示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像,便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上,就可產(chǎn)生細小的光點(這是傳統(tǒng)的模擬示波器的工作原理)。在被測信號的作用下,電子束就好像一支筆的筆尖,可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線,還可以用它測試各種不同的電量,如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。
示波器一直是工程師設計、調(diào)試產(chǎn)品的好幫手。但隨著計算機、半導體和通信技術(shù)的發(fā)展,電路系統(tǒng)的信號時鐘速度越來越快,信號上升時間也越來越短,導致因底層模擬信號完整性問題引發(fā)的數(shù)字錯誤日益突出。針對這些新的測試挑戰(zhàn),示波器供應商不斷推出了性能更好的數(shù)字示波器。但要想準確快速地對系統(tǒng)信號進行分析,測量時還有很多新的因素必須考慮。如儀器速度能否跟上被測信號的變化、帶寬是否足夠、測量方法會不會引入干擾,甚至還有所使用的探頭是否合適等等。
模擬示波器采用的是模擬電路(示波管,其基礎(chǔ)是電子槍)電子槍向屏幕發(fā)射電子,發(fā)射的電子經(jīng)聚焦形成電子束,并打到屏幕上。屏幕的內(nèi)表面涂有熒光物質(zhì),這樣電子束打中的點就會發(fā)出光來。
數(shù)字示波器則是數(shù)據(jù)采集,A/D轉(zhuǎn)換,軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來的高性能示波器。數(shù)字示波器的工作方式是通過模擬轉(zhuǎn)換器(ADC)把被測電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。數(shù)字示波器捕獲的是波形的一系列樣值,并對樣值進行存儲,存儲限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止,隨后,數(shù)字示波器重構(gòu)波形。數(shù)字示波器可以分為數(shù)字存儲示波器(DSO),數(shù)字熒光示波器(DPO)和采樣示波器。
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(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、存儲和處理,以及多種觸發(fā)和超前觸發(fā)能力。廿世紀八十年代數(shù)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,模擬示波器的確從前臺退到后臺。