Коротке обговорення відмінностей між аналоговими та цифровими осцилографами
Щоб збільшити пропускну здатність аналогових осцилографів, осцилографічні трубки, вертикальне підсилення та горизонтальне сканування повинні бути повністю сприяні. Щоб покращити смугу пропускання цифрового осцилографа, вам потрібно лише покращити продуктивність переднього аналого-цифрового перетворювача, і немає особливих вимог до трубки осцилографа та схеми сканування. Крім того, цифрові осцилографи можуть повною мірою використовувати пам’ять, зберігання та обробку, а також можливості багаторазового запуску та попереднього запуску. У 1980-х роках раптово з’явилися цифрові осцилографи, які досягли численних результатів. Вони можуть повністю замінити аналогові осцилографи. Аналогові осцилографи справді відійшли з ресепшн на другий план.
Однак деякі функції аналогових осцилографів недоступні в цифрових осцилографах: просте керування - усі операції виконуються на панелі, а відповідь форми сигналу своєчасна. Цифрові осцилографи часто потребують більш тривалого часу обробки. Висока вертикальна роздільна здатність - безперервна та нескінченна. Роздільна здатність цифрових осцилографів зазвичай становить лише 8-10 біт. Дані оновлюються швидко - сотні тисяч сигналів захоплюються за секунду, а цифрові осцилографи захоплюють десятки сигналів за секунду. Смуга пропускання в режимі реального часу та відображення в режимі реального часу - пропускна здатність безперервних сигналів така ж, як і для одиночних сигналів. Смуга пропускання цифрових осцилографів тісно пов'язана з частотою дискретизації. Коли частота дискретизації невисока, потрібне обчислення інтерполяції, що може легко призвести до заплутаних форм сигналу.
Коротше кажучи, аналогові осцилографи надають інженерам форми сигналів, які вони можуть бачити та вірити їм, дозволяючи їм впевнено тестувати в межах заданої смуги пропускання. Серед рис обличчя людини дуже чутливим є зір. Форма хвилі екрана миттєво відображається в мозку для оцінки, і можна відчути навіть незначні зміни. Тому аналогові осцилографи користуються великою популярністю серед користувачів.
Цифрові осцилографи спочатку збільшують частоту дискретизації від початкової частоти дискретизації, що дорівнює подвоєній смузі пропускання, до п’яти чи навіть десяти разів, а також спотворення, внесене до дискретизації синусоїдальної хвилі, також зменшується зі 100% до 3% або навіть 1%. Частота дискретизації смуги пропускання 1 ГГц становить 5 ГГц або навіть 10 ГГц. По-друге, збільште частоту оновлення цифрових осцилографів до рівня аналогових осцилографів, до 400000 сигналів за секунду, що буде набагато зручнішим для спостереження за випадковими сигналами та захоплення імпульсів збоїв.
По-третє, мультипроцесори використовуються для прискорення можливостей обробки сигналів, а громіздке налаштування параметрів вимірювання з кількох меню покращено до простого регулювання ручкою або навіть повністю автоматичного вимірювання, і його так само зручно використовувати, як аналоговий осцилограф. Нарешті, цифровий осцилограф, як і аналоговий, має екранне відображення в режимі збереження, який надає тривимірному стану сигналу, тобто відображає амплітуду, час і розподіл амплітуди в часі сигналу. Цифрові осцилографи з цією функцією називаються цифровими люмінофорними осцилографами або цифровими персистентними осцилографами.
Аналогові осцилографи використовують електронно-променеві осцилографи для відображення сигналів. Смуга пропускання осцилографа така ж, як і аналогового осцилографа, тобто швидкість руху електронів в осцилографі пропорційна частоті сигналу. Чим вище частота сигналу, тим швидше швидкість електронів. Екран осцилографа Яскравість обернено пропорційна швидкості електронного променя. Низькочастотний сигнал має велику висоту, а високочастотний сигнал має низьку висоту. Легко отримати тривимірну інформацію про сигнал, використовуючи яскравість або відтінки сірого флуоресцентного екрана. Якщо вертикальна вісь екрана використовується для представлення амплітуди, а горизонтальна вісь – час, тоді яскравість екрана може представляти зміну розподілу амплітуди сигналу з часом. Цей залежний від часу ефект післясвітіння флуоресценції (відтінки сірого) корисний для спостереження змішаних і спорадичних форм хвилі. Аналоговий запам'ятовуючий осцилограф є репрезентативним продуктом цього типу спеціальних осцилографів. Найвища продуктивність досягає смуги пропускання 800 МГц і може записувати швидкі перехідні процеси тривалістю близько 1 нс.
Цифровому осцилографу не вистачає функції постійного відображення, оскільки він є цифровою обробкою та має лише два стани: високий або низький. В принципі, сигнал також відображає «так» і «ні». Щоб досягти багаторівневих змін яскравості, як аналоговий осцилограф, необхідно використовувати спеціальну мікросхему обробки зображень. Наприклад, TEK використовує чіп процесора DPX, який виконує кілька функцій, таких як збір даних, обробка та зберігання зображень. Мікросхема DPX складається з 1,3 мільйона транзисторів. Він застосовує процес 0.65um CMOS, структуру паралельного конвеєра та частоту дискретизації 2GS/s.
Це і мікросхема для збору даних, і растровий сканер, який імітує люмінесцентні характеристики люмінофора екрана осцилографа, використовуючи 16 рівнів яскравості для збереження форми хвилі на монохромному або кольоровому рідкокристалічному дисплеї 500*200 пікселів кожні 0,33 секунди Оновіть один раз. Оскільки аналогові запам'ятовуючі осцилографи можуть покладатися лише на фотоплівки для запису сигналів, вони не дуже зручні для зберігання даних. Наприклад, червоний колір позначає форму сигналу з найвищою ймовірністю появи, а синій – форму сигналу з найменшою ймовірністю появи, так що це стає зрозумілим з першого погляду. Оскільки цифрові осцилографи досягли рівня смуги пропускання 1 ГГц і в поєднанні з характеристиками флуоресцентного дисплея, їхня загальна продуктивність краща, ніж аналогові запам’ятовуючі осцилографи.
