示波器的發(fā)展過程
2013-05-02
１、示波器的發(fā)展過程
初期主要為模擬示波器
廿世紀四十年代是電子示波器興起的時代，雷達和電視的開發(fā)需要性能良好的波形觀察工具，泰克成功開發(fā)帶寬10MHz的同步示波器，這是近代示波器的基礎。五十年代半導體和電子計算機的問世，促進電子示波器的帶寬達到100MHz。六十年代美國、日本、英國、法國在電子示波器開發(fā)方面各有不同的貢獻，出現(xiàn)帶寬6GHz的取樣示波器、帶寬4GHz的行波示波管、1GHz的存儲示波管；便攜式、插件式示波器成為系列產品。七十年代模擬式電子示波器達到高峰，行譜系列非常完整，帶寬1GHz的多功能插件式示波器標志著當時科學技術的高水平，為測試數(shù)字電路又增添邏輯示波器和數(shù)字波形記錄器。模擬示波器從此沒有更大的進展，開始讓位于數(shù)字示波器，英國和法國甚至退出示波器市場，技術以美國領先，中低檔產品由日本生產。
模擬示波器要提高帶寬，需要示波管、垂直放大和水平掃描全面推進。數(shù)字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉換器的性能，對示波管和掃描電路沒有特殊要求。加上數(shù)字示波管能充分利用記憶、存儲和處理，以及多種觸發(fā)和預前觸發(fā)能力。廿世紀八十年代數(shù)字示波器異軍突起，成果累累，大有全面取代模擬示波器之勢，模擬示波器逐漸從前臺退到后臺。
但是在發(fā)展初期模擬示波器的某些特點，卻是數(shù)字示波器所不具備的：
○操作簡單：全部操作都在面板上可以找到，波形反應及時，數(shù)字示波器往往要較長處理時間。
○垂直分辨率高：連續(xù)而且無限級，數(shù)字示波器分辨率一般只有8位至10位。
○數(shù)據更新快：每秒捕捉幾十萬個波形，數(shù)字示波器每秒捕捉幾十個波形。
○實時帶寬和實時顯示：連續(xù)波形與單次波形的帶寬相同，數(shù)字示波器的帶寬與取樣率密切相關，取樣率不高時需借助內插計算，容易出現(xiàn)混淆波形。
簡而言之，模擬示波器為工程技術人員提供眼見為實的波形，在規(guī)定的帶寬內可非常放心進行測試。人類五官中眼睛視覺神經十分靈敏，屏幕波形瞬間反映至大腦作出判斷，細微變化都可感知。因此，剛開始模擬示波器深受使用者的歡迎。
中期數(shù)字示波器獨領風騷
八十年代的數(shù)字示波器處在轉型階段，還有不少地方要改進，美國的TEK公司和HP公司都對數(shù)字示波器的發(fā)展作出貢獻。它們后來停產模擬示波器，并且只生產性能好的數(shù)字示波器。進入九十年代，數(shù)字示波器除了提高帶寬到1GHz以上，更重要的是它的全面性能超越模擬示波器。出現(xiàn)所謂數(shù)字示波器模擬化的現(xiàn)象，換句話說，盡量吸收模擬示波器的優(yōu)點，使數(shù)字示波器更好用。
數(shù)字示波器首先在取樣率上提高，從最初取樣率等于兩倍帶寬，提高至五倍甚至十倍，相應對正弦波取樣引入的失真也從100%降低至3%甚至1%。帶寬1GHz的取樣率就是5GHz/s，甚至10GHz/s。
其次，提高數(shù)字示波器的更新率，達到模擬示波器相同水平，最高可達每秒40萬個波形，使觀察偶發(fā)信號和捕捉毛刺脈沖的能力大為增強。
再次，采用多處理器加快信號處理能力，從多重菜單的煩瑣測量參數(shù)調節(jié)，改進為簡單的旋鈕調節(jié)，甚至完全自動測量，使用上與模擬示波器同樣方便。
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