原创 模拟示波器与数字示波器

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

示波器可以分为模拟示波器和数字示波器。

模拟示波器

　　模拟示波器的工作方式是直接测量信号电压，并且通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。

示波器的显示器件是阴极射线管，缩写为CRT，阴极射线管的基础是一个能产生电子的系统，称为电子*。
电子*向屏幕发射电子。电子*发射的电子经聚焦形成电子束，并打在屏幕中心的一点上。屏幕的内表面涂有荧光物质，
这样电子束打中的点就发出光来。电子在从电子*到屏幕的途中要经过偏转系统。在偏转系统上施加电压就可以使光点在屏幕上移动。
偏转系统由水平（X）偏转板和垂直（Y）偏转板组成。

数字示波器

　　数字示波器的工作方式是通过模拟转换器（ADC）把被测电压转换为数字信息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止，随后，数字示波器重构波形。（不需要CRT显示，原理不同）

数字示波器与模拟示波器的六大区别

1、模拟示波器需要与带宽相适应的放大器和阴极射线示波管，随着频率的提高，对阴极射线示波管的工艺要求严格，成本增加，存并瓶颈。数字示波器只要与带宽相适应的高速A/D转换器，其它存储器和D/A转换器以及显示器都是较低速成的部件，显示器可用LCD平面阵列和彩色屏幕。

　　2、数字示波器采用微处理器作控制和数据处理，使数字示波器具有超前触发、组合触发、毛刺捕捉、波形处理、硬拷贝输出、软盘记录、长时间波形存储等模拟示波器所不具备的功能，目前数字示波器的带宽也超过1GHz，在许多方面都超过模拟示波器的性能。

　　3、数字示波器也有不足之处，带宽取决于取样率，比较通用的取样率等于带宽的4倍。复现的波形靠内插算法补齐，波形会有失真；A/D转换速度 快，但D/A转换速度慢，故波形更新率低，偶发信号会被遗漏；垂直分辨率一般用8位，显然较低；面板旋钮多，菜单复杂，使用不方便；没有亮度调制，观察不 到三维图形；波形存储容量不够，无法对波形进行处理等等。

　　4、目前数字示波器的不足之处已基本被克服，但是并非全部良好性能都体现在同一部示波器内，亦即每部数字示波器都会有一定特点，也有某些不足， 在选择型号时应该留意对比。有些型号的数字示波器具有与模拟示波器一样的波形更新率，有些型号的数字示波器却没有，有一种数字示波器具有模拟示波器的荧光 屏三维图形显示能力，而大部分数字示波器不具备这种性能。大部分数字示波器实时带宽与单次带宽相同，但也有只保证实时带宽的数字示波器。

　　5、前述数字示波器都包含A/D转换器和微处理器。这样一来，在PC机增加插卡亦可构成数字示波器，但一般取样率较低，功能较少，价格也便宜。 还有采用VXI总线的DSO模块，以及机架式的数字示波器插件。数字示波器的存储器是示波器部件中仅次于A/D转换器的元件，它保存被测信号的样品，供后 续的D/A转换器把波形复原，现在存储容量可达到1M以上。

　　6、普通数字示波器有8位垂直分辨率，即每次扫描有256个样品，需要256点的存储，相当256字节。如果提高分辨率，将水平轴扩大10倍， 则相当20K 字节；垂直轴亦扩大10倍，相当40K字节。由此可见，数字示波器最少应有2K字节，中等的数字示波器应有40K 字节以上。如果要记录10倍上述的波形，则起码要400K 字节以上。因此，存储容量大小很重要。

　　反过来，存储容量也影响到扫描速度，例如每扫迹只有50K点的存储器，记录100μs数据，则取样间距是2ns,此时取样率相当 500MS/s，以取样率等于4倍带宽计算,实时带宽等于125MHz。显然,如果需要提高取样率至1000MS/s,则记录100μs的数据,需要 100K点的存储器。为了存储一幅完整的图形,设图素是1024×512=0.5M位,四幅图形,要有2M位存储量.在FFT分析中也需要额外的存储量, 将新的波形的分量与参考的波形或存储的波形作对比.为便于波形存储,有些数字示波器还提供软盘或硬盘作数据记录之用。