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了解示波器的发展(一)

发布时间: 2018/08/31   浏览次数:404    作者:云帆兴烨


初期模拟示波器时代

20世纪40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,泰克公司成功开发带宽10MHz的同步示波器,这是近代示波器的基础。50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100MHz60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4GHz的行波示波管、1GHz的存储示波管;便携式、插件式示波器成为系列产品。70年代模拟式电子示波器达到高峰,行谱系列非常完整,带宽1GHz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。

中期数字示波器崛起

20世纪80年代的数字示波器处在大发展阶段,美国的TEK公司和HP公司都停产模拟示波器,并且只生产性能好的数字示波器。对数字示波器的发展作出了贡献。进入90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,尽量吸收模拟示波器的优点,使数字示波器更好用。

这时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/s,甚至10GHz/s。同时提高数字示波器的更新率,达到模拟示波器相同水平,最高可达每秒40万个波形,使观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲的能力大为增强。采用多处理器加快信号处理能力,从多重菜单的烦琐测量参数调节,改进为简单的旋钮调节,甚至完全自动测量,使用上

与模拟示波器同样方便。

具备模拟功能的数字示波器

数字示波器缺少余辉显示功能,也就是没有模拟示波器的辉度分阶显示。因为它是数字处理,只有两个状态,非高即低,原则上波形也是“有”和“无”两个显示。为达到模拟示波器那样的多层次亮度变化,必须采用专用图像处理芯片,例如TEK公司采用DPX型处理器芯片,具有数据采集、图像处理和存储等多项功能,DPX芯片由130万个晶体管组成,采用0.65umCMOS工艺,并行流水结构,取样率高。它既是数据采集芯片,同时也是光栅扫描器,模拟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单色或彩色显示屏上,每1/30s更新一次。由于模拟存储示波器只能依靠照相底片记录波形,对数据保存并不方便,而数字荧光示波器是数字处理的显示,数据记录处理、保存都十分方便。例如用红色表示出现概率最高的波形,蓝色表示出现概率最低的波形,达到一目了然。由于数字示波器已经达到4GHz以上带宽的水平,配合荧光显示特性,总的性能优于模拟存储示波器。


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