如何選擇示波器-模擬示波器與數(shù)字示波器的區(qū)別

一、介紹

當(dāng)考慮購(gòu)買(mǎi)新的示波器時(shí)， 用戶往往會(huì)提出許多問(wèn)題。 比如， 應(yīng)當(dāng)選擇哪種示波器？ 需要多寬的帶寬？ 模擬示波器能夠滿足工作需要嗎？ 還是需要一臺(tái)DSO？另一個(gè)人們經(jīng)常問(wèn)的問(wèn)題是： "DSO 能夠滿足我的工作需要嗎？ "換句話說(shuō)，DSO 能完成我原來(lái)用模擬示波器所作的所有測(cè)量工作嗎？

遺憾的是對(duì)所有這些問(wèn)題并沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)潔的答案。 問(wèn)題的答案完全取決于要進(jìn)行的測(cè)量工作和要測(cè)量的信號(hào)。 在有些情況下模擬示波器比現(xiàn)有的 DSO 都要好， 現(xiàn)在讓我們來(lái)考察若干主要的思考原則。

二、簡(jiǎn)單重復(fù)性信號(hào)

使用模擬示波器和 DSO 通常都能很好地觀察簡(jiǎn)單重復(fù)性信號(hào)。 但是兩者都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性。 對(duì)于模擬示波器來(lái)說(shuō)， 由于 CRT 的余輝時(shí)間很短， 因而難于顯示頻率很低的信號(hào)。 由于示波管上的掃跡亮度和掃描速度成反比， 所以具有快速上升、 下降時(shí)間的低重復(fù)速率信號(hào)就很難看到。 而 DSO 的掃跡亮度和掃描速度與信號(hào)重復(fù)速率無(wú)關(guān)。 隨著被測(cè)信號(hào)情況的不同， 這個(gè)特點(diǎn)可能是優(yōu)點(diǎn)也可能是缺點(diǎn)。

對(duì)于顯示具有足夠高重復(fù)速率的重復(fù)性信號(hào)的快速沿來(lái)說(shuō)， DOS 和模擬示波器的性能幾乎沒(méi)有什么區(qū)別。 用兩種示波器都能很好的觀察信號(hào)波形。當(dāng)要進(jìn)行信號(hào)參量的測(cè)量時(shí)， DSO 的優(yōu)點(diǎn)在于具有自動(dòng)測(cè)量的能力。 而使用模擬示波器時(shí)， 用戶必須自己設(shè)置光標(biāo)、 分析理解顯示的波形才能得到測(cè)量的

結(jié)果。

如果要進(jìn)行調(diào)整工作， 那么一般最好使用模擬示波器。 這是因?yàn)槟M示波器的實(shí)時(shí)顯示能力使它在每時(shí)刻都能顯示出輸入的電壓。 其波形更新速率（每秒鐘在屏幕上描畫(huà)掃跡的次數(shù)） 很高， 在高掃描速度時(shí)可以遠(yuǎn)超過(guò) 100000 次掃描/秒。 所以信號(hào)的任何變化都會(huì)立即顯示出來(lái)。 而且有些領(lǐng)事的變化會(huì)在顯示屏幕上以波形亮度變化的形式表現(xiàn)出來(lái)。

與模擬示波器相反， DSO 所顯示的是用采集的波形數(shù)據(jù)重建的波形。 每秒鐘采集波形的閃數(shù)遠(yuǎn)低于 100 次。 在有些示波器上， 每秒鐘采集波形的次婁法超過(guò)去 5 次。 結(jié)果在信號(hào)發(fā)生變化和變化了的信號(hào)在屏幕上顯示出來(lái)之間就有了明顯的時(shí)間延遲。 當(dāng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整工作時(shí)， 這是使用 DSO 的重大缺點(diǎn)。

三、比較復(fù)雜的重復(fù)性信號(hào)

上述的簡(jiǎn)單重復(fù)性信號(hào)可以在很多電子學(xué)領(lǐng)域中見(jiàn)到， 但是這些信號(hào)常常用來(lái)作為信息的載體。 為此目的可以有多種形式， 例如正弦波、 泳沖、 斜波或階梯波等， 而且多種調(diào)制信號(hào)和多種調(diào)制方式常?？赡芡瑫r(shí)使用。

一個(gè)常見(jiàn)的復(fù)雜模擬信號(hào)的實(shí)例就是全電視信號(hào)。 此信號(hào)由多種不同頻率，不同幅度的分量構(gòu)成， 既包括脈沖， 也包括正弦波， 于加上為表示彩色信息而進(jìn)行了相移的另外的正弦波。 對(duì)于這樣的情況， 模擬示波厭的 DSO 都有其自己特別的優(yōu)點(diǎn)， 各自都能對(duì)信號(hào)的不同部分進(jìn)行最佳節(jié)觀察。

例如， 模擬示波器具有限的分辯率和每秒鐘很高的掃描次數(shù)， 它能顯示出波形在時(shí)間止的頒波形掃描上的這度變化正比于信號(hào)在某一特定持續(xù)的時(shí)間， 這就很好的顯示出彩色調(diào)制的情況。

由于示波器具有很高的波形更新速率（第秒鐘的掃描次數(shù)很高） ， 所以它能立即顯示出對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整的果。使用 DSO 時(shí)， 由于其采樣點(diǎn)數(shù)有限以及沒(méi)有亮度的變化， 使得很多波形細(xì)節(jié)信息無(wú)法顯示出來(lái)， 雖然有些DSO 可能具有兩上或多個(gè)亮度層次， 但這只是相對(duì)意義上的區(qū)別， 再加上示波器有限的顯示分辨率， 使它仍然不能重現(xiàn)模擬顯示的效果。（圖 1） 給出了使用模擬示波器顯示全電視信號(hào)的情況。 請(qǐng)注意其中豐富的波形細(xì)節(jié)和亮度變化的情況。 （圖 2） 給出的是在 DSO 的典型光柵掃描 CRT 上顯示相同信號(hào)的情況

如果只要顯示一行視頻信號(hào)的小部分， 例如某一特定行中的 TV 發(fā)送測(cè)試信號(hào)、 圖文電視數(shù)據(jù)或者某一特定行上的采色脈沖群， 那么最好 DSO。 如果使用模擬示波器， 則由于相對(duì)比較低的信號(hào)重復(fù)速率， 再加上要觀察的信號(hào)部分本身時(shí)間很短， 很容易導(dǎo)致顯示的畫(huà)面太暗而難以看見(jiàn)。 而 DSO 則不論信號(hào)的重復(fù)速率高低具有一致的亮度， 因而能以很高的這度顯示此信號(hào)。如果重復(fù)性的淺薄形中還包含著寬度很窄的尖峰或毛刺， 那么使用模擬示波器觀察整個(gè)波形式是不可能看到這些類(lèi)峰或毛刺的。 而當(dāng) DSO 時(shí)， 使用峰值檢測(cè)就可以所這些尖峰顯示出來(lái)（見(jiàn)圖 3） 。

四、非重復(fù)性信號(hào)和瞬變

以前， 由于觀察極為困難而且代價(jià)過(guò)高， 所以很多觀察非重復(fù)性信號(hào)和瞬變的工作都不得不許諾了， 因?yàn)樵谀莻€(gè)時(shí)候， 觀察這類(lèi)的信號(hào)需要使用昂貴的模擬存儲(chǔ)示波器、 照相機(jī)和長(zhǎng)余輝示波管等。

如果某一個(gè)事件只發(fā)生一次， 那么模擬示波器通常是不能應(yīng)付的。 而這正是DSO 展示其強(qiáng)大能力的時(shí)機(jī)， DSO 能夠捕捉這種罕見(jiàn)的一次性事件， 并且按照你的的希望長(zhǎng)時(shí)間地將它顯示出來(lái)。這種罕見(jiàn)的事件甚至可能是干擾的結(jié)果， 通過(guò)用干擾本身來(lái)觸發(fā)， DSO 具有顯示預(yù)觸發(fā)信息的能力， 包括顯示干擾的原因。圖 4 顯示的是當(dāng)電纜一端的開(kāi)路接在桌面上彈起時(shí)電纜的微音效應(yīng)波形， 圖中觸發(fā)時(shí)刻用 Δ 符號(hào)來(lái)表示， 這個(gè)符號(hào)左邊的波形信息就是預(yù)觸發(fā)信息。

五、模擬示波器、 數(shù)字示波器,還是二者兼?zhèn)?/strong>

我們已經(jīng)看到， 在日常工作中技術(shù)人員同時(shí)需要模擬示波器和數(shù)字存儲(chǔ)示波器， 以便對(duì)他們工作中遇到的信號(hào)進(jìn)行最好的觀察， 在某些應(yīng)用場(chǎng)合模擬示波器比較合適， 而在另一些場(chǎng)合 DSO 則是更好的選擇。市場(chǎng)上見(jiàn)到的一些 DSO 號(hào)稱(chēng)具有"模擬示波器的外觀和感覺(jué)"。 但這些都是純粹的 DSO， 盡管其中有一些示波器的控制機(jī)構(gòu)排列得和許多模擬示波器完全相同， 而另一些又具有很高掃描更新率以模仿真正的模擬示波器的能力。 

或者，他們可能具有很高的采樣速率而采集波形的記錄長(zhǎng)度都很有限， 從而不具備觀察比較復(fù)雜的信號(hào)， 避免出現(xiàn)假象信號(hào)所需要的時(shí)間分辨率， 當(dāng)然， 這些示波器不僅具有 DSO 的優(yōu)點(diǎn)， 也具有 DSO 的全部缺點(diǎn)。值得慶幸的是， 現(xiàn)在有一種示波器能夠真正的把模擬示波器和 DSO 兩者的能力和優(yōu)點(diǎn)結(jié)合于一臺(tái)儀器。 這就是組合示波器， 組合示波器把一臺(tái)高性能模擬示波器組合在一起， 并且能很容易的從一種工作模式轉(zhuǎn)換到另一種工作模式。

技術(shù)人員選用了組合示波器就意味著， 只要有這臺(tái)示波器就足夠恥， 不管他的工作需求如何， 他的手邊總有合適的工具。 當(dāng)這臺(tái)儀器設(shè)置成 DSO 時(shí)， 用戶可以用它來(lái)進(jìn)行自動(dòng)參數(shù)， 測(cè)量， 存貯采集的波形進(jìn)而制作硬考貝； 而同時(shí)， 當(dāng)需要地時(shí)候還能具有模擬示波器的無(wú)限分辨率以及熟悉而可信的波形顯示， 并且使用組合示波器時(shí)， 不管信號(hào)重復(fù)速率的高低， 都可獲得最亮的顯示， 換句話說(shuō)，組合示波器使用得模擬示波器和 DSO 兩者的精華兼?zhèn)溆谝簧怼?/p>