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    PC示波器与传统台式示波器的差异及比较优势

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    电子产品的发展日新月异,尤其是消费电子产品如智能手机亚愽APP软件亚愽APP软件,更新换代之快更是令人目不暇接,几个月就可能有一款新产品上市亚愽APP软件。而测试测量仪器从外形亚愽APP软件、使用方法上多年来还基本保持其一贯的风格亚愽APP软件亚愽APP软件,以集成有屏幕亚愽APP软件、操作面板和处理器的传统的台式机器为主亚愽APP软件。电子行业最基础的测试测量设备——示波器,数年来也持续追求高带宽亚愽APP软件、高精度亚愽APP软件、多通道等最新技术。而随着外部接口信号速度的进一步提升亚愽APP软件,如USB3.0的传输速度可达5Gbps/s亚愽APP软件,USB3.1的传输速度可达10Gbps/s亚愽APP软件,以及电子产品的发展趋势如传统大哥大到智能手机的转变蕴含了从大而功能简单到紧凑而功能强大的发展思路亚愽APP软件,传统台式仪器的演变似乎也有了新的趋势,如近来泰克就发布了基于PC(USB)的频谱仪和网络分析仪,而基于PC测试仪器尤其是基于PC的实时示波器和采样示波器的开创鼻祖当属来自英国女皇奖企业英国比克科技(Pico Technology),其致力于PC测试仪器的研发和生产已有26年的历史亚愽APP软件。本文将介绍PC示波器与传统台式示波器的差异及PC示波器及PicoScopes有哪些具体的优势亚愽APP软件。

    一亚愽APP软件、传统台式示波器与PC(USB)示波器的原理架构

    下图1所示为传统台式示波器的原理框图,主要包含有四个功能难菒鯝PP软件?椋翰杉菒鯝PP软件亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件、显示亚愽APP软件、测量与分析以及存档亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件。其中采集难菒鯝PP软件?榘耸静ㄆ髦凶钗丶募父龊诵牟考呵岸四D夥糯笃亚愽APP软件、模数转换器ADC、采集存储器亚愽APP软件,这几个部件也决定了数字示波器的几大核心指标:模拟带宽亚愽APP软件亚愽APP软件、采样率和存储深度亚愽APP软件亚愽APP软件,近年来ADC的分辨率位数也越来越受到重视,逐渐成为了各示波器厂家所追求的另一大产品核心指标亚愽APP软件亚愽APP软件,目前主要的示波器厂家都发布了其10bit或者更高精度ADC的示波器。除了采集?橥庋菒鯝PP软件,传统台式示波器的另外三大?橹饕怯梢瞧

    PC示波器与传统台式示波器的差异及比较优势

    图1 传统台式示波器的架构图

    中集成的PC(即电脑)完成的亚愽APP软件。所以一台传统的台式示波器内部其实有两块核心电路板亚愽APP软件,其一是采集板亚愽APP软件,其二是电脑主板,采集板上集成了示波器的关键芯片亚愽APP软件亚愽APP软件,也是最为昂贵的部分亚愽APP软件,电脑主板就是传统的个人电脑定制化后而成的。在传统的台式示波器中亚愽APP软件,采集板和电脑板通常是通过PCI或者PCIE总线进行互连和数据传输的亚愽APP软件。在实际应用中亚愽APP软件,有时候用户发现示波器的屏幕上无法显示采集到的信号亚愽APP软件亚愽APP软件,而显示固定的类似仿真的波形,这样的故障通常就是采集板与电脑主板之间的数据线连接问题或者采集板损坏导致的亚愽APP软件亚愽APP软件。采集板采集到数据后通过总线传输给电脑主板进行显示亚愽APP软件、测量与分析以及存档亚愽APP软件亚愽APP软件。

    PC示波器本质上就是图1框图中的采集部分亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件,也就是说PC示波器将示波器中最为核心的部分剥离了出来亚愽APP软件,形成一个独立的设备亚愽APP软件,与外部的PC配合使用亚愽APP软件亚愽APP软件,通过USB总线接口在PC示波器和外部PC之间传输数据亚愽APP软件亚愽APP软件,如图2所示亚愽APP软件。这样做的好处是可以将传统台式示波器的核心部件做得更加紧凑,在有限的空间里实现更加强大的性能亚愽APP软件,使得示波器的各项指标也可以做得更加优秀亚愽APP软件;同时亚愽APP软件,外部的PC配置相较于传统的台式示波器尤其是便携式台式示波器会更加强大亚愽APP软件亚愽APP软件,这就使得PC仪器看上去非常小巧紧凑亚愽APP软件,然而功能上却更加智能和强大亚愽APP软件,相较于传统的台式示波器能够做得更多亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件、更好和更加便宜亚愽APP软件亚愽APP软件。

    PC示波器与传统台式示波器的差异及比较优势

    图2 PC示波器的原理架构框图

    二亚愽APP软件亚愽APP软件、PC示波器的优点

    PC示波器与传统台式示波器的差异及比较优势

    图3 传统台式示波器与PC示波器

    1亚愽APP软件、小巧亚愽APP软件亚愽APP软件,口袋型尺寸,USB供电

    PC示波器非常小巧亚愽APP软件,只有手掌或者口袋尺寸大小亚愽APP软件,所以非常方便携带亚愽APP软件亚愽APP软件,而且可直接由USB接口进行供电亚愽APP软件,所以PC示波器是出差使用和外场测试的最理想选择亚愽APP软件。

    2亚愽APP软件、更大和更高分辨率的显示器

    因为PC示波器是需要和外部电脑配合使用的,而当前的个人电脑已经相当普及,性能已经相当强大亚愽APP软件亚愽APP软件,用户很容易就能够为PC示波器配置一台带有大显示屏和高分辨率显示屏的电脑,而且可以根据需要灵活选择外部的电脑亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件。而当前传统台式示波器尤其是传统便携式台式示波器通常只配有10.4inch~12.1inch左右的显示屏亚愽APP软件亚愽APP软件。一台大的显示器有助于从多种角度观察和分析信号亚愽APP软件亚愽APP软件,如可同时清晰的显示一个信号的时域波形亚愽APP软件、频谱波形、逻辑波形、局部放大细节、解码信息或多个波形在多栅格中同时显示等亚愽APP软件,如图3所示。

    3、可借助于最新最强大的PC处理器

    传统的高带宽台式示波器通常体积比较大亚愽APP软件,其中的一个原因是其配置了更高性能的PC以获得更加强大的处理能力。而传统的便携式台式示波器为了追求更小的尺寸和便携性亚愽APP软件,使用了性能相对较差的嵌入式处理系统亚愽APP软件,所以功能会相对简单亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件。PC示波器可以借助最新最强大的外部PC亚愽APP软件,从而兼得了便携特性和高性能示波器才具备的强大功能亚愽APP软件亚愽APP软件,而且价格要便宜得多亚愽APP软件亚愽APP软件。

    4亚愽APP软件亚愽APP软件、更好的连接性

    因为使用PC示波器时亚愽APP软件亚愽APP软件,所有的操作是在用户的电脑上完成的,所以所有的测试结果亚愽APP软件亚愽APP软件、保存的数据、图片亚愽APP软件、设置等信息都在电脑上亚愽APP软件亚愽APP软件,避免了过去使用传统台式示波器还需要通过U盘等工具将测试结果导到个人电脑上进行进一步分析和报告的撰写亚愽APP软件亚愽APP软件,节省了时间亚愽APP软件,提升了效率。

    5亚愽APP软件、更好的升级性能

    PC示波器可以非常容易的通过升级外接的PC电脑实现性能的升级,也可以通过升级应用软件实现功能的提升。

    三、PicoScopes的优点

    除了具备PC示波器所具备的优点外亚愽APP软件,PicoScopes还具备一系列更多的优点:

    1、多种系列型号的PC示波器

    英国比克科技于1991年推出其第一款基于PC的测试仪器亚愽APP软件,在那之前,几乎所有的测试仪器都是台式的亚愽APP软件,经过26年的发展,英国比克科技已经拥有78 种型号基于PC的示波器。

    2、高性能PC示波器

    英国比克科技的PC示波器最高带宽可达25 GHz带宽亚愽APP软件,可以用于高速串行电信号和光信号的眼图和抖动测试亚愽APP软件,以及PCB板亚愽APP软件亚愽APP软件、线缆、连接器等的TDR/TDT测试亚愽APP软件亚愽APP软件。

    3、任意一款PicoScope都具有深存储

    任意一款PicoScope都具有最深的存储深度亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件,即使最低系列的2000系列口袋型示波器的存储深度也可达到128MS。PicoScope 6404D的存储深度可达2GS, 是业内最深存储深度的示波器之一亚愽APP软件亚愽APP软件。如图4所示亚愽APP软件,PicoScope的长存储有助于连续采集很长的波形并同时观察波形的整体和局部细节亚愽APP软件亚愽APP软件。

    PC示波器与传统台式示波器的差异及比较优势

    图4 利用PicoScope 6000捕获10秒的波形并放大256倍亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件、13万倍、2百万倍后的细节波形

    4、16位高分辨率示波器

    PicoScope拥有最高分辨率示波器,PicoScope 4262 拥有无比优秀的动态性能亚愽APP软件,能够胜过许多专用的(而且非常昂贵的)音频分析仪亚愽APP软件,ADC分辨率可达16位亚愽APP软件、底噪为8.5uV有效值、动态范围可达96dB,是低噪声亚愽APP软件、低失真测量的理想选择亚愽APP软件亚愽APP软件,内置信号发生器消除了额外的信号源需求亚愽APP软件,它能够更加容易的分析音频亚愽APP软件亚愽APP软件、超声波亚愽APP软件、振动信号亚愽APP软件、开关电源噪声等亚愽APP软件,如图5亚愽APP软件、图6所示为高分辨率示波器带来的价值,在时域中提供高信号完整性亚愽APP软件,在频域中提供高动态范围。

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    5亚愽APP软件、硬件分辨率可调示波器

    PicoScope 5000系列使用了并行时钟和串行交插采样技术实现了硬件ADC分辨率和采样率同时可调亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件,在一台仪器中通过可变分辨率实现对数字信号进行高速采集和对模拟信号进行精确采集亚愽APP软件,可在 8 亚愽APP软件,12 亚愽APP软件亚愽APP软件,14 亚愽APP软件,及 16位分辨率中选择,软件增强可以达到20位亚愽APP软件亚愽APP软件,而且标配高精度信号源亚愽APP软件,具有超高性价比亚愽APP软件,如图7所示为可调分辨率示波器PicoScope 5000亚愽APP软件亚愽APP软件,图8为12位示波器与8位示波器测试汽车点火信号的波形结果比较,可见亚愽APP软件亚愽APP软件,12位示波器测得的信号波形细节更加清晰亚愽APP软件。

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    6、最多通道高分辨率示波器

    PicoScope拥有8通道亚愽APP软件亚愽APP软件、12位高分辨率示波器亚愽APP软件、256MS深存储示波器亚愽APP软件,适合于多通道数据采集和三相电等电源系统的调试与分析亚愽APP软件,如图8所示亚愽APP软件。

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    7亚愽APP软件、行业唯一4路真实差分输入高分辨率通道隔离示波器

    PicoScope 4444系列具有4路真实差分输入、12位或14位ADC高分辨率亚愽APP软件亚愽APP软件、通道隔离亚愽APP软件亚愽APP软件、可测量CATIII电压达1000V亚愽APP软件,是浮地测量亚愽APP软件、电源纹波测量亚愽APP软件、差分测量、生物医疗等需要精确测试的信号的理想选择亚愽APP软件亚愽APP软件,如图9所示亚愽APP软件亚愽APP软件。

    8亚愽APP软件、函数发生器 & AWG 标配于大部分型号

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    图10 PicoScope标配的函数发生器&AWG功能

    PicoScope配置的函数发生器可以产生标准的正弦波亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件、方波亚愽APP软件亚愽APP软件、三角波以及其它许多标准的波形亚愽APP软件;任意波形发生器AWG可以导入用户自定义的波形文件产生用户自定义波形、将示波器模拟通道采集到波形复制到AWG输出亚愽APP软件亚愽APP软件、生成随机比特流 (如010100011……)亚愽APP软件。PicoScope标配的任意波形发生器控制界面如图10所示亚愽APP软件。

    9、标配一系列高端台式示波器才有的功能

    PicoScope标配有一系列只有高端台式示波器才可能配置的功能亚愽APP软件,如串行解码(PicoScope标配有近19种串行解码软件包括:1-Wire,ARINC 429, CAN, CAN FD, LIN, Digital Command Control, DMX512,Ethernet 10BASE-T, Fast Ethernet 100BASE-TX, FlexRay, I2C, I2S, RS-232, UART, SENT Fast, SENT Slow, SPI, USB, Modbus亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件, 未来有新的解码软件发布后亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件,Pico支持免费升级)、模板容限触发亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件、高级函数如参数追踪和快速傅里叶变换亚愽APP软件亚愽APP软件、数字触发亚愽APP软件、分段存储等亚愽APP软件。图11所示PicoScope中的一个高级函数功能示例亚愽APP软件亚愽APP软件,蓝色波形为频率调制波形,黑色曲线显示了频率变化随着时间的变化趋势亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件,Y轴为频率参数值亚愽APP软件亚愽APP软件,X轴为时间亚愽APP软件。

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    图11 PicoScope中的高级函数功能

    四亚愽APP软件亚愽APP软件、PicoScopes的应用

    PicoScope不仅是一台实时示波器,也可以作为一台基于USB的采集卡来使用。而且PicoScope具有一系列独特的特点亚愽APP软件亚愽APP软件,如便携亚愽APP软件、USB供电亚愽APP软件亚愽APP软件、USB 3.0接口高速传输数据、2GS深存储深度亚愽APP软件亚愽APP软件、16位ADC分辨率亚愽APP软件、8位到16位可调ADC分辨率亚愽APP软件亚愽APP软件、8通道12位ADC分辨率亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件、真实差分通道隔离、自定义示波器功能等亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件,使得其广泛应用于维修亚愽APP软件、外场测试亚愽APP软件、系统集成、汽车电子亚愽APP软件、航空电子亚愽APP软件、医疗电子亚愽APP软件亚愽APP软件、通信、嵌入式系统、机电一体化、振动亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件、加速度等领域的测试亚愽APP软件,下图12所示为PicoScopes应用于系统集成产品。

    右图12所示的电源分布网络监控设备系统中亚愽APP软件亚愽APP软件,共集成有6台8通道的PicoScope 4824和2台4通道的PicoScope 6000亚愽APP软件亚愽APP软件,共实现了多达56通道的信号测试和数据采集亚愽APP软件,整个系统依然非常紧凑,这是使用传统台式示波器难以实现的亚愽APP软件。该OEM系统用于实时监测和同步采集高达380 KV的电源分布网络中关于电源连接的数据亚愽APP软件亚愽APP软件,并完成用户自定义的参数测量亚愽APP软件。多套系统分布在超过40 KM外的多个位置亚愽APP软件亚愽APP软件,各个系统通过光纤进行互连亚愽APP软件亚愽APP软件亚愽APP软件,每个系统包括传感器亚愽APP软件亚愽APP软件、放大器亚愽APP软件、PicoScopes亚愽APP软件亚愽APP软件、触发逻辑电路。采集到的数据会由用户自定义的程序进行分析亚愽APP软件,PicoScope示波器支持基于SDK及多种编程语言如C#,C++,Python,Delphi亚愽APP软件,Matlab亚愽APP软件,Labview等进行自定义应用开发。

    PC示波器与传统台式示波器的差异及比较优势

    图12 PicoScope应用于电源分布设备的集成系统中


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