè)正弦波的頻率和原來的輸入信號(hào)的頻率會(huì)完全不同。這種現(xiàn)象稱為假象信號(hào)或者不正確頻率的幻影信號(hào)。它有可能表示出正確的波形形狀，而且往往還具有正確的波形幅度。

    現(xiàn)在一般數(shù)字示波器都有自動(dòng)設(shè)置功能，一旦輸入形號(hào)連好以后，示波器就能自動(dòng)的選擇適當(dāng)?shù)钠D(zhuǎn)系數(shù)和時(shí)基設(shè)置值。這種自動(dòng)設(shè)置功能能幫助避免假象現(xiàn)象。

    在有些情況下，信號(hào)的頻率變化的非?？欤灾掠谠谀骋粫r(shí)刻選定的時(shí)基設(shè)置是正確的，而在另一時(shí)刻（或者對(duì)于信號(hào)的另一部分而言）示波器又顯示出假象信號(hào)。這時(shí)可以用峰值檢測(cè)功能來發(fā)現(xiàn)任何時(shí)刻信號(hào)的真正幅值。為了獲得這種復(fù)雜信號(hào)的真實(shí)波形，建議使用組合示波器的模擬方式來觀察信號(hào)，模擬方式是不可能發(fā)生假象的。

6、實(shí)時(shí)采樣和等效時(shí)間采樣

    實(shí)時(shí)采樣時(shí)所有的采樣點(diǎn)都是按照一個(gè)固定的次序來采集的。這個(gè)波形采樣的次序和采樣點(diǎn)在示波器屏幕上出現(xiàn)的次序是相同的。只要一個(gè)觸發(fā)事件就可以啟動(dòng)全部的采集動(dòng)作。在很多應(yīng)用場合，實(shí)時(shí)采樣方式所提供的時(shí)間分辨率仍然不能滿足工作的要求。在這些應(yīng)用場合中，要觀察的信號(hào)往往是重復(fù)性的，即相同的信號(hào)圖形按有規(guī)則的時(shí)間間隔重復(fù)的出現(xiàn)。對(duì)于這些信號(hào)來說，示波器可以從若干連續(xù)的信號(hào)周期中采集到的多組采樣點(diǎn)來構(gòu)成波形。每一組新的采樣點(diǎn)都是由一個(gè)新的觸發(fā)事件來起動(dòng)采集的。這稱為等效時(shí)間采樣。在這種模式下，一個(gè)觸發(fā)事件到來以后，示波器就采集信號(hào)波形的一部分，例如采集五個(gè)采樣點(diǎn)并將它們存入存儲(chǔ)器。另一個(gè)觸發(fā)事件則用來采集另外五個(gè)采樣點(diǎn)，并將其存儲(chǔ)在同一存儲(chǔ)器的不同位置，如此進(jìn)行下去。經(jīng)過若干次觸發(fā)事件后，存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)了足夠的采樣點(diǎn)，就可以在屏幕上重建一個(gè)完整的波形。等效時(shí)間采樣使得示波器在高時(shí)基設(shè)置值之下給出很高的時(shí)間分辨率。這樣一來，就好象示波器具有了比其實(shí)際采樣速率要高得多的一個(gè)虛擬采樣速率或稱等效時(shí)間采樣速率。

   等效時(shí)間采樣的方法采用從重復(fù)性信號(hào)的不同的周期取得采樣點(diǎn)來重建這個(gè)重復(fù)性信號(hào)的波形，這就提高了示波器的時(shí)間分辨率。等效時(shí)間采樣速率是在高時(shí)基設(shè)置值之下表示示波器水平分辨率的一種間接方法。它也表明假如使用實(shí)時(shí)采樣的方法要獲得相同的時(shí)間分辨率所需要的采樣速率。等效時(shí)間采樣速率比現(xiàn)今能夠達(dá)到的實(shí)時(shí)采樣速率要高的多。

    可以采用兩種不同的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)等效時(shí)間采樣，即順序采樣和隨機(jī)采樣。

6．1順序采樣

    采用順序采樣時(shí)，采樣點(diǎn)的采集是按一個(gè)固定次序進(jìn)行的，即在屏幕以上從左向右采集。每到來一個(gè)新的觸發(fā)事件就采集一個(gè)采樣點(diǎn)。為了填滿一個(gè)完整的波形記錄，記錄中有多少個(gè)存儲(chǔ)位置就需要有多少個(gè)觸發(fā)事件。

    當(dāng)個(gè)觸發(fā)事件到來以后就立即采集個(gè)采樣點(diǎn)，并將其存入存儲(chǔ)器。**個(gè)觸發(fā)事件則用來起動(dòng)一個(gè)定時(shí)系統(tǒng)。此定時(shí)系統(tǒng)將產(chǎn)生一個(gè)很小的時(shí)間延遲，經(jīng)過這個(gè)延遲時(shí)間以后，在采集**個(gè)采樣點(diǎn)。在掃跡存儲(chǔ)器中的時(shí)間分辨率就等于這個(gè)小的延遲時(shí)間△T。第三個(gè)觸發(fā)事件到來后該定時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生2△T的延遲時(shí)間，此延遲時(shí)間過后再采集第三個(gè)采樣，并這樣進(jìn)行下去。這就是說第n個(gè)新的采樣點(diǎn)的采集是在相對(duì)于類似的觸發(fā)事件延遲了（n-1）△T的時(shí)間以后進(jìn)行的。其結(jié)果是示波器上顯示的波形是由按固定次敘出現(xiàn)的采樣點(diǎn)構(gòu)成的。即個(gè)采樣點(diǎn)在屏幕的左邊，按著各采樣點(diǎn)依次向右構(gòu)成顯示波形。

    在順序采樣模式下，采集波形的周期數(shù)，即觸發(fā)事件數(shù)等于存儲(chǔ)器的記錄長度。順序采樣可以實(shí)現(xiàn)后觸發(fā)延遲功能，但是不能提供預(yù)觸發(fā)信息。在快速時(shí)基設(shè)置之下，填滿一個(gè)存儲(chǔ)器記錄所需時(shí)間是很有限的。其速度要比隨機(jī)采樣要快得多。

6、2隨機(jī)采樣

    在使用隨機(jī)采樣的示波器中，每一組采樣點(diǎn)是在隨機(jī)的時(shí)刻采集的，而與觸發(fā)事件無關(guān)。這些采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為一已知時(shí)間，由采樣時(shí)鐘來確定。當(dāng)示波器在等待觸發(fā)事件到來時(shí)，其內(nèi)部就在連續(xù)的進(jìn)行采樣并將結(jié)果儲(chǔ)存起來。當(dāng)一個(gè)觸發(fā)事件到來時(shí)，示波器內(nèi)的一個(gè)定時(shí)系統(tǒng)就從這一刻開始直到下一個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)刻進(jìn)行測(cè)量。由于采樣間隔是固定的，因此示波器就能夠從此測(cè)量的時(shí)間計(jì)算出所有采集的采樣點(diǎn)在存儲(chǔ)器中的位置。

    當(dāng)次采集的所有采樣點(diǎn)存儲(chǔ)完畢以后，就開始采集一組新的采樣點(diǎn)并等待新的觸發(fā)事件。新觸發(fā)事件到來以后，計(jì)時(shí)系統(tǒng)又進(jìn)行新的時(shí)間測(cè)量并計(jì)算出這些新的采樣點(diǎn)的位置。這些新的采樣點(diǎn)落在上一次采集的采樣點(diǎn)填充位置之間的未填充位置。用這種方法，波形掃跡就由在X軸上的隨機(jī)位置上出現(xiàn)的一組組的采樣點(diǎn)構(gòu)成。在快的時(shí)基設(shè)置之下，使用隨機(jī)采樣的方法填滿一個(gè)完整的波形記錄所花的時(shí)間要比順序采樣的方法多很多，因?yàn)檫@時(shí)是用統(tǒng)計(jì)的方法來填充所有的存儲(chǔ)器位置。隨機(jī)采樣技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可以提供預(yù)觸發(fā)信息以及觸發(fā)后信息。

7、電荷耦合器件

    有些示波器采用電荷耦合器件，CCD即一種模擬移位寄存器，來作模擬存儲(chǔ)介質(zhì)。電荷耦合器件可以看成是一個(gè)由很多小單元組成的陣列，每個(gè)單元都可以儲(chǔ)存一定量的電荷。此電荷就代表了信號(hào)的采樣值。在時(shí)鐘信號(hào)的命令控制下，這些單元可以按一個(gè)固定的方向一個(gè)接一個(gè)的傳遞電荷。

    在高速時(shí)鐘控制下，CCD可以用來移位存入模擬信息。當(dāng)所有的單元都填滿時(shí)，快速時(shí)鐘停止。然后用一個(gè)較慢的時(shí)鐘將CCD中的電荷信息移位取出送入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。這樣，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器就可以以低得多的速度工作。而波形采集的速度僅僅取決于CCD輸入時(shí)鐘的速度。

    如果讓采樣時(shí)鐘連續(xù)運(yùn)行，而當(dāng)觸發(fā)事件到來時(shí)讓時(shí)鐘停止，那么所有CCD的單元中寸儲(chǔ)的都是觸發(fā)時(shí)刻之前采集的信息。即整個(gè)CCD中填充的都是預(yù)觸發(fā)信息。這對(duì)于研究系統(tǒng)過程的起因是非常寶貴的。

四、顯示類型、光柵掃描與相量掃描

    CRT是示波器的心臟，在CRT中電子束的偏轉(zhuǎn)是通過兩個(gè)偏轉(zhuǎn)板之間施加電壓來實(shí)現(xiàn)的。這種方法稱為靜電偏轉(zhuǎn)。這種偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以從DC開始直到很寬的頻率范圍內(nèi)使用。在模擬示波器中采用了這種方法。在模擬示波器中輸入信號(hào)經(jīng)過衰減或放大以后，連續(xù)的直接的加到偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。因此模擬示波器常常被認(rèn)為是可信賴的信號(hào)儀器。我們?cè)?/font>CRT頻幕上所看到的波形就是被測(cè)系統(tǒng)中實(shí)際發(fā)生的情況。這時(shí)電子束的偏轉(zhuǎn)是由輸入信號(hào)和時(shí)基來決定的。這兩者一起把電子束偏轉(zhuǎn)到屏幕上需要加亮的位置。這種類型的顯示稱為相量掃描顯示。

    在DSO中，在顯示信號(hào)波形之前先要采集波形并存入存儲(chǔ)器。在某些DSO中使用了另一種類型的CRT即和PC監(jiān)視器和電視機(jī)所使用的相類似的CRT。在這些CRT中電子束是由安裝在CRT外面的線圈產(chǎn)生的磁場來偏轉(zhuǎn)的，這種方法稱為磁偏轉(zhuǎn)，它只能在一個(gè)有限的偏轉(zhuǎn)頻率范圍內(nèi)使用。所以這種顯示管采用和TV屏幕完全相同的方法來驅(qū)動(dòng)：即在屏幕上以固定的頻率從左到右一行挨一行的畫出掃描線。掃完完整的一屏（一個(gè)全場）可能需要500行或更多的行。DSO計(jì)算出屏幕上的哪些點(diǎn)需要加亮，當(dāng)掃描系統(tǒng)掃到屏幕上的這種點(diǎn)時(shí)，就使電子束加亮。這種類型的顯示稱為光柵掃描顯示，它只能用于DSO，而不能用在模擬示波器中。這時(shí)我們?cè)谄聊簧峡吹讲⒉皇禽斎胄盘?hào)本身的波形，而是使用早些時(shí)刻采集的表示輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)在屏幕上重建的波形。

    近年來使用液晶顯示器（LCD）的DSO已經(jīng)問世。這種顯示器需要的功率要比CRT小，功耗很低，一組小型的電池就可以供儀器工作幾個(gè)小時(shí)。因此在便攜式示波器上極為理想。

五、DSO的控制機(jī)構(gòu)

   DSO有許多新的特性，這就使得DSO有許多模擬示波器沒有的控制機(jī)構(gòu)。

1、預(yù)觸發(fā)和后觸發(fā)

    每一次時(shí)基掃描都是由一個(gè)觸發(fā)事件啟動(dòng)的。這樣一來我們就只能研究觀察觸發(fā)時(shí)刻以后的信號(hào)變化情況。在很多應(yīng)用場合，我們感興趣的波形部分并不緊跟在引起穩(wěn)定觸發(fā)的信號(hào)部位后面，而是在觸發(fā)以后一段時(shí)間，或者甚至可能在觸發(fā)之前。

    例如當(dāng)一個(gè)半導(dǎo)體器件被打開時(shí)，其輸出信號(hào)的幅度可能很大，我們可以用它來觸發(fā)示波器。但是如果我們要研究該半導(dǎo)體器件開始導(dǎo)通的很小的輸入信號(hào)時(shí)，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)信號(hào)太小因而不能準(zhǔn)確的觸發(fā)示波器。這就要求示波器具有所謂的預(yù)觸發(fā)觀察能力：即有一個(gè)信號(hào)（這里指那個(gè)大的輸出信號(hào)）來觸發(fā)示波器，而示波器顯示觸發(fā)時(shí)刻之前的信號(hào)的能力。這就使得示波器能用多通道的波形詳細(xì)的顯示出一個(gè)系統(tǒng)的輸入和輸出信號(hào)，年個(gè)而看出系統(tǒng)響應(yīng)的因果關(guān)系。

    在另一些情況下，你可能想要詳細(xì)的研究觸發(fā)事件以后一段時(shí)間發(fā)生的信號(hào)有關(guān)部分。例如要研究一個(gè)方波的抖動(dòng)的大小，就可以使用一臺(tái)具有后觸發(fā)延遲或后觸發(fā)觀察能力的示波器。這時(shí)可以用方波的一個(gè)沿來觸發(fā)示波器，而把時(shí)基設(shè)置成很高的速度以顯示抖動(dòng)。其作法是：在示波器探測(cè)到觸發(fā)事件時(shí)，啟動(dòng)一個(gè)后觸發(fā)延遲計(jì)數(shù)器。將此計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)間設(shè)置成大約等于一個(gè)信號(hào)周期的時(shí)間。當(dāng)此預(yù)先設(shè)計(jì)的定時(shí)時(shí)間結(jié)束以后，示波器就開始從方波的下一個(gè)上升沿即將開始的時(shí)刻采集。

    由于延遲計(jì)數(shù)器是一個(gè)非常穩(wěn)定的石英晶體控制的數(shù)字時(shí)鐘，它與被測(cè)信號(hào)無關(guān)，獨(dú)立工作，所以被測(cè)方波信號(hào)的抖動(dòng)就會(huì)表現(xiàn)為示波器上采集到的上升沿位置的不穩(wěn)定性。也就是說在各次采集過程中，方波的上升沿將會(huì)在相對(duì)于觸發(fā)事件的不同時(shí)刻（即屏幕上的不同位置）出現(xiàn)。

2、觸發(fā)位置

    具有預(yù)觸發(fā)或后觸發(fā)延遲能力的示波器必須具有某種方法來控制延遲時(shí)間的大小。這可以用觸發(fā)位置控制機(jī)構(gòu)來完成。這個(gè)控制機(jī)構(gòu)可以使得觸發(fā)位置在屏幕上或者在采集記錄中移動(dòng)。在有些示波器中，觸發(fā)位置只能設(shè)置為幾個(gè)預(yù)先規(guī)定的數(shù)值，例如在采集信號(hào)記錄的開頭、中間和結(jié)尾。但如示波器具有很寬的出發(fā)位置控制范圍，使用起來會(huì)是很方便的。

3、毛刺捕捉

    由于電路的干擾或者由于連線離被測(cè)系統(tǒng)過近等因素就可能會(huì)產(chǎn)生帶有快速的毛刺或尖峰的失真波形，這些毛刺常會(huì)引起系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作。這就需要我們來發(fā)現(xiàn)這些毛刺。

    如果用模擬示波器來觀察，只有當(dāng)毛刺信號(hào)是重復(fù)性的并且和主信號(hào)同步時(shí)，我們才能看到毛刺信號(hào)?；蛘呷绻\(yùn)氣好，出現(xiàn)了很多的毛刺，就可能會(huì)在主信號(hào)的周圍看到毛刺的朦朧形象。由于毛刺源于其它的電路系統(tǒng)，所以這些毛刺通常只是偶爾發(fā)生，并且和主信號(hào)不同步。使用DSO捕捉毛刺先必須確保示波器已準(zhǔn)備好去捕捉這些快速毛刺。DSO在特定時(shí)刻對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔取決于時(shí)間設(shè)置。如果毛刺的寬度比示波器的時(shí)間分辨率還要小，能否捕捉到毛刺就要看運(yùn)氣如何了。為了能夠捕捉到毛刺我們的辦法就是峰值檢測(cè)或毛刺捕捉。

    采用峰值檢測(cè)的方法時(shí)，示波器將對(duì)信號(hào)波形的幅度連續(xù)的進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并由正、負(fù)峰值檢測(cè)器將信號(hào)的峰值幅度暫時(shí)的儲(chǔ)存起來。當(dāng)示波器要顯示采樣點(diǎn)的時(shí)候，示波器就將正或負(fù)峰值檢測(cè)器保存的峰值進(jìn)行數(shù)字化，并將該峰值檢測(cè)器清零。這樣在示波器上就用檢測(cè)到的信號(hào)的正、負(fù)峰值代替了原來的采樣點(diǎn)的數(shù)值。因此，峰值檢測(cè)的方法能幫助我們發(fā)現(xiàn)由于使用的采樣率過低而丟失的信號(hào)或者由于假象現(xiàn)象而引起失真的信號(hào)。峰值檢測(cè)的方法對(duì)于捕捉調(diào)制信號(hào)，也很有用。為了顯示這類信號(hào)，必須將示波器的時(shí)基設(shè)置的和調(diào)制信號(hào)的頻率相配合。而在這種信號(hào)中，調(diào)制信號(hào)的頻率通常在音頻范圍但載波頻率通常為455KHZ或者更高。在這種情況下，不使用毛刺捕捉功能，就不能正確的采集信號(hào)，而使用了毛刺捕捉功能就可以看到類似模擬示波器所顯示的波形。

    示波器上的峰值檢測(cè)功能是通過硬件（模擬）峰值檢測(cè)器的方法或者快速采樣的方法來實(shí)現(xiàn)的。（模擬）峰值檢測(cè)器是一個(gè)專門的硬件電路，它以電容上電壓的形式存儲(chǔ)信號(hào)的峰值。這種方法的缺點(diǎn)是速度比較慢，它通常只能存儲(chǔ)寬度大于幾個(gè)微秒且有相當(dāng)幅度的毛刺。數(shù)字峰值檢測(cè)器圍繞ADC而構(gòu)成，這時(shí)ADC將以可能的高采樣率連續(xù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣。然后將峰值存儲(chǔ)在一個(gè)專用的存儲(chǔ)器中。當(dāng)要顯示采樣點(diǎn)的值時(shí)，儲(chǔ)存的峰值就作為該時(shí)刻的采樣值來使用。數(shù)字峰值檢測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)是其速度和數(shù)字化的過程的速度一樣快。

4、滾動(dòng)模式

    從觸發(fā)事件開始，示波器采集信號(hào)的采樣點(diǎn)，并將其存于采集存儲(chǔ)器中的連續(xù)位置。一單新的數(shù)據(jù)已將存儲(chǔ)器的后一個(gè)單元填滿以后，采集過程即告結(jié)束，示波器就將采集存儲(chǔ)器中的波形數(shù)據(jù)復(fù)制到顯示存儲(chǔ)器中去。在此期間示波器不再采集新的數(shù)據(jù)，就象模擬示波器在時(shí)基復(fù)位期間不能顯示波形掃跡一樣。

    對(duì)于低頻應(yīng)用的場合，信號(hào)的周期可達(dá)分鐘的量級(jí)而遠(yuǎn)不只是微秒級(jí)的量級(jí)，這時(shí)DSO可以應(yīng)用一種全連續(xù)的顯示方式：滾動(dòng)模式。在這種模式下，示波器采集采樣點(diǎn)并立即將采集的數(shù)據(jù)復(fù)制到顯示存儲(chǔ)器。而這些新的采樣點(diǎn)顯示于屏幕的右面，屏幕上已有的波形則向左滾動(dòng)。老的采樣點(diǎn)一旦移動(dòng)到屏幕的左面即行消失。這樣一來示波器屏幕上顯示的波形總是反映出新信號(hào)對(duì)時(shí)間變化的情況。

    由于有了這種滾動(dòng)模式，就可以用示波器來代替圖表記錄儀來顯示慢變化的現(xiàn)象。諸如化學(xué)過程、電池的充放電周期或溫度對(duì)系統(tǒng)性能的影響等。

5、顯示放大

    在模擬示波器中，可以將時(shí)基放大10倍，以便詳細(xì)觀察信號(hào)的細(xì)節(jié)。在DSO中顯示的波形可以按大小不同的步進(jìn)值放大。通常時(shí)基放大按2的冪次倍數(shù)放大。一旦波形已經(jīng)采集并存入存儲(chǔ)器，例如單次波形采集的情況，使用垂直放大功能代替提高垂直靈敏度來放**形也是很方便的。

六、特殊的觸發(fā)方式

    DSO的存儲(chǔ)功能使它成為捕捉十分罕見、甚至于只發(fā)生一次的信號(hào)，例如單次事件或者系統(tǒng)閉鎖等情況的極為有用的工具。為捕捉這些信號(hào)就要求示波器具有各種各樣的觸發(fā)方式去探測(cè)這些特殊的條件。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，只有邊緣觸發(fā)往往是不夠的，為此就需要有若干附加的觸發(fā)能力的特殊的觸發(fā)方式。

1、圖形觸發(fā)

    在邏輯硬件電路中，信號(hào)是由許多并行的線來傳送的。整個(gè)硬件的瞬時(shí)狀態(tài)則是由在給定時(shí)刻時(shí)這些線上的狀態(tài)來表示的。為了識(shí)別硬件狀態(tài)，就需要有一種儀器來檢測(cè)這些線的狀態(tài)。使用圖形觸發(fā)功能可以監(jiān)視多條線的狀態(tài)。

2、狀態(tài)觸發(fā)

    邏輯硬件通常是圍繞著一個(gè)中央時(shí)鐘系統(tǒng)來構(gòu)成的。其中的所有硬件都在這個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)的指令之下來存儲(chǔ)其輸入信號(hào)。當(dāng)使用狀態(tài)觸發(fā)時(shí)，輸入信號(hào)的處理方法和圖形觸發(fā)時(shí)一樣，只不過現(xiàn)在要把其中的一個(gè)輸入信號(hào)當(dāng)作時(shí)鐘信號(hào)。如果示波器在時(shí)鐘上升沿或下降沿時(shí)存儲(chǔ)的其余的線的輸入字和用戶規(guī)定的觸發(fā)字一致，則示波器就觸發(fā)。

3、毛刺觸發(fā)

    使用毛刺觸發(fā)時(shí)，能引起系統(tǒng)誤動(dòng)作的窄脈沖，如毛刺、尖峰等可引起示波器觸發(fā)。如果一個(gè)系統(tǒng)是設(shè)計(jì)在DC到某一頻率信號(hào)下工作的，那么由于線路走線可能會(huì)使系統(tǒng)引入比此范圍更高的頻率信號(hào)，例如來自其它線路的干擾或吸收大功率的瞬變信號(hào)等?？梢园咽静ㄆ髟O(shè)置為當(dāng)被測(cè)脈沖的寬度小于允許的高頻率信號(hào)之周期的一半時(shí)觸發(fā)。因?yàn)槲覀兛梢哉J(rèn)為，在正常工作的情況下，這樣的窄脈沖是不可能發(fā)生的。

    毛刺觸發(fā)的另一個(gè)應(yīng)用場合是邏輯硬件，這時(shí)硬件電路的邏輯狀態(tài)都是和系統(tǒng)時(shí)鐘同步變化的。結(jié)果，這種硬件電路中的脈沖寬度都應(yīng)為系統(tǒng)時(shí)鐘周期的整倍數(shù)。在這種系統(tǒng)中，故障的發(fā)生常常和脈沖寬度異常有關(guān)。為了探測(cè)故障，我們現(xiàn)在可以把示波器的觸發(fā)條件設(shè)置為在脈沖寬度小于一個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)觸發(fā)。

4、時(shí)間限定觸發(fā)

    這種觸發(fā)方式使得示波器在滿足一定的時(shí)間長度要求的條件下，可以按上述任何一種方式觸發(fā)。這種時(shí)間長度要求可以是要求某一小時(shí)間長度（如果時(shí)間長于某值則為有效），要求某一大時(shí)間長度或者要求某一個(gè)從小值到大值的時(shí)間范圍。時(shí)間限定觸發(fā)對(duì)于按照系統(tǒng)不能滿足正常工作條件來觸發(fā)以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)是非常有用的。還可以用這種觸發(fā)方式探測(cè)連續(xù)工作信號(hào)發(fā)生的中斷現(xiàn)象。

5、時(shí)間延遲

    這種觸發(fā)方式可以使示波器按照多個(gè)信號(hào)的情況來觸發(fā)，而其中的一個(gè)信號(hào)，用來延遲采集的起始點(diǎn)。觸發(fā)周期是由一個(gè)主信號(hào)，通常為多個(gè)信號(hào)通到之一啟動(dòng)的。接收到主觸發(fā)信號(hào)以后，示波器就開始檢查**個(gè)信號(hào)（這也可能還是那個(gè)主觸發(fā)信號(hào)，但取不同的電平），并對(duì)這個(gè)信號(hào)上的觸發(fā)事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)達(dá)到預(yù)先規(guī)定的觸發(fā)事件數(shù)時(shí)，示波器就開始采集波形。典型應(yīng)用實(shí)例為串行數(shù)據(jù)線、控制系統(tǒng)及機(jī)械環(huán)境等。

6、N次周期

    這種功能可以用來從輸入信號(hào)中選出每個(gè)第N次出現(xiàn)的波形，然后將這種選出的信號(hào)加到正常觸發(fā)系統(tǒng)來使示波器觸發(fā)。當(dāng)一個(gè)信號(hào)受到它的諧波的影響而失真，也就是說這個(gè)信號(hào)是周期性的但其各個(gè)周期并不完全相同。這種情況下， N次周期觸發(fā)方式特別有用。例如某一系統(tǒng)按一固定頻率運(yùn)行，但是每過12個(gè)脈沖，脈沖的寬度就變得寬一些。這時(shí)可以選擇“N周器=12”，這樣示波器就只對(duì)這些變寬的脈沖作出響應(yīng)，引起觸發(fā)。

七、波形存儲(chǔ)

    被測(cè)信號(hào)的波形存入存儲(chǔ)器以后，可以將其復(fù)制到所謂的后備存儲(chǔ)器或寄存器中，供以后進(jìn)行分析或作參考及比較的目的使用。DSO通常裝有多個(gè)這種存儲(chǔ)器。后備存儲(chǔ)器可以按掃跡存儲(chǔ)器的方式設(shè)置，這時(shí)示波器多通道采集的每一條掃跡將分別存儲(chǔ)。也可將后備存儲(chǔ)器設(shè)置為記錄存儲(chǔ)器，這時(shí)示波器將多通道采集的所有數(shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)下來。**種方法的好處是同時(shí)保存了所有有關(guān)的時(shí)間信息。

    示波器配備大量的后備存儲(chǔ)器對(duì)于在現(xiàn)場工作的工程師是很方便的。這時(shí)，工程師可以把現(xiàn)場測(cè)量期間所有有關(guān)的波形都存儲(chǔ)下來以便以后生成硬考貝、或?qū)⑦@些波形傳往計(jì)算機(jī)再作進(jìn)一步的分析。

八、顯示算法、內(nèi)插和點(diǎn)連接及窗口模式

    我們?cè)?font face="Times New Roman">DSO屏幕上看到的波形是由存儲(chǔ)器中的采樣點(diǎn)重建出來的信號(hào)波形。這時(shí)示波器在屏幕上顯示出這些采樣點(diǎn)，并在這些采樣點(diǎn)之間畫出連線。這種波形顯示的工作可以按幾種方法來作。簡單的方法是在各個(gè)采樣點(diǎn)之間用直線連接。這種方法稱為線性內(nèi)插。只要各采樣點(diǎn)之間靠得很近，例如每格50個(gè)采樣點(diǎn)，用這種方法就能夠獲得足夠的重建波形。如果在信號(hào)跳變沿前后都采集了采樣點(diǎn)，那么用這種方法就可以觀察信號(hào)的沿。如果將顯示的波形在水平方向放大，使得采集的采樣點(diǎn)之間的距離變大，那么示波器屏幕上信號(hào)波形的亮度就會(huì)降低。所以示波器是通過計(jì)算出內(nèi)插的或顯示的采樣值來保持屏幕上顯示的采樣點(diǎn)數(shù)足夠高。當(dāng)屏幕上的波形在水平方向放大得很大時(shí)，在屏幕上顯示出一條通過各采樣點(diǎn)的連續(xù)的曲線就比在采樣點(diǎn)之間用直線連接要好得多。為此可以使用正弦內(nèi)插法。采用這種方法時(shí)，在屏幕上將各個(gè)采集的采樣點(diǎn)用幅度和頻率俱為可變的佳正弦擬合曲線連接起來。采用了內(nèi)插的方法以后，即使當(dāng)屏幕上每格的采樣點(diǎn)數(shù)較少時(shí)也能得到和模擬示波器顯示波形類似的自然平滑的重建波形。

    為了觀察真正的采樣點(diǎn)，示波器通常設(shè)有點(diǎn)顯示方式。在此方式下，不使用任何內(nèi)插法。選擇這種方式以后，我們?cè)谄聊簧现荒芸吹接秒x散亮點(diǎn)表示的采樣點(diǎn)，而在這些點(diǎn)之間沒有任何連線。

    當(dāng)我們進(jìn)行信號(hào)比較時(shí)，例如將一新采集的波形和以前存儲(chǔ)的信號(hào)波形比較時(shí)，把這兩個(gè)波形掃跡顯示在示波器屏幕的不同區(qū)域會(huì)是很有用處的。為此示波器又設(shè)有窗口模式。這個(gè)模式將示波器屏幕分成兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域以顯示不同的掃跡。由于減小了垂直幅度，因此在窗口模式下，DSO還可以使用其模擬前端的全部動(dòng)態(tài)范圍。這樣，在減少了顯示幅度的情況下，還能獲得優(yōu)化的測(cè)量準(zhǔn)確度。

九、、自動(dòng)測(cè)量和處理

1、自動(dòng)測(cè)量

    示波器用來顯示信號(hào)的波形，并對(duì)諸如：峰---峰值幅度、RMS幅度、DC電平、頻率、脈沖寬度、上升時(shí)間等波形參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于任何波形來說，這些波形參數(shù)都可以使用大家熟知的數(shù)學(xué)方法來測(cè)量計(jì)算。

    在使用模擬示波器的時(shí)候，用戶只能進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量，例如對(duì)屏幕上顯示的波形曲線進(jìn)行解釋分析，在屏幕上計(jì)算格數(shù)以求出波形幅度和時(shí)間間隔，再用數(shù)學(xué)定義算出測(cè)量結(jié)果。對(duì)于基本的波形來說，這種方法只能獲得中等的準(zhǔn)確度，但方法是可行的。而對(duì)于更加復(fù)雜的波形來說，使用這種方法要困難的多，并且可能要進(jìn)行某些推測(cè)。

    當(dāng)使用DSO時(shí)，只要示波器已經(jīng)采集了信號(hào)波形，就獲得了所有的波形信息數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)就能自動(dòng)計(jì)算出要測(cè)量的參數(shù)，得到更加準(zhǔn)確、可靠的結(jié)果，整個(gè)過程極為迅速、簡便。

    多數(shù)DSO都能對(duì)一個(gè)或多個(gè)通道上的輸入信號(hào)同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)或多個(gè)參數(shù)的測(cè)量。因此可以用來進(jìn)行信號(hào)間的比較，例如比較一個(gè)放大器或衰減器的輸入和輸出信號(hào)。另外，如果示波器對(duì)存儲(chǔ)的波形和新采集的波信都能進(jìn)行參數(shù)測(cè)量，那將會(huì)是非常方便的。這就使我們能對(duì)實(shí)際信號(hào)的性能和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的性能進(jìn)行比較。也使我們可以觀察時(shí)間對(duì)信號(hào)的響應(yīng)或者對(duì)系統(tǒng)修改后的變化影響。

    示波器上完全的參數(shù)測(cè)量功能還應(yīng)包括用統(tǒng)計(jì)形式給出測(cè)量結(jié)果。這就是說，在一個(gè)較長的波形采集期間中的任何時(shí)刻，示波器應(yīng)給出某一特定測(cè)量參數(shù)的小值、大值和平均值。使用這一功能我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)性能變化的趨勢(shì)而無需連續(xù)監(jiān)視示波器屏幕顯示的內(nèi)容。

    任何示波器的參數(shù)測(cè)量都是通過對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來進(jìn)行的。所以，參數(shù)測(cè)量的結(jié)果都源于在示波器的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的采集到的波形。這就意味著，示波器的設(shè)置情況對(duì)參數(shù)測(cè)量的結(jié)果會(huì)有影響。例如，如果示波器的時(shí)基速度設(shè)置的比較慢，比如說設(shè)置為1ms/格，而要對(duì)一個(gè)估計(jì)為50ns—100ns的上升沿進(jìn)行上升時(shí)間的測(cè)量，那么由于采集過程中時(shí)間分辨率的限制，我們就無法測(cè)出正確的結(jié)果。為了進(jìn)行這項(xiàng)參數(shù)測(cè)量，我們應(yīng)當(dāng)把示波器的時(shí)基設(shè)置的足夠快，例如設(shè)置為50ns/格以便以足夠細(xì)的時(shí)間分辨率顯示出被測(cè)波形的上升沿。

2、數(shù)字處理

    示波器所采集的波形數(shù)據(jù)中包含了非常豐富的信息。用來顯示這些數(shù)據(jù)的一種非常有用的形式就是波形顯示，即用垂直坐標(biāo)軸表示電壓，用水平坐標(biāo)軸表示時(shí)間。這就是Y—t顯示方式。另一種顯示波形數(shù)據(jù)的方法是用兩個(gè)通道的波形數(shù)據(jù)來畫圖。這時(shí)對(duì)顯示的每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來說，其水平位置代表一個(gè)通道的數(shù)據(jù)值，而其垂直位置則表示另一個(gè)通道的數(shù)據(jù)值。這種顯示模式稱X—Y模式。用這種模式，用戶可以觀察頻率相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)信號(hào)之間的相位或時(shí)間關(guān)系。X—Y模式對(duì)于測(cè)試相移器和濾波器極為有用，還可以和運(yùn)動(dòng)傳感器配合使用來檢查運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)情況。和輸出信號(hào)器蠶

    在X—Y模式下，DSO比模擬示波器優(yōu)越的地方在于這時(shí)DSO的帶寬為示波器的全部采基帶寬，而在X---Y模式下模擬示波器只能用于有限的帶寬。而另一方面，在X---Y模式下DSO顯示的是在某一單個(gè)記錄中所包含的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)只能表示在一個(gè)有限的時(shí)間期間（該記錄的時(shí)間長度）的波形。而在在X---Y模式下模擬示波器給出的是一個(gè)連續(xù)的活的顯示圖形。此外還有很多其它的方法用來從波形數(shù)據(jù)中提取寶貴的信息，或者對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算以便用更加有用的格式來表示數(shù)據(jù)中所包含的信息。這種運(yùn)算通常稱為波形的數(shù)**算

2．1采用平均的方法來提高分辨率

   平均的方法是把連續(xù)的各次波形采集的結(jié)果組合在一起，采用平均的方法可以減少疊加在信號(hào)上的噪音。經(jīng)過平均處理以后的波形的每一個(gè)采樣點(diǎn)都是由各次連續(xù)采集的波形上相同位置的采樣值通過平均運(yùn)算而獲得的。由于噪音的本質(zhì)所決定，噪音對(duì)每次新的采集來說都是不同的，所以各次連續(xù)采集波形的采樣值就會(huì)略有不同。通過平均減少了這種差別，更加平滑的波形，但是并不影響帶寬。然而當(dāng)使用平均的方法時(shí)，示波器要用更長的時(shí)間才能響應(yīng)信息的變化。

    多數(shù)DSO的垂直分辨率為8比特。這就是說，采集的波形完全由256個(gè)不同的電壓電平來表示。通過對(duì)各次連續(xù)采集的波形進(jìn)行平均可以提高分辨率。進(jìn)行平均計(jì)算時(shí)所用的連續(xù)采集波形數(shù)越多，垂直分辨率就越高。每當(dāng)所用的連續(xù)采集波形數(shù)增加一倍時(shí)，垂直分辨率就增加一個(gè)比特。

2．2包絡(luò)模式

    當(dāng)被測(cè)信號(hào)隨著時(shí)間變化時(shí)，例如要觀察信號(hào)的幅度變化或者抖動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，觀測(cè)在多次采集過程中波形的總體特性往往比觀測(cè)一次瞬時(shí)波形更有用。當(dāng)打開包絡(luò)模式以后，示波器在各次連續(xù)采集過程中對(duì)波形記錄中的每個(gè)采樣點(diǎn)位置的小值和大值都存儲(chǔ)下來，并以此構(gòu)成波形顯示。這樣獲得的顯示波形表現(xiàn)了信號(hào)長期變化的積累效果。使得我們可以進(jìn)行長時(shí)期的抖動(dòng)測(cè)量或者長時(shí)期的幅度變化測(cè)量。

2．3數(shù)字濾波

    對(duì)波形進(jìn)行濾波是一種通過對(duì)采集的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理以減小波形帶寬的處理過程。“濾波”一詞說明這種處理功能和在示波器的輸入端加入低通濾波器具有相同的效果。

    數(shù)字濾波是通過把波形記錄中的每個(gè)采樣點(diǎn)和同一波形記錄中與該點(diǎn)相臨的若干采樣點(diǎn)進(jìn)行平均來實(shí)現(xiàn)的。這樣作的結(jié)果減小了信號(hào)中的噪音，但同時(shí)也減小了帶寬。與平均方法不同，數(shù)字濾波減小帶寬的目的是為了減小噪音。數(shù)字濾波也可用于單次信號(hào)的情況，而平均的方法卻要求對(duì)重復(fù)性信號(hào)進(jìn)行多次波形采集。

2．4波形比較，樣板測(cè)試

    示波器中存儲(chǔ)的波形可以和新采集的波形同時(shí)進(jìn)行顯示。例如，我們可以把一個(gè)已知好的設(shè)備的波形特性和有故障的設(shè)備的波形特性進(jìn)行比較。在很多情況下，進(jìn)行這種信號(hào)比較的目的在于檢查該系統(tǒng)的性能是否符合其技術(shù)指標(biāo)。使用具有“通過/不通過”測(cè)試能力的示波器我們可以非常容易的、全自動(dòng)的進(jìn)行這種信號(hào)比較工作。先我們把標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)及其允許的極限范圍存儲(chǔ)在示波器的寄存器中。這些存儲(chǔ)的信息稱為樣板。接著示波器就從被測(cè)系統(tǒng)采集信號(hào)，并將每個(gè)新采集的信號(hào)和該樣板進(jìn)行比較。如果采集的信號(hào)在樣板的范圍之內(nèi)，則示波器指示“通過”。反之，則示波器指示“不通過”。

2．5快速付里葉變換（FFT）

    快速付里葉變換（FFT）是一種數(shù)**算方法。它從被測(cè)信號(hào)中提取信號(hào)所包含的各個(gè)頻率分量的幅度顯示出來。FFT對(duì)于發(fā)現(xiàn)信號(hào)失真的大小，確認(rèn)復(fù)雜波形中包含的頻率成份或者尋找系統(tǒng)間的相互干擾等工作是非常有用的。

2．6波形相乘

    此功能重要的應(yīng)用是測(cè)量電功率，因?yàn)殡姽β实亩x就是電流和電壓的數(shù)學(xué)乘積。為了進(jìn)行功率測(cè)量，示波器就要同時(shí)采集電壓和電流的波形，并將二者相乘。相乘后獲得的波形則表示隨時(shí)間變化的瞬時(shí)功率值。這種功率測(cè)量工作對(duì)于測(cè)試電源功率放大器以及穩(wěn)壓器等都是非常重要的。因?yàn)檫@些場合電流都比較大，而這些部件承受的功率大小都是很關(guān)鍵的指標(biāo)。

2．7積分

    積分可以給出一條曲線下的面積，使我們能夠觀察信號(hào)隨著時(shí)間積累的總體效果。

2．8微分

微分表示的是信號(hào)變化的速率。

十、PC機(jī)接口

    在很多情況下，我們需要把示波器中的信號(hào)傳往PC機(jī)。而在另一些情況下，我們可能希望用PC機(jī)來對(duì)示波器進(jìn)行控制，這兩種情況下都要求示波器具有通訊能力。也就是說，示波器必須裝有通迅硬件及其支持軟件。此通訊軟硬件稱為“接口”。常用的接口有兩種。即RS—232接口和GPIB通用接口總線IEEE488總線。

    RS—232接口是一種串行接口。這種接口在PC機(jī)上一般用來通過調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行通訊，還用來連接鼠標(biāo)器、打印機(jī)等設(shè)備。連接到PC機(jī)上的每個(gè)設(shè)備都需要單獨(dú)占用PC機(jī)上的一個(gè)RS—232接口。也就是說在一臺(tái)PC機(jī)上只能連接有限個(gè)設(shè)備，常常只能連接一個(gè)。很多軟件包都使用串行通訊方式，因?yàn)檫@種通訊方式要求對(duì)PC機(jī)的改動(dòng)小，并且可以使用比較簡單的電纜。所以在示波器上配備這種軟件比較容易。

GPIB通用接口總線是一種為在儀器系統(tǒng)中使用而設(shè)計(jì)的并行總線。這種總線允許多臺(tái)儀器同時(shí)連至同一總線。這種總線還允許各臺(tái)儀器在測(cè)試協(xié)議之下隨時(shí)請(qǐng)求控制器給予注意。