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如何获得“8通道”功能的示波器
发布时间: 2020-01-07
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  在很多应用场合需要4通道以上的示波器,但是市面上极大部分示波器最多只有四通道,而且没有外部输入的同步时钟接口。那有什么快捷的方法获得更多通道功能的示波器?

  在很多应用场合需要4通道以上的数字示波器,但是市面上极大部分示波器最多只有四通道,而且没有外部输入的同步时钟接口。那有什么快捷的方法获得更多通道功能的示波器?

  最简便的方法是:将两台数字示波器的辅助输入信号作为触发源,同时连接到相同的输入信号,每台数字示波器的另外四个通道都分别连接到不同的待测信号,这样两台示波器就近似于等效的“8通道”示波器。连接示意图如图1所示。

两台数字示波器连接为近似8通道示波器
图1 两台示波器连接为近似8通道示波器

  有些示波器没有辅助输入通道,或者使用辅助输入通道不方便(辅助输入通道在示波器屏幕上没有显示),那么可以使用示波器的某个通道作为触发源,譬如两台示波器都用通道4作为触发源,那么两台示波器就可以同步成近似7通道示波器,连接示意如图2所示。

两台数字示波器同步为近似7通道示波器
图2 两台数字示波器同步为近似7通道示波器

  上述同步方式是基于在相同的触发源,相同的时刻触发相同的信号,两台示波器是独立的时钟采样系统,因此理论上存在一定的延迟。 如果使用可以采用外部时钟源的示波器,那么将两台示波器的时钟连接到相同的外部时钟,可以获得同步精度更高的8通道数字示波器。连接示意如图3所示。

数字示波器-8通道
图3  使用外部时钟同步产生8通道示波器

  问题在于这种更高同步精度的方式需要高稳定度的时钟和高精度的功分器,使用起来不是很便捷。而使用前面的那种仅仅通过触发来同步的方式,不同示波器测量相同信号的延迟是多少呢? 我们用下面这个实验来验证。 实验证实,两台鼎阳科技的智能示波器SDS3000使用相同触发源方式同步产生7通道示波器,同步示波器通道之间的延迟平均值只有50ps左右。这对于ns级的时序测量是完全可以接受的。

  SDS3000系列超级荧光示波器,最大带宽为1GHz,采样率4GSa/s,采用创新 的SPO技术,支持高刷新、256级波形辉度等级及色温显示、数字触发和深存储特性;采用Windows操作系统和10.1英寸触摸屏;支持丰富的智能触发、串行协议触发和解码;支持历史采集(History)、顺序采集(Sequence)和波形搜索(WaveScan);具备丰富的测量和数学运算功能;支持16路数字通道;集成25MHz DDS信号发生器。是一款性能先进的高端数字示波器。

  测试方法如下:输入具有快速上升沿的脉冲信号,通过功分器把信号输入到示波器的各通道。其中两台数字示波器对应的CH1~CH4通道信号均来自同一个功分器。图1为功分器连接两台SDS3000示波器的模型:

功分器连接数字示波器示意图
图 1 功分器连接示波器示意图

  图中脉冲信号为1KHz、5VPP,正脉宽为50us,上升时间为8.4ns。信号从第一级功分器到示波器各通道所经过的同轴电缆均等长。这样就保证了进入示波器的信号是无延迟的。两台型号相同的示波器且触发源均设置为CH1,因此当脉冲信号发出后,两台数字示波器也应该同时触发。我们使用了三个功分器测试两台示波器前两个通道的偏差情况。图2为功分器与示波器的实物连接图。

二级功分器连接数字示波器
图4   二级功分器连接数字示波器

  图中数字示波器设置如下:所有通道阻抗均设置为50欧,触发源为CH1,测量参数选择Skew(C1,C2)同时开启统计和直方图功能。测量结果如图3、图4所示:

数字示波器的显示界面-1
图 5 示波器1测量结果

数字示波器的显示界面-2
图 5 示波器2测量结果

  从图5、图6的多次平均的测试结果来看,两台数字示波器的测试结果均在50ps内。50ps已经在示波器通道间偏差的规格范围内。因此从结果来看,两台示波器的延迟非常小,达到可以忽略的程度。

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