数字化仪

采集模拟信号:带宽、奈奎斯特定理和混叠

了解采集模拟信号的基础知识,包含带宽、幅值误差、上升时间、采样率、奈奎斯特定理、混叠与分辨率等。 本教程是仪器基础教程系列的一部分。

1. 什么是数字化仪?
科学家和工程师常用数字化仪采集真实世界中的模拟数据,并将其转换为数字信号用于分析。 数字化仪是指任何用于将模拟信号转换为数字信号的设备。 手机是最常见的一种数字化仪,可将声音(模拟信号)转换为数字信号并将其发送至另一部手机。 但在测试测量应用中,数字化仪通常指示波器或数字万用表(DMM)。 本文主要介绍示波器,但大部分内容也适用于其他数字化仪。

无论哪种类型,数字化仪对于系统精确地重构波形都至关重要。 要确保为应用选择正确的示波器,需考虑示波器带宽、采样率以及分辨率。

2. 带宽
示波器前端包含两个部分:模拟输入路径和模数转换器(ADC)。 模拟输入路径衰减、放大、过滤和/或耦合信号对其进行优化,为ADC数字化做准备。 ADC对调理的信号进行采样,并将模拟输入信号转换为表示模拟输入波形的数字值。 输入路径的频率响应会引起幅值和相位信息的固有损耗。

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