虚拟示波器

特点

　　采用当前广泛使用的 USB 接口，使虚拟仪器与计算机接口更加方便，通信速度更高；使用高速模数转换芯片(ADC)进行高速采样；使用高性能的单片机进行控制，使用高速大容量存储器(RAM)实时保存采样数据，提高了仪器的性能；使用 Labview 语言设计上位机应用程序，可以实现波形显示，以及对数据的分析和处理。

组成部分

　　(1) 信号采集与控制。虚拟示波器是由计算机和仪器硬件组成硬件平台，实现对信号的采集、测量、转换与控制。

　　(2) 数据分析与处理。虚拟示波器充分利用计算机的存储、运算功能，并通过软件实现对输入数据信号的分析与处理。处理内容包括数字滤波、数据统计、数值分析等。从数据分析上看，虚拟示波器比传统仪器具有更强大的数据分析能力。

　　(3) 测量结果的显示。虚拟示波器充分利用计算机的资源，如显示器、存储器等，把测量结果进行多种方式的表达与输出，其输出形式包括通过总线网络的远距离数据传输，通过光盘、磁盘的拷贝输出，在硬盘上存储数据以及通过计算机屏幕等图形接口的输出方式。

技术参数

使用时应该注意的问题

　　区分模拟带宽和数字实时带宽

　　带宽是示波器最重要的指标之一。模拟示波器的带宽是一个固定的值，而虚拟示波器的带宽有模拟带宽和数字实时带宽两种。虚拟示波器对重复信号采用顺序采样或随机采样技术所能达到的带宽为示波器的数字实时带宽，数字实时带宽与数字化频率和波形重建技术因子K相关（数字实时带宽=数字化速率/K），一般并不作为一项指标直接给出。从两种带宽的定义可以看出，模拟带宽只适合重复周期信号的测量，而数字实时带宽则同时适合重复信号和单次信号的测量。厂家声称示波器的带宽能达到多少兆，实际上指的是模拟带宽，数字实时带宽是要低于这个值的。例如说TEK公司的TES520B的带宽为500MHz，实际上是指其模拟带宽为500MHz，而数字实时带宽只能达到400MHz远低于模拟带宽。所以在测量单次信号时，一定要参考虚拟示波器的数字实时带宽，否则会给测量带来意想不到的误差。

　　有关采样速率：采样速率也称为数字化速率，是指单位时间内，对模拟输入信号的采样次数，常以MS/s表示。采样速率是虚拟示波器的一项重要指标。如果采样速率不够，容易出现混迭现象

　　如果示波器的输人信号为一个100KHz的正弦信号，而示波器显示的信号频率却是50KHz，这是因为示波器的采样速率太慢，产生了混迭现象。混迭就是屏幕上显示的波形频率低于信号的实际频率，或者即使示波器上的触发指示灯已经亮了，而显示的波形仍不稳定。混迭的产生如图1所示。那么，对于一个未知频率的波形，可以这样判断所显示的波形是否已经产生混迭：慢慢改变扫速t/div到较快的时基档，看波形的频率参数是否急剧改变，如果是，说明波形混迭已经发生；或者晃动的波形在某个较快的时基档稳定下来，也说明波形混迭已经发生。根据奈奎斯特定理，采样速率至少高于信号高频成分的2倍才不会发生混迭，如一个500MHz的信号，至少需要1GS/s的采样速率。有如下几种方法可以简单地防止混迭发生：

　　?采用自动设置

　　?调整扫速；

　　?试着将收集方式切换到包络方式或峰值检测方式，因为包络方式是在多个收集记录中寻找极值，而峰值检测方式则是在单个收集记录中寻找最小值，这两种方法都能检测到较快的信号变化。