Trumpa diskusija apie analoginių ir skaitmeninių osciloskopų skirtumus
Norint padidinti analoginių osciloskopų pralaidumą, reikia visapusiškai skatinti osciloskopų vamzdelius, vertikalų stiprinimą ir horizontalųjį nuskaitymą. Norint pagerinti skaitmeninio osciloskopo pralaidumą, tereikia pagerinti priekinio A/D keitiklio veikimą, o osciloskopo vamzdeliui ir nuskaitymo grandinei nėra jokių specialių reikalavimų. Be to, skaitmeniniai osciloskopai gali visiškai išnaudoti atmintį, saugojimą ir apdorojimą, taip pat daugybę paleidimo ir pažangių paleidimo galimybių. Devintajame dešimtmetyje staiga atsirado skaitmeniniai osciloskopai ir pasiekė daug rezultatų. Jie gali visiškai pakeisti analoginius osciloskopus. Analoginiai osciloskopai iš tikrųjų pasitraukė iš registratūros į antrą planą.
Tačiau kai kurios analoginių osciloskopų funkcijos nepasiekiamos skaitmeniniuose osciloskopuose: paprastas valdymas – visos operacijos atliekamos skydelyje, o bangos formos reakcija yra laiku. Skaitmeniniams osciloskopams dažnai reikia ilgesnio apdorojimo laiko. Didelė vertikali raiška – nuolatinė ir begalinė. Skaitmeninių osciloskopų skiriamoji geba paprastai yra tik 8–10 bitų. Duomenys greitai atnaujinami – per sekundę užfiksuojama šimtai tūkstančių bangų formų, o skaitmeniniai osciloskopai fiksuoja dešimtis bangų formų per sekundę. Realaus laiko pralaidumas ir ekranas realiuoju laiku – nuolatinių bangų formų pralaidumas yra toks pat kaip ir atskirų bangų formų. Skaitmeninių osciloskopų dažnių juostos plotis yra glaudžiai susijęs su diskretizavimo dažniu. Kai diskretizavimo dažnis nėra didelis, reikia atlikti interpoliacijos skaičiavimą, dėl kurio gali lengvai susidaryti paini bangos formos.
Trumpai tariant, analoginiai osciloskopai suteikia inžinieriams bangų formas, kurias jie gali matyti ir kuriomis jie gali patikėti, todėl jie gali patikimai išbandyti tam tikru dažnių juostos plotį. Tarp žmogaus veido bruožų akių regėjimas yra labai jautrus. Ekrano bangos forma akimirksniu atsispindi smegenyse, kad būtų galima nuspręsti, ir gali būti pastebimi net subtilūs pokyčiai. Todėl analoginiai osciloskopai yra labai populiarūs tarp vartotojų.
Skaitmeniniai osciloskopai pirmiausia padidina diskretizavimo dažnį – nuo pradinio atrankos dažnio, lygaus dvigubam dažnių juostos plotiui, iki penkių ar net dešimties kartų, o sinusinės bangos atrankos iškraipymas taip pat sumažinamas nuo 100 % iki 3 % ar net 1 %. 1 GHz dažnių juostos pločio diskretizavimo dažnis yra 5 GHz arba net 10 GHz. Antra, padidinkite skaitmeninių osciloskopų atnaujinimo dažnį iki analoginių osciloskopų lygio – iki 400 000 bangos formų per sekundę, o tai bus daug patogiau stebint atsitiktinius signalus ir fiksuojant trikdžių impulsus.
Trečia, signalo apdorojimo galimybėms paspartinti naudojami keli procesoriai, o sudėtingas matavimo parametrų reguliavimas iš kelių meniu patobulintas iki paprasto reguliavimo rankenėlės ar net visiškai automatinio matavimo ir yra toks pat patogus naudoti kaip analoginį osciloskopą. Galiausiai, skaitmeninis osciloskopas, kaip ir analoginis osciloskopas, turi ekrano patvarumo režimo ekraną, kuris suteikia bangos formai trimatę būseną, tai yra, rodo signalo amplitudę, laiką ir amplitudės pasiskirstymą laike. Skaitmeniniai osciloskopai su šia funkcija vadinami skaitmeniniais fosforo osciloskopais arba skaitmeniniais patvarumo osciloskopais.
Analoginiuose osciloskopuose bangų formoms rodyti naudojami katodinių spindulių osciloskopai. Osciloskopo pralaidumas yra toks pat kaip ir analoginio osciloskopo, tai yra, elektronų judėjimo greitis osciloskope yra proporcingas signalo dažniui. Kuo didesnis signalo dažnis, tuo didesnis elektronų greitis. Osciloskopo ekranas Ryškumas yra atvirkščiai proporcingas elektronų pluošto greičiui. Žemo dažnio bangos formos aukštis yra didelis, o aukšto dažnio bangos formos aukštis yra žemas. Naudojant fluorescencinio ekrano ryškumą arba pilkos spalvos atspalvius, nesunku gauti trečiosios dimensijos signalo informaciją. Jei vertikali ekrano ašis naudojama amplitudei pavaizduoti, o horizontalioji – laikas, tada ekrano ryškumas gali rodyti signalo amplitudės pasiskirstymo pokytį laikui bėgant. Šis nuo laiko priklausomas fluorescencinis švytėjimas (pilkos spalvos mastelio keitimas) yra naudingas stebint mišrias ir sporadines bangų formas. Analoginis saugojimo osciloskopas yra reprezentatyvus tokio tipo specialaus osciloskopo gaminys. Didžiausias našumas pasiekia 800 MHz dažnių juostos plotį ir gali įrašyti greitus trumpalaikius įvykius, kurių trukmė yra apie 1 n.
Skaitmeniniam osciloskopui trūksta patvarumo rodymo funkcijos, nes jis yra skaitmeninis ir turi tik dvi būsenas – aukštą arba žemą. Iš esmės bangos forma taip pat rodo „taip“ ir „ne“. Norint pasiekti kelių lygių ryškumo pokyčius, pavyzdžiui, naudojant analoginį osciloskopą, reikia naudoti specialią vaizdo apdorojimo lustą. Pavyzdžiui, TEK naudoja DPX procesoriaus lustą, kuris turi keletą funkcijų, tokių kaip duomenų gavimas, vaizdų apdorojimas ir saugojimas. DPX lustą sudaro 1,3 milijono tranzistorių. Jame naudojamas 0.65 um CMOS procesas, lygiagretaus vamzdyno struktūra ir 2GS/s atrankos sparta.
Tai ir duomenų rinkimo lustas, ir rastrinis skaitytuvas, imituojantis osciloskopo ekrano fosforo liuminescencines charakteristikas, naudojant 16 ryškumo lygių, kad išsaugotų bangos formą 500*200 pikselių vienspalviame arba spalvotame LCD ekrane kas 0,33 sekundės. Atnaujinkite vieną kartą. Kadangi analoginiai saugojimo osciloskopai gali pasikliauti tik fotografinėmis juostomis, kad būtų įrašytos bangos formos, jie nėra labai patogūs duomenims saugoti. Pavyzdžiui, raudona žymi bangos formą, kurios pasireiškimo tikimybė yra didžiausia, o mėlyna – mažiausia pasireiškimo tikimybę turinčią bangos formą, kad ji būtų aiški iš pirmo žvilgsnio. Kadangi skaitmeniniai osciloskopai pasiekė 1 GHz dažnių juostos pločio lygį ir kartu su fluorescencinio ekrano charakteristikomis, jų bendras veikimas yra geresnis nei analoginių saugojimo osciloskopų.
