Una breve discusión sobre las diferencias entre osciloscopios analógicos y osciloscopios digitales
Para aumentar el ancho de banda de los osciloscopios analógicos, es necesario promover plenamente los tubos de osciloscopio, la amplificación vertical y el escaneo horizontal. Para mejorar el ancho de banda de un osciloscopio digital, solo necesita mejorar el rendimiento del convertidor A/D frontal y no existen requisitos especiales para el tubo del osciloscopio ni el circuito de escaneo. Además, los osciloscopios digitales pueden aprovechar al máximo la memoria, el almacenamiento y el procesamiento, así como las capacidades de disparo múltiple y de disparo avanzado. En la década de 1980, surgieron repentinamente los osciloscopios digitales y lograron numerosos resultados. Tienen el potencial de reemplazar completamente a los osciloscopios analógicos. De hecho, los osciloscopios analógicos han pasado de la recepción a un segundo plano.
Sin embargo, algunas características de los osciloscopios analógicos no están disponibles en los osciloscopios digitales: operación simple: todas las operaciones se realizan en el panel y la respuesta de la forma de onda es oportuna. Los osciloscopios digitales suelen requerir un tiempo de procesamiento más prolongado. Alta resolución vertical: continua e infinita. La resolución de los osciloscopios digitales suele ser de sólo 8 a 10 bits. Los datos se actualizan rápidamente: se capturan cientos de miles de formas de onda por segundo y los osciloscopios digitales capturan docenas de formas de onda por segundo. Ancho de banda en tiempo real y visualización en tiempo real: el ancho de banda de las formas de onda continuas es el mismo que el de las formas de onda únicas. El ancho de banda de los osciloscopios digitales está estrechamente relacionado con la frecuencia de muestreo. Cuando la frecuencia de muestreo no es alta, se requiere un cálculo de interpolación, lo que fácilmente puede generar formas de onda confusas.
En resumen, los osciloscopios analógicos brindan a los ingenieros formas de onda que pueden ver y creer, lo que les permite realizar pruebas con confianza dentro de un ancho de banda específico. Entre los rasgos faciales humanos, la visión ocular es muy sensible. La forma de onda de la pantalla se refleja instantáneamente al cerebro para que la juzgue, e incluso se pueden percibir cambios sutiles. Por eso, los osciloscopios analógicos son muy populares entre los usuarios.
Los osciloscopios digitales primero aumentan la frecuencia de muestreo, desde la frecuencia de muestreo inicial igual al doble del ancho de banda hasta cinco o incluso diez veces, y la distorsión introducida en el muestreo de onda sinusoidal también se reduce del 100% al 3% o incluso al 1%. La frecuencia de muestreo de un ancho de banda de 1 GHz es de 5 GHz, o incluso de 10 GHz. En segundo lugar, aumentar la velocidad de actualización de los osciloscopios digitales al mismo nivel que los osciloscopios analógicos, hasta 400000 formas de onda por segundo, lo que será mucho más conveniente para observar señales ocasionales y capturar pulsos de falla.
En tercer lugar, se utilizan multiprocesadores para acelerar las capacidades de procesamiento de señales, y el engorroso ajuste de parámetros de medición desde múltiples menús se mejora a un simple ajuste de perilla, o incluso a una medición completamente automática, y es tan conveniente de usar como un osciloscopio analógico. Finalmente, el osciloscopio digital, al igual que el osciloscopio analógico, tiene una visualización en modo de persistencia en pantalla, que le da a la forma de onda un estado tridimensional, es decir, muestra la amplitud, el tiempo y la distribución de la amplitud en el tiempo de la señal. Los osciloscopios digitales con esta función se denominan osciloscopios digitales de fósforo u osciloscopios digitales de persistencia.
Los osciloscopios analógicos utilizan osciloscopios de rayos catódicos para mostrar formas de onda. El ancho de banda del osciloscopio es el mismo que el del osciloscopio analógico, es decir, la velocidad del movimiento de los electrones en el osciloscopio es proporcional a la frecuencia de la señal. Cuanto mayor sea la frecuencia de la señal, mayor será la velocidad del electrón. La pantalla del osciloscopio El brillo es inversamente proporcional a la velocidad del haz de electrones. La forma de onda de baja frecuencia tiene una altura alta y la forma de onda de alta frecuencia tiene una altura baja. Es fácil obtener la información tridimensional de la señal utilizando el brillo o la escala de grises de la pantalla fluorescente. Si el eje vertical de la pantalla se usa para representar la amplitud y el eje horizontal es el tiempo, entonces el brillo de la pantalla puede representar el cambio en la distribución de la amplitud de la señal a lo largo del tiempo. Este efecto de resplandor de fluorescencia dependiente del tiempo (escala de grises) es útil para observar formas de onda mixtas y esporádicas. El osciloscopio de almacenamiento analógico es un producto representativo de este tipo de osciloscopio dedicado. El rendimiento más alto alcanza un ancho de banda de 800 MHz y puede registrar eventos transitorios rápidos de aproximadamente 1 ns.
El osciloscopio digital carece de la función de visualización de persistencia porque es procesamiento digital y tiene sólo dos estados, alto o bajo. En principio, la forma de onda también muestra "sí" y "no". Para lograr cambios de brillo de múltiples niveles como un osciloscopio analógico, se debe utilizar un chip de procesamiento de imágenes dedicado. Por ejemplo, TEK utiliza un chip procesador DPX, que tiene múltiples funciones como adquisición de datos, procesamiento y almacenamiento de imágenes. El chip DPX está compuesto por 1,3 millones de transistores. Adopta un proceso CMOS de 0.65um, una estructura de canalización paralela y una velocidad de muestreo de 2GS/s.
Es a la vez un chip de adquisición de datos y un escáner de trama que simula las características de luminiscencia del fósforo de la pantalla del osciloscopio y utiliza 16 niveles de brillo para almacenar la forma de onda en una pantalla LCD monocromática o en color de 500*200 píxeles cada 0,33 segundos. Actualizar una vez. Dado que los osciloscopios de almacenamiento analógico sólo pueden basarse en películas fotográficas para registrar formas de onda, no son muy convenientes para el almacenamiento de datos. Por ejemplo, el rojo representa la forma de onda con la mayor probabilidad de ocurrencia y el azul representa la forma de onda con la menor probabilidad de ocurrencia, por lo que es claro de un vistazo. Dado que los osciloscopios digitales han alcanzado el nivel de ancho de banda de 1 GHz y se combinan con características de pantalla fluorescente, su rendimiento general es mejor que el de los osciloscopios de almacenamiento analógico.
