Сравнение цифровых осциллографов и аналоговых осциллографов
Частотные характеристики аналогового осциллографа определяются усилителем вертикальной развертки и катодной трубкой осциллографа. В 1980-е годы в осциллографы были внедрены цифровая обработка и микропроцессоры, и появились цифровые осциллографы. В настоящее время аналоговые осциллографы называются аналоговыми осциллографами реального времени (ART), а цифровые осциллографы — цифровыми запоминающими осциллографами (DSO).
Для ART требуются усилители и электронно-лучевые осциллографические трубки, совместимые с полосой пропускания. По мере увеличения частоты технологические требования к электронно-лучевым осциллографическим трубкам ужесточаются, стоимость увеличивается и возникают узкие места. DSO нужен только высокоскоростной аналого-цифровой преобразователь, соответствующий полосе пропускания. При других модуляциях трехмерную графику наблюдать невозможно; емкости хранения сигналов недостаточно, и сигналы не могут быть обработаны и т. д.
В настоящее время недостатки DSO в основном преодолены, однако не все хорошие характеристики отражаются на одном и том же осциллографе. То есть каждый DSO будет иметь определенные характеристики и некоторые недостатки. При выборе модели следует обратить внимание на сравнение. Некоторые модели DSO имеют ту же скорость обновления сигнала, что и ART, но некоторые модели DSO этого не делают. Один тип DSO имеет возможность отображения 3D-графики ART, но большинство DSO не имеют этой возможности. Пропускная способность большинства DSO в реальном времени такая же, как и однократная полоса пропускания, но есть также DSO, которые гарантируют только пропускную способность в реальном времени.
Все вышеупомянутые DSO содержат аналого-цифровые преобразователи и микропроцессоры. Таким образом, добавление сменной карты в ПК также может представлять собой DSO, но, как правило, частота дискретизации ниже, функций меньше, а цена дешевая. Существуют также модули DSO, использующие шину VXI, и подключаемые модули DSO, монтируемые в стойку.
Память DSO — второй по важности компонент осциллографа после аналого-цифрового преобразователя. Он сохраняет образцы измеренного сигнала для последующих цифро-аналоговых преобразователей для восстановления формы сигнала. Текущая емкость хранилища может достигать более 1 МБ.
Обычный DSO имеет 8-битное вертикальное разрешение, то есть на одно сканирование приходится 256 выборок, что требует 256 точек хранения, что эквивалентно 256 байтам. Если увеличить разрешение и расширить горизонтальную ось в 10 раз, это будет эквивалентно 20 КБ; вертикальная ось также расширяется в 10 раз, что эквивалентно 40 КБ. Видно, что DSO должен быть не менее 2 КБ, а средний DSO должен быть больше 40 КБ. Если вы хотите записать сигнал, в 10 раз превышающий указанный выше, потребуется не менее 400 КБ. Поэтому емкость хранилища важна.
В свою очередь, емкость хранилища также влияет на скорость сканирования. Например, если память, содержащая всего 50 тыс. точек на одно сканирование, записывает данные за 100 мкс, интервал выборки составит 2 нс. В настоящее время частота дискретизации эквивалентна 500 MS/s. Рассчитано на основе частоты дискретизации, равной 4-кратной полосе пропускания в реальном времени. Полоса пропускания равна 125 МГц. Очевидно, что если частоту дискретизации необходимо увеличить до 1000 MS/s, то для записи данных длительностью 100 мкс потребуется 100 000 точек памяти.
Чтобы сохранить полный граф, предполагая, что размер пикселя составляет 1024×512=0,5M бит, четырем графикам требуется 2M бит памяти. Дополнительное хранилище также требуется при анализе БПФ для сравнения компонентов нового сигнала с эталонными сигналами или сохраненными сигналами для сравнения. Чтобы облегчить хранение сигналов, некоторые DSO также предоставляют дискеты или жесткие диски для записи данных.
