從模擬示波器到下一代模擬信號測量，示波器創(chuàng)新歷程

從1946年泰克誕生，到2024年新年伊始，示波器從第一臺商用示波器到模擬示波器再到數(shù)字示波器，以及如今的下一代模擬信號測量不斷精益求精，泰克都做了什么？在辭舊迎新之際，我們一起探索泰克創(chuàng)新歷程，尋跡示波器發(fā)展趨勢。

泰克示波器的歷史可以追溯到70多年前。當(dāng)時(shí)，霍華德·沃倫（Howard Vollum）和杰克·默多克（Jack Murdock）還從未想過要建立起一個商業(yè)公司。直到1945 年 12 月，來自波特蘭東南部的兩位朋友為他們的電子公司起草了公司章程，將他們的企業(yè)定義為“安裝、修理、服務(wù)和銷售、購買、制造以及以其他方式獲得和交易無線電和其他儀器的企業(yè)。但他們真正想到的是“其他儀器”，就是陰極射線示波器。

商用示波器的由來

Vollum是一位才華橫溢的年輕電子工程師，雖然個人沉默寡言，但他擁有里德學(xué)院的物理學(xué)學(xué)位，并因其戰(zhàn)時(shí)在信號兵團(tuán)的雷達(dá)工作而獲得軍團(tuán)勛章，他擔(dān)任總裁兼總工程師。Murdock是戰(zhàn)前電器店的老板，性格開朗，對商業(yè)有敏銳的頭腦，他擔(dān)任副總裁兼總經(jīng)理。

作為技術(shù)主管，Vollum 決定讓泰克生產(chǎn)一種獨(dú)特的儀器，即示波器，被人們稱為工程師的眼睛。Vollum 從他的雷達(dá)工作中知道，當(dāng)時(shí)的商用示波器自第一次世界大戰(zhàn)以來變化不大，但可悲的是這并不夠用，因?yàn)樗鼈兲峁┑耐ǔＪ怯∠笫降碾娦盘枅D像，而不是對相關(guān)現(xiàn)象的精確測量，當(dāng)時(shí)的他就確信新一代工程師真正需要這種精確測量。

他認(rèn)為，在雷達(dá)、無線電、電視和當(dāng)時(shí)尚未發(fā)明的相關(guān)技術(shù)的發(fā)展中，一種更復(fù)雜的儀器將變得不可或缺。不過，他估計(jì)整個世界市場不超過700臺。這符合 Vollum 和 Murdock 的雄心壯志，他們將泰克設(shè)想為一家具有家庭氛圍的小公司，其工資單上可能有十幾名員工。

當(dāng)Murdock開始購買和儲存公司能買得起的所有剩余電子產(chǎn)品時(shí)，Vollum去他父母家的地下室工作，并創(chuàng)造了一個叫做 501 的龐大裝置。它高 18 英寸，長兩倍，寬兩倍，重量幾乎和它的創(chuàng)造者一樣重，但它奏效了。沒過多久，Vollum 的長凳上就擺放著一個縮小版的生產(chǎn)原型 511，它的大小與單抽屜文件柜差不多，側(cè)面有百葉窗，表面有一個 5 英寸的陰極射線管屏幕，周圍有 30 個黑色旋鈕，它重 65 磅，被認(rèn)為是便攜式的，可以由一個人舉起。

就這樣，泰克公司成為商用示波器的創(chuàng)始者。1946年，泰克公司研發(fā)出的世界上第一臺商用示波器Vollumscope，使用了大量的晶體管，是當(dāng)時(shí)速度最快、精度最高和最便攜的示波器。

作為工程師“眼睛”的示波器，從此能將肉眼看不見的電信號轉(zhuǎn)換成可視化的圖像，被廣泛應(yīng)用于電子測量、調(diào)試、教育等領(lǐng)域。

自 1946 年成立以來，泰克一直是全球示波器技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，70 多年來不斷推陳出新，從模擬示波器到數(shù)字示波器，再到新時(shí)代示波器不斷在性能指標(biāo)上精益求精、軟件支持應(yīng)用領(lǐng)域愈加靈活多變以及不斷與時(shí)俱進(jìn)的新功能新體驗(yàn)，泰克始終走在示波器創(chuàng)新的前沿。

回首模擬示波器的年代

模擬示波器讓泰克逐漸在行業(yè)中嶄露頭角。在 20 世紀(jì) 40 年代和 50 年代，泰克推出了一系列經(jīng)典的模擬示波器，如 511、521 和 541 等型號。這些示波器采用了陰極射線管（CRT）顯示技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)顯示電信號的波形，為工程師提供了一種直觀、可靠的測量工具。此類設(shè)備能夠利用圖形來表示電信號，從而將電壓轉(zhuǎn)換為一種可見的形式并顯示在屏幕上。這種轉(zhuǎn)換對我們觀察電信號的行為（例如頻率、振幅和失真情況）有著至關(guān)重要的意義，并能夠幫助我們直觀地了解電子信號的各種特性。

型號511

模擬示波器的正常運(yùn)行是在幾個關(guān)鍵組件的共同作用下實(shí)現(xiàn)的，包括陰極射線管CRT、垂直放大器、時(shí)基、水平放大器、電源。CRT是整個模擬示波器運(yùn)行的核心，其中的電子束能夠形成被測電信號的可見軌跡，其過程包括垂直放大、時(shí)基控制、水平放大。

此類示波器功能廣泛，可供教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、電子產(chǎn)品維修部門、研發(fā)機(jī)構(gòu)和業(yè)余愛好者用于各種教學(xué)和故障排除工作。作為一種教學(xué)工具，模擬示波器可將各種理論性的電子學(xué)概念與實(shí)際應(yīng)用相互融合，從而為學(xué)生帶來無比寶貴的實(shí)踐信息。

模擬示波器顯示波形的方式頗具美感，在音頻工程等重視細(xì)微波形差異的領(lǐng)域尤其如此。在音頻工程領(lǐng)域，模擬示波器對于分析音頻信號、評估聲音質(zhì)量以及確保錄音和現(xiàn)場設(shè)置的保真度有著至關(guān)重要的意義。如今越來越多的發(fā)燒友和專業(yè)人士開始醉心于復(fù)古電子產(chǎn)品，而模擬示波器能夠兼容各種老舊技術(shù)，因此成為了維修此類產(chǎn)品時(shí)不可或缺的重要工具。

模擬示波器的定制和改裝包括增加帶寬、提升靈敏度以及用于藝術(shù)用途等等；這也是此類示波器所具備的一種獨(dú)一無二的魅力。

盡管模擬示波器具有獨(dú)特以上優(yōu)勢，但與數(shù)字示波器相比，模擬示波器仍然存在存儲空間有限和高級功能不足等缺點(diǎn)。然而，特定的專屬應(yīng)用領(lǐng)域仍然能夠確保模擬示波器具有一定的實(shí)用性。

數(shù)字示波器的更迭

在歌頌?zāi)M示波器這一偉大創(chuàng)新的同時(shí)，我們也不會忘記數(shù)字示波器為我們帶來的巨大變革。這些先進(jìn)的工具在模擬型號的基礎(chǔ)上對功能進(jìn)行了大幅強(qiáng)化：

? 增強(qiáng)型數(shù)據(jù)分析：數(shù)字示波器具有更出色的數(shù)據(jù)存儲和檢索能力，可幫助用戶執(zhí)行更加全面的信號分析。
? 精確性和可靠性：數(shù)字格式的信息能夠提供更加準(zhǔn)確的讀數(shù)，這一點(diǎn)對復(fù)雜的電子測試來說至關(guān)重要。
? 易用性：現(xiàn)代化的界面可保證數(shù)字示波器更加簡單易用，從而降低新用戶的學(xué)習(xí)成本。

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，泰克在 20 世紀(jì) 70 年代推出了一款數(shù)字示波器，Tektronix 465。這是一款功能強(qiáng)大的便攜式晶體管示波器，迅速成為數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)人員的標(biāo)準(zhǔn)儀器，曾兩次用于數(shù)字設(shè)計(jì)革命，幫助視頻游戲行業(yè)誕生了Pong 和第一臺具有高分辨率彩色圖形的個人電腦 Apple II。此后，在80年代模擬示波器開始讓位于數(shù)字示波器，90年代之后泰克不斷推出數(shù)字示波器的新產(chǎn)品，如 DPO、MDO、MSO 等系列，不斷提高示波器的帶寬、采樣率和存儲深度等性能指標(biāo)。

數(shù)字示波器是任何設(shè)計(jì)、制造或維修電子設(shè)備的人不可或缺的工具。在當(dāng)今快節(jié)奏的世界中，工程師需要最好的工具來快速準(zhǔn)確地解決他們的測量挑戰(zhàn)。作為工程師的眼中之眼，數(shù)字示波器是應(yīng)對當(dāng)今苛刻測量挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。

數(shù)字示波器的用途不僅限于電子領(lǐng)域。使用適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，?shù)字示波器可以測量各種現(xiàn)象。傳感器是一種響應(yīng)物理刺激（如聲音、機(jī)械應(yīng)力、壓力、光或熱）產(chǎn)生電信號的設(shè)備。麥克風(fēng)是將聲音轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。

從物理學(xué)家到維修技術(shù)人員，每個人都在使用數(shù)字示波器。汽車工程師使用數(shù)字示波器將來自傳感器的模擬數(shù)據(jù)與來自發(fā)動機(jī)控制單元的串行數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)；醫(yī)學(xué)研究人員使用數(shù)字示波器測量腦電波。其應(yīng)用場景的可能性是無窮無盡的。

近年來的全新一代示波器

進(jìn)入 21 世紀(jì)，泰克又推出了一系列新時(shí)代示波器，如 MSO5 系列、MSO6 系列和 MDO3、MSO4，以及全新2系和剛剛推出的4系列B MSO 系列等。這些示波器采用了最新的技術(shù)，如高清顯示屏、觸摸操作、無線連接等，為工程師提供了更加便捷、高效的測量工具。

近年來，混合信號示波器的創(chuàng)新使其能夠更好地適應(yīng)各種應(yīng)用場景，滿足用戶在不同領(lǐng)域的需求，以全新2系列MSO為例，它聚焦客戶體驗(yàn)，打造服務(wù)廣大工程師的個人測試終端新概念，實(shí)現(xiàn)輕薄的便攜性，以及更為全面的測試、分析功能。新2系可以選配任意函數(shù)發(fā)生器（AFG）、碼型發(fā)生器、電壓表和頻率計(jì)數(shù)器等內(nèi)置功能，成功地把多種儀器功能置入到同一臺設(shè)備中，在減少要攜帶或要購買的儀器數(shù)量的同時(shí)，又提高了可以完成的工作數(shù)目。新2系可以在工作臺與測試現(xiàn)場之間無縫移動，為傳統(tǒng)示波器擴(kuò)展出全新的應(yīng)用場景。

再到最新發(fā)布的4系列B MSO，專門面向需要卓越的精度、多功能性和易用性的嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員，其帶寬為 200 MHz 至 1.5 GHz，具有高達(dá) 16 位的垂直分辨率和 6.25 GS/s 的實(shí)時(shí)采樣率，并可實(shí)現(xiàn)與先前版本的 4 系列同樣出色的信號保真度。此外，該產(chǎn)品不僅繼承了前代產(chǎn)品備受好評的觸控式用戶界面，而且對處理器系統(tǒng)進(jìn)行了升級?？蛻魰@喜地發(fā)現(xiàn)，4 系列 B MSO 用戶界面的響應(yīng)速度可達(dá)先前產(chǎn)品的兩倍以上，且高級分析功能的運(yùn)行速度也有明顯提升。 

展望2024年，泰克示波器將繼續(xù)致力于創(chuàng)新和卓越。隨著半導(dǎo)體、汽車、高速接口技術(shù)等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，電子測試和測量的需求將變得更為復(fù)雜和多樣化。泰克示波器有望在這個充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的新時(shí)代中繼續(xù)引領(lǐng)潮流，為客戶提供更先進(jìn)、更智能的解決方案。

在這新年的開始，讓我們共同期待泰克示波器在電子技術(shù)領(lǐng)域再創(chuàng)輝煌，繼續(xù)為科技進(jìn)步做出卓越貢獻(xiàn)。愿泰克示波器與時(shí)俱進(jìn)，創(chuàng)新不斷，為全球工程師和科學(xué)家創(chuàng)造更多可能性，成就更加輝煌的明天。