与时俱进 你不知道的示波器（下）

你不知道的示波器。...

ART

模拟实时示波器的基本架构由显示单元、垂直放大单元、水平放大单元、扫描与同步电路、电源单元、标准信号源组成。以后各阶段的ATR示波器基本都遵循这样的架构，只是不断换用更好性能的电路和元器件、加强各单元的性能提高示波器总体测量精度和工作带宽。后期的ART示波器引入以微处理器为核心的数控技术，进一步提高测量精度并逐步拓展了手动/自动测量功能和屏幕数据显示功能。



器件方面，早期的示波器采用电子管作为放大器件，由于标准电子管自身体积大，功耗也大，加上电子管工作所需高电压，所以配套的电源部分体积也很大，由此早期示波器普遍体积巨大功耗也很大。同时，由于电子管寿命和高压电路的可靠性，早期的示波器平均无故障时间比较短。晶体管的示波器在性能、体积、功耗、可靠性方面均有很大的提高，制作真正意义上的便携式示波器也成为可能。

集成电路和微处理器的应用是示波器的第二次革命，集成电路相对晶体管分立元件电路不但体积再次大幅度缩小，而且故障率明显降低，功耗也进一步减少。集成电路由小规模集成电路向中大规模集成电路发展，功能和性能也愈加强大。随着单片机微处理器的加入，示波器的控制电路由纯模拟控制向数字化控制发展。中后期的示波器基本都属于以微处理器为核心的数控产品，但对信号波形显示的处理依然是传统模拟线路构架，所以尽管有些产品有了自动测量和屏幕数据显示功能，但依然属于ART模拟示波器的行列。通过微处理器，在示波器屏幕上显示数据读出和手动/自动参数测量成为可能，这其实已经向数字示波器测量原理靠近了。数

字示波器性能提升很快，早期的国外大牌示波器传承模拟示波器技术，虽然信号前端处理向来做得比较好，但限于当时ADC和处理能器件总体性能，与现代主流示波器差距明显，尤其是在显示速度、存储深度、波形显示细节方面。目前即便是一些国产入门级数字示波器也比当年一些洋大牌中档产品在很多性能方面占优。



随着A/D转换芯片采样率的提升和价格下降以及微处理器运算速度的大幅提升，DSO数字存储示波器的性能有了巨大的飞跃，模拟示波器ART优势不再。数字示波器拥有高等效位数ENOB是示波器提供高精度、高分辨率测量的基础，与FFT频谱运算所能达到RBW最小分辨率和示波器对小信号测量都有密切关系。由于电子线路技术的进步和算法革新，数字示波器实际分辨率也较老产品有所提升，一些高性能的产品实际分辨率已可以超过相当于7位的水平更接近理想状态。另外，目前已有厂家推出基于12位ADC采样的高精度示波器。自从有了数字辉度技术，数字示波器在显示方面与传统模拟示波器的差距越来越小。数字示波器显示的图像由于是微处理器重建的，所以可以搭配各种尺寸分辨率的显示器，不再需要传统笨重的示波管主流的TFT液晶屏有重量轻、厚度薄、功耗小、显示稳定等无可比拟的优势。通过液晶屏的使用可以使示波器的厚度大为减少节约桌面空间也便于做成便携式产品，功耗大大减低不但节能也能使支持电池供电的便携式示波器有更长的续航时间。





在数字技术的支持下，示波器提供更多的触发方式，配合存储功能，大大提高了对异常事件信号捕捉的效率。随着数字存储芯片的廉价化和微处理器性能的提升，深存储功能在DSO示波器上廉价实现，即便是入门级产品也可以提供几兆深度的存储功能，在高端产品中甚至可达1Gpts，这在分析一些数据总线信号时非常有用。凭借数字示波器微电脑化软件化的架构，高端数字示波器配合内置软件可以实现丰富的拓展功能，如眼图功能和实时串行解码等。在示波器上实现频谱分析功能是数字示波器一大特色。

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