RTB2004示波器在理想條件下,所有探頭應為一根不會對被測設備造成任何干擾的導線,連接到電路時,具有無限大的輸入電阻,但電容和電感為零。這將準確復制被測信號。但現(xiàn)實情況是,探頭將給電路帶來負載效應。探頭上的電阻,電容和電感組件可能會改變被測電路的響應。
RTB2004示波器很多時候都被叫做數(shù)字存儲示波器,因為RTB2004示波器中重要的一環(huán),就是把ADC采集的數(shù)據存儲起來。采集數(shù)據的主要過程我們通過這塊的主板進行直觀了解:
1、信號通過探頭衰減成合適比例送入示波器前端。能測多大電壓一般取決于探頭,探頭通過衰減可以把上萬伏的電壓信號變成幾十伏。
2、信號通過耦合電路到達前端衰減器和放大器,軟件上表現(xiàn)為調節(jié)垂直檔位,使得波形盡量占滿整個屏幕,從而提高垂直精度,使測量更準確。前端部分很大程度上決定了示波器的第一指標:帶寬。
3、ARM處理器控制FPGA調節(jié)ADC模數(shù)轉換器采樣率,軟件上表現(xiàn)為調節(jié)時基,由于存儲深度為固定值,采樣率=存儲深度÷波形記錄時長,通常時基設置的改變是通過改變采樣率來實現(xiàn)的。因此廠家標注的采樣率往往是在特定時基設置之下才有效的,在大時基下受存儲深度的影響,采樣率不得不降低。ADC模數(shù)轉換器和RAM高速存儲器影響著RTB2004示波器的另外兩大指標:采樣率和存儲深度。
4、接下去,由FPGA驅動ADC同步采樣,ADC將采集到的數(shù)據進行二進制數(shù)據化并寫入高速緩存。存儲器緩存即存儲深度,一般存儲器的大小是示波器標識存儲深度大小的四倍,因為FPGA無法控制示波器的觸發(fā),因此采集的信號必定先是標識存儲深度的2倍,然后再來根據觸發(fā)篩選其中的一段波形,所以示波器可以看到觸發(fā)位置之前的波形。又由于示波器在篩選之前采集的波形的時候,采集不能停,否則就會導致波形捕獲率太低,因此同時還需要繼續(xù)采集同樣長度的采樣點,如此反復,這樣一來就是四倍了。
5、收到觸發(fā)指令后,存儲器再把數(shù)據交給ARM處理器處理。
6、ARM處理器將數(shù)據處理后通過顯示接口將數(shù)據輸出至顯示屏展示給使用者。通過計算,還能模仿出類似模擬示波器的多級輝度顯示,以及*的色溫顯示效果,余暉顯示效果。
7、處理完數(shù)據后,可以把當前的波形圖像或者是數(shù)據保存到存儲器中,要注意這里的存儲不同于存儲深度的高速存緩,大多數(shù)示波器采用外部存儲器如U盤,SD卡,電腦等,現(xiàn)在一些現(xiàn)代化的示波器會內置大存儲可以直接保存在示波器里。