一、模仿和数字,各有千秋廿世纪四十年代是电子示波器鼓起的年代,雷达和电视的开发需求功用杰出的波形调查东西,带宽100MHz的同步示波器开发成功,这是近代示波器的根底。五十年代半导体和电子核算机的面世,促进电子示波器的带宽到达100MHz. 六十年代美国、日本、英国、法国在电子示波器开发方面各有不同的奉献,呈现带宽 6GHz 的取样示波器、带宽6GHz的多功用插件式示波器标志着其时科学技能的高水平,为测验数字电路又增加逻辑示波器和数字波形记载器。模仿示波器从此没有更大的开展,开端让坐落数字示波器,英国和法国乃至退出示波器商场,技能以美国抢先,中低档产品由日本出产。
模仿示波器要进步带宽,需求示波管、笔直放大和水平扫描全面推动。数字示波器要改善带宽只需求进步前端的A/D 转换器的功用,对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分运用回忆、存储和处理,以及多种触发和超前触发才能。廿世纪八十年代数字示波器异军突起,效果累累,大有全面替代模仿示波器之势,模仿示波器确实早年台退到后台。
可是模仿示波器的某些特色,却是数字示波器所不具备的:操作简略——悉数操作都在面板上,波形反响及时,数字示波器往往要较长处理时刻。
笔直分辨率高——接连而且无限级,数字示波器分辨率一般只要8 位至10位。
数据更新快——每秒捕捉几十万波形,数字示波器每秒捕捉几十个波形。
实时带宽和实时显现——接连波形与单次波形的带宽相同,数字示波器的带宽与取样率密切相关,取样率不高时需凭借内插核算,简略呈现混杂波形。
简而言之,模仿示波器为工程技能人员供给眼见为实的波形,在规则的带宽内可十分定心进行测验。人类五官中眼睛视觉十分活络,屏幕波形瞬间反映至大脑作出判别,微细改动都可感知。因而,模仿示波器深受运用者的欢迎。
二、数字示波器独领风骚八十年代的数字示波器处在转型阶段,还有不少地方要改善,美国的TEK 公司和HP公司都对数字示波器的开展作出奉献。它们后来乃至停产模仿示波器,而且只出产功用好的数字示波器。进入九十年代,数字示波器除了进步带宽到1GHz以上,更重要的是它的全面功用逾越模仿示波器。呈现所谓数字示波器模仿化的现象,换句话说,尽量吸收模仿示波器的长处,使数字示波器更好用。
数字示波器首要在取样率上进步,从开始取样率等于两倍带宽,进步至五倍乃至十倍,相应对正弦波取样引进的失真也从100%下降至3%乃至1%. 带宽1GHz的取样率便是5GHz,乃至10GHz.其次,进步数字示波器的更新率,到达模仿示波器相同的水平,最高可达每秒40万个波形,对调查偶发信号和捕捉毛刺脉冲就便利多了。
再次,选用多处理器加速信号处理才能,从多重菜单的烦琐丈量参数调理,改善为简略的旋钮调理,乃至彻底主动丈量,运用上与模仿示波器相同便利。
最终,数字示波器与模仿示波器相同具有屏幕的余辉方法显现,赋于波形的三维状况,即显现出信号的幅值、时刻以及幅值在时刻上的散布。具有这种功用的数字示波器称为数字荧光示波器或数字余辉示波器。
三、数字示波器要有模仿功用模仿示波器用阴极射线示波管显现波形,示波管的带宽与模仿示波器的相同,亦即示波管内的电子运动速度与信号频率成正比,信号频率越高电子速度越快,示波管屏幕的亮度与电子束的速度成反比,低频波形的高度高,高频波形的高度低。运用荧光屏的亮度或灰度简略取得信号的第三维信息,如用屏幕笔直轴表明起伏,水平轴表明时刻,则屏幕亮度可表明信号起伏随时刻散布的改动。这种与时刻有关的荧光余辉(灰度定标)效应对调查混合波形和偶发波形十分有用。模仿存储示波器便是这种专用示波器的代表产品,最高的功用到达800MHz带宽,可记载到1ns 左右的快速瞬变偶发事件。
数字示波器短少余辉显现功用,因为它是数字处理,只要两个状况,非高即低,原则上波形也是 有 和 无 两个显现。为到达模仿示波器那样的多层次亮度改动,必需选用专用图画处理芯片,例如TEK 公司选用DPX 型处理器芯片,具有数据收集、图画处理和存储等多项功用,DPX 芯片由130 万个晶体管组成,选用0.65um的CMOS工艺,并行流水结构,取样率2GS/s.它既是数据收集芯片,一起也是光栅扫描器,模仿示波管屏幕荧光体的发光特性,用16级亮度分级,将波形存储在500*200 像素的LCD 单色或五颜六色显现屏上,每0.33秒更新一次。因为模仿存储示波器只能依托照相底片记载波形,对数据保存并不十分便利。例如用赤色表明呈现机率最高的波形,兰色表明呈现机率最低的波形,到达一望而知。因为数字示波器现已到达1GHz带宽的水平,合作荧光显现特性,总的功用优于模仿存储示波器。
四、数字荧光示器上一年闻名电子示波器制造商TEK 公司首要推出数字荧光示波器两种系列TDS500(单色)和TDS700(五颜六色),具有500MHz-2GHz 带宽,取样率最高2GHz,最多4 通道输入,归于中高档数字示波器,价位在10,000 美元以上。本年出产一种TDS3000 系列数字荧光示波器,起价只3 ,000 美元,带宽500MHz ,取样率最高5GS/s ,遭到用户的欢迎。另一家专门出产数字示波器的LeCroy公司,本年也推出一种数字余辉示波器,称号虽有别于数字荧光示波器,它们的功用实际上是相同的。Waverunner系列的带宽500MHz,取样率500MS/s ,最多4 通道输入,起价5 ,999 美元。
以下较具体介绍这两种系列数字示波器的特色:一般数字示波器要调查偶发事件需求运用长时刻记载,然后作信号处理,这种办法会漏掉非周期性呈现的信号和不能显现信号的动态特性。数字荧光示波器能够显现杂乱波形中的微细不同,以及呈现的频频程度。例如调查电视信号,既有行扫描、帧扫描、视频信号和伴音信号,还要记载电视信号中的异常现象,关于专业人员和修理人员都是相同重要的。
1.TEK 公司的TDS3000 数字荧光示波器供给多种测验模块,能够早年面板右上角刺进四种模块。例如触发模块可作逻辑状况、逻辑图形触发,以及脉冲参数(上升、下降边,宽度、周期等);电视模块专用于多种制式的(NTCS、PAL 和SECAM )波形记载;快速傅里叶变换(FFT )模块可快速显现信号的频率成分和频谱散布,既可剖析脉冲响应,亦可剖析谐波散布,而且辨认和定位噪声和搅扰来历。 TDS3000系列示波器是便携式的,分量不到7 磅,可由电池供电,特别适于现场运用。
2.LeCroy公司的Waverunner系列数字余辉示波器的余辉时刻常数是能够改动的,因而在运用上与模仿存储示波器十分类似。它的颤动和守时剖析(JTA )软件包可对屏幕显现的信号作定量剖析,例如,通过数字处理后可在脉冲颤动的波形下面划出亮线,亮线长度表明颤动规模,最亮部分表明最常呈现的颤动区。堆集波形数目达10万个,成果可绘制成直方图。 Waverunner 示波器还有两种测验用软件包:数字和丈量软件包,波形剖析软件包。前者可主动丈量和剖析40种常用参数(如脉冲上升、下降时刻,最大、最小值,偏差值等),猜测某种参数的趋势(如丈量IC的传输延时的变化规模)。后者包含FFT 剖析,最多可达10(6 )点的记载长度;高分辨率方法;包络方法;模板测验;合格/ 不合格测验等。各种测验成果均运用五颜六色显现器的不同色彩不同亮度表明成果,真实让运用者的视觉取得敏捷的反响,充分发挥余辉灰度的三维效应。