愛安德介紹模擬示波器與數(shù)字示波器

模擬和數(shù)字，各有千秋

廿世紀(jì)四十年代是電子示波器興起的時代,，雷達(dá)和電視的開發(fā)需要性能良好的波形觀察工具,，帶寬100MHz的同步示波器開發(fā)成功，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(dá)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6GHz的多功能插件式示波器標(biāo)志著當(dāng)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)和超前觸發(fā)能力,。廿世紀(jì)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,，模擬示波器的確從前臺退到后臺。

但是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,，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十分靈敏，屏幕波形瞬間反映至大腦作出判斷,，微細(xì)變化都可感知,。因此，模擬示波器深受使用者的歡迎,。

二,、數(shù)字示波器

八十年代的數(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,。它們后來甚至停產(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,，甚至10GHz,。

其次，提高數(shù)字示波器的更新率,，達(dá)到模擬示波器相同的水平,，zui高可達(dá)每秒40萬個波形,，對觀察偶發(fā)信號和捕捉毛刺脈沖就方便多了,。

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,。

三,、數(shù)字示波器要有模擬功能

模擬示波器用陰極射線示波管顯示波形，示波管的帶寬與模擬示波器的相同,，亦即示波管內(nèi)的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,，低頻波形的高度高,，高頻波形的高度低。利用熒光屏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(biāo)）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(dá)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(dá)到模擬示波器那樣的多層次亮度變化,，必需采用圖像處理芯片，例如TEK公司采用DPX型處理器芯片,，具有數(shù)據(jù)采集,、圖像處理和存儲等多項功能，DPX芯片由130萬個晶體管組成,，采用0.65um的CMOS工藝,，并行流水結(jié)構(gòu),，取樣率2GS/s。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0.33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)保存并不十分方便,。例如用紅色表示出現(xiàn)機率zui高的波形，蘭色表示出現(xiàn)機率zui低的波形,，達(dá)到一目了然,。由于數(shù)字示波器已經(jīng)達(dá)到1GHz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,。

四、數(shù)字熒光示器

去年電子示波器制造商TEK公司首先推出數(shù)字熒光示波器兩種系列TDS500（單色）和TDS700（彩色）,，具有500MHz-2GHz帶寬,，取樣率zui高2GHz，zui多4通道輸入,，屬于中數(shù)字示波器,，價