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数字示波器与模拟示波器的比较

发布时间: 2018/08/24   浏览次数:507    作者:云帆兴烨


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。人类五官中视觉的神经十分灵敏,屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断,细微变化都可感知。因此,当时模拟示波器深受使用者的欢迎。随着数字示波器的出现,在某些情况下它已经开始取代模拟示波器,是选用模拟示波器还是数字示波器作为测量工具完全取决于要进行测量的工作和要测量的信号。有些情况下数字示波器的优点比较明显,而在另一些情况下模拟示波器要比现有的数字示波器好。

1)简单重复性信号

使用模拟示波器(ART)和数字示波器(DSO)通常都能很好地观察简单重复性信号。但是两者都有其优点和局限性。对于模拟示波器来说,由于CRT的余辉时间很短,因而很难显示频率很低的信号。由于示波管上的扫迹亮度和扫描速度成反比,所以具有快速上升、下降时间的低重复速率信号就很难看到。而DSO的扫迹亮度和扫描速度与信号重复速率无关。随着被测信号情况的不同,这个可能是优点也可能是缺点。对于显示具有足够重复速率的重复性信号的快速沿来说,DSO和模拟示波器的性能几乎没有什么区别。用两种示波器都能很好地观察信号波形。

当要进行信号参量的测量时,DSO的优点在于具有自动测量的能力。而使用模拟示波器时,用户必须自己设置光标,分析理解显示的波形才能得到测量的结果。如果要进行调整工作,那么一般最好使用模拟示波器。这是因为模拟示波器的实时显示能力使它在每一时刻都能显示出输入的电压。其波形更新速率(每秒钟在屏幕上描画扫迹的次数)很高。在高扫描速度时可以远超过100000次扫描/秒。所以信号的任何变化都会立即显示出来。而且有些信号的变化会在显示屏幕上以波形亮度变化的形式表现出来。与模拟示波器相反,DSO所显示的是用采集的波形数据重建的波形。每秒钟采集波形的次数远低于100次。在有些示波器上,甚至不超过5次。结果在信号发生变化和变化了的信号在屏幕上显示出来之间就有了明显的时间延迟。当对系统进行调整工作时,这是使用DSO的重大缺点。

2)比较复杂的重复性信号

上述的简单重复性信号可以在很多电子学领域中见到,这些信号常用来作为信息的载体。因此可以有多种形式,例如正弦波、脉冲、斜波或阶梯波等。而且多种调制信号和多种调制方式常常可能同时使用。一个常见的复杂模拟信号的事例就是全电视信号。此信号由多种不同频率不同幅度的分量构成。既包括脉冲也包括方波,再加上为表示彩色信息而进行了相移的另外的正弦波。对于这样的情况,模拟示波器和DSO都有其自己特别的优点,各自都能对信号的不同部分进行最佳的观察。

例如模报示波器具有无限的分辨率和每秒钟很高的扫描次数,它能显示出波形在时间上的分布。波形扫描上的亮度变化正比于信号在某一特定电平持续的时间。这就很好地显示出了彩色调制的情况。由于示波器具有很高的波形更新速率,所以能立即显示出对系统进行调整的效果。使用DSO时,由于其采样点数有限以及没有亮度的变化,使得很多波形细节信息无法显示出来。虽然有些DSO可能具有两个或多个亮度层次,但这只是相对意义上的区别再加上示波器有限的显示分辨率,使它仍然不能重现模拟显示的效果。

“如果只要显示一行视频信号的小部分,例如某一特定行中的TV发送测试信号、图文电视数据或者某一特定行上彩色脉冲群那么最好使用DSO。如果使用模拟示波器,则由于相对比较低的信号重复速率,再加上要观察的信号部分本身时间很短,很容易导致显示的画面太暗而难以看见。而DSO则不论信号的重复速率高低,都具有一致的亮度,因而能以很高的亮度显示此信号。如果重复性的波形中还包含着宽度很窄的尖峰或毛刺,那么使用模拟示波器观察整个波形是不可能看到这些尖峰或毛刺的。而当使用DSO时,使用峰值检测就可以把这些尖峰显示出来。


3)非重复性信号和瞬变

模拟示波器和DSO的主要区别在于DSO能够存储波形信息。这使得DSO在研究非重复性信号和瞬变的工作中具有特别宝贵的价值。非重复性信号和瞬变在很多系统中都可以看见。例如,测量一个电系统的冲击电流、破坏性实验中的参数测量,在破坏性实验中只能进行一次测量。虽然很多模拟示波器也常常有单次测量能力,即可以产生单次的时基扫描。

DSO出现以前,非重复性信号和瞬变由于观察极为困难而且代价过高,所以此类工作很多情况下都只能选择放弃。因为那时,观察这类信号需要使用昂贵的模拟存储示波器、照相机和长余辉示波管等。

如果某一事件只发生一次,那么模拟示波器通常是不能应付的。而这正是DSO展示其强大能力的时机,DSO能捕捉这种罕见的一次性事件,并能按照所希望的长时间的将它显示出来。这种罕见的事件甚至可能是干扰的结果。通过用干扰本身来触发,DSO具有显示预触发的能力,包括显示干扰的原因。


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