示波器是一種圖形輸出設(shè)備,它描繪電信號(hào)源的波形曲線。這一簡單的波形能夠說明信號(hào)源的許多特性:信號(hào)源的時(shí)間和電壓值、振蕩信號(hào)源的頻率、信號(hào)源所代表電路中“變化部分”信號(hào)源的特定部分相對(duì)于其它部分的發(fā)生頻率、是否存在故障部件使信號(hào)源產(chǎn)生失真、信號(hào)源的直流成份(DC)和交流成份(AC)、信號(hào)源的噪聲值和噪聲隨時(shí)間變化的情況、比較多個(gè)波形信號(hào)源等。
示波器種類包括模擬示波器,數(shù)字示波器,數(shù)字熒光示波器,數(shù)字存儲(chǔ)示波器,基于PC的數(shù)字示波器,手持?jǐn)?shù)字示波器等。
示波器的發(fā)展過程
初期主要為模擬示波器
二十世紀(jì)四十年代是電子示波器興起的時(shí)代,雷達(dá)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(chǔ)。五十年代半導(dǎo)體和電子計(jì)算機(jī)的
問世,促進(jìn)電子示波器的帶寬達(dá)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(xiàn),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(chǔ)示波管;便攜式、插件式示波器成為系列產(chǎn)品。七十年代模擬式電子示波器達(dá)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(biāo)志著當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)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(jìn)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(shù)以美國**,中低檔產(chǎn)品由日本生產(chǎn)。
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(jìn)。數(shù)字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉(zhuǎn)換器的性能,對(duì)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(chǔ)和處置,以及多種觸發(fā)和預(yù)前觸發(fā)能力。廿世紀(jì)八十年代數(shù)字示波器異軍突起,成果累累,大有**取代模擬示波器之勢,模擬示波器逐漸從前臺(tái)退到后臺(tái)。
模擬示波器用陰極射線管輸出波形,示波管的帶寬與模擬示波器的相同,亦即示波管內(nèi)電子運(yùn)動(dòng)速度與信號(hào)源頻率成正比,信號(hào)源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(hào)源的第三維信息,如用屏幕垂直軸表示幅度,水平軸表示時(shí)間,則屏幕亮度可表示信號(hào)源幅度隨時(shí)間分布的變化。這種與時(shí)間有關(guān)的熒光余輝(灰度定標(biāo))效應(yīng)對(duì)觀察混合波形和偶發(fā)波形十分有效,數(shù)字存儲(chǔ)示波器就是這種專用示波器的代表產(chǎn)品,*高的性能達(dá)到800MHz帶寬,可記錄到1ns左右的快速瞬變偶發(fā)事件。
數(shù)字示波器缺少余輝輸出功能,因?yàn)樗菙?shù)字處置,只有兩個(gè)狀態(tài),非高即低,原則上波形也是“有”和“無”兩個(gè)輸出。為達(dá)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置芯片,它既是數(shù)據(jù)采集芯片,同時(shí)也是光柵掃描器,模擬示波管屏幕熒光體的發(fā)光特性,用16級(jí)亮度分級(jí),將波形存儲(chǔ)在500×200像素的LCD單色或彩色輸出屏上,每1/30秒更新一次泰克數(shù)字示波器。由于模擬存儲(chǔ)示波器只能依靠照相底片記錄波形,對(duì)數(shù)據(jù)保存并不方便,而數(shù)字熒光示波器是數(shù)字處置的輸出,數(shù)據(jù)記錄、處置、保存都十分方便。例如用紅色表示出現(xiàn)幾率*高的波形,蘭色表示出現(xiàn)幾率*低的波形,達(dá)到一目了然。由于數(shù)字示波器已經(jīng)達(dá)到4GHz以上帶寬的水平,配合熒光輸出特性,總的性能優(yōu)于模擬存儲(chǔ)示波器。
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