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数字存储示波器工作原理-数字示波器存储原理

数字存示波器,说白了就是个专门存图的老式存折,只不过它存的不是钱,而是电流的波形。它最省事的活儿就是先把抓到的信号,一个个塞进硬盘里,后处理的软件再去读这些硬盘里的数据,算出个平均值要么频率。
这就跟你在深夜加班,把满屏的灵感先记在脑子里,等第二天早上再慢慢琢磨似的。硬件上,它用的是高速采样芯片,核心频率往往能高到 500 兆就连千兆,能把复杂信号切成一千块就连一万块,然后丢进存单元里。 它是如何抓图的呢?实际上是个数学计算和物理扫描的混合体。仪器内部有个高压源,负责把探头探进去,这样探头就能感受到信号有没有啥电压突变,要么有没有啥直流分量。采样芯片负责盯着电压,每隔一小段工夫,比如一微秒,要么一纳秒,就把这一刻的电压值采集下来,然后扔进存单元。存器本身是个庞大的数据库,这些电压点被保存着,直到后端软件把它们串起来,还原成波形。
要是信号忒复杂,比如既有高频也有低频,它就把高频采样得快,低频采样得慢,反正不管如何算,平均值最终是均匀的,就是总电压。 至于如何把波形画出来的,那得看示波器的心脏——触发系统。
这个系统像个守门员,盯着屏幕上那一点点光标,等光标一准了,要么一准了之后还差那么那么一点点,就略微推一下,让波形滑过来一点,然后再重新采样。
这就像拍照片,快门没按到底,拍出来是不清楚的,拍到底了再拔一下快门,让画面再清楚点。示波器的触发方式五花八门,有自动触发的,有强制触发的,还有“自由”触发的。
比如看一个正弦波,你随意往里画,它可能触发在波峰,也可能触发在波谷;要是是信号不稳,它就不管你的画了,一直死死抓住那个特定的零电平。 屏幕上的那些格子,叫示波格。每一个格子代表一个工夫间隔,每一个格子的宽度对应一个采样频率,乘以工夫间隔,就是总时长。数字存示波器里的存单元,就是个硬盘,容量大得像小房子。能把几十兆就连几百兆的波形存进去,意味着它能在硬盘里存下成千上万个点的数据,这样软件就能把这些点连成线。
要是波形忒大,硬盘存不下,它就得先把数据分成几个工夫段,存几个阶段,每个阶段用不同的存单元,最终软件再拼起来。
这就像你拍视频,一段视频存不下,那就截成几段,再合成整段。 数据采集的过程,实际上是在给电压做减法。仪器里的采样芯片会先把整个电压值减去一个基准电压,这样剩下的局部就代表偏离基准线的电压了。
这就像拿尺子量东西,先把尺子调零,然后再看量出来的差值是多少。
要是没有基准电压,示波器就瞎瞎的。并且,这个减法也是动态的,当信号变化时,基准电压也要跟着变,不然没办法测出变化的电压。 示波器的扫描局部是个周期性动作,它负责把工夫轴画出来。扫描线每秒走固定距离,比如每秒走 100 个周期,就代表每秒走了 100 个采样点。扫描的速度是恒定的,不管信号如何变,扫描速度不变。扫描线扫过信号的时候,它就把采样点时刻和电压值对应起来,画在屏幕上。扫描线把屏幕分成了不同区域,每个区域的电压值不一样。扫描线的速度,拍板了水平灵敏度,也就是工夫如何映射到屏幕上。
要是扫描速度快,轨迹就长,工夫就长;要是慢,轨迹就短,工夫就短。 显示的原理实际上是个经典的 Y 轴电压转换。采样芯片采集的电压值,通过一个放大电路,变成充足的电压,再去管住荧光屏上的电子束。电子束在荧光屏上打出一个黑点,表示那个采样点的位置。扫过一段区域后,电子束如何移动,拍板了波形显示的形状。电子束移动的速度,受扫描电路的管住,扫描电路把电压的变化变成电子束水平移动的速度。
要是电压变化越快,电子束水平移动越快;要是慢,水平移动就慢。 示波器内部有个放大环节,把采样芯片采集到挺小的电压,放大到足以驱动荧光屏的电压。
要是放大不够,电子束就起不来,波形就看不见了。
这个放大电路一般是线性放大,有直流偏置电路,把信号偏置到合适的水平,防止电子束打偏。 示波器的触发功能,是让它能跟住信号变化的节奏。当触发信号不稳定,要么信号忒复杂,挺难找到固定的点去触发时,示波器就靠触发功能。它通过捕捉到多次扫描中,触发信号和信号波形的重叠情况,来判断波形是否稳定。
要是重叠稳定,就认定信号稳定,锁定触发状态。
要是重叠不稳定,就不断调整触发阈值,直到重叠稳定,波形看起来才像一个整体。 示波器的存工夫,实际上是个工夫概念,不是单纯的硬盘容量。示波器里存的数据,是电压点,每个点都有电压值,每个点也有工夫戳。
这些数据被保存有一个庞大的数据库里,供软件读取。软件把数据读出来,就还原成波形。
要是波形忒大,软件就得把数据分成几个工夫段,存几个阶段,每个阶段用不同的存单元,最终软件再拼起来。 示波器的触发方式,主要是用来管住示波器显示波形是否跟随信号变化。它像一个守门员,盯着屏幕上的光标,等光标一准了,要么一准了之后还差那么那么一点点,就略微推一下,让波形滑过来一点,然后再重新采样。
这就像拍照片,快门没按到底,拍出来是不清楚的,拍到底了再拔一下快门,让画面再清楚点。示波器的触发方式主要有三种:自动触发、强制触发和自由触发。自动触发就是让示波器自己找信号变化的点;强制触发就是不管信号如何变,只要知足特定条件,就强制触发;自由触发则是自主判断,要是信号不知足条件,就持续观察,直到知足条件再触发。 示波器的存单元,就是个硬盘,容量大得像小房子。能把几十兆就连几百兆的波形存进去,意味着它能在硬盘里存下成千上万个点的数据,这样软件就能把这些点连成线。
要是波形忒大,硬盘存不下,它就得先把数据分成几个工夫段,存几个阶段,每个阶段用不同的存单元,最终软件再拼起来。
这就像你拍视频,一段视频存不下,那就截成几段,再合成整段。 示波器的扫描局部是个周期性动作,它负责把工夫轴画出来。扫描线每秒走固定距离,比如每秒走 100 个周期,就代表每秒走了 100 个采样点。扫描的速度是恒定的,不管信号如何变,扫描速度不变。扫描线把屏幕分成了不同区域,每个区域的电压值不一样。扫描线的速度,拍板了水平灵敏度,也就是工夫如何映射到屏幕上。
要是扫描速度快,轨迹就长,工夫就长;要是慢,轨迹就短,工夫就短。 显示的原理实际上是个经典的 Y 轴电压转换。采样芯片采集的电压值,通过一个放大电路,变成充足的电压,再去管住荧光屏上的电子束。电子束在荧光屏上打出一个黑点,表示那个采样点的位置。扫过一段区域后,电子束如何移动,拍板了波形显示的形状。电子束移动的速度,受扫描电路的管住,扫描电路把电压的变化变成电子束水平移动的速度。
要是电压变化越快,电子束水平移动越快;要是慢,水平移动就慢。 示波器的触发功能,是让它能跟住信号变化的节奏。当触发信号不稳定,要么信号忒复杂,挺难找到固定的点去触发时,示波器就靠触发功能。它通过捕捉到多次扫描中,触发信号和信号波形的重叠情况,来判断波形是否稳定。
要是重叠稳定,就认定信号稳定,锁定触发状态。
要是重叠不稳定,就不断调整触发阈值,直到重叠稳定,波形看起来才像一个整体。 示波器的存工夫,实际上是个工夫概念,不是单纯的硬盘容量。示波器里存的数据,是电压点,每个点都有电压值,每个点也有工夫戳。
这些数据被保存有一个庞大的数据库里,供软件读取。软件把数据读出来,就还原成波形。
要是波形忒大,软件就得把数据分成几个工夫段,存几个阶段,每个阶段用不同的存单元,最终软件再拼起来。 示波器的触发方式,主要是用来管住示波器显示波形是否跟随信号变化。它像一个守门员,盯着屏幕上的光标,等光标一准了,要么一准了之后还差那么那么一点点,就略微推一下,让波形滑过来一点,然后再重新采样。
这就像拍照片,快门没按到底,拍出来是不清楚的,拍到底了再拔一下快门,让画面再清楚点。示波器的触发方式主要有三种:自动触发、强制触发和自由触发。自动触发就是让示波器自己找信号变化的点;强制触发就是不管信号如何变,只要知足特定条件,就强制触发;自由触发则是自主判断,要是信号不知足条件,就持续观察,直到知足条件再触发。 示波器的存单元,就是个硬盘,容量大得像小房子。能把几十兆就连几百兆的波形存进去,意味着它能在硬盘里存下成千上万个点的数据,这样软件就能把这些点连成线。
要是波形忒大,硬盘存不下,它就得先把数据分成几个工夫段,存几个阶段,每个阶段用不同的存单元,最终软件再拼起来。
这就像你拍视频,一段视频存不下,那就截成几段,再合成整段。 示波器的扫描局部是个周期性动作,它负责把工夫轴画出来。扫描线每秒走固定距离,比如每秒走 100 个周期,就代表每秒走了 100 个采样点。扫描的速度是恒定的,不管信号如何变,扫描速度不变。扫描线把屏幕分成了不同区域,每个区域的电压值不一样。扫描线的速度,拍板了水平灵敏度,也就是工夫如何映射到屏幕上。
要是扫描速度快,轨迹就长,工夫就长;要是慢,轨迹就短,工夫就短。 显示的原理实际上是个经典的 Y 轴电压转换。采样芯片采集的电压值,通过一个放大电路,变成充足的电压,再去管住荧光屏上的电子束。电子束在荧光屏上打出一个黑点,表示那个采样点的位置。扫过一段区域后,电子束如何移动,拍板了波形显示的形状。电子束移动的速度,受扫描电路的管住,扫描电路把电压的变化变成电子束水平移动的速度。
要是电压变化越快,电子束水平移动越快;要是慢,水平移动就慢。 示波器的触发功能,是让它能跟住信号变化的节奏。当触发信号不稳定,要么信号忒复杂,挺难找到固定的点去触发时,示波器就靠触发功能。它通过捕捉到多次扫描中,触发信号和信号波形的重叠情况,来判断波形是否稳定。
要是重叠稳定,就认定信号稳定,锁定触发状态。
要是重叠不稳定,就不断调整触发阈值,直到重叠稳定,波形看起来才像一个整体。 示波器的存工夫,实际上是个工夫概念,不是单纯的硬盘容量。示波器里存的数据,是电压点,每个点都有电压值,每个点也有工夫戳。
这些数据被保存有一个庞大的数据库里,供软件读取。软件把数据读出来,就还原成波形。
要是波形忒大,软件就得把数据分成几个工夫段,存几个阶段,每个阶段用不同的存单元,最终软件再拼起来。 示波器的触发方式,主要是用来管住示波器显示波形是否跟随信号变化。它像一个守门员,盯着屏幕上的光标,等光标一准了,要么一准了之后还差那么那么一点点,就略微推一下,让波形滑过来一点,然后再重新采样。
这就像拍照片,快门没按到底,拍出来是不清楚的,拍到底了再拔一下快门,让画面再清楚点。示波器的触发方式主要有三种:自动触发、强制触发和自由触发。自动触发就是让示波器自己找信号变化的点;强制触发就是不管信号如何变,只要知足特定条件,就强制触发;自由触发则是自主判断,要是信号不知足条件,就持续观察,直到知足条件再触发。 示波器的存单元,就是个硬盘,容量大得像小房子。能把几十兆就连几百兆的波形存进去,意味着它能在硬盘里存下成千上万个点的数据,这样软件就能把这些点连成线。
要是波形忒大,硬盘存不下,它就得先把数据分成几个工夫段,存几个阶段,每个阶段用不同的存单元,最终软件再拼起来。
这就像你拍视频,一段视频存不下,那就截成几段,再合成整段。 示波器的扫描局部是个周期性动作,它负责把工夫轴画出来。扫描线每秒走固定距离,比如每秒走 100 个周期,就代表每秒走了 100 个采样点。扫描的速度是恒定的,不管信号如何变,扫描速度不变。扫描线把屏幕分成了不同区域,每个区域的电压值不一样。扫描线的速度,拍板了水平灵敏度,也就是工夫如何映射到屏幕上。
要是扫描速度快,轨迹就长,工夫就长;要是慢,轨迹就短,工夫就短。 显示的原理实际上是个经典的 Y 轴电压转换。采样芯片采集的电压值,通过一个放大电路,变成充足的电压,再去管住荧光屏上的电子束。电子束在荧光屏上打出一个黑点,表示那个采样点的位置。扫过一段区域后,电子束如何移动,拍板了波形显示的形状。电子束移动的速度,受扫描电路的管住,扫描电路把电压的变化变成电子束水平移动的速度。
要是电压变化越快,电子束水平移动越快;要是慢,水平移动就慢。 示波器的触发功能,是让它能跟住信号变化的节奏。当触发信号不稳定,要么信号忒复杂,挺难找到固定的点去触发时,示波器就靠触发功能。它通过捕捉到多次扫描中,触发信号和信号波形的重叠情况,来判断波形是否稳定。
要是重叠稳定,就认定信号稳定,锁定触发状态。
要是重叠不稳定,就不断调整触发阈值,直到重叠稳定,波形看起来才像一个整体。 示波器的存工夫,实际上是个工夫概念,不是单纯的硬盘容量。示波器里存的数据,是电压点,每个点都有电压值,每个点也有工夫戳。
这些数据被保存有一个庞大的数据库里,供软件读取。软件把数据读出来,就还原成波形。
要是波形忒大,软件就得把数据分成几个工夫段,存几个阶段,每个阶段用不同的存单元,最终软件再拼起来。 示波器的触发方式,主要是用来管住示波器显示波形是否跟随信号变化。它像一个守门员,盯着屏幕上的光标,等光标一准了,要么一准了之后还差那么那么一点点,就略微推一下,让波形滑过来一点,然后再重新采样。
这就像拍照片,快门没按到底,拍出来是不清楚的,拍到底了再拔一下快门,让画面再清楚点。示波器的触发方式主要有三种:自动触发、强制触发和自由触发。自动触发就是让示波器自己找信号变化的点;强制触发就是不管信号如何变,只要知足特定条件,就强制触发;自由触发则是自主判断,要是信号不知足条件,就持续观察,直到知足条件再触发。 示波器的存单元,就是个硬盘,容量大得像小房子。能把几十兆就连几百兆的波形存进去,意味着它能在硬盘里存下成千上万个点的数据,这样软件就能把这些点连成线。
要是波形忒大,硬盘存不下,它就得先把数据分成几个工夫段,存几个阶段,每个阶段用不同的存单元,最终软件再拼起来。
这就像你拍视频,一段视频存不下,那就截成几段,再合成整段。 示波器的扫描局部是个周期性动作,它负责把工夫轴画出来。扫描线每秒走固定距离,比如每秒走 100 个周期,就代表每秒走了 100 个采样点。扫描的速度是恒定的,不管信号如何变,扫描速度不变。扫描线把屏幕分成了不同区域,每个区域的电压值不一样。扫描线的速度,拍板了水平灵敏度,也就是工夫如何映射到屏幕上。
要是扫描速度快,轨迹就长,工夫就长;要是慢,轨迹就短,工夫就短。 显示的原理实际上是个经典的 Y 轴电压转换。采样芯片采集的电压值,通过一个放大电路,变成充足的电压,再去管住荧光屏上的电子束。电子束在荧光屏上打出一个黑点,表示那个采样点的位置。扫过一段区域后,电子束如何移动,拍板了波形显示的形状。电子束移动的速度,受扫描电路的管住,扫描电路把电压的变化变成电子束水平移动的速度。
要是电压变化越快,电子束水平移动越快;要是慢,水平移动就慢。 示波器的触发功能,是让它能跟住信号变化的节奏。当触发信号不稳定,要么信号忒复杂,挺难找到固定的点去触发时,示波器就靠触发功能。它通过捕捉到多次扫描中,触发信号和信号波形的重叠情况,来判断波形是否稳定。
要是重叠稳定,就认定信号稳定,锁定触发状态。
要是重叠不稳定,就不断调整触发阈值,直到重叠稳定,波形看起来才像一个整体。 示波器的存工夫,实际上是个工夫概念,不是单纯的硬盘容量。示波器里存的数据,是电压点,每个点都有电压值,每个点也有工夫戳。
这些数据被保存有一个庞大的数据库里,供软件读取。软件把数据读出来,就还原成波形。
要是波形忒大,软件就得把数据分成几个工夫段,存几个阶段,每个阶段用不同的存单元,最终软件再拼起来。 示波器的触发方式,主要是用来管住示波器显示波形是否跟随信号变化。它像一个守门员,盯着屏幕上的光标,等光标一准了,要么一准了之后还差那么那么一点点,就略微推一下,让波形滑过来一点,然后再重新采样。
这就像拍照片,快门没按到底,拍出来是不清楚的,拍到底了再拔一下快门,让画面再清楚点。示波器的触发方式主要有三种:自动触发、强制触发和自由触发。自动触发就是让示波器自己找信号变化的点;强制触发就是不管信号如何变,只要知足特定条件,就强制触发;自由触发则是自主判断,要是信号不知足条件,就持续观察,直到知足条件再触发。
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