示波器帮助

电器工程 示波器
2022-01-29 09:58:55

我有点困惑。请帮我把一切弄清楚。我想买示波器,找到了两个适合我的型号。

  1. 瑞高 DS1102E
  2. 瑞高 DS1102CA

但我不明白它们之间的区别。我读到 DS1102E 的采样率是 1 GSa/s,而 DS1102CA 的采样率是 2 GSa/s。好的。但它在实践中给出了什么?两款示波器的带宽均为 100MHz,因此我不会在屏幕上发现信号图像的差异。我对吗?那么你能解释一下现代示波器的“采样率”和“带宽”是什么意思吗?这些东西有什么区别?

4个回答

虽然其他答案很好地解释了实际发生的情况,但我认为他们都错过了在 100 MHz 示波器上拥有 2 GSa/s 的意义。

主要兴趣点是示波器通常进行采样的方式。它们通常有许多模数转换器,可以连接到不同的通道。他们经常用来对信号进行采样的过程称为交织。基本上设置转换器,以便第一个转换器在通道上采集信号样本并开始处理它,然后下一个转换器采集信号样本并开始处理它,然后是第三个,依此类推,直到所有转换器都进行了采样。之后,第一个转换器再次采样,第二个以此类推。所以基本上循环重复。这允许使用更慢且更便宜的模数转换器,但对准确性有负面影响,因为样本不会完全等距。

那么当你有一个两通道示波器并且只使用一个通道时会发生什么?好吧,所有转换器都只能与那个通道一起工作,并且将提供他们所能提供的最佳信号表示。但是,如果您也激活了第二个通道,一半的转换器将切换到第二个通道,而一半的转换器将继续使用第一个通道。

如前所述,经验法则是每 100 MHz 带宽具有 1 GSa/s。因此,如果您采用采样率为 1 GSa/s 的 100 MHz 示波器,那么您可以在全带宽下有效地仅使用一个通道!如果您想同时使用这两个通道,则不能以高于 50 MHz 的频率使用它们,否则您会得到采样伪影。

另一方面,如果您有一个 2 GSa/s 100 MHz 的双通道示波器,您可以更好地查看一个 100 MHz 信号,或者您可以很好地查看两个 100 MHz 通道,这对于仅 1 GSa 来说是有问题的/s 范围。

那么这如何适用于您:好吧,让我们来看看产品网站。对于Rigol DS1102CA,它说在规范下Real-time Sample Rate 2 GSa/s(each channel),1 GSa/s(dual channels),这意味着我解释的情况适用于此。在Rigol DS1102E的网站上,它在规范下说:Real-time Sample Rate 1 GSa/s(each channel),500 MSa/s(dual channels)

所以最终 DS1102E 可以作为 100 MHz 单通道示波器或 50 MHz 双通道示波器工作,而 Rigol DS1102CA 是真正的 100 MHz 双通道示波器。

一点额外信息:正如我之前所说,对单个通道使用多个模数转换器对示波器不利,因为样本之间的时间距离不会完全相同。这个问题最初是通过在为转换器路由时钟信号时格外小心来解决的,以便时钟同时到达所有转换器。另一种(有时更好)的解决方案是使用多通道转换器。通常,路由时钟信号使其同时到达单个芯片上的所有通道比路由时钟信号使其同时到达所有物理上独立的芯片更容易。一些转换器也使用其他技巧。例如,一个通道可以在时钟的正斜率处触发,而第二个通道可以在时钟的负斜率处触发。

相同的带宽意味着它们对信号都有相同的衰减。这基本上意味着 100MHz 是两个示波器的截止频率

每秒采样数是示波器的分辨率。如果放大信号,则 2GSa/s 示波器的非插值数据点将相隔 0.5 ns,而 1GSa/s 则相距 1 ns。经验法则是,您可以使用 1GSa/s 示波器相当准确地测量 100MHz 信号,使用 2GSa/s(约 10 个样本/Hz)测量 200MHz 信号

显然,样本越多,原始信号的表现就越好。您只需要权衡成本差异即可。

采样率是示波器 a/d 对信号进行采样并将其转换为屏幕上的像素以便您可以看到的速率。您的示波器基本上对信号进行采样并以采样率绘制点,然后在每个点之间绘制直线或曲线。您拥有的样本点越多,您将看到的信号就越准确或真实。

带宽是示波器的 -3dB 输入带宽,因此它告诉您它可以看到的最大频率。旧的经验法则是获得两倍于您频率的带宽,但有时 3 倍或更多倍可能会有所帮助,具体取决于您正在处理的内容和需要查看的内容。

这是一篇关于示波器功能的参考文章。

根据经验,带宽和采样率应该是您要测量的最大频率的 4 到 5 倍。您还应该注意,如果您的输入信号不是纯正弦波,它还包含频率更高的谐波。为了准确采集,您必须至少覆盖其中一些谐波。

在最大带宽的频率(此处为 100 MHz)处,该频率的正弦波被示波器的模拟前端衰减 3dB。这意味着它的测量值仅为其实际值的 70%(即 30% 误差)。采样率指定示波器每秒完成多少次测量,即采集信号形式的精确度(1 GS/s 等于对 100 MHz 信号进行 10 次测量)。