示波器底子（二）－－数字存储示波器

2.1 数字存储

　　你大概还记得，第一章中我们谈到，普通摹拟示波器CRT上的P31荧光物质的余晖时间小于1ms。在有些环境下，利用P7荧光物质的CRT能给出年夜约300ms的余晖时间。只要有旌旗灯号照射荧光CRT就将不竭表现旌旗灯号波形。而当旌旗灯号往掉落以后利用P31质料的CET上扫迹敏锐变暗，而利用P7质料的CRT上扫迹停顿时间稍长一些。
　　那么，假如旌旗灯号在一秒钟内只有重复，或旌旗灯号的周期为数秒至珍长，以致于旌旗灯号只产生一次，那又将会怎样样呢？在这类环境下，利用我们上面先容过的摹拟示波器则几近以致于完整不克不及不雅察这些旌旗灯号。
　　是以我们必要找到在荧光物质上保持信事变轨迹的体例。为达到这一目标而采用的一种老式体例是利用一种称为存储示波管的特殊CRT。这类示波管的荧光物质背面装有栅网，颠末过程在栅网上充载电荷的体例存贮电子束的路径。这类示波管代价很昂贵又比力软弱，并且只本事有限的时间内保持轨迹。

　　数字存储的体例降服了全部这些毛病谬误，并且还带来了很多附加的特点，下面列出部分特点：
　　·可以表现年夜量的预触发信息。
　　·可通颠末过程利用光标和倒霉用光标的体例举办全主动的┞飞量。
　　·可以长期储存波形。
　　·可以在打印机或画图仪上制作硬考贝以供体例文件之用。
　　·可以反新搜集的波形和利用职员手工或示波器全主动搜集的参考波形举办比力。
　　·可以按颠末过程/不颠末过程的原则举办判定。
　　·波形信息可用数学举办措置。

何谓数字存储

　　从字意砂?锚脸出，所谓数字存储就是在示波器中以数字编码的情势来储存旌旗灯号。
　　当旌旗灯号进进数字存储示波器，或称DSO以后，在旌旗灯号达到CRT的偏转电路之前（图18），示波器将按确定的时间隔绝对旌旗灯号电压举办采样。然后用一个模/数变更器（ADC）对这些瞬时价或采样值举办变更从而天生代表每个采样电压的二进制字。这个过程称为数字化。

图18 数字存储示波器的方框图

得到的二进制数值储存在存储器中。对输进旌旗灯号举办采样的速率称为彩样速率。采样速率由采样时钟把持。对一样平常利用环境来讲，采样速率的领域从每秒20兆次（20MS/s）到200MS/s。
　　存储器中储存的数据用来在示波器的屏幕上重修旌旗灯号波形。
　　以是，在DSO中的输进旌旗灯号讨论和示波器CRT之间的电路不但是唯一摹拟电路。输进旌旗灯号的波形在CRT上得到表现之前先要存贮到存储器中往我们在示波器屏幕上看到的波形总是由所搜集到数据重修的波形，而不是输进毗连端上所加旌旗灯号的立即的、毗连的波形表现。

采样和数字化

　　数字存储分两步来实现。第一步，得到输进电压的采样值。这是颠末过程采样及保持电路来完成的，见图19。

图19 根本的采样保持电路

当开关S闭应时，输进放年夜器A1，颠末过程开关S对保持电容举办充放电，而当开关S断开时保持电容上的电压就不再转变，缓冲放年夜器A2将此采样值送往模/数变更器（ADC），ADC则丈量此采样电压值，并用数字的“字”的情势表现出来。
　　模/数字变更器缭绕一组比力器而构成，见图20，每个比力器都查抄输进睬样电压是高于或低于其参考电压。假如高于其参考电压则该比力器的输出为有效；反之则输出为无效。

图20 模数变更器根本电路

各个比力器的参考电压相互略有分歧，这此参考电压都是用一个电阻链从一个基准电压源而得到的。对某一采样电压值来讲，多少个比力器输出为有效，而别的的比力器输出为无效，接着ADC中的编码变更器就把该采样电压值变成一个“数字”，并将其送往数字存储器。
　　这类范例的ADC称为闪其速式（flash)模/数字变更器。由于它能在“一闪”间把一个摹拟输进电压变更为一个“数字”。除此以外，还可利用别的范例的模/数变更器，。其模/数变更是由几步举动来完成的，但是其毛病谬误是完成一个采样压的变更所需时间较长。

模/数变更器和垂直分辨率

　　ADC颠末过程把采样电压和很多参考电压举办比力来确定采样电压的幅度。构成ADC所用的比力器越多，其电阻链越长，ADC可以辨认的电压条理也赵多。这个特点称为垂直分辨率，垂直分辨率越高，则示波器上的波形中可以看到的旌旗灯号细节越小（见图21）。

图21 垂直分辨对表现波形的影响

垂直分辨率用比特来表现，垂直分辨率就是构成输出的字的总比特数（即数字输出字的长度年夜小