虛擬示波器簡介及其軟件實現(xiàn)

示波器是電子測量行業(yè)最常用的測量儀器儀表之一，它能電信號通過示波器儀表輸入后輸出成看得見的圖象，讓人們更直觀的去研究各種電現(xiàn)象的變化過程或者信號的變化過程。隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的測量方法在許多的場合已經(jīng)不再適用了，許多儀器都打出“智能化”的口號，如何實現(xiàn)智能化呢，于是“虛擬儀器”就應(yīng)運而生了。相對于示波器而言，虛擬示波器，也就是智能化數(shù)字示波器的產(chǎn)生，無疑是示波器發(fā)展的一個重大的突破，在示波器的功能和作用方面都發(fā)生了重大的變化。下面我們來說一下這種新型的虛擬示波器以及虛擬示波器的軟件實現(xiàn)方法，讓大家重新來認(rèn)識一下虛擬示波器這種產(chǎn)品。

首先我們來介紹一下虛擬示波器是什么，我們可以這樣來理解，虛擬示波器是利用高性能的硬件模塊和高效靈活的軟件來實現(xiàn)普通儀器的功能和許多拓展功能的一種軟硬件系統(tǒng)。有的人會問什么是虛擬技術(shù)?小編再次也和大家說一下虛擬技術(shù)，方便大家更好的理解虛擬示波器的結(jié)構(gòu)和原理。

虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應(yīng)用。虛擬儀器技術(shù)的三大組成部分，包括高校的軟件，模塊化的I/O硬件以及用于集成的軟硬件平臺。虛擬示波器是將示波器和虛擬技術(shù)的結(jié)合體。

下面我們來說一下虛擬示波器的組成部分，主要是包括信號采集與控制，數(shù)據(jù)分析和處理，測量結(jié)果的顯示三大部分。信號采集與控制是由計算機和儀器硬件組成硬件平臺，實現(xiàn)對信號的采集、測量、轉(zhuǎn)換與控制;數(shù)據(jù)分析與處理則是表現(xiàn)在虛擬示波器充分利用計算機的存儲、運算功能，并通過軟件實現(xiàn)對輸入數(shù)據(jù)信號的分析與處理;虛擬示波器測量結(jié)果的顯示是利用計算機的資源，如顯示器、存儲器等，把測量結(jié)果進行多種方式的表達與輸出，也可以利用計算機進行數(shù)據(jù)的傳輸和利用。

虛擬示波器作為一個完整的軟硬件系統(tǒng)，它和傳統(tǒng)的示波器相比，比傳統(tǒng)示波器價格要便宜，并具有波形觸發(fā)、存儲、顯示、測量、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨特優(yōu)點，那虛擬示波器的特點是什么呢?主要體現(xiàn)在：

(1)采用當(dāng)前廣泛使用的 USB 接口，使虛擬儀器與計算機接口更加方便，通信速度更高;

(2)使用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進行高速采樣;

(3)使用高性能的單片機進行控制，使用高速大容量存儲器實時保存采樣數(shù)據(jù)，提高了儀器的性能;

(4)使用 Labview 語言設(shè)計上位機應(yīng)用程序，可以實現(xiàn)波形顯示，以及對數(shù)據(jù)的分析和處理。

虛擬示波器在開發(fā)的過程中軟件現(xiàn)實是整個項目的重要的組成部分，也是關(guān)鍵的技術(shù)之一。下面我們來分析一下虛擬示波器的軟件，它包括：

(1)軟件功能-與硬件鏈接，控制設(shè)備工作正常，信號的顯示和存儲，信號的分析和處理;

(2)軟件組成-三大部分包括硬件驅(qū)動程序部分，虛擬面板部分以及信號后期處理部分;

(3)軟件結(jié)構(gòu)-將用戶界面集合成一個整體，通過界面上的相關(guān)控件來實現(xiàn)示波器的各種功能，下圖是一種軟件結(jié)構(gòu);

圖1 虛擬示波器的軟件結(jié)構(gòu)框圖

最后我們來簡單說一下虛擬示波器使用時必須注意的問題，主要包括一下幾個方面：

(1)區(qū)分模擬帶寬和數(shù)字實時帶寬

(2)選擇合適的采樣速率

(3)虛擬示波器的上升時間

虛擬示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異，如果使用不當(dāng)，會產(chǎn)生較大的測量誤差，從而影響測試任務(wù)。因而在使用的過程中需要小心謹(jǐn)慎，將錯誤率降低。

虛擬示波器利用PC來完成信號的處理和波形的顯示，利用軟件技術(shù)來顯示屏上設(shè)計出形象的儀器面板來進行信號的采集、存儲和處理，加工和分析，完成各種測量的任務(wù)。更多關(guān)于示波器的文章，敬請關(guān)注賽微電子網(wǎng)測試測量頻道。