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模擬示波器和數(shù)字示波器的區(qū)別
2012-08-09
早期示波器只顯示電壓隨時(shí)間的變化，作定性的觀察。隨后，改進(jìn)的示波器具備定量的功能，測(cè)量幅度和時(shí)間，以及它們的變化情況。同時(shí)，為了記錄和比較偶發(fā)事件，要借助照相機(jī)和示波管的長(zhǎng)余輝效應(yīng)。
模擬示波器的頻率特性由垂直放大器和陰極示波管來決定。八十年代示波器引入數(shù)字處理和微處理器，出現(xiàn)數(shù)字示波器，現(xiàn)在把模擬示波器稱為模擬實(shí)時(shí)示波器（ART），數(shù)字示波器稱為數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）。
ART需要與帶寬相適應(yīng)的放大器和陰極射線示波管，隨著頻率的提高，對(duì)陰極射線示波管的工藝要求嚴(yán)格，成本增加，存并瓶頸。DSO只要與帶寬相適應(yīng)的高速A/D轉(zhuǎn)換器，其它存儲(chǔ)器和D/A轉(zhuǎn)換器以及顯示器都是較低速的部件，顯示器可用LCD平面陣列和彩色屏幕。
DSO采用微處理器作控制和數(shù)據(jù)處理，使DSO具有超前觸發(fā)、組合觸發(fā)、毛刺捕捉、波形處理、硬拷貝輸出、軟盤記錄、長(zhǎng)時(shí)間波形存儲(chǔ)等ART所不具備的功能，目前DSO的帶寬也超過1GHz，在許多方面都超過ART的性能。DSO也有不足之處，帶寬取決于取樣率，比較通用的取樣率等于帶寬的4倍。復(fù)現(xiàn)的波形靠?jī)?nèi)插算法補(bǔ)齊，波形會(huì)有失真；A/D轉(zhuǎn)換速度快，但D/A轉(zhuǎn)換速度慢，故波形刷新率低，偶發(fā)信號(hào)會(huì)被遺漏；垂直分辨率一般用8位，顯然較低；面板旋鈕多，菜單復(fù)雜，使用不方便；沒有亮度調(diào)制，觀察不到三維圖形；波形存儲(chǔ)容量不夠，無法對(duì)波形進(jìn)行處理等等。
目前DSO的不足之處已基本被克服，但是并非全部良好性能都體現(xiàn)在同一部示波器內(nèi)，亦即每部DSO都會(huì)有一定特點(diǎn)，也有某些不足，在選擇型號(hào)時(shí)應(yīng)該留意對(duì)比。有些型號(hào)的DSO具有與ART一樣的波形刷新率，有些型號(hào)的DSO卻沒有，有一種DSO具有ART的熒光屏三維圖形顯示能力，而大部分DSO不具備這種性能。大部分DSO實(shí)時(shí)帶寬與單次帶寬相同，但也有只保證實(shí)時(shí)帶寬的DSO。
前述DSO都包含A/D轉(zhuǎn)換器和微處理器。這樣一來，在PC機(jī)增加插卡亦可構(gòu)成DSO，但一般取樣率較低，功能較少，價(jià)格也便宜。還有采用VXI總線的DSO模塊，以及機(jī)架式的DSO插件。
DSO的存儲(chǔ)器是示波器部件中僅次于A/D轉(zhuǎn)換器的元件，它保存被測(cè)信號(hào)的樣品，供后續(xù)的D/A轉(zhuǎn)換器把波形復(fù)原，現(xiàn)在存儲(chǔ)容量可達(dá)到1M以上。
普通DSO有8位垂直分辨率，即每次掃描有256個(gè)樣點(diǎn)，需要256點(diǎn)的存儲(chǔ)，相當(dāng)256字節(jié)。如果提高分辨率，將水平軸擴(kuò)大10倍，則相當(dāng)20K 字節(jié)；垂直軸亦擴(kuò)大10倍，相當(dāng)40K字節(jié)。由此可見，DSO最少應(yīng)有2K字節(jié)，中等的DSO應(yīng)有40K 字節(jié)以上。如果要記錄10倍上述的波形，則起碼要400K 字節(jié)以上。因此，存儲(chǔ)容量大小很重要。
反過來，存儲(chǔ)容量也影響到掃描速度，例如每掃描只有50K點(diǎn)的存儲(chǔ)器，記錄100μs數(shù)據(jù)，則取樣間距是2ns，此時(shí)取樣率相當(dāng)500MS/s，以取樣率等于4倍帶寬計(jì)算，實(shí)時(shí)帶寬等于125MHz。顯然,如果需要提高取樣率至1000MS/s，則記錄100μs的數(shù)據(jù)，需要100K點(diǎn)的存儲(chǔ)器。
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