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示波器的發展簡史與種類介紹|上海麥聚瑞電子儀器有限公司

示波器的發展簡史與種類介紹


 

1、初期主要為模擬示波器

   二十世紀四十年代是電子示波器興起的時代,雷達和電視的開發需要性能良好的波形觀察工具,泰克成功開發帶寬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方面各有不同的貢獻,出現帶寬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,為測試數字電路又增添邏輯示波器和數字波形記錄器。模擬示波器從此沒有更大的進展,開始讓位于數字示波器,英國和法國甚至退出示波器市場,技術以美國**,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**推進。數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。加上數字示波管能充分利用記憶、存儲和處理,以及多種觸發和預前觸發能力。二十世紀八十年代數字示波器異軍突起,大有**取代模擬示波器之勢,模擬示波器逐漸從前臺退到后臺。

2、中期數字示波器獨領風騷

  八十年代的數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公司都對數字示波器的發展作出貢獻。它們后來停產模擬示波器,并且只生產性能好的數字示波器。進入九十年代,數字示波器除了提高帶寬到1GHz以上,更重要的是它的**性能超越模擬示波器。出現所謂數字示波器模擬化的現象,換句話說,盡量吸收模擬示波器的優點,使數字示波器更好用。
  數字示波器首先在取樣率上提高,從*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,提高數字示波器的更新率,達到模擬示波器相同水平,*高可達每秒40萬個波形,使觀察偶發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調節,改進為簡單的旋鈕調節,甚至完全自動測量,使用上與模擬示波器同樣方便。
  *后,數字示波器與模擬示波器一樣具有屏幕的余輝方式顯示,賦于波形的三維狀態,即顯示出信號的幅值、時間以及幅值在時間上的分布。具有這種功能的數字示波器稱為數字熒光示波器或數字余輝示波器即數模兼合。

3、數字示波器要有模擬功能

  模擬示波器用陰極射線管顯示波形,示波管的帶寬與模擬示波器的相同,亦即示波管內電子運動速度與信號頻率成正比,信號頻率越高電子速度越快,示波管屏幕的亮度與電子束的速度成反比,低頻波形的亮度高,高頻波形的亮度低。利用熒光屏幕的亮度或灰度容易獲得信號的第三維信息,如用屏幕垂直軸表示幅度,水平軸表示時間,則屏幕亮度可表示信號幅度隨時間分布的變化。這種與時間有關的熒光余輝(灰度定標)效應對觀察混合波形和偶發波形十分有效,模擬存儲示波器就是這種專用示波器的代表產品,*高的性能達到800MHz帶寬,可記錄到1ns左右的快速瞬變偶發事件.
  數字示波器缺少余輝顯示功能,因為它是數字處理,只有兩個狀態,非高即低,原則上波形也是兩個顯示。為達到模擬示波器那樣的多層次亮度變化,必須采用專用圖象處理芯片,例如TEK公司采用DPX型處理器芯片,具有數據采集、圖象處理和存儲等多項功能,DPX芯片由130萬個晶體管組成,采用0.65μmCMOS工藝,并行流水結構,取樣率高。它既是數據采集芯片,同時也是光柵掃描器,模擬示波管屏幕熒光體的發光特性,用16級亮度分級,將波形存儲在500×200像素的LCD單色或彩色顯示屏上,每1/30秒更新一次。由于模擬存儲示波器只能依靠照相底片記錄波形,對數據保存并不方便,而數字熒光示波器是數字處理的顯示,數據記錄、處理、保存都十分方便。例如用紅色表示出現幾率*高的波形,蘭色表示出現幾率*低的波形,達到一目了然。由于數字示波器已經達到4GHz以上帶寬的水平,配合熒光顯示特性,總的性能優于模擬存儲示波器。

4、數字熒光示波器

  數字熒光示波器(DPO)為示波器系列增加了一種新的類型,能實時顯示、存貯和分析復雜信號的三維信號信息:幅度、時間和整個時間的幅度分布。
DSO
采用串行處理的體系結構捕獲、顯示和分析信號;相對而言,DPO為完成這些功能采用的是并行體系結構。并行結構和基于ASIC硬件的處理技術,使數字熒光示波器能夠捕捉到當今復雜的動態信號中的全部細節和異常情況,并以人類的眼睛的接受速度顯示出來。
  普通數字示波器要觀察偶發事件需要使用長時間記錄,然后作信號處理,這種辦**漏掉非周期性出現的信號和不能顯示出信號的動態特性。數字熒光示波器能夠顯示復雜波形中的微細差別,以及出現的頻繁程度。例如觀察電視信號,既有行掃描、幀掃描、視頻信號和伴音信號,還要記錄電視信號中的異常現象,對于專業人員和維修人員都是同樣重要的。

5、手持示波表

由于其便攜性,重量輕可由電池供電,特別適于現場使用

6、基于PC機的虛擬示波器

    獨立的傳統儀器,性能強大,但是價格昂貴,且被廠家限定了功能,只能完成一件或幾件具體的工作,因此,用戶通常都不能夠對其加以擴展或自定義其功能。儀器的旋鈕和開關、內置電路及用戶所能使用的功能對這臺儀器來說都是固定的。另外,開發這些儀器還必須要用專門的技術和高成本的元部件,從而使它們身價頗高且很不容易更新。基于PC機的虛擬示波器誕生以來就充分利用了現成即用的PC機所帶來的*新科技這些科技和性能上的優勢迅速縮短了獨立的傳統儀器和PC機之間的距離,包括功能強大的處理器(如Pentium4)、操作系統及微軟WindowsXPNET技術和AppleMac OSx。除了融合諸多功能強大的特性,這些平臺還為用戶提供了簡單的聯網工具。此外,傳統儀器往往不便隨身攜帶,而虛擬儀器可以在筆記本電腦上運行,充分體現了其便攜特性。需要經常變換應用項目和系統要求的工程師和科學家們需要有非常靈活的開發平臺以便創建適合自己的解決方案。可以使用虛擬儀器以滿足特定的需要,因為有安裝在PC機上的應用軟件和一系列可選的插入式硬件,無需更換整套設備,即能完成新系統的開發。

滬公網安備 31010102004802號