原创 示波器数据采集介绍

2022-12-2 11:02 791 1 1 分类: 测试测量

示波器是电子工程师的眼睛,在电子产品从研发,生产,维修整个电子产品周期中,都离不开示波器的身影。

示波器的ADC模块负责将示波器前端放大器输入的模拟电信号转换成数字信号交给后台进行处理是示波器的核心,同时也是示波器主要指标的决定性部件。下面详细介绍下转换过程。模拟信号经过采样、保持、量化与编码几个过程将模拟电压信号转换为数字信号,



采样:以一定的时间间隔提取信号的大小的操作称为采样,其值为样本值,提取信号大小的时间间隔越短越能正确地重现信号。由于缩短时间间隔会导致数据量增加,所以要选择合适的采样频率。

量化:采样后的信号幅度仍然是连续的值(模拟量)。此时可以在振幅方向上以某一定的间隔进行划分,决定个样本值属于哪一区间,将记在其区间的值分配给其样本值。如上图 将区间分割为0~0.5、0.5~1.5、1.5~2.5,再用0、1、2……代表各区间,对小数点后面的值,按照四舍五入处理,比如,201.6 属于201.5~202.5,则赋值202;123.4 属于122.5~123.5,则赋值123。

编码:将量化后的信号转换为二进制数,即用0 和1 的码组合来表示的处理过程称为编码,“1”表示有脉冲,“0”表示无脉冲。 所以一个模拟的数值最后会被用一个2的n次的二进制数值表示。 这个二进制数值的n表示了ADC模块的位数,即数据量化过程中的幅值的刻度数。如 6位ADC,量化级数取为64 级 8位ADC,量化级数取为256级。 位数越高,ADC数据采样准确率越高,对ADC模块的要求也越高。

数模转换模块除了示波器以为,在很多常用的仪器上叶都是常见的组成部分,例如,万用表,数据采集卡,逻辑分析仪,电源分析仪等等。在这些设备里面,有些设备需要有多个通道,多通道数据采集方法可分为异步和同步两种。

异步采集:由2个或者2个以上采集通道的设备共用一个ADC模块,每一个通道的信号由ADC模块交替采样。

同步采集:设备的多个数据采集通道,每一路模拟量输入通道,都会配有一个单独的AD转换芯片,因此每个通道可以独立采集。

我们以MSOS804A为例,该示波器有4通道,8GHz带宽,20 GSa/s采样率。 MSOS804A有4个最大采样率10 GSa/s的ADC模块,其中通道1,通道2的ADC模块组成一个ADC模块组。 当单独使用1通道或者单独使用2通道时,因为有2个采样率10 GSa/s的ADC模块协同工作,所以示波器的带宽可以到达8GHz,采样率最大可以到20 GSa/s。 当1,2通道一起使用时,只能使用本通道内的ADC模块,所以此时示波器的带宽只有4GHz,最大采样率10 GSa/s。3/4通道也是同样的道理。

综上所述,在示波器的使用过程中,如果客户使用2个通道,建议各户使用1、3或者2、4通道以提高测试结果准确度。

——转自每日E问

作者: 每日E问, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-4012543.html

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