示波器的采样率和存储深度

2012-03-26 17:13:09来源: 61ic 关键字:示波器  采样率  存储深度

带宽、采样率存储深度数字示波器的三大关键指标。相对于工程师们对示波器带宽的熟悉和重视,采样率和存储深度往往在示波器的选型、评估和测试中为大家所忽视。这篇文章的目的是通过简单介绍采样率和存储深度的相关理论结合常见的应用帮助工程师更好的理解采样率和存储深度这两个指标的重要特征及对实际测试的影响,同时有助于我们掌握选择示波器的权衡方法,树立正确的使用示波器的观念。

在开始了解采样和存储的相关概念前,我们先回顾一下数字存储示波器的工作原理。


输入的电压信号经耦合电路后送至前端放大器,前端放大器将信号放大,以提高示波器的灵敏度和动态范围。放大器输出的信号由取样/保持电路进行取样,并由A/D转换器数字化,经过A/D转换后,信号变成了数字形式存入存储器中,微处理器对存储器中的数字化信号波形进行相应的处理,并显示在显示屏上。这就是数字存储示波器的工作过程。

采样、采样速率
我们知道,计算机只能处理离散的数字信号。在模拟电压信号进入示波器后面临的首要问题就是连续信号的数字化(模/数转化)问题。一般把从连续信号到离散信号的过程叫采样(sampling)。连续信号必须经过采样和量化才能被计算机处理,因此,采样是数字示波器作波形运算和分析的基础。通过测量等时间间隔波形的电压幅值,并把该电压转化为用八位二进制代码表示的数字信息,这就是数字存储示波器的采样。采样电压之间的时间间隔越小,那么重建出来的波形就越接近原始信号。采样率(sampling rate)就是采样时间间隔。比如,如果示波器的采样率是每秒10G次(10GSa/s),则意味着每100ps进行一次采样。

图2 示波器的采样

根据Nyquist采样定理,当对一个最高频率为f的带限信号进行采样时,采样频率SF必须大于f的两倍以上才能确保从采样值完全重构原来的信号。这里,f称为Nyquist频率,2 f为Nyquist采样率。对于正弦波,每个周期至少需要两次以上的采样才能保证数字化后的脉冲序列能较为准确的还原原始波形。如果采样率低于Nyquist采样率则会导致混叠(Aliasing)现象。

图3 采样率SF<2 f,混叠失真

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编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0326/article_4890.html
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