模擬示波器與數(shù)字示波器差別是什么？

示波器是觀察波形的窗口，它讓設(shè)計人員或維修人員詳細看見電子波形，達到眼見為實的效果。因為人眼是zui靈敏的視覺器官，可以明察秋毫之末，極為迅速地反映物體至大腦，作出比較和判斷。因此，示波器亦譽為波形多用表。
早期示波器只顯示電壓隨時間的變化，作定性的觀察。隨后，改進的示波器具備定量的功能，測量幅度和時間，以及它們的變化情況。同時，為了記錄和比較偶發(fā)事件，要借助照相機和示波管的長余輝效應(yīng)。
模擬示波器的頻率特性由垂直放大器和陰極示波管來決定。八十年代示波器引入數(shù)字處理和微處理器，出現(xiàn)數(shù)字示波器，現(xiàn)在把模擬示波器稱為模擬實時示波器（ART），數(shù)字示波器稱為數(shù)字存儲示波器（DSO）。
ART需要與帶寬相適應(yīng)的放大器和陰極射線示波管，隨著頻率的提高，對陰極射線示波管的工藝要求嚴(yán)格，成本增加，存并瓶頸。DSO只要與帶寬相適應(yīng)的高速A/D轉(zhuǎn)換器，其它存儲器和D/A轉(zhuǎn)換器以及顯示器都是較低速成的部件，顯示器可用LCD平面陣列和彩色屏幕。
DSO采用微處理器作控制和數(shù)據(jù)處理，使DSO具有超前觸發(fā)、組合觸發(fā)、毛刺捕捉、波形處理、硬拷貝輸出、軟盤記錄、長時間波形存儲等ART所不具備的功能，目前DSO的帶寬也超過1GHz，在許多方面都超過ART的性能。
DSO也有不足之處，帶寬取決于取樣率，比較通用的取樣率等于帶寬的4倍。復(fù)現(xiàn)的波形靠內(nèi)插算法補齊，波形會有失真；A/D轉(zhuǎn)換速度快，但D/A轉(zhuǎn)換速度慢，故波形更新率低，偶發(fā)信號會被遺漏；垂直分辨率一般用8位，顯然較低；面板旋鈕多，菜單復(fù)雜，使用不方便；沒有亮度調(diào)制，觀察不到三維圖形；波形存儲容量不夠，無法對波形進行處理等等。
目前DSO的不足之處已基本被克服，但是并非全部良好性能都體現(xiàn)在同一部示波器內(nèi)，亦即每部DSO都會有一定特點，也有某些不足，在選擇型號時應(yīng)該留意對比。有些型號的DSO具有與ART一樣的波形更新率，有些型號的DSO卻沒有，有一種DSO具有ART的熒光屏三維圖形顯示能力，而大部分DSO不具備這種性能。大部分DSO實時帶寬與單次帶寬相同，但也有只保證實時帶寬的DSO。
前述DSO都包含A/D轉(zhuǎn)換器和微處理器。這樣一來，在PC機增加插卡亦可構(gòu)成DSO，但一般取樣率較低，功能較少，價格也便宜。還有采用VXI總線的DSO模塊，以及機架式的DSO插件。
DSO的存儲器是示波器部件中僅次于A/D轉(zhuǎn)換器的元件，它保存被測信號的樣品，供后續(xù)的D/A轉(zhuǎn)換器把波形復(fù)原，現(xiàn)在存儲容量可達到1M以上。
普通DSO有8位垂直分辨率，即每次掃描有256個樣品，需要256點的存儲，相當(dāng)256字節(jié)。如果提高分辨率，將水平軸擴大10倍，則相當(dāng)20K字節(jié)；垂直軸亦擴大10倍，相當(dāng)40K字節(jié)。由此可見，DSOzui少應(yīng)有2K字節(jié)，中等的DSO應(yīng)有40K字節(jié)以上。如果要記錄10倍上述的波形，則起碼要400K字節(jié)以上。因此，存儲容量大小很重要。
反過來，存儲容量也影響到掃描速度，例如每掃跡只有50K點的存儲器，記錄100μs數(shù)據(jù)，則取樣間距是2ns，此時取樣率相當(dāng)500MS/s，以取樣率等于4倍帶寬計算，實時帶寬等于125MHz。
顯然,如果需要提高取樣率至1000MS/s，則記錄100μs的數(shù)據(jù)，需要100K點的存儲器。
為了存儲一幅完整的圖形，設(shè)圖素是1024×512=0.5M位，四幅圖形，要有2M位存儲量。在FFT分析中也需要額外的存儲量，將新的波形的分量與參考的波形或存儲的波形作對比。為便于波形存儲，有些DSO還提供軟盤或硬盤作數(shù)據(jù)記錄之用。
幾個概念：
示波器帶寬：定義為示波器能在屏幕上以不低于真實信號3dB幅度的顯示信號的zui高頻率。即，示波器所顯示的信號幅度為真實信號幅度的71%時的信號頻率。
示波器顯示的信號上升時間Tdisplay=((Trsignal)2+(Trscope)2)1/2
采樣速率：每秒采樣的點數(shù)
示波器的上升時間Tr:示波器理論上能夠顯示的zui快瞬變時間，與帶寬直接相關(guān)。Tr(ns)=350/BMHz
模擬示波器是利用CRT進行波形的顯示，輸入信號通過控制CRT的偏轉(zhuǎn)電場，控制電子束在熒光屏上掃描出信號的軌跡。信號在屏幕上顯示的時間受限于熒光物質(zhì)，zui常用的熒光物質(zhì)P31,其余輝顯示時間約為1ms,而P7則為300ms左右。因此在測量高頻數(shù)字信號的時候，將會由于信號頻率太快，而來不及顯示造成無法觀測。
數(shù)字示波器則克服了上述弱點，通過將采集到的模擬信號儲存后顯示，極大地提高了示波器的顯示范圍，擴展了示波器的功能。本文由安泰維修整理發(fā)布，更多有關(guān)示波器知識歡迎訪問安泰維修網(wǎng)；