示波器是一種圖形顯示設備，它描繪電信號的波形曲線。這一簡單的波形能夠說明信號的許多特性：信號的時間和電壓值、振蕩信號的頻率、信號所代表電路中“變化部分”信號的特定部分相對于其它部分的發(fā)生頻率、是否存在故障部件使信號產生失真、信號的直流成份(DC)和交流成份(AC)、信號的噪聲值和噪聲隨時間變化的情況、比較多個波形信號等。 示波器種類: 模擬示波器.、數字示波器、.數字熒光示波器.、基于PC的數字示波器和手持數字示波器. 一 示波器的發(fā)展過程 初期主要為模擬示波器。廿世紀四十年代是電子示波器興起的時代，雷達和電視的開發(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。五十年代半導體和電子計算機的問世，促進電子示波器的帶寬達到100MHz。六十年代美國、日本、英國、法國在電子示波器開發(fā)方面各有不同的貢獻，出現帶寬6GHz的取樣示波器、帶寬4GHz的行波示波管、1GHz的存儲示波管；便攜式、插件式示波器成為系列產品。七十年代模擬式電子示波器達到高峰，行譜系列非常完整，帶寬1GHz的多功能插件式示波器標志著當時科學技術的高水平，為測試數字電路又增添邏輯示波器和數字波形記錄器。模擬示波器從此沒有更大的進展，開始讓位于數字示波器，英國和法國甚至退出示波器市場，技術以美國，中低檔產品由日本生產。 模擬示波器要提高帶寬，需要示波管、垂直放大和水平掃描全面推進。數字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉換器的性能，對示波管和掃描電路沒有特殊要求。加上數字示波管能充分利用記憶、存儲和處理，以及多種觸發(fā)和預前觸發(fā)能力。廿世紀八十年代數字示波器異軍突起，成果累累，大有全面取代模擬示波器之勢，模擬示波器逐漸從前臺退到后臺。但是在發(fā)展初期模擬示波器的某些特點，卻是數字示波器所不具備的： ○ 操作簡單：全部操作都在面板上可以找到，波形反應及時，數字示波器往往要較長處理時間。 ○ 垂直分辨率高：連續(xù)而且無限級，數字示波器分辨率一般只有8位至10位。 ○ 數據更新快：每秒捕捉幾十萬個波形，數字示波器每秒捕捉幾十個波形。 ○ 實時帶寬和實時顯示：連續(xù)波形與單次波形的帶寬相同，數字示波器的帶寬與取樣率密切相關，取樣率不高時需借助內插計算，容易出現混淆波形。 簡而言之，模擬示波器為工程技術人員提供眼見為實的波形，在規(guī)定的帶寬內可非常放心進行測試。人類五官中眼睛視覺神經十分靈敏，屏幕波形瞬間反映至大腦作出判斷，細微變化都可感知。因此，剛開始模擬示波器深受使用者的歡迎。 中期數字示波器 八十年代的數字示波器處在轉型階段，還有不少地方要改進，美國的TEK公司和HP公司都對數字示波器的發(fā)展作出貢獻。它們后來停產模擬示波器，并且只生產性能好的數字示波器。進入九十年代，數字示波器除了提高帶寬到1GHz以上，更重要的是它的全面性能超越模擬示波器。出現所謂數字示波器模擬化的現象，換句話說，盡量吸收模擬示波器的優(yōu)點，使數字示波器更好用。 數字示波器首先在取樣率上提高，從zui初取樣率等于兩倍帶寬，提高至五倍甚至十倍，相應對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，提高數字示波器的更新率，達到模擬示波器相同水平，zui高可達每秒40萬個波形，使觀察偶發(fā)信號和捕捉毛刺脈沖的能力大為增強。 再次，采用多處理器加快信號處理能力，從多重菜單的煩瑣測量參數調節(jié)，改進為簡單的旋鈕調節(jié)，甚至*自動測量，使用上與模擬示波器同樣方便。 zui后，數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)，即顯示出信號的幅值、時間以及幅值在時間上的分布。具有這種功能的數字示波器稱為數字熒光示波器或數字余輝示波器即數模兼合。 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，亦即示波管內電子運動速度與信號頻率成正比，信號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的第三維信息，如用屏幕垂直軸表示幅度，水平軸表示時間，則屏幕亮度可表示信號幅度隨時間分布的變化。這種與時間有關的熒光余輝(灰度定標)效應對觀察混合波形和偶發(fā)波形十分有效，模擬存儲示波器就是這種示波器的代表產品，zui高的性能達到800MHz帶寬，可記錄到1ns左右的快速瞬變偶發(fā)事件. 數字示波器要有模擬功能 數字示波器缺少余輝顯示功能,因為它是數字處理，只有兩個狀態(tài)，非高即低，原則上波形也是“有”和“無”兩個顯示。為達到模擬示波器那樣的多層次亮度變化，必須采用圖象處理芯片，例如TEK公司采用DPX型處理器芯片，具有數據采集、圖象處理和存儲等多項功能，DPX芯片由130萬個晶體管組成，采用0.65μm的CMOS工藝，并行流水結構，取樣率高。它既是數據采集芯片，同時也是光柵掃描器，模擬示波管屏幕熒光體的發(fā)光特性，用16級亮度分級，將波形存儲在500×200像素的LCD單色或彩色顯示屏上，每1/30秒更新一次。由于模擬存儲示波器只能依靠照相底片記錄波形，對數據保存并不方便，而數字熒光示波器是數字處理的顯示，數據記錄、處理、保存都十分方便。例如用紅色表示出現幾率zui高的波形，蘭色表示出現幾率zui低的波形，達到一目了然。由于數字示波器已經達到4GHz以上帶寬的水平，配合熒光顯示特性，總的性能優(yōu)于模擬存儲示波器。