第二部分现代电子测量技术优秀课件

显示部分除示波器通用的那部分外，必然有I/O、
D/A等环节，实现对被测信号的复现。
图8.2 数字存贮示波器原理框图
2. 原理 数字存贮示波器的工作原理分两步，一步是取样存贮
（写入），另一步是读出显示。
(1) 取样存贮 在触发信号作用下和在X通道的控制下（或由计算机
控制，如图中虚线所示）产生取样脉冲，则被测信号被取 样保持电路所采样，然后经A/D转换成数字量，再依次存入 RAM之中，且每个地址的内存只存一个数据。这一过程可 见图8.3所示。通过取样存贮，便把被测信号记忆下来了。 存贮器中存的数据是供Y轴的，而存贮器地址（也可用一计 数器计的数字）则是供X轴的。
个人仪器以个人计算机为核心，辅以仪器电路板和扩 展箱，与个人计算机内部总线相连， 在应用软件的控制下， 共同完成测试测量任务。
8.2 智能仪器与个人仪器
8.2.1 智能仪器
智能仪器是计算机技术与电子测量仪器紧密结合 的产物，是内含微型计算机或微处理器, 能够按照预定 的程序进行一系列测量测试的测量仪器，并具有对测 量数据进行存储、运算、分析判断、接口输出及自动 化操作等功能。
智能仪器举例
(一) 微机化数字存贮示波器 1 .组成 微机化数字存贮示波器的原理框图如图8.2所示。
它包括控制、取样存贮、读出显示三大部分,由数据总 线、地址总线、控制总线来将他们连成一个有机整体。
控制部分由CPU、RAM和ROM、键盘等组成，其作用 是实现智能控制。取样存贮部分又叫取样通道，由采 样保持、A/D转换、I/O口等组成，作用是将被测波形 转换成数字量存入存贮器中。
I/O
I/O
I/O
I/O
标准仪
器接口
被测电 压
A/D 转换器
D/A 转换器
键盘
显示
仪器总 线
输入输 出通道
输入
输出
电路
电路
图8.1 智能仪器的基本结构
2） 智能仪器的软件组成 智能仪器的软件是其灵魂，整个测量工作是在软 件的控制下进行的。没有软件，智能仪器就无法工作， 软件是智能仪器自动化程度和智能化程度的主要标志。 智能仪器的软件部分主要包括监控程序和接口管理程 序两部分。
数字存贮示波器的取样存储和读出显示速度，都是可 以任意选择的。
8-5 取样存贮过程图
8-6 取样读出过程
它可以高速存入、低速读出，也可以低速存入高 速读出，使用十分灵活方便。前者适于测高频信号， 后者适于测低频信号。即使是观测甚低频信号，数字 存贮示波器也不会象通用示波器那样因余辉时间不够 而出现波形闪烁。
图8.3 数据的采样存入
(2) 读出显示 在读出显示时，存贮器的地址经X通道的D/A转换成 线性扫描信号(阶梯波)，而存贮器中的数据经Y通道的 D/A转换重新恢复还原成被测摸拟信号（采样的信 号），然后由CRT进行显示。这一过程可见图8.4所示。
图8.4 数据的读出显示
例如，以观测正弦波为例，图8-5给出了数字存贮 示波器的取样和存贮过程，而图8-6则给出了数字存贮 示波器的读出和显示过程。由图可见，扫描信号是线 性上升的阶梯信号，也是与取样值成正比的阶梯信号， 则CRT上显示不连续的亮点。当取样点足够多时，亮 点是连续的。对测试波形显示的点数与RAM的容量有 关，一般为256、512、1024等。而CRT的显示长度X是 一定的，一般为10cm。因此，计算机根据设定的扫描 速度、显示长度X和显示点数n，就可以计算出取样速 度，并通过计算机控制取样脉冲形成电路。例如， X=10.24cm，n=1024，设定扫描速度为2ms/cm，则取 样速度为50点/ms。
数字存储示波器可以长期存储波形，可进行负延 迟，多方式显示（自动抹迹、卷动），数据处理方便 （参数计算，与打印机、绘图仪等接口进行数据处 理），便于观测单次或缓慢信号。
8.2.2 个人仪器
图8.7示展出了个人计算机仪器结构。
2． 智能仪器的基本结构 智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统， 它由硬件和软件两大部分组成。 1） 智能仪器的硬件结构 智能仪器的硬件部分主要包括CPU、存储器、内 部总线、各种I/O接口、通信接口、人机接口（键盘、 开关、按钮、显示器）等，如图8.1所示。
智能温控 仪表
BUS
CP U
存储器
1. 智能仪器的特点 仪器与微处理器相结合，使得软件替代了许多传 统的硬件逻辑，带来更小的体积、更高的集成度、更 直观方便和智能的显示与操作、更有效的数据存储处 突出特点： （1） 以软件为核心，具有强大的控制能力。 （2） 具有强大的数据存储处理功能。 （3） 实现仪器功能多样化。 （4） 智能化、自动化程度高。
3. PC仪器阶段 进入20世纪80年代，计算机特别是个人计算机得到了 广泛的普及与应用。在电子测量领域，计算机与仪器之间 的相互关系也在发生改变。在早期的自动测量系统中，仪 器占据主要位置，而计算机系统起辅助作用； 而到了 GPIB仪器和VXI仪器阶段，计算机系统越来越占据着重要 和主要地位。基于这种趋势，出现了“计算机即是仪器” 的测试仪器新概念，诞生了个人仪器和虚拟仪器。
第二部分现代电子 测量技术
8.1 智能仪器与自动测量技术的发展历史
1.单机及专用系统阶段 20世纪70年代，随着微电子技术的发展和微处理 器的普及，以及计算机技术与电子测量技术的结合， 出现了以微处理器为基础的智能仪器。它具有键盘操 作、数字显示、数据存储与简单运算等功能，可实现 自动测量，如智能化DVM、智能化RLC测量仪、智能 化电子计数器、智能化半导体测试仪等。
2.以标准接口和总线为主要特征的阶段 进入20世纪70年代末期，标准化的通用接口总线 出现了，因而可利用GPIB、VXI等仪器系统总线将一 台计算机和若干台电子测量仪器连接在一起，组成自 动测试系统。在这种自动测试系统中，各设备都用标
起来。 在这些仪器总线中，最具代表性的是GPIB总线和
VXI总线。GPIB总线于1972年由美国惠普公司（HP， Agilent公司的前身）推出，后为美国电气与电子工程 师学会（IEEE）及国际电工委员会（IEC）接受，又 称IEEE-488总线。