模擬示波器與數字示波器的區別
示波器是一種用途十分廣泛的電子測量?jì)x器。它能把肉眼看不見(jiàn)的電信號變換成看得見(jiàn)的圖象,便于人們研究各種電現象的變化過(guò)程。利用示波器能觀(guān)察各種不同信號幅度隨時(shí)間變化的波形曲線(xiàn),還可以用它測試各種不同的電量,如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。
模擬示波器
模擬示波器的工作方式是直接測量信號電壓,并且通過(guò)從左到右穿過(guò)示波器屏幕的電子束在垂直方向描繪電壓。
數字示波器
數字示波器的工作方式是通過(guò)模擬轉換器(ADC)把被測電壓轉換為數字信息。數字示波器捕獲的是波形的一系列樣值,并對樣值進(jìn)行存儲,存儲限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止,隨后,數字示波器重構波形。
一、模擬和數字,各有千秋
二十世紀四十年代是電子示波器興起的時(shí)代,雷達和電視的開(kāi)發(fā)需要性能良好的波形觀(guān)察工具,帶寬100MHz的同步示波器開(kāi)發(fā)成功,這是近代示波器的基礎。五十年代半導體和電子計算機的問(wèn)世,促進(jìn)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(kāi)發(fā)方面各有不同的貢獻,出現帶寬6GHz的取樣示波器、帶寬6GHz的多功能插件式示波器標志著(zhù)當時(shí)科學(xué)技術(shù)的高水平,為測試數字電路又增添邏輯示波器和數字波形記錄器。模擬示波器從此沒(méi)有更大的進(jìn)展,開(kāi)始讓位于數字示波器,英國和法國甚至退出示波器市場(chǎng),技術(shù)以美國領(lǐng)先,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)。數字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉換器的性能,對示波管和掃描電路沒(méi)有特殊要求。加上數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。廿世紀八十年代數字示波器異軍突起,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),卻是數字示波器所不具備的:
操作簡(jiǎn)單——全部操作都在面板上,波形反應及時(shí),數字示波器往往要較長(cháng)處理時(shí)間。
垂直分辨率高——連續而且無(wú)限級,數字示波器分辨率一般只有8位至10位。
數據更新快——每秒捕捉幾十萬(wàn)波形,數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——連續波形與單次波形的帶寬相同,數字示波器的帶寬與取樣率密切相關(guān),取樣率不高時(shí)需借助內插計算,容易出現混淆波形。
簡(jiǎn)而言之,模擬示波器為工程技術(shù)人員提供眼見(jiàn)為實(shí)的波形,在規定的帶寬內可非常放心進(jìn)行測試。人類(lèi)五官中眼睛視覺(jué)十分靈敏,屏幕波形瞬間反映至大腦作出判斷,微細變化都可感知。因此,模擬示波器深受使用者的歡迎。
二、數字示波器獨領(lǐng)風(fēng)騷
八十年代的數字示波器處在轉型階段,還有不少地方要改進(jìn),美國的TEK公司和HP公司都對數字示波器的發(fā)展作出貢獻。它們后來(lái)甚至停產(chǎn)模擬示波器,并且只生產(chǎn)性能好的數字示波器。進(jìn)入九十年代,數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。出現所謂數字示波器模擬化的現象,換句話(huà)說(shuō),盡量吸收模擬示波器的優(yōu)點(diǎn),使數字示波器更好用。
數字示波器首先在取樣率上提高,從最初取樣率等于兩倍帶寬,提高至五倍甚至十倍,相應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,提高數字示波器的更新率,達到模擬示波器相同的水平,最高可達每秒40萬(wàn)個(gè)波形,對觀(guān)察偶發(fā)信號和捕捉毛刺脈沖就方便多了。
對于大多數的電子應用,無(wú)論模擬示波器和數字示波器都是可以勝任的,只是對于一些特定的應用,由于模擬示波器和數字示波器所具備的不同特性,才會(huì )出現適合和不適合的地方。每一步示波器,都會(huì )有一定的特點(diǎn),也有些不足之處,在選擇型號時(shí)應留意對比。
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