示波器作為一種基礎(chǔ)的測量儀器，在科研和設(shè)計(jì)中起著舉足輕重的作用。如今，示波器已經(jīng)成為高校電子類實(shí)驗(yàn)室不可或缺的成員，在測量和分析方面大顯身手。隨著電路系統(tǒng)的信號時(shí)鐘速度越來越快，高校實(shí)驗(yàn)室中對示波器的要求也逐步在提高。除了更高帶寬、更快采樣率、更深的存儲深度外，高校實(shí)驗(yàn)室對示波器的價(jià)格和易用性有特別的要求。本文就本實(shí)驗(yàn)室新購進(jìn)的RIGOL—DS1000數(shù)字示波器為例，介紹數(shù)字示波器在現(xiàn)代教學(xué)和科研方面的重要作用。
對數(shù)字信號和模擬信號同時(shí)進(jìn)行分析
雖然我們已經(jīng)步入了數(shù)字信息時(shí)代，但仍然生活在一個(gè)連續(xù)變化的模擬世界中，高速發(fā)展的數(shù)字技術(shù)并沒有阻礙模擬產(chǎn)品前進(jìn)的腳步。模擬產(chǎn)品積極加入數(shù)字處理功能，數(shù)字、模擬技術(shù)相結(jié)合的混合信號器件將成為下一個(gè)主要發(fā)展方向。
在我們高校的實(shí)驗(yàn)室里，數(shù)字產(chǎn)品離不開模擬產(chǎn)品的配合，各種新型應(yīng)用對模擬產(chǎn)品提出了新要求，同時(shí)也影響著模擬產(chǎn)品的發(fā)展方向。以目前市場熱點(diǎn)3G手機(jī)為例，其實(shí)數(shù)字算法問題早已解決，但電源待機(jī)時(shí)間、聲音效果、背光等還不能滿足用戶的需求，而這些都屬于模擬技術(shù)的范疇。
此外，信號傳輸在現(xiàn)代工程中是很重要的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，通常使用多芯電纜將模擬信號和數(shù)字信號獨(dú)立多線傳輸。但在信號傳輸中，數(shù)字信號將對模擬信號產(chǎn)生干擾，目前采用的解決方法是可以設(shè)計(jì)這樣一個(gè)系統(tǒng)：利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)模擬信號和數(shù)字信號在單線中的混合傳輸。而這其中的測試和調(diào)試就要求示波器必須能構(gòu)對數(shù)字信號和模擬信號同時(shí)進(jìn)行分析和顯示。
數(shù)、模混合信號相關(guān)實(shí)驗(yàn)在高校實(shí)驗(yàn)室越來越廣泛。使用DS1000示波器可以同時(shí)采集16路輸入DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）的數(shù)字信號和兩路輸出的模擬信號。這一性能給數(shù)字模擬混合信號的開發(fā)、測量和調(diào)試帶來了極大的方便。
帶寬、采樣率以及存儲深度滿足要求
在高校實(shí)驗(yàn)室里，我們關(guān)注的幾個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)就是帶寬、采樣率和存儲深度。凈帶寬一直是在購買示波器過程中的主要考慮因素。眼圖分析就取決于示波器的主要技術(shù)指標(biāo)。示波器在帶寬、采樣速率、觸發(fā)和測量精度等方面的性能，決定著其解決高速系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題的效率。我們在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了保證測試信號的幅度和上升沿的精度，選擇示波器的帶寬應(yīng)該是被測信號頻率的3～5倍，精確測量要8～10倍或以上。所以RIGOL—DS1000系列示波器所給出的100MHz的帶寬，很好的滿足了實(shí)驗(yàn)過程中一些較高頻率的測量需要。另外，高校實(shí)驗(yàn)室對采樣速率也有一定的要求，采樣速率是一個(gè)變化的指標(biāo)，隨著掃描時(shí)間的變慢，采樣速率也相應(yīng)降低，歸根結(jié)底，采樣速率的實(shí)際值取決于時(shí)基和存儲深度。而RIGOL—DS1000系列示波器所提供的1MB的存儲深度可以提供很高的采樣速率，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)可以得到最精確的數(shù)據(jù)。
多種觸發(fā)功能提高實(shí)驗(yàn)室工作效率
示波器觸發(fā)決定了利用示波器能夠捕獲、觀看和測量的信號，這一功能同帶寬和采樣率一樣重要。當(dāng)然，觸發(fā)系統(tǒng)具有自己的主要技術(shù)指標(biāo)。選用示波器來測量快速串行信號的設(shè)計(jì)師可能會假設(shè)觸發(fā)路徑具有與示波器的規(guī)定帶寬相同的帶寬。事實(shí)上，相關(guān)的指標(biāo)是“觸發(fā)靈敏度”。
這個(gè)技術(shù)指標(biāo)體現(xiàn)了一個(gè)簡單的問題：在頻率范圍頂部附近捕獲信號時(shí)，對信號振幅的要求則是觸發(fā)靈敏度與模擬采樣帶寬相匹配。
在實(shí)驗(yàn)室里，我們經(jīng)常要觀察一些特殊信號的變化過程，但是之前所使用的示波器只具有上升或下降沿觸發(fā)的功能。DS1000系列示波器的觸發(fā)方式有一種就是上升&下降沿觸發(fā)，解決了這個(gè)難題。斜率觸發(fā)是根據(jù)信號的上升/下降時(shí)間的快慢來判斷觸發(fā)，相比邊沿觸發(fā)更加靈活和準(zhǔn)確。而DS1000系列示波器的觸發(fā)功能中，交替觸發(fā)功能顯示出了明顯的優(yōu)勢。交替觸發(fā)功能是模擬示波器的功能在數(shù)字示波器中的重現(xiàn)，這一功能保證了即使是兩個(gè)非同步信號，也能夠同時(shí)穩(wěn)定的觸發(fā)，大大提高了實(shí)驗(yàn)室的工作效率。
自動測量功能、強(qiáng)大的軟件功能，便于學(xué)習(xí)和應(yīng)用
DS1000系列示波器強(qiáng)大的軟件功能大大方便了人機(jī)對話，對于不了解和不會使用的按鍵，只要連續(xù)按住幾秒鐘，顯示屏上就會出現(xiàn)相應(yīng)的幫助信息。省去了繁瑣的查找說明書的過程。在教學(xué)和學(xué)生自學(xué)的過程中，收到了良好的效果。
DS1000系列示波器還具有20種自動測量的功能，這對剛剛接觸示波器的學(xué)生來說在很大程度上減小了操作的難度，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。
在外圍的接口開發(fā)中，DS1000系列示波加入了USBHOST接口和RS—232端口，方便與計(jì)算機(jī)交流以及數(shù)據(jù)的存儲和演示，在軟件測試方面有較好的應(yīng)用。支持移動存儲和直接打印功能。可以對示波器上所顯示的波形進(jìn)行存儲和轉(zhuǎn)移，無論是在學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，還是在教師的教學(xué)過程中，都帶來了極大的方便。
TFT彩色顯示屏，體積小、價(jià)格低
在外觀上，DS1000系列的TFT彩色顯示屏美觀并且可視性強(qiáng)。體積小巧可以節(jié)省占地面積，在有限的實(shí)驗(yàn)臺上能夠進(jìn)行多儀器的使用和測量，更便于攜帶。可以外出采集信號，進(jìn)行存儲，回到實(shí)驗(yàn)室再進(jìn)行分析。并且示波器本身也具有錄制存儲回訪1000幀的波形信號的功能。而以上所有的優(yōu)勢在保證了低廉的價(jià)格的時(shí)候更是顯得尤為珍貴，適合于高校電子類實(shí)驗(yàn)室的使用。
