数字存储示波器与CRT传统示波器测试波形比较

oldsheepf

楼上各位没有提到数字示波器的一个致命弱点，对一个正弦波（因为最简单），用不同的时间分辨率看看，效果如何？

三只眼闲人

各位继续，还想看你们的讨论。使我受益匪浅。我这先谢谢了。

京都电子

首先对于楼主勇于就一个问题发表话题供大家探讨给予肯定，这种开放式的交流对于每个参与的坛友开阔视野、取长补短是非常有益的！从楼主发帖可以看出楼主是个有心人，为了表述自己的观点提供了大量实验图片，可谓用心良苦。针对任何一个话题我希望看到大家踊跃的发言，各抒己见，同时我也希望看到各方的实际论据。人的认知不同、技术高低不同、所从事的具体工作不同，故所能提供的论据侧重就可能不同，因此更希望大家能拿出令人信服的论据来！

longshort

继续进行莫名其妙的痴人说梦。

理想情况下，对于一行取样所需要的取样频率是6400次／行，换算成时域为6400/10nS，那么A/D转换器在干这件事的时候的工作频率高达640GHz。显然在目前这是个无法实现的目标。于是，传统的取样-保持技术便登场了。

仍以25楼计算目标为例。传统取样-保持技术是这样工作的：假定被测信号周期为10nS，且是可重复的。通过使用能够获得的pS级开关器件进行取样，每若干个信号周期取样一次，例如100个信号周期。每经过一次取样周期，取样的位置就移位1/6400，然后进行下一个取样操作。这样经过6400X100=640000周期以后，一个完整波形就被读下来了。由于信号周期为10nS，所以完整波形读入所化的时间为6,400,000nS=6.4mS。下一步，再重复前述过程。

在上面这个例子中，取样部件的取样率为1MHz/S，取样速度为取样开关打开的持续时间的倒数，如果取样时间为1nS，则取样速度为1GHz。显然，这个速度越高则取样时间越短，样本的精度也相对要高些。两次取样之间的间隔为100X10nS=1000nS=1uS，普通的高精度A/D转换器完全能够胜任。

由于幅度取样在Y通道实现，X通道的显示就可以从存储器中读取，这样实际上X轴的物理带宽就被固定下来了。Y通道的物理带宽，在这里的情况下只需要1/6.4mS=156.25Hz，这是极端的确情况。

传统取样示波器中最昂贵的部件就是取样器，A/D转换器与它相比已经无足轻重了。不知道现代取样示波器与传统的取样示波器有什么区别？很想获得这方面的知识，也希望这方面的大师们不吝赐教。

longshort

原帖由 vonRundstedt 于 2010-6-25 13:26 发表

很吃力的把你在25楼的发言看了5遍，终于明白你的480G采样率是怎么蒙出来的。你对示波器带宽的理解完全错误，我已经没办法解释了。难道100MHz 的模拟示波器就可以单幅波形满幅显示100MHz的信号了吗？你回去看看你的示波器，标称带宽是多少，X轴每格最小是多少，拉出X10之后又是多少，你就明白了。
第一，你的假定是不对的。
第二，你说的图像暂存是动态存储器，完全可以做到几十兆。“原始存储”是与采样率同步的静态存储器，示波器号称存储深度是多少，比如10k，这个静态存储器的容量就是多少。
第三，单幅波形满幅显示的基本需求是你臆想出来的，模拟和数字式示波器都没有这个要求。
第四，这一点我没看懂你想说什么。
第五，X10之后还要正确显示这是不合理的要求，只要对信号采用正确的档位，获得可用的波形即可。模拟示波器大都在Y轴有个X10可以获得超过量程的输入范围，但是请你注意，此时模拟示波器的显示值是不准确的，波形只能供参考。

谢谢您能够以最大的耐心看完我的帖子内容。

第一，假定当然可以否定，但是假定就是要做一件事的计划和准备。
第二，做暂存的存储器不管是动态的还是静态的，在这个例子中只要6400字节就够了。所谓存储深度可能是现代示波器的说法，我的理解就是写满有足够精度的一帧所需要的存储容量。
第三，确实是我臆想出来的，我已经说明了这是假定，而“假定”是一个作品产生之前必经的阶段。商品示波器会在详细设计的阶段将这个要求降低为每格多少个波形和幅度，这样来减少器件可以实现的难度。对于数字存储示波器，事实上这个要求是存在的，否则不可能产生“存储深度”的说法。
第四，我是说的假定，“假定”通常都是指理想情况，在这里提出来进行的计算就是为了与模拟设备进行比较。
第五，我不知道数字示波器是否确实有和模拟示波器功能相当的“X10”，我是姑且“假定”，这一点也请重视。您说得对，模拟示波器的X10档位的显示值只能作为参考，这个我是很明白的。但是在X10的时候，波形的畸变还是很小的，除非这时候前后沿上产生了不该有的寄生振荡。对于数字示波器，和“X10”功能相当的应该是您所说的正确的档位，那么对于100MHz的信号波形和1GHz的取样开关速度，要获得平滑的显示，每一个波形都要有足够的取样率。没有足够的取样率，波形一定会发生缺损，极端的情况就是阶梯波，而实际波形不是这样的。

谢谢您能看我的帖子，估计您还是不太能理解我的看法。

longshort

原帖由 vonRundstedt 于 2010-6-25 14:16 发表
早年AD速度不行的时候，用的是低孔径时间采保电路，比如HP54601A，号称100MHz，实际采样率20MSa/s，就是利用2ns孔径时间的采保电路完成的。

现在直接上ADC，根本不用采样保持。

您说得很对。

那么现在的ADC，可以直接在10nS的周期内采样十次以上么？还请多多赐教。

longshort

在网上搜索了一下高速ADC的进展情况，国内在2003年能做到的是1.2GHz/6bit。国外对国内宣传的产品在2009年底可达双通道1.7GSPS/10bits，不过这可能是禁运的产品。

截止目前为止，所有商品化高速数字存储示波器的采样器采样模式均使用了低bits多流水线的方式，这和七十年代中后期产生的多通道协处理模式相当。这种模式发展到八十年代末时以流水线的方式进行扩展，成为微处理器的重要组成部分，现在又进入了ADC领域，可见一种成熟的技术是不受时空限制的。

longshort

原帖由 vonRundstedt 于 2010-6-25 15:23 发表

比如普源DS1052E，用了5片AD9288，每片2个100MSa/s的ADC，每个通道用2片，也就是4个ADC，交替转换，10ns一个周期内可以转换4次。
因为超过100MSa/s的ADC是对中国禁运的，所以国内厂家应该都是用类似的技术。

哦，这就对了，现在国外是将这种技术集成在一片芯片中，连线距离大幅度缩短，自然水平就一下子上去了。可惜国内现状实在令人欷歔，那个2003年就搞出来的1.2GSPS/6bits芯片始终也没见到量产，机制真的是有问题！

JHXC

原帖由 vonRundstedt 于 2010-6-25 13:37 发表

示波器这个东西，跟万用表差不多，傻瓜式仪表，一看就会用的东西。唯一的使用技巧，都在触发那部分了。
模拟示波器触发部分触发电平是不可见的，只能手动微调触发电平旋钮来蒙。而触发点只能设置到屏幕左侧。数字 ...

模拟示波器的触发电路也是有讲究的，触发电平也是可见的，这一点我想使用过的人会清楚，只是精确的知道是多少有些难，不过那些数字读出示波器屏幕上完全能够准确的给出触发点电平的值，不能说只是说靠蒙吧。当然，数字存储示波器可以更加精准或灵活的选择触发，并且将结果在屏幕上显示出来，这一点的确是可贵的。如何正确使用触发来获得稳定和需要的波形，对于傻瓜式的仪器来说，傻瓜式的操作者只要明白那些字符、标志的含义，理解被测信号或者波形中细节的含义，我看也可以靠蒙来完成。

发此贴的目的不是寻求操作方法，因为使用说明书说的非常清楚，何况还有一个AUTO按键！操作的问题似乎不那么重要了。

将两种示波器测试的波形贴上来，大家一看有区别，感觉不一样，谁对谁错相互之间哪一个可以作为参考标准。我在前面说过，比方说一个正弦波，大家知道他在理论上形成的图形，其他波形也是这样。究竟哪种示波器测试出来的波形更加接近理论和实际的东西，两种示波器显示的波形为什么会有差别，差别又在那里，这些差别会给使用者带来哪些困扰，得出什么样的结果...........。

这些都是使用者比较关心的，示波器的档级不同肯定会有差别，有一点是肯定的，不管是什么样的示波器，测试显示出来的波形与实际发生的都会有偏离，都不可能百分之百的复现实际发生的现象。一般的工程实际和科研工程要求不在一个量级、示波器研究人员和器件研究人员又有不同的追求，这里高手如云，很多都是专家，希望各位多多赐教！

针对两种示波器波形图形上的差异，我在网上找到一些见解，不妨贴出来供大家评头品足：

最后说一说关于数字示波器波形边缘不平滑毛刺多的问题，很多用过数字示波器的朋友都会理解的。主要是给没用过数字示波器的朋友说明一下，这个问题一天解释好几遍～～还是用图来说明吧，示波器采样率越高得到的波形细节越多越真实，随着采样率的加大，波形边缘毛刺就会增加，因为采集的信号多了，很多小信号也进来了，这才是趋于真实的信号！这点是一般模拟示波器做不到的。很多低档数字示波器采样率极低，小信号抓不到，波形看上去又细又平滑，但并不代表波形平滑细腻就真实，结果恰恰相反。

模拟示波器比数字示波器好用多了，反应速度快，没有数字示波器那讨厌的取样噪声，而且不会像数字示波器那样会漏掉细节，亮度高，比数字示波器“爽”多了！

[ 本帖最后由 JHXC 于 2010-6-25 16:32 编辑 ]

ray0812

看来这里许多朋友还不大了解数字存储示波器，有很多误解，其实数字存储示波器是全面超越模拟示波器，只是我们大多数人现在接触到的只是低端的，甚至没有深入接触，所以感觉不太好。其实即使象普源一般100M数字存储示波器已经比同样带宽的模拟示波器好用很多了，想想“单次”“暂停”这样的功能吧，在模拟示波器里基本是不可能的；对于稍复杂的信号，模拟的就非常费劲，很难获得清晰的波形，而数字的可以将波形捕捉下来慢慢观察。也许大家觉得数字示波器显示波形不够光滑，不好看，但多数时候对波形的基本特性显示出来就足够了，好看是次要的。还有说数字示波器不好的朋友可能考虑看周期信号情况的多，没有考虑看非周期信号的情况，而观察后者更是数字示波器的特长。

25楼的计算是有点莫名其妙，估计作者还不大了解数字化取样的原理。

现在数字示波器的实时采样频率已经可以做到至少15G以上，可能30G以上，本人几年前就用过10G采样的。

无烟男人

哈哈~能有一台示波器给我玩我就能乐上1个月了，何况有条件的模拟数字个备一台