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數字化儀與示波器的區別是什么

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2016-01-14 11:01:00

什么時候數字化儀可以當做示波器使用,還有帶示波功能的數字化儀和無示波功能的數字化儀有什么區別呢? 

這是個有趣且實用的問題,讓我們從示波器的定義開始-“一款用來測量變化電壓的電子器具。它獲取一系列電壓波形并在屏幕上演示出來。” 

帶有合適軟件的數字化儀可以實現示波器的功能。可以抓取電壓信號波形并在屏幕上展示。大的不同是示波器通常為帶有單獨顯示屏的單機設備。而數字化儀是個系統組件,采集和存儲電壓波形并帶有輔助軟件,在屏幕上展示數據。所以結果是,一款數字化儀可以被用作示波器,這又產生了兩個問題。         

為什么要用數字化儀來代替示波器?
數字化儀的哪些特點使其能夠代替示波器?

 SpectrumPCIeLXI數字化儀集成了
 必要的軟硬件功能來實現示波功能

 

首先,數字化儀支持更多的輸入通道,數字化儀單板多支持16通道(或更多),如Spectrum公司利用Star-hub可以將16塊卡結合到一起可實現256通道的輸入。相比于通常少于8通道的示波器,這是數字化儀的主要優勢。 

為什么要用數字化儀來代替示波器?
 
 

數字化儀以小型規格的形勢提供多個通道,對比8個通道的數字化儀與8通道示波器,你會發現,數字化儀是如此的小,直接插到PC的PCIe插槽中就能使用。數字化儀的另一個比較優勢就是,相同通道數下的低功耗。 

另一個優勢是多個分辨率可供選擇。示波器大可提供8到12位的分辨率而快速數字化儀可提供8到16位的分辨率。由于分辨率取決于帶寬的關系,比較儀器時都是在相同帶寬的前提下。
 
如果你想把高吞吐量的數據傳到PC進行處理,那么數字化儀是佳的選擇。PClex8總線接口如(Spectrum M4i)系列數字化儀能夠以3.4GB/s的速度通過PCIe總線傳輸數據,而示波器通常使用傳輸速度相對較慢接口,如USB,LAN。這使得來自數字化儀的數據可用空間遠遠大于來自于示波器的數據。所以需要進行定制信號處理和數據分析時,數字化儀就是儀器的好選擇。
 
另一方方面,如果需要遠程測量,Spectrum的digitizerNETBOX提供LXI控制和數據傳輸功能,使得這款數字化儀放置于離測試現場很遠的位置。如果需要觀看數據和控制儀器在一個安全房,辦公室,或者具備LAN的公司其他地點,這款設備都是極其合適的。
 
數字化儀一款可擴展的系統組件。可輕易增加通道數量和加強數字化系統配置。可更改或增加板卡的數量,可更改可用帶寬,采樣率,記錄長度。對比示波器,數字化儀是一種具有相對固定配置的工具。
 
數字化儀的優勢
示波器的優勢
購你所需-每系統1到多個通道,可擴充。
可選的總帶寬更高(需額外付費)
固定帶寬時,更高的采樣精度可選
展示和控制交互效果更好(觸屏,前面板控制)
小巧、堅固,低能耗工具
大量的兼容探針
高速數據吞吐能力
大量內置工具和分析技術可選(需額外付費)
每通道價格低
 
定制化工具和分析功能(用戶可編程和第三方軟件使用)
 
表1:數字化儀和示波器的優勢對比
 
數字化儀的哪些性能使其能夠代替示波器?
 
現在有數百種不同數字化儀模塊和配置可供選擇。當你確定了通道數和帶寬的基本問題,選擇一款數字化儀代替示波器就變的十分簡單。
 
首先要看采樣率,是固定的還是可選的?示波器的采樣率是可選的,能夠觀測不同頻率的信號。數字化儀代替示波器時,也應具備相同的特征。通常,采樣率應為帶有快速邊沿的精確數字化波形帶寬的4到5倍。Spectrum 數字化儀提供可編程的鎖相環(PLL)。另外,當需要利用其他的信號源驅動或同步采樣率時,可使用外部時鐘或外部比較時鐘。
 
在不降低采樣率的情況下,采集通道內存決定了長記錄時間,如Spectrum的M4i系列數字化儀多可提供4GSamples的標準內存。這大約是一個高端示波器大內存的4倍。這意味著數字化儀在無需降低采樣率的條件下,能夠記錄更長時間的波形信息,而降低采樣率會導致寶貴的時間分辨率損失。
 
將數字化儀當做示波器使用也需要有個可變的前端配置。Spectrum的M4i.44xx系列14位、16位數字化儀可提供50歐姆和1歐姆的帶緩沖輸入和50歐姆信號完全輸入路徑。兩種路徑都提供像示波器那樣的多種輸入范圍。
 
示波器能夠提供實時、分段的采集模式。順序模式能夠分段使用采集內存,并且多個事件能被捕獲,同時降低采集的停滯時間(每個事件之間的重啟時間)。數字化儀通常能提供許多不同的采集模式。Spectrum的M4i系列數字化儀可提供環形緩沖模式(與示波器的實時采樣相同)FIFO或數據流模式,多倍記錄模式(分段模式),門采樣,ABA模式。多采集模式的特點是實現一個快速的重啟時間。Spectrum M4i.22xx 8位數字化儀重啟時間只有80個采樣間隔(i.e.16ns在5GS/s時),這個時間短于大多數示波器的1us重啟時間。這些不同的采樣模式能夠使用戶在不同的應用時通過配置數字化儀來充分利用采樣內存。
 
帶有外部時間的觸發同步數據采集,有效的使用數字化儀非常靈活運用設備的觸發功能,基于信號斜率和電平的邊沿觸發時大多說數字化儀的標準方式,也有一些是門觸發模式。觸發源可以為采集通道輸入和多種外部觸發輸入。理論上,將為靈活的輸入觸發方式與極短的重啟時間結合到一起,將會產生優的觸發狀態。 
 

數字化儀的核心優勢之一是將數據快速傳入計算進行分析和處理的能力,FIFO模式下,數字化儀實現在數字化儀緩沖內存和PC內存之間連續數據傳輸。集成了的PCI Expressx8 Gen2接口數據傳輸速度可達3.4GB/s,而大多數示波器使用的是LXI或USB接口,相比于PCIe,其將數據傳輸到計算機的速度是非常慢的。將數字化儀的數據流能力與一個快速存儲系統結合(如一個基于RAID磁盤驅動器單元),使得數字化儀能后應用到需要存儲長時不間斷波形記錄的工程中,系統能夠輕松實現數小時甚至數天的連續記錄。 

 

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