1897年，卡尔·费迪南德·布朗发明了一种示波器。我们知道阴极射线示波器，它用于显示和分析电子和电路中不同类型的电子信号波形。DSO也是一种示波器，用于显示波形，但CRO和DSO的区别在于，在DSO中，数字信号被转换为模拟信号，模拟信号将显示在数字存储示波器的屏幕上。在传统的CRO中，没有存储波形的程序，但在DSO中，有一个数字存储器将存储波形的数字副本。下面对DSO进行简要说明。


什么是数字存储示波器？

定义：数字存储示波器是一种存储数字波形或波形数字副本的仪器。它允许我们以数字格式存储信号或波形，并且在数字存储器中，它还允许我们对该信号进行数字信号处理技术。在数字信号示波器上测量的最大频率取决于两件事：示波器的采样率和转换器的性质。DSO中的轨迹是明亮的、高度清晰的，并且在几秒钟内显示出来。

数字存储示波器框图

数字存储示波器的框图由放大器、数字转换器、存储器和分析仪电路组成。波形重建、垂直板、水平板、阴极射线管（CRT）、水平放大器、时基电路、触发器和时钟。数字存储示波器的框图如下图所示。

ding="async" class="wp-image-38505 size-full" src="https://uploads.9icnet.com/images/aritcle/20230518/abc.png" alt="Digital Storage Oscilloscope Block Diagram" width="759" height="276" sizes="(max-width: 759px) 100vw, 759px">
数字存储示波器框图

如上图所示，首先数字存储示波器将模拟输入信号数字化，然后如果模拟输入信号有任何微弱信号，则由放大器放大。在放大之后，信号由数字转换器数字化，并且该数字化信号存储在存储器中。分析器电路处理数字信号，然后重构波形（再次将数字信号转换为模拟形式），然后将该信号施加到阴极射线管（CRT）的垂直板上。

阴极射线管有两个输入，它们是垂直输入和水平输入。垂直输入信号是“Y”轴，而水平输入信号则是“X”轴。时基电路由触发器和时钟输入信号触发，因此它将产生作为斜坡信号的时基信号。然后，斜坡信号被水平放大器放大，并且该水平放大器将向水平板提供输入。在CRT屏幕上，我们将得到输入信号随时间的波形。

数字化是通过以周期性的间隔对输入波形进行采样来实现的。在周期性时间间隔意味着，当半个时间周期完成时，我们正在对信号进行采样。数字化或采样的过程应该遵循采样定理。采样定理表明，采样的速率应该大于输入信号中最高频率的两倍。当模拟信号没有正确地转换成数字信号时，就会出现混叠效应。

当模拟信号被正确地转换为数字信号时，A/D转换器的分辨率将降低。当存储在模拟存储寄存器中的输入信号可以由a/D转换器以慢得多的速率读出时，a/D转换器的数字输出存储在数字存储器中，并且它允许高达每秒100兆个样本的操作。这是数字存储示波器的工作原理。

DSO操作模式

数字存储示波器工作在三种操作模式下，即滚动模式、存储模式和保持或保存模式。

滚动模式：在滚转模式下，显示屏上会显示变化非常快的信号。

存储模式：在存储模式下，信号存储在存储器中。

保持或保存模式：在保持或保存模式下，信号的某些部分将保持一段时间，然后将其存储在存储器中。

这是数字存储示波器操作的三种模式。

波形重建

波形重建有两种类型，它们是线性插值和正弦插值。

线性插值：在线性插值中，点由一条直线连接。

正弦插值：在正弦插值中，点通过正弦波连接。

Waveform Reconstruction of Digital Storage Oscilloscope
数字存储示波器的波形重构

数字存储示波器与传统存储示波器的区别

DSO与传统存储示波器或模拟存储示波器（ASO）的区别如下表所示。

序号

 数字存储示波器

常规存储示波器

 
1.

数字存储示波器总是收集数据

 仅在触发后，传统的存储示波器会收集数据
2. 管子的价格很便宜 管子的成本更高
3. 对于更高频率的信号，DSO会产生明亮的图像 对于较高频率的信号，ASO无法产生明亮的图像
4. 数字存储示波器的分辨率更高

传统存储示波器的分辨率较低
5. 在DSO中，运行速度较低 在ASO中，运行速度较低

数字存储示波器产品

不同类型的数字存储示波器产品如下表所示

序号 产品 带宽 品牌 模型 用法 费用
1. RIGOL 50兆赫DS1054Z 50兆赫 严格的 ds1054赫兹 工业的 36990卢比/-
2. 墨西哥技术DSO-5025 25兆赫 墨西哥技术公司 DSO-5025型 工业、实验室、通用电气 18000卢比/-
3. Tesca数字示波器 100兆赫 泰斯卡 DSO-17088型 实验室 80311卢比/-
4. Gw Instek数字存储示波器 100兆赫 Gw Instek公司 GDS 1102单位 工业的 22000卢比/-
5. Tektronix DSO数字示波器 200MHz、150 MHz、100 MHz、70 MHz、50 MHz和30 MHz 泰克电子 待定1102b 工业的 8.8万卢比/-
6. 欧姆技术数字存储示波器 25兆赫 欧姆技术 2022年5月 教育机构 22500卢比/-
7. 数字存储示波器 50兆赫 VAR技术 SS-5050数字信号 工业的 19500卢比/-
8. 数据交换系统 100兆赫 单T 单T UTD2102CES 研究 19000卢比/-
9 100MHz 2通道DSO 100兆赫 台湾固纬 GDS1102AU公司 工业的 48144卢比/-
10 科学100MHz 2GSa/s 4通道数字示波器 100兆赫 科学的 烟雾1104b 研究 71000卢比/-

应用

DSO的应用包括

  • 它检查电路中的故障部件
  • 用于医疗领域
  • 用于测量电容器、电感、信号之间的时间间隔、频率和时间周期
  • 用于观察晶体管和二极管的V-I特性
  • 用于分析电视波形
  • 用于视频和音频录制设备
  • 用于设计
  • 用于研究领域
  • 为了进行比较，它显示三维图形或多个波形
  • 它被广泛用作示波器

优势

DSO的优点是

  • 便携式的
  • 拥有最高的带宽
  • 用户界面很简单
  • 速度很高

缺点

DSO的缺点是

  • 复杂的
  • 高成本

常见问题

1). CRO和DSO之间有什么区别？

阴极射线管（CRO）是一个模拟示波器，而DSO是一个数字示波器。

2). 数字示波器和模拟示波器有什么区别？

模拟设备中的波形以原始形式显示，而在数字示波器中，原始波形通过采样转换为数字。

3). 示波器用来测量什么？

示波器是一种用来分析和显示电子信号波形的仪器。

4). 示波器是模拟的吗？

示波器有两种类型，它们是模拟示波器和数字示波器。

5). 示波器能测量声音吗？

是的，示波器可以通过将声音转换为电压来测量声音。

本文讨论了什么是数字存储示波器（DSO），DSO的框图、优点、缺点、应用、DSO产品、DSO的操作模式以及DSO的波形重建。这里有一个问题要问你，数字存储示波器的功能是什么？