1、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(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)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(cè)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(guó)和法國(guó)甚至退出示波器市場(chǎng),技術(shù)以美國(guó)**,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)和處理,以及多種觸發(fā)和預(yù)前觸發(fā)能力。二十世紀(jì)八十年代數(shù)字示波器異軍突起,大有**取代模擬示波器之勢(shì),模擬示波器逐漸從前臺(tái)退到后臺(tái)。
2、中期數(shù)字示波器獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷
八十年代的數(shù)字示波器處在轉(zhuǎn)型階段,還有不少地方要改進(jìn),美國(guó)的TEK公司和HP公司都對(duì)數(shù)字示波器的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。它們后來停產(chǎn)模擬示波器,并且只生產(chǎn)性能好的數(shù)字示波器。進(jìn)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**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(diǎn),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*初取樣率等于兩倍帶寬,提高至五倍甚至十倍,相應(yīng)對(duì)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(dá)到模擬示波器相同水平,*高可達(dá)每秒40萬個(gè)波形,使觀察偶發(fā)信號(hào)和捕捉毛刺脈沖的能力大為增強(qiáng)。
再次,采用多處理器加快信號(hào)處理能力,從多重菜單的煩瑣測(cè)量參數(shù)調(diào)節(jié),改進(jìn)為簡(jiǎn)單的旋鈕調(diào)節(jié),甚至完全自動(dòng)測(cè)量,使用上與模擬示波器同樣方便。
*后,數(shù)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(tài),即顯示出信號(hào)的幅值、時(shí)間以及幅值在時(shí)間上的分布。具有這種功能的數(shù)字示波器稱為數(shù)字熒光示波器或數(shù)字余輝示波器即數(shù)模兼合。
3、數(shù)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(nèi)電子運(yùn)動(dòng)速度與信號(hào)頻率成正比,信號(hào)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)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)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,模擬存儲(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)字示波器缺少余輝顯示功能,因?yàn)樗菙?shù)字處理,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)顯示。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理芯片,例如TEK公司采用DPX型處理器芯片,具有數(shù)據(jù)采集、圖象處理和存儲(chǔ)等多項(xiàng)功能,DPX芯片由130萬個(gè)晶體管組成,采用0.65μm的CMOS工藝,并行流水結(jié)構(gòu),取樣率高。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單色或彩色顯示屏上,每1/30秒更新一次。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)字處理的顯示,數(shù)據(jù)記錄、處理、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,配合熒光顯示特性,總的性能優(yōu)于模擬存儲(chǔ)示波器。
4、數(shù)字熒光示波器
數(shù)字熒光示波器(DPO)為示波器系列增加了一種新的類型,能實(shí)時(shí)顯示、存貯和分析復(fù)雜信號(hào)的三維信號(hào)信息:幅度、時(shí)間和整個(gè)時(shí)間的幅度分布。
DSO采用串行處理的體系結(jié)構(gòu)捕獲、顯示和分析信號(hào);相對(duì)而言,DPO為完成這些功能采用的是并行體系結(jié)構(gòu)。并行結(jié)構(gòu)和基于ASIC硬件的處理技術(shù),使數(shù)字熒光示波器能夠捕捉到當(dāng)今復(fù)雜的動(dòng)態(tài)信號(hào)中的全部細(xì)節(jié)和異常情況,并以人類的眼睛的接受速度顯示出來。
普通數(shù)字示波器要觀察偶發(fā)事件需要使用長(zhǎng)時(shí)間記錄,然后作信號(hào)處理,這種辦**漏掉非周期性出現(xiàn)的信號(hào)和不能顯示出信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性。數(shù)字熒光示波器能夠顯示復(fù)雜波形中的微細(xì)差別,以及出現(xiàn)的頻繁程度。例如觀察電視信號(hào),既有行掃描、幀掃描、視頻信號(hào)和伴音信號(hào),還要記錄電視信號(hào)中的異?,F(xiàn)象,對(duì)于專業(yè)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(xiàn)場(chǎng)使用
6、基于PC機(jī)的虛擬示波器
獨(dú)立的傳統(tǒng)儀器,性能強(qiáng)大,但是價(jià)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?qū)ζ浼右詳U(kuò)展或自定義其功能。儀器的旋鈕和開關(guān)、內(nèi)置電路及用戶所能使用的功能對(duì)這臺(tái)儀器來說都是固定的。另外,開發(fā)這些儀器還必須要用專門的技術(shù)和高成本的元部件,從而使它們身價(jià)頗高且很不容易更新?;?span lang="EN-US">PC機(jī)的虛擬示波器誕生以來就充分利用了現(xiàn)成即用的PC機(jī)所帶來的*新科技這些科技和性能上的優(yōu)勢(shì)迅速縮短了獨(dú)立的傳統(tǒng)儀器和PC機(jī)之間的距離,包括功能強(qiáng)大的處理器(如Pentium4)、操作系統(tǒng)及微軟WindowsXP、NET技術(shù)和AppleMac OSx。除了融合諸多功能強(qiáng)大的特性,這些平臺(tái)還為用戶提供了簡(jiǎn)單的聯(lián)網(wǎng)工具。此外,傳統(tǒng)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(yùn)行,充分體現(xiàn)了其便攜特性。需要經(jīng)常變換應(yīng)用項(xiàng)目和系統(tǒng)要求的工程師和科學(xué)家們需要有非常靈活的開發(fā)平臺(tái)以便創(chuàng)建適合自己的解決方案??梢允褂锰摂M儀器以滿足特定的需要,因?yàn)橛邪惭b在PC機(jī)上的應(yīng)用軟件和一系列可選的插入式硬件,無需更換整套設(shè)備,即能完成新系統(tǒng)的開發(fā)。