示波器發展過程
示波器是一種圖形顯示設備，它描繪電信號的波形曲線。這一簡單的波形能夠說明信號的許多特性：信號的時間和電壓值、振蕩信號的頻率、信號所代表電路中“變化部分”信號的特定部分相對于其它部分的發生頻率、是否存在故障部件使信號產生失真、信號的直流成份(DC)和交流成份(AC)、信號的噪聲值和噪聲隨時間變化的情況、比較多個波形信號等。
初期主要為模擬示波器
廿世紀四十年代是電子示波器興起的時代，雷達和電視的開發需要性能良好的波形觀察工具，泰克成功開發帶寬10MHz的同步示波器，這是近代示波器的基礎。五十年代半導體和電子計算機的問世，促進電子示波器的帶寬達到100MHz。六十年代美國、日本、英國、法國在電子示波器開發方面各有不同的貢獻，出現帶寬6GHz的取樣示波器、帶寬4GHz的行波示波管、1GHz的存儲示波管；便攜式、插件式示波器成為系列產品。七十年代模擬式電子示波器達到高峰，行譜系列非常完整，帶寬1GHz的多功能插件式示波器標志著當時科學技術的高水平，為測試數字電路又增添邏輯示波器和數字波形記錄器。模擬示波器從此沒有更大的進展，開始讓位于數字示波器，英國和法國甚至退出示波器市場，技術以美國領先，中低檔產品由日本生產。
模擬示波器要提高帶寬，需要示波管、垂直放大和水平掃描全面推進。數字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉換器的性能，對示波管和掃描電路沒有特殊要求。加上數字示波管能充分利用記憶、存儲和處理，以及多種觸發和預前觸發能力。廿世紀八十年代數字示波器異軍突起，成果累累，大有全面取代模擬示波器之勢，模擬示波器逐漸從前臺退到后臺。
但是在發展初期模擬示波器的某些特點，卻是數字示波器當時所不具備的：
○操作簡單：全部操作都在面板上可以找到，波形反應及時，數字示波器往往要較長處理時間。
○垂直分辨率高：連續而且無限級，數字示波器分辨率一般只有8位至10位。
○數據更新快：每秒捕捉幾十萬個波形，數字示波器每秒捕捉幾十個波形。
○實時帶寬和實時顯示：連續波形與單次波形的帶寬相同，數字示波器的帶寬與取樣率密切相關，取樣率不高時需借助內插計算，容易出現混淆波形。
簡而言之，模擬示波器為工程技術人員提供眼見為實的波形，在規定的帶寬內可非常放心進行測試。人類五官中眼睛視覺神經十分靈敏，屏幕波形瞬間反映至大腦作出判斷，細微變化都可感知。因此，剛開始模擬示波器深受使用者的歡迎。
模數組合示波器(MCO)：模擬示波器要有數字示波器的功能
模擬示波器發展到一定階段，人們發現他有很多缺陷，而且已經到了發展的瓶頸，這些缺陷都很難得到改善，例如，模擬示波器不能存儲，帶寬受硬件限制不能達到更高，觀察低頻、慢速信號存在缺陷，單次、瞬變等信號根本無法觀測等等。這時數字示波器正在興起，數字示波器可以彌補模擬示波器的很多缺陷，數字示波器可以存儲波形和數據，而且測量方便，并且大大增加了可測量信號的范圍，對于探測未知信號非常有用，基于以上情況，人們想要模擬示波器有數字示波器的功能，便產生了模數組合示波器。
模數組合示波器是模擬示波器與數字示波器的完美組合，它為更好地觀察各種信號提供了更好的診斷工具，只要按一下按鈕，便可以在模擬示波器和數字示波器之間自由轉換。模擬示波器的無限分辨率和瞬間更新速率，數字示波器強大的分析和測試功能現在在一臺模數組合示波器中就可以獲得。
例如，德國惠美公司生產的HM2008、HM1008，200MHz、100MHz的模數組合示波器，這款模數組合示波器的功能比較強大，1GS/s的采樣率，每通道1Mbytes的存儲深度，多種采樣模式，豐富的接口，如RS232、USB、LAN、GPIB等，另外還具有元件測試功能，可以進行ASA測試。這種儀器是繼承了模擬示波器的CRT示波管顯示，加入豐富的數字示波器的功能，即為模數混合。
中期數字示波器獨領風騷
八十年代的數字示波器處在轉型階段，還有不少地方要改進，美國的TEK公司和HP公司都對數字示波器的發展作出貢獻。它們后來停產模擬示波器，并且只生產性能好的數字示波器。進入九十年代，數字示波器除了提高帶寬到1GHz以上，更重要的是它的全面性能超越模擬示波器，尤其在新世紀，數字示波器功能大大加強，帶寬已經上升到20GHz。出現所謂數字示波器模擬化的現象，換句話說，盡量吸收模擬示波器的優點，使數字示波器更好用。
數字示波器首先在取樣率上提高，從最初取樣率等于兩倍帶寬，提高至五倍甚至十倍，相應對正弦波取樣引入的失真也從100%降低至3%甚至1%。帶寬1GHz的取樣率就是5GS/s，甚至10GS/s。
其次，提高數字示波器的更新率，達到模擬示波器相同水平，最高可達每秒40萬個波形，使觀察偶發信號和捕捉毛刺脈沖的能力大為增強。
再次，采用多處理器加快信號處理能力，從多重菜單的煩瑣測量參數調節，改進為簡單的旋鈕調節，甚至完全自動測量，使用上與模擬示波器同樣方便。
最后，數字示波器與模擬示波器一樣具有屏幕的余輝方式顯示，賦于波形的三維狀態，即顯示出信號的幅值、時間以及幅值在時間上的分布。具有這種功能的數字示波器稱為數字熒光示波器或數字余輝示波器即數模兼合。
數字示波器要有模擬功能
模擬示波器用陰極射線管顯示波形，示波管的帶寬與模擬示波器的相同，亦即示波管內電子運動速度與信號頻率成正比，信號頻率越高電子速度越快，示波管屏幕的亮度與電子束的速度成反比，低頻波形的亮度高，高頻波形的亮度低。利用熒光屏幕的亮度或灰度容易獲得信號的第三維信息，如用屏幕垂直軸表示幅度，水平軸表示時間，則屏幕亮度可表示信號幅度隨時間分布的變化。這種與時間有關的熒光余輝（灰度定標）效應對觀察混合波形和偶發波形十分有效，模數組合示波器（又稱模擬存儲示波器）就是這種專用示波器的代表產品，最高的性能達1GHz帶寬，可記錄到1ns左右的快速瞬變偶發事件。
數字示波器缺少余輝顯示功能,因為它是數字處理，只有兩個狀態，非高即低，原則上波形也是“有”和“無”兩個顯示。為達到模擬示波器那樣的多層次亮度變化，必須采用專用圖象處理芯片，例如TEK公司采用DPX型處理器芯片，具有數據采集、圖象處理和存儲等多項功能，DPX芯片由130萬個晶體管組成，采用0.65μm的CMOS工藝，并行流水結構，取樣率高。它既是數據采集芯片，同時也是光柵掃描器，模擬示波管屏幕熒光體的發光特性，用16級亮度分級，將波形存儲在500×200像素的LCD單色或彩色顯示屏上，每1/30秒更新一次。由于模擬存儲示波器只能依靠照相底片記錄波形，對數據保存并不方便，而數字熒光示波器是數字處理的顯示，數據記錄、處理、保存都十分方便。例如用紅色表示出現幾率最高的波形，蘭色表示出現幾率最低的波形，達到一目了然。由于數字示波器已經達到10GHz以上帶寬的水平，配合熒光顯示特性，總的性能優于模擬存儲示波器。
數字熒光示波器：數模兼合
數字熒光示波器（DPO）為示波器系列增加了一種新的類型，能實時顯示、存貯和分析復雜信號的三維信號信息：幅度、時間和整個時間的幅度分布。
DSO采用串行處理的體系結構捕獲、顯示和分析信號；相對而言，DPO為完成這些功能采用的是并行體系結構，如圖一、二所示。并行結構和基于ASIC硬件的處理技術，使數字熒光示波器能夠捕捉到當今復雜的動態信號中的全部細節和異常情況，并以人類的眼睛的接受速度顯示出來。前面我們介紹過模數組合示波器，可以說他是用數字示波器來彌補模擬示波器的不足，在模擬示波器中附加了數字示波器的功能。而數字熒光示波器是用數字示波器來實現模擬示波器中比較好的方面，比如達到模擬示波器的顯示效果，彌補數字示波器的不足，這就需要提高數字示波器的處理速度，提高波形捕獲率，達到模擬示波器的顯示效果，所以數字熒光示波器擁有更高的技術含量。
普通數字示波器要觀察偶發事件需要使用長時間記錄，然后作信號處理，這種辦法會漏掉非周期性出現的信號和不能顯示出信號的動態特性。數字熒光示波器能夠顯示復雜波形中的微細差別，以及出現的頻繁程度。例如觀察電視信號，既有行掃描、幀掃描、視頻信號和伴音信號，還要記錄電視信號中的異?，F象，對于專業人員和維修人員都是同樣重要的。
例如泰克公司的TDS3000B系列數字熒光示波器提供多種測試模塊，可以從前面板右上角插入六種模塊。例如觸發模塊可作邏輯狀態、邏輯圖形觸發，以及脈沖參數（上升、下降沿、寬度、周期等）；電視模塊專用于多種制式的（NTSC、PAL和SECAM）波形記錄；快速傅里葉變換（FFT）模塊可快速顯示信號的頻率成分和頻譜分布，既可分析脈沖響應，亦可分析諧波分布，并且識別和定位噪聲和干擾來源。還有高級分析模塊和極限測試模塊。同時國內一些增值供應商根據用戶的使用環境，開發出符合中國人習慣的應用軟件平臺。例如海洋的OIscope系列。
TDS3000系列示波器是便攜式的，重量不到7磅，可由電池供電，特別適于現場使用。
圖一：數字存儲示波器（ DSO ）串行結構
圖二：數字熒光示波器（ DPO ）并行結構
混合信號示波器（MSO）：示波器帶有邏輯分析儀的功能
如今，隨著工程師的研發方向已經從純模擬電路轉向數字/模擬混合電路，如嵌入式系統等等，所以工程師們不得不尋找數字電路的調試工具。邏輯分析儀是一種非常好的數字電路調試工具，但是大多數邏輯分析儀操作比較麻煩，價格比較昂貴，而且只能觀察純數字信號，所以許多示波器廠商紛紛推出了混合信號示波器（MSO）。所謂混合信號示波器是示波器與邏輯分析儀的混合，可以像操作示波器一樣操作邏輯分析儀，在示波器原有的兩個或四個模擬通道上，附加了16個邏輯通道，這種混合是被測信號中模擬信號和數字信號的混合，這樣就可以在同一臺設備上觀察模擬信號和數字信號的相關性，而且彌補多通道示波器的空白。
例如，泰克公司推出了MSO4000系列混合信號示波器，這臺示波器集眾家之所長，繼承原有DPO4000的數字熒光示波器的高采樣率，10M存儲深度，串行總線分析等功能，另外，附加了并行總線分析，觀察時鐘數據/非時鐘數據等功能，可以同時觀察4條總線信號，可以是串行總線也可以是并行總線，每通道獨立的域值設定，多通道的建立/保持違規觸發等等，是一種非常方便的嵌入式系統的調試工具。
雖然混合信號示波器（MSO）有邏輯分析儀的功能，但是他還是一種示波器，從界面到操作使用都與一般數字示波器一致，這樣不會給使用者的使用帶來負擔，另外，可以在一臺儀器上同時觀察四種總線，包括串行總線和并行總線，這樣對于多總線的系統的調試是非常有用的。
多通道隔離示波器：超乎尋常?
2004年6月，美國泰克公司在原用通道隔離技術的基礎上，創紀錄的推出四通道隔離示波器。傳統的懸浮隔離測試對用戶提出很多挑戰，以前在面對浮地測試時，使用者一般只從安全角度出發，采用隔離變壓器從儀器后端解決測試問題；更有甚者認為“人為”剪斷變壓器地線或把示波器懸在高空進行測試，真正的“懸浮”測試。后來由于示波器探頭技術的發展，出現光電轉換隔離差分探頭，從前端上解決懸浮問題，方便了使用者使用并且保證了共模差分精度。但是差分探頭在多通道的使用上成本變高，并且不同探頭之間出現“時滯”，差分探頭的頻率不能上升，現在最高只到100MHz，在測量懸浮電壓與電流關系時更為困難。這樣的通道隔離示波器解決了以上問題。并且泰克2004年8月推出TPS2000B系列隔離式示波器，隔離通道高達4個通道，開創了懸浮測試的先河。采用創新的IsolatedChannelTM技術和高速DRT取樣，使測量既安全又快速。同時使用TDS2PWR1功率測量應用軟件，針對電力電子、電源測試行業又有了一種全新的武器：瞬時功率波形分析、諧波分析、開關損耗、相角等。
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