紀(jì)念終將逝去的模擬示波器

更新時(shí)間：2015-08-24

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在19世紀(jì)的歐洲，*臺(tái)火車(chē)曾被馬車(chē)遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后。而如今，高鐵時(shí)速早已突破400公里。生活在摩爾定律面前以十八個(gè)月為周期不斷被引爆，昨天還欲求千金買(mǎi)馬骨，今天就門(mén)前冷落車(chē)馬稀。模擬示波器就像是當(dāng)年的馬車(chē)，已經(jīng)在漸漸地淡出我們的視野，在能夠預(yù)見(jiàn)的某天，它終將會(huì)徹*底的離開(kāi)我們，成為測(cè)量?jī)x器史書(shū)上塵封的一頁(yè)。

1、曾經(jīng)的一代梟雄

zui早的模擬示波器出現(xiàn)于20世紀(jì)初期，大概只有幾MHz的帶寬，也就是我們?cè)缧┠暌?jiàn)到的那種CRT顯示屏的示波器。原理比較簡(jiǎn)單，在高中物理中已經(jīng)有講過(guò)：模擬示波器內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生周期性的鋸齒波信號(hào)來(lái)控制銀光平電子槍的水平偏轉(zhuǎn)，被測(cè)的電壓經(jīng)過(guò)放大后控制熒光屏電子槍的垂直偏轉(zhuǎn)。這樣一來(lái)，光斑或者亮線就清楚的顯示在熒光屏上了，就是形成了波形。

2、一度被推上神壇

在數(shù)字示波器剛剛推出的時(shí)候，很多資歷較老的工程師是很不信任的，他們覺(jué)得模擬示波器是實(shí)時(shí)示波器，而數(shù)字示波器不實(shí)時(shí)。事實(shí)確實(shí)如此。因?yàn)閿?shù)字示波器要先把一段數(shù)據(jù)采集到高速緩存里面，然后再停止采集，再由后面的處理器把緩存里的數(shù)據(jù)取出來(lái)再進(jìn)行內(nèi)插、分析、測(cè)量、顯示。特別是在21世紀(jì)之前，這個(gè)數(shù)據(jù)處理的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于示波器采集波形的時(shí)間，也就是說(shuō)絕大多數(shù)的波形都被漏掉了（英文文獻(xiàn)稱“deadtime"，也即死區(qū)時(shí)間）。而模擬示波器在帶寬足夠的情況下，可以實(shí)時(shí)顯示電壓的變化情況，這在示波器發(fā)展過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。

3、硬傷注定將被時(shí)代拋棄

模擬示波器的優(yōu)點(diǎn)毋庸贅述，實(shí)時(shí)性好、原理簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。但是本身的儀器原理也包含了終將會(huì)被時(shí)代拋棄的硬傷。大抵有以下幾條：

a、帶寬有限：這是致命硬傷。前面已經(jīng)提到，模擬示波器的輸入信號(hào)是放大后直接控制CRT顯示屏的電子槍偏轉(zhuǎn)。雖然放大器的帶寬可以越來(lái)越高，但是CRT電子槍的偏轉(zhuǎn)速度是有限的，對(duì)于高頻信號(hào)，電子槍的速度跟不上信號(hào)變化。因此，當(dāng)前模擬示波器帶寬真的很難做上去。

b、無(wú)法存儲(chǔ)和分析：很多老工程師非常清楚，用模擬示波器保存波形是要拿相機(jī)拍照的，如果要測(cè)幅度、周期、上升時(shí)間，只能手動(dòng)去搞。要是想測(cè)相位差、功率這些，對(duì)于模擬示波器簡(jiǎn)直是體力活。

c、觸發(fā)能力太弱：基本只能邊沿觸發(fā)吧。想脈寬觸發(fā)、斜率觸發(fā)根本不可能，更不要開(kāi)個(gè)圖形來(lái)做模板觸發(fā)這種腦洞大開(kāi)的觸發(fā)方式了。

d、性能不穩(wěn)定：畢竟是大量的模擬器件，時(shí)間長(zhǎng)了之后指標(biāo)就不穩(wěn)了，溫漂也要嚴(yán)重的多。

4、示波器發(fā)展的新寵兒

在20世紀(jì)80年代開(kāi)始，數(shù)字示波器逐漸嶄露頭角。特別是隨著高速ADC芯片和數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字示波器在帶寬、觸發(fā)、分析、顯示方面全面超越了模擬示波器?，F(xiàn)在市面上在售的示波器基本全都是數(shù)字示波器了。

這里要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)仍然是死區(qū)時(shí)間，這依賴的是數(shù)字示波器后面的處理和顯示速度。雖然在現(xiàn)有的技術(shù)水平下仍然無(wú)法做到實(shí)時(shí)處理，但是處理的速度越快，丟失的波形就越少，有關(guān)這方面性能是指標(biāo)叫做——波形刷新率。因此大家選用示波器的時(shí)候也記得關(guān)注一下這個(gè)參數(shù)，畢竟對(duì)于200MHz帶寬示波器來(lái)說(shuō)，幾乎所有的品牌都會(huì)配1G的采樣率，但是波形刷新率就差好多了，品牌只做到的50K，甚至只有5k，而ZDS2024 Plus做到330k，波形觀測(cè)的死區(qū)時(shí)間就少了特別多，那示波器抓到異常波形的概率就更大了，這一點(diǎn)的差別還是很大的。

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