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一、模擬和數(shù)字，各有千秋廿世紀(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(kāi)發(fā)需要性能良好的波形觀察工具，帶寬100MHz的同步示波器開(kāi)發(fā)成功，
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(wèn)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(kāi)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6GHz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(méi)有更大的進(jìn)展，開(kāi)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全面推進(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(méi)
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)和超
前觸發(fā)能力。廿世紀(jì)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(shì)，模擬示波器的確從前臺(tái)退到后臺(tái)。

　　但是模擬示波器的某些特點(diǎn)，卻是數(shù)字示波器所不具備的：操作簡(jiǎn)單——全
部操作都在面板上，波形反應(yīng)及時(shí)，數(shù)字示波器往往要較長(zhǎng)處理時(shí)間。

　　垂直分辨率高——連續(xù)而且無(wú)限級(jí)，數(shù)字示波器分辨率一般只有8 位至10位。

　　數(shù)據(jù)更新快——每秒捕捉幾十萬(wàn)波形，數(shù)字示波器每秒捕捉幾十個(gè)波形。

　　實(shí)時(shí)帶寬和實(shí)時(shí)顯示——連續(xù)波形與單次波形的帶寬相同，數(shù)字示波器的帶
寬與取樣率密切相關(guān)，取樣率不高時(shí)需借助內(nèi)插計(jì)算，容易出現(xiàn)混淆波形。

　　簡(jiǎn)而言之，模擬示波器為工程技術(shù)人員提供眼見(jiàn)為實(shí)的波形，在規(guī)定的帶寬
內(nèi)可非常放心進(jìn)行測(cè)試。人類(lèi)五官中眼睛視覺(jué)十分靈敏，屏幕波形瞬間反映至大
腦作出判斷，微細(xì)變化都可感知。因此，模擬示波器深受使用者的歡迎。

　　二、數(shù)字示波器八十年代的數(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(lái)
甚至停產(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，更重要的是它的全面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(shuō)，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zui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，甚至10GHz.其次，提高數(shù)字示波器的更新率，達(dá)到模擬示波器
相同的水平，zui高可達(dá)每秒40萬(wàn)個(gè)波形，對(duì)觀察偶發(fā)信號(hào)和捕捉毛刺脈沖就方便
多了。

　　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*自動(dòng)測(cè)量，使用上與模擬示波器同樣方便。

　　zui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(chēng)為數(shù)字熒光示波器或數(shù)字余輝示波器。

　　三、數(shù)字示波器要有模擬功能模擬示波器用陰極射線示波管顯示波形，示波
管的帶寬與模擬示波器的相同，亦即示波管內(nèi)的電子運(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
形的高度高，高頻波形的高度低。利用熒光屏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)示波器就是這種示波器的代表產(chǎn)品，zui
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(wú)" 兩個(gè)顯示。為達(dá)到模擬示波器那樣的多層次
亮度變化，必需采用圖像處理芯片，例如TEK 公司采用DPX 型處理器芯片，
具有數(shù)據(jù)采集、圖像處理和存儲(chǔ)等多項(xiàng)功能，DPX 芯片由130 萬(wàn)個(gè)晶體管組成，
采用0.65um的CMOS工藝，并行流水結(jié)構(gòu)，取樣率2GS/s.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0.33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)保存并不十分方便。例如用紅
色表示出現(xiàn)機(jī)率zui高的波形，蘭色表示出現(xiàn)機(jī)率zui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1GHz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。

　　四、數(shù)字熒光示器去年電子示波器制造商TEK 公司首先推出數(shù)字熒光示
波器兩種系列TDS500（單色）和TDS700（彩色），具有500MHz-2GHz 帶寬，取樣
率zui高2GHz，zui多4 通道輸入，屬于中數(shù)字示波器，價(jià)位在10，000 美元以
上。今年生產(chǎn)一種TDS3000 系列數(shù)字熒光示波器，起價(jià)只3 ，000 美元，帶寬500MHz ，
取樣率zui高5GS/s ，受到用戶的歡迎。另一家專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)數(shù)字示波器的LeCroy公司，
今年也推出一種數(shù)字余輝示波器，名稱(chēng)雖有別于數(shù)字熒光示波器，它們的功能實(shí)
際上是相同的。Waverunner系列的帶寬500MHz，取樣率500MS/s ，zui多4 通道輸
入，起價(jià)5 ，999 美元。

　　以下較詳細(xì)介紹這兩種系列數(shù)字示波器的特點(diǎn)：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)中的異常現(xiàn)象，對(duì)于專(zhuān)業(yè)人員和維修人員都是同樣重
要的。

　　1.TEK 公司的TDS3000 數(shù)字熒光示波器提供多種測(cè)試模塊，可以從前面板右
上角插入四種模塊。例如觸發(fā)模塊可作邏輯狀態(tài)、邏輯圖形觸發(fā)，以及脈沖參數(shù)
（上升、下降邊，寬度、周期等）；電視模塊于多種制式的（NTCS、PAL 和
SECAM ）波形記錄；快速傅里葉變換（FFT ）模塊可快速顯示信號(hào)的頻率成分和
頻譜分布，既可分析脈沖響應(yīng)，亦可分析諧波分布，并且識(shí)別和定位噪聲和干擾
來(lái)源。 TDS3000系列示波器是便攜式的，重量不到7 磅，可由電池供電，特別適
于現(xiàn)場(chǎng)使用。

　　2.LeCroy公司的Waverunner系列數(shù)字余輝示波器的余輝時(shí)間常數(shù)是可以改變
的，因此在使用上與模擬存儲(chǔ)示波器非常相似。它的抖動(dòng)和定時(shí)分析（JTA ）軟
件包可對(duì)屏幕顯示的信號(hào)作定量分析，例如，經(jīng)過(guò)數(shù)字處理后可在脈沖抖動(dòng)的波
形下面劃出亮線，亮線長(zhǎng)度表示抖動(dòng)范圍，zui亮部分表示zui常出現(xiàn)的抖動(dòng)區(qū)。積
累波形數(shù)目達(dá)10萬(wàn)個(gè)，結(jié)果可繪制成直方圖。 Waverunner 示波器還有兩種測(cè)試
用軟件包：數(shù)字和測(cè)量軟件包，波形分析軟件包。前者可自動(dòng)測(cè)量和分析40種常
用參數(shù)（如脈沖上升、下降時(shí)間，zui大、zui小值，偏差值等），預(yù)測(cè)某種參數(shù)的
趨勢(shì)（如測(cè)量IC的傳輸延時(shí)的變動(dòng)范圍）。后者包括FFT 分析，zui多可達(dá)10（6 ）
點(diǎn)的記錄長(zhǎng)度；高分辨率方式；包絡(luò)方式；模板測(cè)試；合格/ 不合格測(cè)試等。各
種測(cè)試結(jié)果均利用彩色顯示器的不同顏色不同亮度表示結(jié)果，真正讓使用者的視
覺(jué)獲得迅速的反應(yīng)，充分發(fā)揮余輝灰度的三維效應(yīng)。