Eine kurze Diskussion über die Unterschiede zwischen analogen und digitalen Oszilloskopen
Um die Bandbreite analoger Oszilloskope zu erhöhen, müssen Oszilloskopröhren, vertikale Verstärkung und horizontale Abtastung umfassend gefördert werden. Um die Bandbreite eines digitalen Oszilloskops zu verbessern, müssen Sie nur die Leistung des Front-End-A/D-Wandlers verbessern, und es gibt keine besonderen Anforderungen an die Oszilloskopröhre und die Abtastschaltung. Darüber hinaus können digitale Oszilloskope Speicher, Speicherung und Verarbeitung sowie mehrere Trigger- und erweiterte Triggerfunktionen voll ausnutzen. In den 1980er Jahren tauchten plötzlich digitale Oszilloskope auf und erzielten zahlreiche Ergebnisse. Sie haben das Potenzial, analoge Oszilloskope vollständig zu ersetzen. Analoge Oszilloskope sind tatsächlich von der Rezeption in den Hintergrund gerückt.
Allerdings sind einige Funktionen analoger Oszilloskope bei digitalen Oszilloskopen nicht verfügbar: Einfache Bedienung – alle Vorgänge erfolgen auf dem Bedienfeld und die Wellenformreaktion erfolgt zeitnah. Digitale Oszilloskope benötigen häufig eine längere Verarbeitungszeit. Hohe vertikale Auflösung – kontinuierlich und unendlich. Die Auflösung digitaler Oszilloskope beträgt im Allgemeinen nur 8 bis 10 Bit. Daten werden schnell aktualisiert – Hunderttausende von Wellenformen werden pro Sekunde erfasst, und digitale Oszilloskope erfassen Dutzende von Wellenformen pro Sekunde. Echtzeitbandbreite und Echtzeitanzeige – die Bandbreite kontinuierlicher Wellenformen ist dieselbe wie die einzelner Wellenformen. Die Bandbreite digitaler Oszilloskope hängt eng mit der Abtastrate zusammen. Wenn die Abtastrate nicht hoch ist, sind Interpolationsberechnungen erforderlich, was leicht zu verwirrenden Wellenformen führen kann.
Kurz gesagt: Analoge Oszilloskope liefern Ingenieuren Wellenformen, die sie sehen und denen sie vertrauen können, sodass sie innerhalb einer bestimmten Bandbreite zuverlässig testen können. Unter den menschlichen Gesichtszügen ist das Sehvermögen sehr empfindlich. Die Bildschirmwellenform wird sofort zur Beurteilung an das Gehirn reflektiert, und selbst subtile Änderungen können wahrgenommen werden. Daher sind analoge Oszilloskope bei Benutzern sehr beliebt.
Digitale Oszilloskope erhöhen zunächst die Abtastrate von der anfänglichen Abtastrate, die der doppelten Bandbreite entspricht, auf das Fünf- oder sogar Zehnfache, und die Verzerrung, die bei der Sinuswellenabtastung auftritt, wird ebenfalls von 100 % auf 3 % oder sogar 1 % reduziert. Die Abtastrate einer Bandbreite von 1 GHz beträgt 5 GHz oder sogar 10 GHz. Zweitens erhöhen Sie die Aktualisierungsrate digitaler Oszilloskope auf das gleiche Niveau wie bei analogen Oszilloskopen, auf bis zu 400.000 Wellenformen pro Sekunde, was für die Beobachtung gelegentlicher Signale und die Erfassung von Störimpulsen wesentlich praktischer ist.
Drittens werden Multiprozessoren verwendet, um die Signalverarbeitungsfunktionen zu beschleunigen, und die umständliche Einstellung der Messparameter über mehrere Menüs wird auf eine einfache Knopfeinstellung oder sogar eine vollautomatische Messung verbessert und ist so bequem zu verwenden wie ein analoges Oszilloskop. Schließlich verfügt das digitale Oszilloskop wie das analoge Oszilloskop über eine Bildschirm-Persistenzmodusanzeige, die der Wellenform einen dreidimensionalen Zustand verleiht, d. h. es zeigt die Amplitude, Zeit und Verteilung der Amplitude im Zeitverlauf des Signals an. Digitale Oszilloskope mit dieser Funktion werden als digitale Phosphoroszilloskope oder digitale Persistenzoszilloskope bezeichnet.
Analoge Oszilloskope verwenden Kathodenstrahloszilloskope zur Anzeige von Wellenformen. Die Bandbreite des Oszilloskops ist dieselbe wie die des analogen Oszilloskops, d. h. die Geschwindigkeit der Elektronenbewegung im Oszilloskop ist proportional zur Signalfrequenz. Je höher die Signalfrequenz, desto schneller die Elektronengeschwindigkeit. Die Helligkeit des Oszilloskopbildschirms ist umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit des Elektronenstrahls. Die Wellenform mit niedriger Frequenz hat eine große Höhe und die Wellenform mit hoher Frequenz hat eine kleine Höhe. Die dreidimensionalen Informationen des Signals lassen sich leicht anhand der Helligkeit oder Graustufen des fluoreszierenden Bildschirms ermitteln. Wenn die vertikale Achse des Bildschirms zur Darstellung der Amplitude und die horizontale Achse die Zeit darstellt, kann die Bildschirmhelligkeit die Änderung der Signalamplitudenverteilung im Laufe der Zeit darstellen. Dieser zeitabhängige Fluoreszenz-Nachleuchteffekt (Graustufenskalierung) ist nützlich zur Beobachtung gemischter und sporadischer Wellenformen. Das analoge Speicheroszilloskop ist ein repräsentatives Produkt dieser Art von dediziertem Oszilloskop. Die höchste Leistung erreicht eine Bandbreite von 800 MHz und kann schnelle transiente Ereignisse von etwa 1 ns aufzeichnen.
Dem digitalen Oszilloskop fehlt die Persistenzanzeigefunktion, da es digital verarbeitet wird und nur zwei Zustände hat, entweder hoch oder niedrig. Im Prinzip zeigt die Wellenform auch „ja“ und „nein“ an. Um mehrstufige Helligkeitsänderungen wie bei einem analogen Oszilloskop zu erreichen, muss ein dedizierter Bildverarbeitungschip verwendet werden. Beispielsweise verwendet TEK einen DPX-Prozessorchip, der mehrere Funktionen wie Datenerfassung, Bildverarbeitung und Speicherung hat. Der DPX-Chip besteht aus 1,3 Millionen Transistoren. Er verwendet einen 0.65 µm CMOS-Prozess, eine parallele Pipeline-Struktur und eine Abtastrate von 2 GS/s.
Es ist sowohl ein Datenerfassungschip als auch ein Rasterscanner, der die Lumineszenzeigenschaften des Oszilloskop-Bildschirmleuchtstoffs simuliert und 16 Helligkeitsstufen verwendet, um die Wellenform alle 0,33 Sekunden auf einem 500*200 Pixel großen LCD-Monochrom- oder Farbdisplay zu speichern. Einmalige Aktualisierung. Da analoge Speicheroszilloskope Wellenformen nur auf fotografischen Filmen aufzeichnen können, sind sie für die Datenspeicherung nicht sehr praktisch. Beispielsweise stellt Rot die Wellenform mit der höchsten Auftrittswahrscheinlichkeit dar und Blau die Wellenform mit der niedrigsten Auftrittswahrscheinlichkeit, sodass dies auf einen Blick klar ist. Da digitale Oszilloskope die Bandbreite von 1 GHz erreicht haben und mit fluoreszierenden Anzeigeeigenschaften kombiniert werden, ist ihre Gesamtleistung besser als die von analogen Speicheroszilloskopen.
