【经验】是德科技解析数字示波器与模拟示波器的区别

时间： 2023-08-18 来源：是德科技 Keysight Technologies知乎

示波器(Oscilloscope)是什么？示波器是干什么用的？

示波器是在时域里，分析信号电压随时间变化波形的仪器。示波器广泛应用于电子电路测试与调试，计算机及通信高速信号测试，航空航天、雷达测量、医疗设备等领域。

示波器(Oscilloscope)的发展历史

第一台模拟示波器诞生于1939年，具有5MHz的带宽

第一台数字示波器诞生于1980年代，由HP(KEYSIGHT)发明

第一台混合信号示波器(MSO)诞生于1990年代初，由HP(Keysight)发明

我们今天聊聊模拟示波器，数字示波器和混合示波器的区别。

模拟示波器

始于40年代，是雷达技术的延伸，纯“模拟”技术实现。

第一种是模拟示波器，它使用阴极射线管来显示波形。屏幕上涂有荧光物质，只要被电子束集中就会发光。当连续的荧光点亮起时，您可以看到信号的再现图形。为了使示波器稳定地显示波形，必须使用触发。当显示屏上的整个波形迹线完成时，示波器会等到特定的事件发生后（例如，上升沿超过某个电压值）再次开始显示迹线。未经触发的显示画面是没有用处的，因为它显示的波形并不稳定（同样适用于下面将会讨论的 DSO 和 MSO 示波器）。

模拟示波器非常实用，因为荧光点会继续发光一段时间而不会马上消失。您可以在几个彼此重叠的示波器迹线上看到信号的毛刺或不规则性。由于当电子束击中屏幕时便会显示波形，所以显示信号的亮度与实际信号的亮度有关。这使显示屏与三维显示屏类似（换句话说，x 轴代表时间，y 轴代表电压，而 z 轴则代表亮度）。

模拟示波器的不足之处是无法使显示画面 “固定”，从而使波形停留较长的时间。当荧光物质不再发光时，该部分的信号也随之消失。此外，您无法自动执行波形测量，必须使用显示屏上的网格线进行手动测量。电子束在进行水平扫描和垂直扫描时存在一个速度上限，这会导致模拟示波器可显示的信号类型也十分有限。尽管模拟示波器目前还拥有不少用户，但其销量大不如前。数字示波器已经成为用户的主流选择。

模拟示波器的优点：

快速的波形捕获速度
灰度显示
价格便宜

模拟示波器的缺点：

不能存储波形
很难捕获瞬态现象
带宽窄，只能到几百MHz
通道数一般最多只有2个通道
参数测量很麻烦
不能作复杂的应用

数字存储示波器（DSO）

数字存储示波器始于80年代初期。采用现代的A/D技术和计算机技术实现的示波器，是示波器工业的一次革命，是当今示波器的主流。

数字存储示波器（通常称为 DSO）是为了弥补模拟示波器的诸多不足而发明的。 DSO 输入一个信号，并通过模数转换器将其数字化。图 12 显示了是德科技数字示波器采用的一种 DSO 体系结构。

衰减器会调整波形。垂直放大器会在波形传到模数转换器（ADC）时做进一步的调整。ADC 会对收到的信号进行采样和数字转换，随后将这个数据存入存储器中。触发器会寻找触发事件，而时基会调整示波器的时间显示。在示波器显示信号之前，微处理器系统可以执行您指定的其他后期处理任务。

数据以数字形式表示，可使示波器执行各种波形测量。信号可以无限期地存放在存储器中，也可打印或通过闪存、LAN、 USB 或 DVD-RW 传输到计算机中。事实上，您还能通过软件提供的虚拟前面板在计算机上控制和监测示波器。

数字示波器有哪些应用？

•电路诊断与调试

•电信号的参数测量

-- 电压、频率、相对相位、上升/下降时间、抖动、过冲等等

•高速数据采集

-- 用于数学后分析或自动测试系统中的高速数据采集

•信号完整性分析

--眼图、抖动、过冲

•标准总线的兼容性/一致性测试

-- 用于对PCI Express、USB、10M/100M/1000M以太网、SATA、HDMI等标准通讯总线的一致性/兼容性测试

•超宽带调制信号(UWB)的解调分析

-- 对诸如无线USB、超宽带雷达信号等UWB信号的调制质量进行分析

混合信号示波器（MSO）

DSO 的输入信号属于模拟信号，通过数模转换器将其数字化。随着数字电路技术的蓬勃发展，同时监测模拟信号与数字信号变得越来越重要。鉴于此，示波器厂商着手生产能够触发和显示模拟与数字信号的混合信号示波器。混合示波器就是除了具有常规的4个模拟通道外，同时配有数字通道来进行一些串行的解码分析功能等。

混合信号示波器的优点是可以触发任意组合的模拟与数字信号，并且显示以相同时基进行关联的所有信号。

示波器典型信号的测量流程

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