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技術(shù)文章

模擬示波器與數(shù)字示波器的異同

閱讀:264發(fā)布時(shí)間:2014-12-12

一、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(shí)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(jì)算機(jī)的問世,促進(jìn)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(xiàn),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(shí)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(jìn)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(jìn)。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(chǔ)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(diǎn),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(shí),數(shù)字示波器往往要較長處理時(shí)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(gè)波形。

實(shí)時(shí)帶寬和實(shí)時(shí)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(shí)需借助內(nèi)插計(jì)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(shí)的波形,在規(guī)定的帶寬內(nèi)可非常放心進(jìn)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(jìn),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(xiàn)。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(jìn)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(diǎn),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(gè)波形,對觀察偶發(fā)信號和捕捉毛刺脈沖就方便多了。


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