1、毕业设计文献综述 电子信息工程 数字式小示波器的设计 前言 在现代电子测量中，示波器作为最常用的仪器之一，被广泛的应用于各个领域。众所周知，示波器可以用来观察、测量和记录各种瞬时电压电流，同时还可以通过波形方式来显示电压电流与时间的关系。从波形中，可以知道所测信号的很多特征。通过示波器的直观显示，能更加深入的理解被测对象。通常，示波器产生的是一个二维波形，它的 Y轴方向上显示的是输入端接收的电压或电流信号，而 X轴方向显示的则是它的时间参数。传统的模拟示波器，显示器件采用的是 CRT（一种使用阴极射线管的显示器） 。 由于现代计算机技术与微电子技术的不断发展，示波器已开始了从模拟向数字的过渡。
2、同模拟示波器相比，数字示波器具有更多的优点，所以它开始逐步取代模拟示波器的地位，并成为市场上的主流产品 。 主题 在查阅了微型计算机控制技术和基于 VC和 GIPB的数字示波器远程控制等相关参考文献和资料后，我将在此对示波器的历史背景、现状和技术发展趋势进行一个基本的概述，从而使自己对设计任务有一个更好的了解和认识，并且也能为此次设计任务提供一定的理论依据。 历史背景 众所周知，示波器的兴起是在上世纪四十年代左右。当时，电视和雷 达等设备的开发都需要性能良好的波形观察工具。在这样的需求下，泰克公司旗下的带宽为 10MHz的同步示波器就应运而生了。显然，它的出现也为近代示波器的飞速发展奠定了很好
3、的基础。参考常用电子元器件及典型芯片应用技术一文可知，随着半导体和电子计算机的相继问世，五十年代的电子示波器技术比之前又进步了不少，此时的示波器带宽已能达到 100MHz。而到了六十年代，美国、日本、英国、法国等发达国家都在电子示波器的发展史上贡献出了自己的力量。带宽 6GHz的取样示波器、带宽 4GHz的行波示波管和带宽为 1GHz的存储示波管等设 备都相继被研发出来，而便携式、插件式示波器也成为了系列产品。七十年代后，模拟示波器的发展已经达到了顶峰。此时的行谱系列已非常完整，带宽为 1GHz的多功能插件式示波器也被当成是当时示波器科技的最高水平。之后，为测试了数字电路需要，制造厂商又增添了
4、逻辑示波器和数字波形记录器等仪器。自此，模拟示波器就没有了更大的进展，开始被数字示波器所取代，英国和法国等制造开发商也相继退出示波器市场。此后，美国一如继往的以其先进技术在示波器领域领先，而日本则占据了示波器的中低档产品市场。 对于模拟示波器来说，要提高带宽，需要示波 管、水平扫描和垂直放大的全面推进。参考基于单片机的 AT89S8252与 A/D1647的数据采集可知，数字示波器的带宽改善，只需要提高前端的A/D转换器的性能，但在示波管和扫描电路等方面却没有特殊的要求。再加上数字示波管还能充分利用记忆、存储和处理，以及多种触发和预前触发能力。二十世纪八十年代后，数字示波器异军突起，发展至今已
5、硕果累累，并有全面取代模拟示波器之势。而模拟示波器也自然而然的逐渐从前台退到后台。 目前现状 在当今电子仪器快速更新换代的年代里， 数字示波器已凭借着自身的高性能、高精确度等优势，特别 是在可存储和可进行数值计算方面，在测试分析仪器市场上占据着很大的份额，并且还具有很大的研究和开发价值。参考 单片机原理及应用技术 一文可知， 越来越多的用户将享受到了数字示波器所带来的便捷与实用，而这种越来越大的市场需求，将促使示波器继续 向数字化、智能化、集成化、多功能化、高精度化的方向发展。由资料可知，泰克、安捷伦、立科这三大公司生产的示波器目前仍占据着市场的主流。美国泰克公司在示波器领域的权威性是世界公认
6、的，技术方面也一直处于领先地位。它推出的示波器具有独特的保证高信号保真度的获取结构，能够利用先进的触发 系统，提供快速瞬态信号的多通道获取，显示和所有测量的有效修正，先进的波长处理等能力。而安捷伦公司，目前已经开发出了 13Gsa带宽， 40Gsa/s实时采样率的超高性能示波器。但由于昂贵的价格，尤其是核心部件 A/D，应用领域还不是特别的普遍。排名第三的立科公司在示波器方面，它推出了各种信号的示波器，并具有其独特的特点：能够自动测试 32种参数。其示波器的另一个特点就是存储长度长，长存储提供高的分辨率， LeCory独有的存储管理系统，配合其先进的峰值检验电路，使得整个波形在单一屏幕内显示，
7、即可即时找出毛刺及干扰的所 在，确保任何扫描速度动作，都能保持较高的采样速率。 相比国外，我们国内在数字示波器研发方面还处于起步阶段，日常使用的数字示波器很多都是进口的。目前，国内生产的数字存储示波器，由于受到高速取样技术的限制，大部份采用的是重复取样技术。参考 51系列单片机设计实例 可知，这样一来，示波器的性能将会大大的降低了。因此，我们需要充分的了解国外高性能数字示波器的研发动向，突破技术障碍，从而提高自身的市场竞争力。 示波器的未来发展趋势 从性能上来讲，示波器将会向高带宽，高采样率发展，最具代表性的 T70000 及 8000 系列 产品，它的带宽最高可达到 20GHz，采样速率可达
8、 50GS/s,这意味着示波器完全可以对 光电信号和 微波 信号进行高速测量以及准实时分析。此外 ,随着示波器技术的不断发展，它的波形捕获速率也将会大幅度提高。目前示波器的捕获速率已由 10 年前的每通道几千帧 ,发展到了现在的每通道 30 万帧 ,这对查找信息系统底层相关结点数据随机的、偶发的间歇故障提供了快速的查找和有效的统计分析 ,提高故障诊断效率。 从功能方面来讲，由于人们对电子设备的性能要求不断的提高，示波器必将会向着多功能的方向进行研发与扩展。我们目前所使用的数字存储示波 器已对多项功能进行了集成，能实现对多领域的测量与分析。因此，对示波器功能的区分与界定将会变的越来越困难。 参考
9、电子线路及应用一书后可知， 未来示波器的发展主要将会是以上两个方向，同时不断提升它的基础性能，包括前端模拟带宽，实时采样速率，波形处理速度，更大的波形存储容量等，来满足电子工业飞速发展的需要；此外，包括示波器在内的测试仪器也将会更人性化、更方便、也更有效的被用户轻松操作，更丰富的软件特性也应该被加入到示波器平台上以迎合客户日益多样化的需要。 总结 在科技迅速发展、经济全球一体化的当今社会中，简洁、 高效、经济已经成为人们做事的一大宗旨。数字式示波器就是在这种环境下逐渐完善起来的。越来越多的用户已经享受到了示波器所带来的便捷与实用。这种越来越大的市场需求，将促使示波器继续 向数字化、智能化、集成
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