當前位置:西安安泰測試科技有限公司>>公司動態>>模擬示波器與數字示波器差別是什么?
示波器是觀察波形的窗口,它讓設計人員或維修人員詳細看見電子波形,達到眼見為實的效果。因為人眼是zui靈敏的視覺器官,可以明察秋毫之末,極為迅速地反映物體至大腦,作出比較和判斷。因此,示波器亦譽為波形多用表。
早期示波器只顯示電壓隨時間的變化,作定性的觀察。隨后,改進的示波器具備定量的功能,測量幅度和時間,以及它們的變化情況。同時,為了記錄和比較偶發事件,要借助照相機和示波管的長余輝效應。
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字處理和微處理器,出現數字示波器,現在把模擬示波器稱為模擬實時示波器(ART),數字示波器稱為數字存儲示波器(DSO)。
ART需要與帶寬相適應的放大器和陰極射線示波管,隨著頻率的提高,對陰極射線示波管的工藝要求嚴格,成本增加,存并瓶頸。DSO只要與帶寬相適應的高速A/D轉換器,其它存儲器和D/A轉換器以及顯示器都是較低速成的部件,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據處理,使DSO具有超前觸發、組合觸發、毛刺捕捉、波形處理、硬拷貝輸出、軟盤記錄、長時間波形存儲等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。復現的波形靠內插算法補齊,波形會有失真;A/D轉換速度快,但D/A轉換速度慢,故波形更新率低,偶發信號會被遺漏;垂直分辨率一般用8位,顯然較低;面板旋鈕多,菜單復雜,使用不方便;沒有亮度調制,觀察不到三維圖形;波形存儲容量不夠,無法對波形進行處理等等。
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在同一部示波器內,亦即每部DSO都會有一定特點,也有某些不足,在選擇型號時應該留意對比。有些型號的DSO具有與ART一樣的波形更新率,有些型號的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實時帶寬與單次帶寬相同,但也有只保證實時帶寬的DSO。
前述DSO都包含A/D轉換器和微處理器。這樣一來,在PC機增加插卡亦可構成DSO,但一般取樣率較低,功能較少,價格也便宜。還有采用VXI總線的DSO模塊,以及機架式的DSO插件。
DSO的存儲器是示波器部件中僅次于A/D轉換器的元件,它保存被測信號的樣品,供后續的D/A轉換器把波形復原,現在存儲容量可達到1M以上。
普通DSO有8位垂直分辨率,即每次掃描有256個樣品,需要256點的存儲,相當256字節。如果提高分辨率,將水平軸擴大10倍,則相當20K字節;垂直軸亦擴大10倍,相當40K字節。由此可見,DSOzui少應有2K字節,中等的DSO應有40K字節以上。如果要記錄10倍上述的波形,則起碼要400K字節以上。因此,存儲容量大小很重要。
反過來,存儲容量也影響到掃描速度,例如每掃跡只有50K點的存儲器,記錄100μs數據,則取樣間距是2ns,此時取樣率相當500MS/s,以取樣率等于4倍帶寬計算,實時帶寬等于125MHz。
顯然,如果需要提高取樣率至1000MS/s,則記錄100μs的數據,需要100K點的存儲器。
為了存儲一幅完整的圖形,設圖素是1024×512=0.5M位,四幅圖形,要有2M位存儲量。在FFT分析中也需要額外的存儲量,將新的波形的分量與參考的波形或存儲的波形作對比。為便于波形存儲,有些DSO還提供軟盤或硬盤作數據記錄之用。
幾個概念:
示波器帶寬:定義為示波器能在屏幕上以不低于真實信號3dB幅度的顯示信號的zui高頻率。即,示波器所顯示的信號幅度為真實信號幅度的71%時的信號頻率。
示波器顯示的信號上升時間Tdisplay=((Trsignal)2+(Trscope)2)1/2
采樣速率:每秒采樣的點數
示波器的上升時間Tr:示波器理論上能夠顯示的zui快瞬變時間,與帶寬直接相關。Tr(ns)=350/BMHz
模擬示波器是利用CRT進行波形的顯示,輸入信號通過控制CRT的偏轉電場,控制電子束在熒光屏上掃描出信號的軌跡。信號在屏幕上顯示的時間受限于熒光物質,zui常用的熒光物質P31,其余輝顯示時間約為1ms,而P7則為300ms左右。因此在測量高頻數字信號的時候,將會由于信號頻率太快,而來不及顯示造成無法觀測。
數字示波器則克服了上述弱點,通過將采集到的模擬信號儲存后顯示,極大地提高了示波器的顯示范圍,擴展了示波器的功能。本文由安泰維修整理發布,更多有關示波器知識歡迎訪問安泰維修網;
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