示波器是一種圖形顯示設(shè)備,，它描繪電信號的波形曲線。這一簡單的波形能夠說明信號的許多特性：信號的時間和電壓值,、振蕩信號的頻率,、信號所代表電路中“變化部分”信號的特定部分相對于其它部分的發(fā)生頻率,、是否存在故障部件使信號產(chǎn)生失真,、信號的直流成份(DC)和交流成份(AC)、信號的噪聲值和噪聲隨時間變化的情況,、比較多個波形信號等,。 示波器種類: 模擬示波器.、數(shù)字示波器,、.數(shù)字熒光示波器.,、基于PC的數(shù)字示波器和手持數(shù)字示波器. 一 示波器的發(fā)展過程 初期主要為模擬示波器。廿世紀四十年代是電子示波器興起的時代,，雷達和電視的開發(fā)需要性能良好的波形觀察工具,，泰克成功開發(fā)帶寬10MHz的同步示波器，這是近代示波器的基礎(chǔ),。五十年代半導(dǎo)體和電子計算機的問世,，促進電子示波器的帶寬達到100MHz。六十年代美國,、日本,、英國、法國在電子示波器開發(fā)方面各有不同的貢獻,，出現(xiàn)帶寬6GHz的取樣示波器,、帶寬4GHz的行波示波管、1GHz的存儲示波管,；便攜式,、插件式示波器成為系列產(chǎn)品。七十年代模擬式電子示波器達到高峰,，行譜系列非常完整,，帶寬1GHz的多功能插件式示波器標志著當時科學(xué)技術(shù)的高水平，為測試數(shù)字電路又增添邏輯示波器和數(shù)字波形記錄器,。模擬示波器從此沒有更大的進展,，開始讓位于數(shù)字示波器，英國和法國甚至退出示波器市場,，技術(shù)以美國,，中低檔產(chǎn)品由日本生產(chǎn),。 模擬示波器要提高帶寬，需要示波管,、垂直放大和水平掃描全面推進,。數(shù)字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉(zhuǎn)換器的性能，對示波管和掃描電路沒有特殊要求,。加上數(shù)字示波管能充分利用記憶,、存儲和處理，以及多種觸發(fā)和預(yù)前觸發(fā)能力,。廿世紀八十年代數(shù)字示波器異軍突起,，成果累累，大有全面取代模擬示波器之勢,，模擬示波器逐漸從前臺退到后臺,。但是在發(fā)展初期模擬示波器的某些特點，卻是數(shù)字示波器所不具備的： ○ 操作簡單：全部操作都在面板上可以找到,，波形反應(yīng)及時,，數(shù)字示波器往往要較長處理時間。 ○ 垂直分辨率高：連續(xù)而且無限級,，數(shù)字示波器分辨率一般只有8位至10位,。 ○ 數(shù)據(jù)更新快：每秒捕捉幾十萬個波形，數(shù)字示波器每秒捕捉幾十個波形,。 ○ 實時帶寬和實時顯示：連續(xù)波形與單次波形的帶寬相同,，數(shù)字示波器的帶寬與取樣率密切相關(guān)，取樣率不高時需借助內(nèi)插計算,，容易出現(xiàn)混淆波形,。 簡而言之，模擬示波器為工程技術(shù)人員提供眼見為實的波形,，在規(guī)定的帶寬內(nèi)可非常放心進行測試,。人類五官中眼睛視覺神經(jīng)十分靈敏，屏幕波形瞬間反映至大腦作出判斷,，細微變化都可感知,。因此，剛開始模擬示波器深受使用者的歡迎,。 中期數(shù)字示波器處在轉(zhuǎn)型階段,，還有不少地方要改進，美國的TEK公司和HP公司都對數(shù)字示波器的發(fā)展作出貢獻,。它們后來停產(chǎn)模擬示波器,，并且只生產(chǎn)性能好的數(shù)字示波器。進入九十年代，數(shù)字示波器除了提高帶寬到1GHz以上,，更重要的是它的全面性能超越模擬示波器,。出現(xiàn)所謂數(shù)字示波器模擬化的現(xiàn)象，換句話說,，盡量吸收模擬示波器的優(yōu)點,，使數(shù)字示波器更好用。 數(shù)字示波器首先在取樣率上提高,，從zui初取樣率等于兩倍帶寬,，提高至五倍甚至十倍，相應(yīng)對正弦波取樣引入的失真也從100%降低至3%甚至1%,。帶寬1GHz的取樣率就是5GHz/s,，甚至10GHz/s。 其次,，提高數(shù)字示波器的更新率,，達到模擬示波器相同水平,，zui高可達每秒40萬個波形,，使觀察偶發(fā)信號和捕捉毛刺脈沖的能力大為增強。 再次,，采用多處理器加快信號處理能力,，從多重菜單的煩瑣測量參數(shù)調(diào)節(jié)，改進為簡單的旋鈕調(diào)節(jié),，甚至*自動測量,，使用上與模擬示波器同樣方便。 zui后,，數(shù)字示波器與模擬示波器一樣具有屏幕的余輝方式顯示,，賦于波形的三維狀態(tài)，即顯示出信號的幅值,、時間以及幅值在時間上的分布,。具有這種功能的數(shù)字示波器稱為數(shù)字熒光示波器或數(shù)字余輝示波器即數(shù)模兼合。 模擬示波器用陰極射線管顯示波形,，示波管的帶寬與模擬示波器的相同,，亦即示波管內(nèi)電子運動速度與信號頻率成正比，信號頻率越高電子速度越快,，示波管屏幕的亮度與電子束的速度成反比,，低頻波形的亮度高，高頻波形的亮度低,。利用熒光屏幕的亮度或灰度容易獲得信號的第三維信息,，如用屏幕垂直軸表示幅度，水平軸表示時間,，則屏幕亮度可表示信號幅度隨時間分布的變化。這種與時間有關(guān)的熒光余輝(灰度定標)效應(yīng)對觀察混合波形和偶發(fā)波形十分有效,，模擬存儲示波器就是這種示波器的代表產(chǎn)品，zui高的性能達到800MHz帶寬,，可記錄到1ns左右的快速瞬變偶發(fā)事件. 數(shù)字示波器要有模擬功能 數(shù)字示波器缺少余輝顯示功能,因為它是數(shù)字處理,，只有兩個狀態(tài)，非高即低,，原則上波形也是“有”和“無”兩個顯示,。為達到模擬示波器那樣的多層次亮度變化，必須采用圖象處理芯片,，例如TEK公司采用DPX型處理器芯片,，具有數(shù)據(jù)采集、圖象處理和存儲等多項功能,，DPX芯片由130萬個晶體管組成,，采用0.65μm的CMOS工藝，并行流水結(jié)構(gòu),，取樣率高,。它既是數(shù)據(jù)采集芯片，同時也是光柵掃描器,，模擬示波管屏幕熒光體的發(fā)光特性,，用16級亮度分級，將波形存儲在500×200像素的LCD單色或彩色顯示屏上,，每1/30秒更新一次,。由于模擬存儲示波器只能依靠照相底片記錄波形，對數(shù)據(jù)保存并不方便,，而數(shù)字熒光示波器是數(shù)字處理的顯示,，數(shù)據(jù)記錄、處理,、保存都十分方便,。例如用紅色表示出現(xiàn)幾率zui高的波形，蘭色表示出現(xiàn)幾率zui低的波形,，達到一目了然,。由于數(shù)字示波器已經(jīng)達到4GHz以上帶寬的水平，配合熒光顯示特性,，總的性能優(yōu)于模擬存儲示波器,。
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