三、數(shù)字示波器與模擬示波器的比較
在發(fā)展初期模擬示波器的某些特點(diǎn),是數(shù)字示波器所不具備的:
操作簡(jiǎn)單:全部操作都在面板上可以找到,波形反應(yīng)及時(shí),數(shù)字示波器往往要較長(zhǎng)處理時(shí)間。
垂直分辨率高:連續(xù)而且無限級(jí),數(shù)字示波器分辨率一般只有8位至10位。
數(shù)據(jù)更新快:每秒捕捉幾十萬個(gè)波形,數(shù)字示波器每秒捕捉幾十個(gè)波形。
實(shí)時(shí)帶寬和實(shí)時(shí)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(guān),取樣率不高時(shí)需借助內(nèi)插計(jì)算,容易出現(xiàn)混淆波形。
簡(jiǎn)而言之,模擬示波器為工程技術(shù)人員提供眼見為實(shí)的波形,在規(guī)定的帶寬內(nèi)可非常放心進(jìn)行測(cè)試。人類五官中眼睛視覺神經(jīng)十分靈敏,屏幕波形瞬間反映至大腦作出判斷,細(xì)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。隨著數(shù)字示波器的出現(xiàn)經(jīng)常有人問DSO能替代模擬示波器嗎?問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)。有些情況下DSO的優(yōu)點(diǎn)比較明顯,而在另一些情況下模擬示波器要比現(xiàn)有的DSO都要好。
簡(jiǎn)單重復(fù)性信號(hào):使用模擬示波器DSO示波器通常都能很好的觀察簡(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)于模擬示波器來說,由于CRT的余輝時(shí)間很短,因而很難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)速率無關(guān)。隨著被測(cè)信號(hào)情況的不同,這個(gè)可能是優(yōu)點(diǎn)也可能是缺點(diǎn)。對(duì)于顯示具有足夠重復(fù)速率的重復(fù)性信號(hào)的快速沿來說,DSO和模擬示波器的性能幾乎沒有什么區(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)顯示能力使它在每一時(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掃跡的次數(shù))很高。在高掃描速度時(shí)可以遠(yuǎn)超過100000次掃描/秒。所以信號(hào)的任何變化都會(huì)立即顯示出來。而且有些信號(hào)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。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。每秒鐘采集波形的次數(shù)遠(yuǎn)低于100次。在有些示波器上,甚至不超過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)。
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)域中見到,這些信號(hào)常用來作為信息的載體。為此目的可以有多種形式,例如正弦波、脈沖、斜波或階梯波等。而且多種調(diào)制信號(hào)和多種調(diào)制方式常常可能同時(shí)使用。一個(gè)常見的復(fù)雜模擬信號(hào)的事例就是全電視信號(hào)。此信號(hào)由多種不同頻率不同幅度的的分量構(gòu)成。既包括脈沖也包括方波,再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,模擬示波器和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)行最佳的觀察。
例如模擬示波器具有無限的分辨率和每秒鐘很高的掃描次數(shù),它能顯示出波形在時(shí)間上的分布。波形掃描上的亮度變化正比于信號(hào)在某一特定電平持續(xù)的時(shí)間。這就很好的顯示出了彩色調(diào)制的情況。由于示波器具有很高的波形更新速率,所以能立即顯示出對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整的效果。使用DSO時(shí),由于其采樣點(diǎn)數(shù)有限以及沒有亮度的變化,使得很多波形細(xì)節(jié)信息無法顯示出來。雖然有些DSO可能具有兩個(gè)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。
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)或者某一特定行上彩色脈沖群,那么最好使用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)致顯示的畫面太暗而難以看見。而DSO則不論信號(hào)的重復(fù)速率高低,都具有一致的亮度,因而能以很高的亮度顯示此信號(hào)。
如果重復(fù)性的波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)波形是不可能看到這些尖峰或毛刺的。而當(dāng)使用DSO時(shí),使用峰值檢測(cè)就可以把這些尖峰顯示出來。