示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。他能把肉眼看不見的電訊號變換成看得見的影象,便於人們研究各種電現象的變化過程。
有些人覺得乙個萬用表就可以打天下,為什麼要花時間精力學習示波器呢? 一句話概括,時代不同了。現在的電子器材系統繁雜度和工作頻率,都不是以前一台黑白電視機、收音機之類的能夠比擬的。學會使用示波器,絕對可以大大減少自己的維修工作量,提高工作效率。
而且示波器的應用並不僅限於電子領域。在安裝適當的感測器時示波器可以測量各類現象。如聲音、機械壓力、壓強、光或熱的感測器。醫學人員還可以使用示波器來測量腦電波。所以說,示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器,絕不是誇張的。
今天我們就來大致了解下示波器的發展史。
一、用手繪製波形
示波器的歷史可以追溯到19世紀二十年代,使用檢流計與機械製圖系統耦合後,手動記錄波形。該裝置由乙個安裝在旋轉轉子軸上的特殊單觸點換向器組成。接觸點可以按照精確的度數指示器刻度在轉子周圍移動,並且輸出出現在檢流計上,由技術人員手工繪製。由於此過程是在幾千個波週期內形成的,因此只能產生非常粗糙的近似波形。
二、機械自動繪製波形
第一台自動示波器使用檢流計和筆,將波形圖捕獲到連續移動的紙捲上。由於與機械部件的反應時間較慢相比,波形的頻率相對較高,因此不是直接繪製波形影象,而是在一段時間內通過組合許多不同波形的小片段來建立波形影象。它會從第100個波中自動為電容器充電並記錄,電容器的每個後續充電都是從沿波稍遠的一點開始的。此類波形測量值仍是數百個波週期的平均值,但比之前手繪波形圖更準確。
三、模擬示波器
模擬示波器主要基於陰極射線管crt,打出的電子束通過水平偏置和垂直偏置系統,打在螢幕的螢光物質上顯示波形。
用於示波器的陰極射線管:
1.偏轉電壓電極
2.電子槍
3.電子束
4.聚焦線圈
5.螢幕塗有磷塗層
二十世紀四十年代,雷達和電視的開發需要效能良好的波形觀察工具,泰克成功開發頻寬10mhz的同步示波器,這是近代示波器的基礎。
具有同步掃瞄功能的示波器
模擬示波器要提高頻寬,需要示波管、垂直放大和水平掃瞄全面推進。數字示波器要改善頻寬只需要提高前端的a/d轉換器的效能,對示波管和掃瞄電路沒有特殊要求。加上數字示波管能充分利用記憶、儲存和處理,以及多種觸發和預前觸發能力。二十世紀八十年代成為數字示波器的天下,很多廠家不在生產模擬示波器,模擬示波器逐漸退出歷史舞台。
四、數字示波器
數字示波器是資料採集,a/d轉換,軟體程式設計等一系列的技術製造出來的高效能示波器。數字示波器一般支援多級選單,能提供給使用者多種選擇,多種分析功能。還有一些示波器可以提供儲存,實現對波形的儲存和處理。對於幾百兆頻寬之內的示波器,目前國內品牌的示波器在效能上已經可以和國外品牌抗衡,且具有明顯的價效比優勢。
數字示波器具有模擬示波器的大多基本功能。例如基本顯示波形的功能、x-y工作模式、基本的觸發方式等。還包括例如觸發延遲,輸入訊號的耦合方式、餘暉調節,校準訊號源輸出等。
數字示波器比模擬示波器還增加了多種有用的功能,最常見的有自動量程、各種引數的自動測量、波形和設定狀態的儲存、介面匯流排、顯示平均級曲線擬合(內插方法)、頻寬高低通濾波、觸發工作模式及觸發條件選擇、游標測量等。
五、觸控示波器
現今時代,人類正在經歷數字革命,5g、物聯網、大資料、雲計算、人工智慧等新興技術不斷演化發展。示波器也一樣正在經歷著一場革命。智慧型手機的觸控操作方式相對於傳統的按鍵,已經證明了其操作的高效性。示波器廠家也一樣在考慮將觸控技術應用於示波器,替代傳統的按鍵旋鈕操作方式。
原有技術裝置的落後以及以及現有技術的提公升緩慢讓工程師們頭痛不已。觸控示波器帶給了工程師全新的使用體驗,大大提高了原本的工作效率。這種全新的互動方式,可以讓工程師能更快的去洞察整個產品設計中的問題,同時可利用測試結果進行分析發現並解決問題,而不用為如何操作示波器再煩惱。
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