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技術文章

數字示波器與模擬示波器的區別

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    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??偟膩碚f,數字示波器與模擬示波器相比主要有以下幾點區別:

  

  1、模擬示波器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。數字示波器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。

  

  2、數字示波器采用微處理器作控制和數據處理,使數字示波器具有超前觸發、組合觸發、毛刺捕捉、波形處理、硬拷貝輸出、軟盤記錄、長時間波形存儲等模擬示波器所不具備的功能,目前數字示波器的帶寬也超過1GHz,在許多方面都超過模擬示波器的性能。

  

  3、數字示波器也有不足之處,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。

  

  4、目前數字示波器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,亦即每部數字示波器都會有一定特點,也有某些不足,在選擇型號時應該留意對比。有些型號的數字示波器具有與模擬示波器一樣的波形更新率,有些型號的數字示波器卻沒有,有一種數字示波器具有模擬示波器的熒光屏三維圖形顯示能力,而大部分數字示波器不具備這種性能。大部分數字示波器實時帶寬與單次帶寬相同,但也有只保證實時帶寬的數字示波器。

  

  5、前述數字示波器都包含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數字示波器,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,以及機架式的數字示波器插件。數字示波器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。

  

  6、普通數字示波器有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,數字示波器zui少應有2K字節,中等的數字示波器應有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,有些數字示波器還提供軟盤或硬盤作數據記錄之用。

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