模拟示波器与数字示波器的区别

james814

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。" }# ~7 _! G! _" Q, Y
示波器可以分为模拟示波器和数字示波器。. e$ E* D, l, M
7 X# Z' m/ j, B. W2 f2 b' a4 g+ h) A0 A& r, [& D- e

9 `% X1 ~8 E: r! s; X2 ?0 ~* j模拟示波器

模拟示波器的工作方式是直接测量信号电压，并且通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。
; P6 z& ~% d$ A/ n9 `数字示波器
) Q6 w- O1 r; z* Z5 G: F( i( s. ]7 r9 }* p
数字示波器的工作方式是通过模拟转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止，随后，数字示波器重构波形。+ K4 p7 _6 p$ J% q. @/ t
9 P' Y, u) k" `, P, W0 P
6 z, c8 p# k4 a+ B$ r. T) m, ~' X
* ^1 o( _* R0 W9 _0 L& L一、模拟和数字，各有千秋

二十世纪四十年代是电子示波器兴起的时代，雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具，带宽100MHz的同步示波器开发成功，这是近代示波器的基础。五十年代半导体和电子计算机的问世，促进电子示波器的带宽达到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贡献，出现带宽6GHz的取样示波器、带宽6GHz的多功能插件式示波器标志着当时科学技术的高水平，为测试数字电路又增添逻辑示波器和数字波形记录器。模拟示波器从此没有更大的进展，开始让位于数字示波器，英国和法国甚至退出示波器市场，技术以美国领先，中低档产品由日本生产。
1 ^2 |* k# Q& R( a- m4 c
3 q$ A7 a0 h0 `6 i. P- e* j' w
模拟示波器要提高带宽，需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能，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利用记忆、存储和处理，以及多种触发和超前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起，成果累累，大有全面取代模拟示波器之势，模拟示波器的确从前台退到后台。
; ^( R/ S8 z& ?; }
8 U" ^3 m- M, S) W3 n/ h6 S) b. H  m
但是模拟示波器的某些特点，却是数字示波器所不具备的：
5 X$ i9 P* o9 c& g3 N" R/ t
2 K' W! i7 o" \  i( d8 i" C) X4 M$ l5 f" U  g, @
' w; a# h9 r  s5 l4 S7 m操作简单——全部操作都在面板上，波形反应及时，数字示波器往往要较长处理时间。- o2 z, x& w4 L# X! n
垂直分辨率高——连续而且无限级，数字示波器分辨率一般只有8位至10位。+ h; ]- M4 t% H
2 J, S( L, V" M- ~1 d6 u* d. |
9 _, `2 S, ^. h1 D1 f
1 M& C9 |9 O4 G3 c! g5 V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。+ Q1 g/ B  F3 f5 f  H3 a
# F) a1 g7 Q% `( W　　7 D5 L) R% @/ {
实时带宽和实时显示——连续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，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。
　　
简而言之，模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形，在规定的带宽内可非常放心进行测试。人类五官中眼睛视觉十分灵敏，屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断，微细变化都可感知。因此，模拟示波器深受使用者的欢迎。2 X  Q( {+ G7 h2 B: o0 U5 ?
　　0 `, o) f( V# {; n. E
二、数字示波器独领风骚
　　
: R+ r; T3 g' z. J: X' I4 `八十年代的数字示波器处在转型阶段，还有不少地方要改进，美国的TEK公司和HP公司都对数字示波器的发展作出贡献。它们后来甚至停产模拟示波器，并且只生产性能好的数字示波器。进入九十年代，数字示波器除了提高带宽到1GHz以上，更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。出现所谓数字示波器模拟化的现象，换句话说，尽量吸收模拟示波器的优点，使数字示波器更好用。
　　3 f$ ~% i4 i6 U, F5 _
' m0 X! f5 a" L/ X4 F9 q数字示波器首先在取样率上提高，从最初取样率等于两倍带宽，提高至五倍甚至十倍，相应对正弦波取样引入的失真也从100%降低至3%甚至1%。带宽1GHz的取样率就是5GHz，甚至10GHz。0 g5 T3 e) }/ [4 L4 ^
　　) M& U2 {! M" h( |' [
! h+ q7 h9 l7 Z其次，提高数字示波器的更新率，达到模拟示波器相同的水平，最高可达每秒40万个波形，对观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲就方便多了。1 a6 U" ], T; `: P% E
　　8 b; _  R! v1 ~) {. t1 E
对于大多数的电子应用，无论模拟示波器和数字示波器都是可以胜任的，只是对于一些特定的应用，由于模拟示波器和数字示波器所具备的不同特性，才会出现适合和不适合的地方。每一步示波器，都会有一定的特点，也有些不足之处，在选择型号时应留意对比。
. F4 n' I$ D/ I; r( j. _