Osciloscoapele sunt instrumente de testare importante în ingineria electronică. Mai ales atunci când măsurăm o secțiune a unei forme de undă repetitive sau un semnal de înaltă frecvență. Cu toate acestea, există o întrebare printre începători; osciloscop analogic vs. osciloscop digital – care este mai bun? În cele mai multe cazuri, veți observa că osciloscoapele digitale costă mai mult decât omologii lor analogici.
Dar de ce? În acest ghid, vom răspunde la această întrebare și nu numai. De asemenea, vom acoperi modul în care funcționează fiecare osciloscop și cum să îl identificăm. Până la sfârșitul acestui ghid, ar trebui să faceți diferența între cele două și care dintre ele este cel mai bun pentru proiectul dumneavoastră.
Ce este un osciloscop?
O mână care ajustează un osciloscop
Osciloscopul poartă mai multe nume. Puteți să vă referiți la el ca la un oscillograf, o-scop, CRO (osciloscop cu raze catodice), DSO (osciloscop cu stocare digitală) sau pur și simplu un osciloscop. Este o piesă de echipament care utilizează o sondă pentru a măsura tensiunea variabilă a semnalului între două puncte ale unui dispozitiv electronic sau ale unui circuit electric.
Atunci când măsoară tensiunea, un multimetru face o citire a circuitului dintr-un singur punct în timp. Pe de altă parte, osciloscoapele vă permit să măsurați tensiunea unui circuit în timp. În esență, acesta va lua mai multe mii de citiri și le va reprezenta pe ecran. Acest lucru vă va permite să comparați cu ușurință orice vârfuri sau scăderi de tensiune de la evenimente tranzitorii.
Există două tipuri principale de osciloscoape; osciloscoapele analogice (sau osciloscoapele analogice) și osciloscoapele digitale. Acestea funcționează practic la fel, dar, după cum veți vedea, osciloscoapele digitale vin cu caracteristici suplimentare pe care omologii lor analogici nu le au.
Osciloscoapele analogice
Oscilloscopes analogic
Sursă: Osciloscop analogic: Wikimedia Commons
Atunci când producătorii au introdus osciloscoapele analogice, acestea utilizau un CRT cu plăci de deflexie orizontală pentru a afișa formele de undă.
Tensiunile de pe plăcile orizontale de pe tub modificau poziția fluxului. Atunci când fluxul de electroni lovea stratul de fosfor de pe ecran, zona de aterizare strălucea. În consecință, aceasta a afișat un punct de lumină care, în cele din urmă, va deveni o lungime de undă perceptibilă.
Existau osciloscoape cu două raze pe care le puteai folosi pentru a compara două semnale diferite. Acestea emiteau și afișau simultan două fascicule de electroni pe un singur ecran plat.
Osciloscoapele analogice de bază nu veneau cu o funcție de stocare. Cu toate acestea, puteați achiziționa un osciloscop analogic de stocare pentru a stoca o imagine a lungimii de undă de intrare. Cu toate acestea, aceste osciloscoape analogice cu stocare erau costisitoare și destul de rudimentare în conformitate cu standardele moderne.
Inițial, osciloscoapele analogice erau de obicei mari și greoaie. Cu toate acestea, datorită tehnologiei digitale, viitoarele osciloscoape au devenit suficient de compacte pentru aplicațiile de service pe teren.
Osciloscoapele digitale
Osciloscoapele digitale Rigol din seria DS2000
Sursă: Rigoloscop DS2000 Wikimedia Commons
Ecranele cu semiconductori au luat locul celor mari și incomode CRT-uri. În consecință, acest lucru a făcut ca osciloscoapele să fie mult mai mici și nici pe departe la fel de adânci. În plus, acest lucru le-a oferit și mai multe funcții de afișare. Astăzi, osciloscoapele digitale sunt cele mai comune tipuri de osciloscoape.
În plus, apariția osciloscoapelor digitale a permis funcții suplimentare, cum ar fi stocarea standard, manipularea îmbunătățită a afișajului, o declanșare mai bună etc.
Tipuri de osciloscoape digitale
Pe măsură ce producătorii și companiile au lansat primele osciloscoape digitale, le-au introdus sub denumirea de osciloscop digital cu fosfor (DPO) și osciloscop digital de stocare (DSO). Acest lucru se datorează faptului că primele câteva osciloscoape digitale au folosit ecrane cu fosfor. Un osciloscop digital din zilele noastre folosește un ecran LED sau LCD.
În trecut, dimensiunea și rezoluția ecranului limitau osciloscoapele analogice. Invers, osciloscopurile digitale moderne nu au această problemă.
Osciloscopuri cu semnale mixte și cu domeniu mixt (MSO și MDO)
Agilent 54622d MSO Teardown
Sursă: Flickr
Noile capacități pe care le oferă scopurile digitale au depășit cu mult ceea ce mulți ar putea avea în vedere în zilele analogice. Acestea au încorporat capabilități, cum ar fi canalele de analiză logică dincolo de cele două sau mai multe canale de aplicare analogică disponibile în mod normal. De exemplu, osciloscopurile cu semnal mixt (MSO) devin disponibile. Au fost, de asemenea, posibile și alte capacități precum un generator de funcții și un multimetru digital.
Aproape toate osciloscopurile moderne au modele standard MSO. În mod alternativ, acestea pot oferi mai multe canale digitale ca opțiune. Mai mult, multe osciloscopuri digitale includ procesarea semnalului pentru a face măsurători în domeniul frecvenței, adică analiza spectrului. Acest lucru permite testarea circuitelor care pot necesita un amestec de analiză a spectrului și măsurătorile normale ale domeniului de aplicare.
Un adevărat osciloscop de domeniu mixt are un conector RF dedicat pe care îl puteți utiliza doar pentru măsurători de frecvență-domeniu. Interesant este că, în mod normal, are o capacitate de analiză a spectrului de performanță mai mare.
Osciloscopuri de eșantionare digitală
Osciloscop digital de eșantionare
Sursă: Wikimedia Commons
O altă formă de osciloscop este domeniul de eșantionare digital. Este o formă de aplicare foarte specializată pe care oamenii o folosesc pentru un număr limitat de aplicații de nișă. De exemplu, poate privi aspecte precum bruiajul pe semnale până în zeci de regiuni Gigahertz. Ca atare, nu folosim aceste scopuri pentru aplicații medii de osciloscop.
Drept urmare, acestea au un caz de utilizare limitat. Scopele vin, de asemenea, într -o varietate de formate. Acestea pot veni în cazuri de bancă standard pentru utilizare într -un laborator. În schimb, altele sunt mai potrivite pentru aplicațiile de servicii de teren.
Osciloscop digital analog vs. osciloscopuri bazate pe USB și PC
Un picoscop 6000 care se conectează la un laptop
Sursă: Wikimedia
Un osciloscop bazat pe PC poate veni ca un osciloscop autonom, fie ca un osciloscop extern. Osciloscopurile externe bazate pe computer necesită o conexiune la computer pentru a funcționa. În plus, pot utiliza afișajul, alimentarea și procesorul computerului. Adesea, le puteți lega printr -o interfață USB.
Cu toate acestea, unele osciloscopuri externe pot utiliza sisteme de bus de calculator, cum ar fi sistemul PXI. Desigur, va trebui să instalați software osciloscop și drivere pe computer pentru ca acesta să se interfațeze corect.
Pe de altă parte, osciloscopurile autonome bazate pe PC-uri interne vin cu piese interne ale computerului. Au microprocesoare interne care le acordă funcții suplimentare, cum ar fi controlul instrumentului, măsurarea automată și gestionarea afișajului. În plus, acestea permit procesarea mai complexă a semnalelor digitalizate. Aceasta depășește capacitățile versiunilor analogice cu CRT-uri de stocare cu vedere directă.
Există o varietate enormă de diferite tipuri și modele de osciloscopuri. Cunoscând caracteristicile lor și analizând foile de specificații, puteți privi performanța, factorul de formă și capacitățile generale.
Osciloscop digital analogic vs.
Diferențe de funcționare
Banc de lucru pentru inginerie electronică cu un osciloscop
Există o neînțelegere uriașă în rândul comunității de electronice novice. Mulți oameni presupun că numai scopurile analogice folosesc afișaje CRT. Acest lucru este neadevărat. Osciloscopurile digitale, cum ar fi Tektronix 2230 Osciloscop de stocare digitală, utilizează un afișaj CRT.
Dacă ați comparat un vechi domeniu analogic, cum ar fi Tektronix 2213 cu Tektronix 2230 DSO, ați observa cum acesta din urmă are mai multe controale de panou. Astfel, există o complexitate intrinsec mai mare la modul în care funcționează un domeniu de stocare digital.
Un domeniu digital poate face tot ceea ce poate un domeniu analogic. Cu toate acestea, atunci când începeți să măriți un domeniu analogic, mai ales dacă este o frecvență mai mică, imaginea de ieșire începe să pâlpâie. Acest lucru se datorează modului în care ecranul CRT afișează forme de undă.
Osciloscopul de stocare digitală rezolvă acest lucru oferindu -vă o imagine mai stabilă. Astfel, în loc să afișeze tensiunea variabilă, DSO va proba formele de undă în diferite puncte, le va stoca și le va afișa. Acest lucru îi oferă un afișaj mai stabil și vă face mai ușor să vizualizați întreaga formă de undă.
Osciloscopul digital realizează acest lucru prin convertorul său analog-digital (ADC). Este nevoie de tensiunile măsurate ca semnale analogice și le traduce în semnale digitale.
Domeniul de aplicare analog nu este capabil de aceeași persistență în care este un domeniu digital. În plus, puteți regla persistența eficientă pe un domeniu digital, permițându -i să ridice mai mult zgomot. Calibrarea afișajului vă permite să vedeți o măsurare mai exactă și o calitate mai bună a graficului. Mai mult, utilizarea tehnologiei LCD face ca sistemele digitale să fie mai ușoare și mai portabile.
Osciloscop analogic vs. digital-Diferențe de specificații
Imagine vectorială osciloscop
Sursă: Commons Wikimedia
Un alt mod de a înțelege unele dintre diferențele dintre osciloscopuri este prin respectarea specificațiilor lor. În această secțiune, vom acoperi aceste specificații:
Osciloscop analogic vs. digital-Analog vs. Osciloscop digital – lățime de bandă (BW):
Aceasta este specificația bannerului pentru un osciloscop. Descrie cât de mare poate face o frecvență front-endul osciloscopului și cât de rapid poate captura un timp de creștere. Pentru a calcula cel mai rapid timp de creștere pe care îl poate vedea domeniul de aplicare, împărțiți 0,35 prin lățimea de bandă specificată a domeniului de aplicare. Deci, formula arată astfel: timpul cel mai rapid capabil = 0,35 / lățime de bandă. Osciloscopurile analogice și digitale au specificații de lățime de bandă. Cu toate acestea, scopurile digitale moderne depășesc de departe capacitățile de lățime de bandă ale scopurilor mai vechi.
Rata de eșantion/eșantionare:
Această specificație este unică pentru scopurile digitale. Vă spune la câte puncte pe secundă osciloscopul dvs. achiziționează date. În esență, semnalul de intrare traseează prin capătul frontal analogic (de unde provine lățimea de bandă), iar apoi digitalizatorul probează forma de undă analogică. În timp ce rata de eșantion este legată de lățimea de bandă, nu o afectează. Tot ce face este să ia date de la frontend analog. Cu toate acestea, lățimea de bandă descrie porțiunea analogică a osciloscopului, în timp ce rata de eșantion descrie partea digitală. Din aceasta, putem înțelege de ce rata eșantionului este un specificație care este exclusiv osciloscopurilor digitale.
Osciloscop analogic vs. digital-Adâncimea/dimensiunea memoriei:
Rata eșantionului și adâncimea memoriei sunt atribute care se raportează strâns între ele într -un osciloscop. Adâncimea memoriei descrie cât de multe date de formă de undă poate capta osciloscopul. Cu cât este mai rapidă rata de eșantion, cu atât unda capturată este mai scurtă. Astfel, formele de undă cu rate de eșantion mai rapide preiau mai multă memorie. Mai mult, cu cât puteți utiliza mai multă memorie, cu atât mai mult timp puteți stoca. Adâncimea memoriei este a treia cea mai importantă proprietate a unui osciloscop digital. Din nou, este o specificație unică pentru osciloscopurile de stocare digitală. Osciloscoapele analogice nu captează și nu înregistrează forme de undă. Ca atare, acestea nu au proprietăți de adâncime a memoriei.
Osciloscop analogic vs. digital-Analog vs. Osciloscop digital -rezoluție (biți ADC):
Osciloscopurile moderne vin cu 8,10 și 12 biți ADC. Convertorul analog-digital ia un semnal analogic, îl transformă și îl cuantifică în informații digitale. Astfel, un ADC pe 8 biți este capabil de 256 niveluri de cuantificare (2^8 = 256). Aceasta este rezoluția verticală a ADC. Cu cât este mai mare rezoluția, cu atât este mai clară reprezentarea formei de undă. Mai mult, biții ADC vor dicta intervalul de intrare. De exemplu, scopurile cu rezoluții mai mari vor fi mai potrivite pentru analizarea semnalelor minuscule. Aceasta este o altă specificație unică pe care osciloscopurile analogice nu o au.
Osciloscop analogic vs. digital-Analog vs. Osciloscop digital – declanșator:
Fiecare domeniu digital vine cu un buton care vă permite să modificați nivelul de declanșare pe sfera de aplicare. În mod esențial, declanșatorul spune domeniul de aplicare când să ia o imagine a formei de undă.
DSO standard vine cu multe moduri de declanșare diferite, care spun cum să reacționeze atunci când întâlnește un eveniment de declanșare. De exemplu, modul de declanșare a marginilor spune osciloscopului să capteze o instantanee atunci când semnalul atinge marginea grilei pe afișaj. Acest lucru vă oferă un mod versatil de măsurare a formei de undă.
Osciloscop analogic vs. digital-Oscilloscopes digital-analog vs.
Există multe avantaje în utilizarea osciloscopurilor digitale față de cele analogice. Dar care sunt avantajele utilizării osciloscopurilor analogice vechi?
Osciloscop analogic vs. digital-Mai ușor de utilizat:
Domeniile digitale tind să fie osciloscopuri mai elaborate. Invers, osciloscopurile analogice pot fi mai ușor de utilizat, deoarece au controale minime și afișaje mai puțin confuze. Astfel, le puteți folosi pentru a învăța elementele de bază ale testării tensiunii. Adesea, mai puține caracteristici echivalează cu mai multă simplitate. Nu trebuie să petreceți cât mai mult timp configurat scopuri analogice.
Left:
Osciloscopurile analogice sunt mai puțin costisitoare decât tipurile digitale. Acest lucru se datorează faptului că sunt mai vechi și au mai puține funcții și, deoarece puteți găsi multe scopuri de acest tip de acest tip, sunt mai ieftine.
Mai bine pentru citiri analogice:
Citirile analogice apar adesea mai bine pe ecranele CRT analogice. Sunt mai clare și, în unele cazuri, pot părea mai puțin zgomotoase.
Osciloscop analogic vs. digital-Disponibilitate:
Din nou, pentru că sunt mai mari, există multe modele vechi de mâna a doua pe care le puteți achiziționa. În plus, sunt mai puțin la cerere. Astfel, majoritatea magazinelor de electronice și echipamente de renume tind să fie pline cu stoc.
Există multe avantaje în utilizarea osciloscopurilor digitale față de cele analogice. Dar care sunt avantajele utilizării osciloscopurilor analogice vechi?
Domeniile digitale tind să fie osciloscopuri mai elaborate. Invers, osciloscopurile analogice pot fi mai ușor de utilizat, deoarece au controale minime și afișaje mai puțin confuze. Astfel, le puteți folosi pentru a învăța elementele de bază ale testării tensiunii. Adesea, mai puține caracteristici echivalează cu mai multă simplitate. Nu trebuie să petreceți cât mai mult timp configurat scopuri analogice.
Osciloscopurile analogice sunt mai puțin costisitoare decât tipurile digitale. Acest lucru se datorează faptului că sunt mai vechi și au mai puține funcții și, deoarece puteți găsi multe scopuri de acest tip de acest tip, sunt mai ieftine.
Citirile analogice apar adesea mai bine pe ecranele CRT analogice. Sunt mai clare și, în unele cazuri, pot părea mai puțin zgomotoase.
Disponibilitate: Din nou, pentru că sunt mai mari, există multe modele vechi de mâna a doua pe care le puteți achiziționa. În plus, sunt mai puțin la cerere. Astfel, majoritatea magazinelor de electronice și echipamente de renume tind să fie pline cu stoc.
Conclusion
Pentru cele mai simple testări în inginerie electronică, osciloscopurile analogice funcționează, precum și osciloscopurile digitale. Dacă sunteți începători sau hobbyist, puteți beneficia mai mult de achiziționarea unui domeniu analogic în loc de un domeniu digital. Cu toate acestea, atunci când achiziționați un domeniu de aplicare, trebuie să fiți clar în obiectivele dvs. și dacă caracteristicile osciloscopului se aliniază cu acestea.
De exemplu, va trebui să analizați designul osciloscopului, lățimea de bandă digitală sau analogică, timpul de creștere, rata de eșantion, densitatea canalului, lungimea recordului, rata de captare a formei de undă, conectivitatea și expandabilitatea. Pentru osciloscopurile digitale, va trebui să vă faceți griji pentru memorie pe canal și adâncime de memorie. După ce înțelegeți aceste specificații simple, veți putea discerne ce osciloscop este cel mai potrivit pentru dvs. Acum, când oamenii întreabă: „Osciloscop digital analog vs. care este mai bun?” Veți putea să le oferiți un răspuns clar. Cu toate acestea, sperăm că ați găsit acest ghid să fie util. Ca întotdeauna, vă mulțumesc pentru lectură.
