谈示波器第一回——模拟还是数字？

模拟示波器好还是数字数字示波器好，这的确是一个问题，虽然模拟示波器已被数字示波器全面取代，但这并不表示模拟示波器就会消失。事实上在一些场合，模拟示波器仍然发挥着数字示波器不可替代的作用。

先来简单了解一下示波器的历史。

1900年，斯特拉斯堡大学的物理学教授卡尔·费丁南德·布劳恩（ Karl Ferdinand Braun，也有译成布朗的）发明了世界上第一个阴极射线管模拟示波器。连布劳恩自己决都没有想到这种粗陋的装置在几十年后不但演化成为大众娱乐工具——电视，而且还成为电子工业和科研实验室中的一种必备仪器，甚至成为军事设备——雷达。但是示波器真正成为工程师手头的必备工具是在1947年Tektronix推出带有触发功能的511之后。此前人们只能定性的查看，而无法将波形稳定显示在屏幕上以便进行更好的测量。

事实上在此后的几十年中，Tektronix几乎引领了示波器的发展。Tektronix公司继续改进模拟示波器的功能和可用性，并在1969年首先确立了模块化的概念，推出了7000系列示波器，并在1979年达到巅峰，推出了1GHz带宽的7104。1983年推出了采用集成电路的2465系列，模拟示波器也到了一个全新的高度，实现许多类似数字示波器的功能。然而数字示波器已经开始出现，并实现了一些模拟所不能实现的功能，慢慢的模拟示波器开始让位于数字示波器。

数字示波器的发明最早可以追溯到1972年，由Nicolet公司首创，然而真正将其商业化却是HP和Tektronix公司，在80年代，数字示波器还处在转型阶段，还有不少地方需要改进，正是他们的贡献才使得数字示波器的性能在90年代全面超越模拟。

至此两种示波器都登上了历史舞台，再来看看两者的区别。

结构

模拟示波器的典型结构

数字示波器的典型结构

从这两幅简图中可以看出模拟和数字的最大区别在于波形捕获部分，模拟示波器是直接显示在CRT上，而数字是经过ADC采样系统以后才驱动显示器进行显示，这也是模拟和数字这两种称谓的由来。模拟示波器的结构看似比数字简单，但事实上提供带宽要示波管，垂直放大和水平扫描全面推进，而数字则只需提高前端放大器和ADC则可以。示波管发展到了80年代已非常成熟，改进的余地也不是很大，这直接制约了模拟示波器的发展，在出了1GHz带宽的之后，再无质的突破。数字示波器的情况跟模拟恰恰相反，适逢其时，赶上了集成电路和数字电路的大发展，虽然在相当长的一段时间内，带宽并没有突破1GHz大关。

模拟示波器的优点
操作简单——全部操作都在面板上，波形反应及时，所见即所得；
不易感生噪声——波形更干净，无过多噪声耦合
数据更新快——每秒捕捉几十万波形，这个对应于数字示波器的波形更新率；
实时带宽和实时显示——连续波形与单次波形的带宽相同，数字示波器的带宽与取样率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。

总之，模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形，在规定的带宽内可非常放心进行测试。人类五官中眼睛视觉十分灵敏，屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断，微细变化都可感知。因此，模拟示波器深受使用者的欢迎。

数字示波器的优点
存储功能——数字示波器都有存储功能，不光能存储设置，还能存储波形。真是利用了这个模拟示波器所不具备的特点，导致了应用上的诸多便利。
强大的触发功能——不光有模拟简单的边沿触发功能，脉宽和单次触发更是首次引入，目前几乎所有的数字示波器都有这3种基本功能；触发位置设定，可以任意定义触发点。
强大的捕获能力——可选的采样模式，峰值，平均，包络，可方便的捕获毛刺
强大的运算能力——不仅可进行数学运算，还能进行FFT分析
均匀的显示——无论是高速信号，还是低速信号，单次脉冲，还是重复波形，显示亮度一样均匀
自动测量——可对电压，时间参数进行自动测量，减少了读数误差
自我校准——开机自检，不需要人工对水平和垂直进行校准
连接能力——与计算机，打印机，绘图仪方便的链接能力

表1 对比模拟和数字示波器，此处只对实时示波器做对比。