示波器是電子工程中重要的測(cè)試工具。特別是當(dāng)我們測(cè)量一段重復(fù)波形或高頻信號(hào)時(shí)。但是，初學(xué)者有一個(gè)問(wèn)題；模擬與數(shù)字示波器——哪個(gè)更好？在大多數(shù)情況下，您會(huì)注意到數(shù)字示波器的成本高于模擬示波器。      

但為什么？在本指南中，我們將回答這個(gè)問(wèn)題以及更多問(wèn)題。我們還將介紹每個(gè)范圍的工作原理以及如何識(shí)別它。在本指南結(jié)束時(shí)，您應(yīng)該區(qū)分這兩者，哪一個(gè)最適合您的項(xiàng)目。

什么是示波器？ 

調(diào)整示波器的手 

該示波器的推移，許多名字。您可以將其稱(chēng)為示波器、o 型示波器、CRO（陰極射線(xiàn)示波器）、DSO（數(shù)字存儲(chǔ)示波器）或簡(jiǎn)稱(chēng)為示波器。它是一種使用探頭測(cè)量電子設(shè)備或電路兩點(diǎn)之間變化的信號(hào)電壓的設(shè)備。 

測(cè)量電壓時(shí)，萬(wàn)用表從單個(gè)時(shí)間點(diǎn)讀取電路讀數(shù)。另一方面，示波器允許您隨時(shí)間測(cè)量電路的電壓。從本質(zhì)上講，它將需要成千上萬(wàn)的讀數(shù)并將它們繪制在您的屏幕上。這將使您能夠輕松比較瞬態(tài)事件中的任何電壓尖峰或電壓下降。 

有兩種主要類(lèi)型的示波器；模擬示波器（或模擬示波器）和數(shù)字示波器。它們的工作原理幾乎相同，但正如您將看到的，數(shù)字示波器具有模擬同類(lèi)產(chǎn)品所沒(méi)有的附加功能。 

模擬示波器

模擬示波器

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當(dāng)制造商推出模擬示波器時(shí)，他們使用帶有水平偏轉(zhuǎn)板的 CRT 來(lái)顯示波形。 

管上水平板上的電壓改變了流的位置。當(dāng)電子流撞擊屏幕上的熒光粉涂層時(shí)，著陸區(qū)域會(huì)發(fā)光。因此，這顯示了一個(gè)最終將成為可感知波長(zhǎng)的光點(diǎn)。 

您可以使用雙光束示波器來(lái)比較兩種不同的信號(hào)。它們將在一個(gè)平面屏幕上同時(shí)發(fā)射和顯示兩束電子束。 

基本的模擬示波器沒(méi)有存儲(chǔ)功能。但是，您可以購(gòu)買(mǎi)模擬存儲(chǔ)示波器來(lái)存儲(chǔ)輸入波長(zhǎng)圖像。然而，根據(jù)現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)，這些模擬存儲(chǔ)示波器價(jià)格昂貴且非常簡(jiǎn)陋。 

最初，模擬示波器通常又大又笨重。然而，由于數(shù)字技術(shù)，未來(lái)的示波器變得足夠緊湊，適合現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)應(yīng)用。

數(shù)字示波器

Rigol DS2000 系列數(shù)字示波器

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固態(tài)屏幕取代了大而笨重的 CRT。因此，這使得范圍更小，也沒(méi)有那么深。此外，這也為他們提供了更多的顯示功能。今天，數(shù)字示波器是最常見(jiàn)的示波器類(lèi)型。  

此外，數(shù)字示波器的出現(xiàn)允許額外的功能，如標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)、改進(jìn)的顯示操作、更好的觸發(fā)等。

數(shù)字示波器的類(lèi)型

隨著制造商和公司發(fā)布第一批數(shù)字示波器，他們?cè)?/span>數(shù)字熒光示波器(DPO) 和數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO)下推出了它們。這是因?yàn)樽畛醯膸讉€(gè)數(shù)字示波器使用了熒光屏。現(xiàn)代數(shù)字示波器使用LED或LCD屏幕。 

過(guò)去，屏幕尺寸和分辨率限制了模擬示波器。相反，現(xiàn)代數(shù)字示波器沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題。 

混合信號(hào)和混合域示波器（MSO 和 MDO）

Agilent 54622D MSO 拆解

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數(shù)字示波器提供的新功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了模擬時(shí)代許多人的想象。它們結(jié)合了邏輯分析通道等功能，超出了通常可用的兩個(gè)或多個(gè)模擬示波器通道。例如，混合信號(hào)示波器 (MSO) 變得可用。其他功能，如函數(shù)發(fā)生器輸出和數(shù)字萬(wàn)用表也是可能的。   

幾乎所有現(xiàn)代示波器都有標(biāo)準(zhǔn)的 MSO 型號(hào)。或者，他們可以提供多個(gè)數(shù)字頻道作為選項(xiàng)。此外，許多數(shù)字示波器包括信號(hào)處理以在頻域中進(jìn)行測(cè)量，即頻譜分析。這允許測(cè)試可能需要混合頻譜分析和正常范圍測(cè)量的電路。 

真正的混合域示波器具有專(zhuān)用的 RF連接器，您只能將其用于頻域測(cè)量。有趣的是，它通常具有更高性能的頻譜分析能力。 

數(shù)字采樣示波器

數(shù)字采樣示波器

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示波器的另一種形式是數(shù)字采樣示波器。這是一種非常專(zhuān)業(yè)的范圍形式，人們將其用于數(shù)量有限的利基應(yīng)用程序。例如，它可以查看信號(hào)抖動(dòng)等方面的問(wèn)題，深入到數(shù)十 GHz 區(qū)域。因此，我們不會(huì)將這些示波器用于一般的示波器應(yīng)用。

因此，它們的用例有限。范圍也有多種格式。它們可以裝在標(biāo)準(zhǔn)的工作臺(tái)箱中，供實(shí)驗(yàn)室使用。相比之下，其他的更適合現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)應(yīng)用。 

模擬與數(shù)字示波器 ——USB 和基于 PC 的示波器

連接到筆記本電腦的 PicoScope 6000

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基于 PC 的示波器既可以作為獨(dú)立示波器出現(xiàn)，也可以作為外部示波器出現(xiàn)。基于 PC 的外部示波器需要連接到您的 PC 才能工作。此外，他們可以使用計(jì)算機(jī)的顯示器、電源和處理器。通常，您可以通過(guò)USB接口連接它們。 

但是，某些外部示波器可以使用計(jì)算機(jī)總線(xiàn)系統(tǒng)，例如PXI 系統(tǒng)。當(dāng)然，您需要在計(jì)算機(jī)上安裝示波器軟件和驅(qū)動(dòng)程序才能正確連接。

另一方面，基于 PC 的內(nèi)部獨(dú)立示波器帶有內(nèi)部計(jì)算機(jī)部件。它們具有內(nèi)部微處理器，賦予它們額外的功能，例如儀器控制、自動(dòng)測(cè)量和顯示管理。此外，它們?cè)试S對(duì)數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行更復(fù)雜的處理。這超出了具有直接查看存儲(chǔ) CRT 的模擬版本的能力。 

有各種各樣不同類(lèi)型和型號(hào)的示波器。了解它們的特性并查看它們的規(guī)格表，您可以查看它們的性能、外形和整體功能。

模擬與數(shù)字示波器 ——模擬和數(shù)字示波器之間的主要區(qū)別

操作差異

帶示波器的電子工程工作臺(tái)

新手電子社區(qū)之間存在巨大的誤解。許多人認(rèn)為只有模擬示波器使用 CRT 顯示器。這是不真實(shí)的。Tektronix 2230數(shù)字存儲(chǔ)示波器等數(shù)字示波器使用 CRT 顯示器。 

如果您將Tektronix 2213等舊模擬示波器與 Tektronix 2230 DSO 進(jìn)行比較，您會(huì)注意到后者具有更多面板控件。因此，數(shù)字存儲(chǔ)示波器的運(yùn)行方式本質(zhì)上更加復(fù)雜。 

數(shù)字示波器可以完成模擬示波器所能做的一切。但是，當(dāng)您開(kāi)始縮小模擬示波器時(shí)，尤其是在較低頻率時(shí)，輸出圖像開(kāi)始閃爍。這是因?yàn)?CRT 屏幕顯示波形的方式。

數(shù)字存儲(chǔ)示波器通過(guò)為您提供更穩(wěn)定的圖像來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。因此，DSO 不是顯示變化的電壓，而是在變化的點(diǎn)采樣波形，存儲(chǔ)它們并顯示它們。這使其顯示更穩(wěn)定，并使您更容易查看整個(gè)波形。  

數(shù)字示波器通過(guò)其模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。它將測(cè)量的電壓作為模擬信號(hào)并將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。 

模擬示波器不能像數(shù)字示波器那樣具有相同的持久性。此外，您可以在數(shù)字示波器上調(diào)整有效余輝，使其接收更多噪音。顯示校準(zhǔn)使您可以看到更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果和更好的圖形質(zhì)量。此外，LCD 技術(shù)的使用使數(shù)字系統(tǒng)更輕便、更便攜。 

規(guī)格差異

示波器矢量圖像

資料來(lái)源：Commons Wikimedia

了解示波器之間某些差異的另一種方法是觀(guān)察它們的規(guī)格。在本節(jié)中，我們將介紹這些規(guī)格：

模擬與數(shù)字示波器 - 帶寬 (BW)： 

這是示波器的標(biāo)志性規(guī)范。它描述了示波器前端可以處理多高的頻率以及它可以捕獲多快的上升時(shí)間。

因此，信號(hào)的頻率和該信號(hào)的上升時(shí)間是內(nèi)在相關(guān)的。要計(jì)算示波器可以看到的最快上升時(shí)間，請(qǐng)將 0.35 除以示波器的指定帶寬。所以公式看起來(lái)像這樣：最快的可捕獲時(shí)間 = 0.35 / 帶寬。

模擬和數(shù)字示波器都有帶寬規(guī)格。然而，現(xiàn)代數(shù)字示波器遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了舊示波器的帶寬能力。

采樣/采樣率：

該規(guī)范是數(shù)字示波器獨(dú)有的。它告訴您示波器每秒采集數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù)。本質(zhì)上，輸入信號(hào)通過(guò)模擬前端（帶寬來(lái)源），然后數(shù)字化儀對(duì)模擬波形進(jìn)行采樣。

雖然采樣率與帶寬有關(guān)，但并不影響它。它所做的只是從模擬前端獲取數(shù)據(jù)。然而，帶寬描述了示波器的模擬部分，而采樣率描述了數(shù)字部分。由此，我們可以理解為什么采樣率是數(shù)字示波器獨(dú)有的規(guī)范。

內(nèi)存深度/大小：

采樣率和存儲(chǔ)深度是示波器中彼此密切相關(guān)的屬性。存儲(chǔ)深度描述了示波器可以捕獲多少波形數(shù)據(jù)。采樣率越快，捕獲的波越短。因此，具有更快采樣率的波形占用更多內(nèi)存。此外，您可以使用的內(nèi)存越多，您可以存儲(chǔ)的時(shí)間就越多。

存儲(chǔ)深度是數(shù)字示波器的第三個(gè)最重要的屬性。同樣，它是數(shù)字存儲(chǔ)示波器獨(dú)有的規(guī)范。模擬示波器不捕獲或記錄波形。因此，它們沒(méi)有內(nèi)存深度屬性。

模擬與數(shù)字示波器 – 分辨率（ADC 位）：

 現(xiàn)代示波器帶有 8、10 和 12 位 ADC 位。模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收模擬信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后將其量化為數(shù)字信息。因此，8 位 ADC 能夠進(jìn)行 256 個(gè)量化級(jí)別 (2^8 = 256)。這是 ADC 的垂直分辨率。

分辨率越高，波形表示越清晰。此外，ADC 位將決定輸入范圍。例如，分辨率更高的示波器將更適合分析微小信號(hào)。這是模擬示波器所沒(méi)有的另一個(gè)獨(dú)特的規(guī)范。

模擬與數(shù)字示波器 - 觸發(fā)：

• 每個(gè)數(shù)字示波器都帶有一個(gè)旋鈕，可讓您更改示波器上的觸發(fā)電平。觸發(fā)器本質(zhì)上是告訴示波器何時(shí)拍攝波形快照。  

您的標(biāo)準(zhǔn) DSO 帶有許多不同的觸發(fā)模式，它們告訴您在遇到觸發(fā)事件時(shí)如何做出反應(yīng)。例如，邊沿觸發(fā)模式會(huì)告訴示波器在信號(hào)觸及顯示屏上的網(wǎng)格邊沿時(shí)捕捉快照。這為您提供了一種測(cè)量波形的通用方法。

同樣，由于模擬示波器不捕獲和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，觸發(fā)器大多是數(shù)字存儲(chǔ)示波器獨(dú)有的。

模擬與數(shù)字示波器——模擬示波器的優(yōu)勢(shì)

與模擬示波器相比，使用數(shù)字示波器有許多優(yōu)點(diǎn)。但是使用舊的模擬示波器有什么好處呢？ 

更易于使用： 

數(shù)字示波器往往是更精細(xì)的示波器。相反，模擬示波器可能更易于使用，因?yàn)樗鼈兙哂凶钌俚目刂坪透俚幕靵y顯示。因此，您可以使用它們來(lái)學(xué)習(xí)電壓測(cè)試的基礎(chǔ)知識(shí)。通常，更少的功能確實(shí)等同于更簡(jiǎn)單。您不必花費(fèi)太多時(shí)間來(lái)配置模擬示波器。      

不會(huì)那么貴：

模擬示波器比數(shù)字示波器便宜。這是因?yàn)樗鼈冚^舊且功能較少，而且由于您可以找到許多這種類(lèi)型的二手示波器，因此它們更便宜。 

更適合模擬讀數(shù)：

模擬讀數(shù)通常在模擬 CRT 屏幕上顯示得更好。它們更清晰，在某些情況下，可能看起來(lái)噪音更小。

可用性：

同樣，因?yàn)樗鼈兏f，您可以購(gòu)買(mǎi)許多舊的二手型號(hào)。此外，它們的需求量較小。因此，大多數(shù)信譽(yù)良好的電子產(chǎn)品和設(shè)備商店往往庫(kù)存充足。

與模擬示波器相比，使用數(shù)字示波器有許多優(yōu)點(diǎn)。但是使用舊的模擬示波器有什么好處呢？ 

• 更易于使用：  數(shù)字示波器往往是更精細(xì)的示波器。相反，模擬示波器可能更易于使用，因?yàn)樗鼈兙哂凶钌俚目刂坪透俚幕靵y顯示。因此，您可以使用它們來(lái)學(xué)習(xí)電壓測(cè)試的基礎(chǔ)知識(shí)。通常，更少的功能確實(shí)等同于更簡(jiǎn)單。您不必花費(fèi)太多時(shí)間來(lái)配置模擬示波器。      

• 便宜：模擬示波器比數(shù)字示波器便宜。這是因?yàn)樗鼈冚^舊且功能較少，而且由于您可以找到許多這種類(lèi)型的二手示波器，因此它們更便宜。 

• 更適合模擬讀數(shù)：模擬讀數(shù)通常在模擬 CRT 屏幕上顯示效果更好。它們更清晰，在某些情況下，可能看起來(lái)噪音更小。

可用性：同樣，因?yàn)樗鼈冚^舊，您可以購(gòu)買(mǎi)許多舊的二手模型。此外，它們的需求量較小。因此，大多數(shù)信譽(yù)良好的電子產(chǎn)品和設(shè)備商店往往庫(kù)存充足。

結(jié)論

對(duì)于電子工程中最簡(jiǎn)單的測(cè)試，模擬示波器的性能與數(shù)字示波器一樣好。如果您是初學(xué)者或業(yè)余愛(ài)好者，購(gòu)買(mǎi)模擬示波器而不是數(shù)字示波器可能會(huì)讓您受益更多。但是，在購(gòu)買(mǎi)示波器時(shí)，您必須清楚自己的目標(biāo)以及示波器的功能是否與這些目標(biāo)相符。 

例如，您需要分析示波器設(shè)計(jì)、數(shù)字或模擬帶寬、上升時(shí)間、采樣率、通道密度、記錄長(zhǎng)度、波形捕獲率、連接性和可擴(kuò)展性。對(duì)于數(shù)字示波器，您需要擔(dān)心每個(gè)通道的內(nèi)存和內(nèi)存深度。一旦您了解了這些簡(jiǎn)單的規(guī)格，您就能夠辨別哪種示波器最適合您。現(xiàn)在，當(dāng)人們問(wèn)：“模擬與數(shù)字示波器；哪一個(gè)更好？” 您將能夠?yàn)樗麄兲峁┟鞔_的答案。盡管如此，我們希望您發(fā)現(xiàn)本指南對(duì)您有所幫助。一如既往，感謝您的閱讀。