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示波器的数字与模拟
来源: | 作者:pmobf602b | 发布时间: 2019-07-30 | 936 次浏览 | 分享到:
而示波器又可以分为模拟示波器和数字示波器。很多时候容易混淆掉,今天就来给大家讲解一下两种示波器的区别吧!
        示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的变化过程。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。


模拟示波器

        模拟示波器使用阴极射线管来显示波形。屏幕上涂有荧光物质,只要被电子束集中就会发光。当连续的荧光点亮起时,您可以看到信号的再现图形。为了使示波器稳定地显示波形,必须使用触发。当显示屏上的整个波形迹线完成时,示波器会等到特定的事件发生后(例如,上升沿超过某个电压值)再次开始显示迹线。未经触发的显示画面是没有用处的,因为它显示的波形并不稳定。

固纬模拟示波器
固纬电子模拟示波器

        模拟示波器非常实用,因为荧光点会继续发光一段时间而不会马上消失。您可以在几个彼此重叠的示波器迹线上看到信号的毛刺或不规则性。由于当电子束击中屏幕时便会显示波形,所以显示信号的亮度与实际信号的亮度有关。这使显示屏与三维显示屏类似(换句话说,x轴代表时间,y轴代表电压,而z轴则代表亮度)。

模拟示波器原理
模拟示波器原理

        模拟示波器的不足之处是无法使显示画面“固定”,从而使波形停留较长的时间。当荧光物质不再发光时,该部分的信号也随之消失。此外,您无法自动执行波形测量,必须使用显示屏上的网格线进行手动测量。电子束在进行水平扫描和垂直扫描时存在一个速度上限,这会导致模拟示波器可显示的信号类型也十分有限。尽管模拟示波器目前还拥有不少用户,但其销量大不如前。数字示波器已经成为用户的主流选择。


数字示波器

        数字存储示波器(通常称为DSO)是为了弥补模拟示波器的诸多不足而发明的。DSO输入一个信号,并通过模数转换器将其数字化。图中显示了是德科技数字示波器采用的一种DSO体系结构。

是德科技数字示波器
是德科技数字示波器
        衰减器会调整波形。垂直放大器会在波形传到模数转换器(ADC)时做进一步的调整。ADC会对收到的信号进行采样和数字转换,随后将这个数据存入存储器中。触发器会寻找触发事件,而时基会调整示波器的时间显示。在示波器显示信号之前,微处理器系统可以执行您指定的其他后期处理任务。

数字示波器原理
数字示波器原理


模拟和数字,各有千秋

        二十世纪四十年代是电子示波器兴起的时代,雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具,带宽100MHz的同步示波器开发成功,这是近代示波器的基础。五十年代半导体和电子计算机的问世,促进电子示波器的带宽达到100MHz。六十年代美国、日本、英国、法国在电子示波器开发方面各有不同的贡献,出现带宽6GHz的取样示波器、带宽6GHz的多功能插件式示波器标志着当时科学技术的高水平,为测试数字电路又增添逻辑示波器和数字波形记录器。模拟示波器从此没有更大的进展,开始让位于数字示波器,英国和法国甚至退出示波器市场,技术以美国领先,中低档产品由日本生产。

        但是模拟示波器的某些特点,却是数字示波器所不具备的:


        01.
操作简单

        全部操作都在面板上,波形反应及时,数字示波器往往要较长处理时间。


        02.
垂直分辨率高

        连续而且无限级,数字示波器分辨率一般只有8位至10位。


        03.
数据更新快

        每秒捕捉几十万波形,数字示波器每秒捕捉几十个波形。


        04.
实时带宽和实时显示

        连续波形与单次波形的带宽相同,数字示波器的带宽与取样率密切相关,取样率不高时需借助内插计算,容易出现混淆波形。


        简而言之,模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形,在规定的带宽内可非常放心进行测试。人类五官中眼睛视觉十分灵敏,屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断,微细变化都可感知。因此,模拟示波器深受使用者的欢迎。



数字示波器独领风骚

        八十年代的数字示波器处在转型阶段,还有不少地方要改进。进入九十年代,数字示波器除了提高带宽到1GHz以上,更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。出现所谓数字示波器模拟化的现象,换句话说,尽量吸收模拟示波器的优点,使数字示波器更好用。

数字示波器首先在取样率上提高,从最初取样率等于两倍带宽,提高至五倍甚至十倍,相应对正弦波取样引入的失真也从100%降低至3%甚至1%。带宽1GHz的取样率就是5GHz,甚至10GHz。


        数字示波器首先在取样率上提高,从最初取样率等于两倍带宽,提高至五倍甚至十倍,相应对正弦波取样引入的失真也从100%降低至3%甚至1%。带宽1GHz的取样率就是5GHz,甚至10GHz。


        其次,提高数字示波器的更新率,达到模拟示波器相同的水平,最高可达每秒40万个波形,对观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲就方便多了。


        结语:对于大多数的电子应用,无论模拟示波器和数字示波器都是可以胜任的,只是对于一些特定的应用,由于模拟示波器和数字示波器所具备的不同特性,才会出现适合和不适合的地方。每一步示波器,都会有一定的特点,也有些不足之处,在选择型号时应留意对比。
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