數(shù)字濾波器原理及應(yīng)用

數(shù)字示波器自上個(gè)世紀(jì)七十年代誕生以來，其應(yīng)用越來越廣泛，已成為測(cè)試工程師必備的工具之一。隨著近幾年來電子技術(shù)取得突破性的發(fā)展，全世界數(shù)字示波器市場(chǎng)進(jìn)一步擴(kuò)大，而作為在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演重要角色的中國(guó)，飛速發(fā)展的電子產(chǎn)業(yè)也催生了更龐大的數(shù)字示波器需求市場(chǎng)。

面對(duì)如此龐大的市場(chǎng)，世界以及中國(guó)本土示波器制造商一方面增強(qiáng)中國(guó)市場(chǎng)的進(jìn)軍力度，另一方面也緊貼市場(chǎng)的需求，最大程度的滿足用戶的實(shí)際使用需求。RIGOL(北京普源精電科技發(fā)展有限公司)總經(jīng)理李維森指出：目前新的技術(shù)應(yīng)用越來越多，測(cè)試要求也越來越高，誰(shuí)能不斷滿足用戶不斷變化的測(cè)試需求，誰(shuí)就能贏得市場(chǎng)。

不斷滿足行業(yè)應(yīng)用新標(biāo)準(zhǔn)

一些業(yè)內(nèi)主要廠商，例如微軟，Intel，三星或者西門子等等，他們?cè)趯?shí)現(xiàn)各自的遠(yuǎn)景目標(biāo)過程中都會(huì)借助很多的行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)。就拿PC來說，一個(gè)PC內(nèi)所含的新標(biāo)準(zhǔn)不下二十種。作為測(cè)試平臺(tái)的提供者，為PC行業(yè)的用戶提供測(cè)試方案時(shí)，就必須考慮這二十多種新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)為PC行業(yè)的用戶分別提供測(cè)試軟件和解決方案。在今后的通信和娛樂消費(fèi)電子行業(yè)，特別是電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，新的應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)不斷涌現(xiàn)，電子設(shè)計(jì)工程師在技術(shù)開發(fā)的過程中每天都要面臨著這些新技術(shù)所帶來的挑戰(zhàn)。示波器制造企業(yè)就需要針對(duì)這些新的標(biāo)準(zhǔn)推出自己的解決方案和工具，從而幫助用戶基于這些新的技術(shù)開發(fā)出新的產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品最終能夠促進(jìn)整個(gè)電子行業(yè)的發(fā)展。

在與國(guó)外測(cè)試測(cè)量巨頭的博弈中，示波器領(lǐng)域，中國(guó)企業(yè)已取得非常大的突破。RIGOL公司作為中國(guó)儀器界崛起的生力軍，繼DS5000系列數(shù)字示波器創(chuàng)下銷售佳績(jī)，獲得專業(yè)人士好評(píng)之后，于2006年初又投下一顆重磅炸彈，推出一款性能卓著的緊湊型數(shù)字存儲(chǔ)示波器――DS1000系列。DS1000系列在性能上不僅全面超過國(guó)外同類產(chǎn)品，打破了在這個(gè)領(lǐng)域國(guó)外產(chǎn)品一統(tǒng)天下的局面，同時(shí)又在原DS5000系列產(chǎn)品上大膽創(chuàng)新，使DS1000系列成為為數(shù)不多體積小巧、功能強(qiáng)大、性能卓越的低端數(shù)字示波器，彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

在很多生產(chǎn)領(lǐng)域，數(shù)字產(chǎn)品離不開模擬產(chǎn)品的配合，各種新型應(yīng)用對(duì)模擬產(chǎn)品提出了新要求，同時(shí)也影響著模擬產(chǎn)品的發(fā)展方向。以目前市場(chǎng)熱點(diǎn)3G手機(jī)為例，其實(shí)數(shù)字算法問題早已解決，但電源待機(jī)時(shí)間、聲音效果、背光等還不能滿足用戶的需求，而這些都屬于模擬技術(shù)的范疇。

此外，信號(hào)傳輸在現(xiàn)代工程中是很重要的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，通常使用多芯電纜將模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)獨(dú)立多線傳輸。但在信號(hào)傳輸中，數(shù)字信號(hào)將對(duì)模擬信號(hào)產(chǎn)生干擾，目前采用的解決方法是可以設(shè)計(jì)這樣一個(gè)系統(tǒng)：利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)在單線中的混合傳輸。而這其中的測(cè)試和調(diào)試就要求示波器必須能構(gòu)對(duì)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)同時(shí)進(jìn)行分析和顯示。使用DS1000示波器可以同時(shí)采集16路輸入DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)的數(shù)字信號(hào)和兩路輸出的模擬信號(hào)。這一性能給數(shù)字模擬混合信號(hào)的開發(fā)、測(cè)量和調(diào)試帶來了極大的方便。

李維森表示，RIGOL近幾年中之所以能夠快速增長(zhǎng)，其中的一個(gè)重要原因就是利用強(qiáng)大的本土優(yōu)勢(shì)，能很好地應(yīng)對(duì)來自客戶和整個(gè)行業(yè)的一系列新標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果就是用戶能夠更快更好地完成他們的工作。

功能集成趨勢(shì)明顯

有關(guān)專家指出，在今后幾年中，高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)還將面臨著一個(gè)非常重要的發(fā)展趨勢(shì)，這就是不論是開發(fā)未來的手機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還是高速通信系統(tǒng)，用戶會(huì)越來傾向于同時(shí)使用一臺(tái)示波器和一臺(tái)頻譜分析儀，來同時(shí)從不同的角度全方位地捕獲和分析系統(tǒng)中的信號(hào)，從而解決來源于不同角度的問題。今后市場(chǎng)的發(fā)展讓示波器需要面對(duì)更多的應(yīng)用，因此示波器的多功能集成對(duì)于測(cè)試供應(yīng)商來說更為重要。所以企業(yè)在開發(fā)測(cè)試平臺(tái)時(shí)不僅要提供多功能硬件平臺(tái)，同時(shí)也通過提供合理的應(yīng)用軟件來豐富測(cè)試平臺(tái)，能夠去面對(duì)各種復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。

目前國(guó)內(nèi)外示波器制造商都在向這個(gè)方向發(fā)展。RIGOL新近推出的DS1000系列數(shù)字示波器具有相當(dāng)卓越的性能指標(biāo)和眾多強(qiáng)大的功能。DS1000系列是目前市場(chǎng)上唯一包含了邏輯分析模塊的低端數(shù)字示波器，不僅如此它還具備豐富的觸發(fā)功能和獨(dú)一無二的可調(diào)觸發(fā)靈敏度，用戶可用一臺(tái)示波器同時(shí)觀測(cè)模擬和數(shù)字信號(hào)，并可以在各種復(fù)雜信號(hào)中穩(wěn)定觸發(fā);顯示器采用16位彩色TFT液晶顯示系統(tǒng)，使波形顯示更加清晰;DS1000存儲(chǔ)深度最大可達(dá)1M，正常模式也可達(dá)到512K。

除了以上創(chuàng)新功能外，DS1000還具有諸如模擬顯示、數(shù)字濾波器、波形錄制、波形亮度調(diào)節(jié)、USBHOST功能，并支持U盤和USB接口打印機(jī)，滿足客戶多方面的操作需求。使用戶在測(cè)試過程中，真正達(dá)到一次多測(cè)量的功能需求。

專家強(qiáng)調(diào)，電子新技術(shù)的發(fā)展，使得工程師的測(cè)試工作越來越繁瑣，也使得他們的任務(wù)越來越重，很明顯這些工程師更趨向于能夠一次可以實(shí)現(xiàn)多測(cè)試功能，節(jié)省工作時(shí)間，提高工作效率的數(shù)字示波器。

在多功能的應(yīng)用中，觸發(fā)功能顯得非常重要，示波器觸發(fā)決定了利用示波器能夠捕獲、觀看和測(cè)量的信號(hào)。觸發(fā)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)體現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的問題：在頻率范圍頂部附近捕獲信號(hào)時(shí)，對(duì)信號(hào)振幅的要求則是觸發(fā)靈敏度與模擬采樣帶寬相匹配。

在工程師的日常工作中，經(jīng)常要觀察一些特殊信號(hào)的變化過程，但是之前所使用的示波器只具有上升或下降沿觸發(fā)的功能，并且只針對(duì)單個(gè)信號(hào)。DS1000系列示波器的觸發(fā)方式有一種就是上升&下降沿觸發(fā)，解決了這個(gè)難題。斜率觸發(fā)是根據(jù)信號(hào)的上升/下降時(shí)間的快慢來判斷觸發(fā)，相比邊沿觸發(fā)更加靈活和準(zhǔn)確。而DS1000系列示波器的觸發(fā)功能中，交替觸發(fā)功能顯示出了明顯的優(yōu)勢(shì)。交替觸發(fā)功能是模擬示波器的功能在數(shù)字示波器中的重現(xiàn)，這一功能保證了即使是兩個(gè)非同步信號(hào)，也能夠同時(shí)穩(wěn)定的觸發(fā)，大大提高了工作效率。

趨于美觀、更具移動(dòng)性

當(dāng)一個(gè)行業(yè)以及產(chǎn)品發(fā)展到極度成熟的時(shí)候，實(shí)用性與藝術(shù)性都會(huì)同時(shí)體現(xiàn)出來。當(dāng)代數(shù)字示波器除了追求強(qiáng)大的功能以外，外觀精美、款式小巧，便于移動(dòng)也成為發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。

具有強(qiáng)大功能的DS1000系列最直觀的特點(diǎn)就是它的超薄設(shè)計(jì)和精巧外觀。多年來，示波器制造商一直遵循CRT領(lǐng)域的設(shè)計(jì)規(guī)則，示波器在體積方面要能夠適應(yīng)深CRT和相關(guān)電子器件。這導(dǎo)致其包裝很大、通常也很笨重，很難移動(dòng)或很難安放在工程師的工作臺(tái)上。而DS1000系列緊湊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使得其厚度僅僅只有154mm，體積是同類產(chǎn)品的1/3左右。小巧的體積大大減少了桌面的占用面積，非常適合擁擠的工作臺(tái)使用，而且便于攜帶。不僅如此，外觀完美的圓弧曲線設(shè)計(jì)、精致的按鈕大大增加了機(jī)器的美感和觸感。