Virtuelle Oszilloskop-Komponenten
Funktionen des virtuellen Oszilloskops
Die derzeit weit verbreitete USB-Schnittstelle wird verwendet, um die Schnittstelle zwischen virtuellen Instrumenten und Computern komfortabler zu gestalten und die Kommunikationsgeschwindigkeit zu erhöhen. Ein Hochgeschwindigkeits-Analog-Digital-Konvertierungschip (ADC) wird zur Hochgeschwindigkeitsabtastung verwendet. Ein Hochleistungsmikrocontroller wird zur Steuerung verwendet und ein Hochgeschwindigkeitsspeicher mit großer Kapazität (RAM) speichert die Abtastdaten in Echtzeit und verbessert so die Leistung des Instruments. Mit der Sprache Labview wird eine Hostcomputeranwendung entworfen, die eine Wellenformanzeige sowie eine Datenanalyse und -verarbeitung realisieren kann.
Komponenten eines virtuellen Oszilloskops
(1) Signalerfassung und -steuerung. Es handelt sich um eine Hardwareplattform aus Computern und Instrumentenhardware zur Erfassung, Messung, Umwandlung und Steuerung von Signalen.
(2) Datenanalyse und -verarbeitung. Das virtuelle Oszilloskop nutzt die Speicher- und Rechenfunktionen des Computers voll aus und analysiert und verarbeitet die Eingangsdatensignale mithilfe von Software. Zu den Verarbeitungsinhalten gehören digitale Filterung, Datenstatistiken, numerische Analyse usw. Aus Sicht der Datenanalyse verfügen virtuelle Oszilloskope über leistungsfähigere Datenanalysefunktionen als herkömmliche Instrumente.
(3) Anzeige der Messergebnisse. Das virtuelle Oszilloskop nutzt die Computerressourcen wie Anzeigen, Speicher usw. voll aus, um Messergebnisse auf verschiedene Arten auszudrücken und auszugeben. Zu seinen Ausgabeformen gehören die Datenübertragung über große Entfernungen über das Busnetz, die Kopierausgabe über optische Datenträger und Datenträger sowie die Ausgabe auf der Festplatte. Eine Methode zum Speichern und Ausgeben von Daten über eine grafische Benutzeroberfläche wie einen Computerbildschirm.
Technische Parameter des virtuellen Oszilloskops
Probleme, die bei der Verwendung eines virtuellen Oszilloskops beachtet werden sollten
Unterscheiden Sie zwischen analoger Bandbreite und digitaler Echtzeitbandbreite
Die Bandbreite ist eine der wichtigsten Spezifikationen eines Oszilloskops. Die Bandbreite ist ein fester Wert, während die Bandbreite des virtuellen Oszilloskops zwei Arten hat: analoge Bandbreite und digitale Echtzeitbandbreite. Die höchste Bandbreite, die ein virtuelles Oszilloskop durch Verwendung von sequentieller Abtastung oder zufälliger Abtastung für sich wiederholende Signale erreichen kann, ist die digitale Echtzeitbandbreite des Oszilloskops. Die digitale Echtzeitbandbreite bezieht sich auf die höchste Digitalisierungsfrequenz und den Wellenformrekonstruktionstechnologiefaktor K (digitale Echtzeitbandbreite=höchste Digitalisierungsrate/K), wird im Allgemeinen nicht direkt als Indikator angegeben. Aus den Definitionen der beiden Bandbreiten ist ersichtlich, dass die analoge Bandbreite nur für die Messung sich wiederholender periodischer Signale geeignet ist, während die digitale Echtzeitbandbreite für die Messung sowohl sich wiederholender Signale als auch einzelner Signale geeignet ist. Der Hersteller behauptet, dass die Bandbreite des Oszilloskops mehrere Megabyte erreichen kann, bezieht sich jedoch tatsächlich auf die analoge Bandbreite. Die digitale Echtzeitbandbreite ist niedriger als dieser Wert. Beispielsweise beträgt die Bandbreite des TES520B von TEK 500 MHz, was tatsächlich bedeutet, dass seine analoge Bandbreite 500 MHz beträgt, während die höchste digitale Echtzeitbandbreite nur 400 MHz erreichen kann, was weit unter der analogen Bandbreite liegt. Daher müssen Sie sich beim Messen eines einzelnen Signals auf die digitale Echtzeitbandbreite des virtuellen Oszilloskops beziehen, da es sonst zu unerwarteten Messfehlern kommt.
Über die Abtastrate: Die Abtastrate wird auch als Digitalisierungsrate bezeichnet und bezieht sich auf die Anzahl der Abtastungen des analogen Eingangssignals pro Zeiteinheit, oft ausgedrückt in MS/s. Die Abtastrate ist eine wichtige Spezifikation eines virtuellen Oszilloskops. Wenn die Abtastrate nicht ausreicht, kann es leicht zu Aliasing kommen
Wenn das Eingangssignal des Oszilloskops ein 100-kHz-Sinussignal ist, die vom Oszilloskop angezeigte Signalfrequenz jedoch 50 kHz beträgt, liegt dies daran, dass die Abtastrate des Oszilloskops zu langsam ist, was zu Aliasing führt. Aliasing tritt auf, wenn die Frequenz der auf dem Bildschirm angezeigten Wellenform niedriger ist als die tatsächliche Frequenz des Signals oder wenn die angezeigte Wellenform instabil ist, obwohl der Trigger am Oszilloskop leuchtet. Die Entstehung von Aliasing ist in Abbildung 1 dargestellt. Bei einer Wellenform mit unbekannter Frequenz können Sie dann folgendermaßen beurteilen, ob die angezeigte Wellenform Aliasing aufweist: Ändern Sie langsam die Sweep-Geschwindigkeit t/div auf eine Datei mit schnellerer Zeitbasis und sehen Sie, ob sich die Frequenzparameter der Wellenform stark ändern. Wenn dies der Fall ist, bedeutet dies, dass Wellenform-Aliasing aufgetreten ist; oder die zitternde Wellenform hat sich bei einer schnelleren Zeitbasis stabilisiert, was ebenfalls bedeutet, dass Wellenform-Aliasing aufgetreten ist. Laut dem Nyquist-Theorem muss die Abtastrate mindestens doppelt so hoch sein wie die Hochfrequenzkomponente des Signals, um Aliasing zu verhindern. Beispielsweise erfordert ein 500-MHz-Signal eine Abtastrate von mindestens 1 GS/s. Es gibt mehrere Möglichkeiten, Aliasing einfach zu verhindern:
?Automatische Einstellungen verwenden
?Scangeschwindigkeit anpassen;
?Versuchen Sie, den Erfassungsmodus in den Hüllkurvenmodus oder den Spitzenerkennungsmodus umzuschalten, da der Hüllkurvenmodus dazu dient, Extremwerte in mehreren Erfassungsdatensätzen zu finden, während der Spitzenerkennungsmodus dazu dient, die Maximal- und Minimalwerte in einem einzelnen Erfassungsdatensatz zu finden. Beide Methoden können schnellere Signaländerungen erkennen.
