模擬示波器與數(shù)字示波器的區(qū)別
本文主要講解了模擬示波器與數(shù)字示波器的區(qū)別
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示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象,便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線,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(diào)幅度等等。
示波器可以分為模擬示波器和數(shù)字示波器。
模擬示波器
模擬示波器的工作方式是直接測量信號電壓,并且通過從左到右穿過示波器屏幕的電子束在垂直方向描繪電壓。
數(shù)字示波器
數(shù)字示波器的工作方式是通過模擬轉(zhuǎn)換器(ADC)把被測電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。數(shù)字示波器捕獲的是波形的一系列樣值,并對樣值進行存儲,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(shù)字示波器重構(gòu)波形。
一、模擬和數(shù)字,各有千秋
二十世紀四十年代是電子示波器興起的時代,雷達和電視的開發(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)。五十年代半導體和電子計算機的問世,促進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志著當時科學技術(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。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)字示波器獨領(lǐng)風騷
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(shù)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40萬個波形,對觀察偶發(fā)信號和捕捉毛刺脈沖就方便多了。
對于大多數(shù)的電子應用,無論模擬示波器和數(shù)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(shù)字示波器所具備的不同特性,才會出現(xiàn)適合和不適合的地方。每一步示波器,都會有一定的特點,也有些不足之處,在選擇型號時應留意對比。
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