Una breve discussione sulle differenze tra oscilloscopi analogici e oscilloscopi digitali
Per aumentare la larghezza di banda degli oscilloscopi analogici, è necessario promuovere pienamente l'amplificazione verticale e la scansione orizzontale. Per migliorare la larghezza di banda di un oscilloscopio digitale, è sufficiente migliorare le prestazioni del convertitore A/D front-end e non esistono requisiti speciali per il tubo dell'oscilloscopio e il circuito di scansione. Inoltre, gli oscilloscopi digitali possono sfruttare appieno la memoria, l'archiviazione e l'elaborazione, nonché le funzionalità di trigger multiplo e di trigger avanzato. Negli anni '80 comparvero improvvisamente gli oscilloscopi digitali che ottennero numerosi risultati. Hanno il potenziale per sostituire completamente gli oscilloscopi analogici. Gli oscilloscopi analogici sono infatti passati dalla reception allo sfondo.
Tuttavia, alcune funzionalità degli oscilloscopi analogici non sono disponibili negli oscilloscopi digitali: funzionamento semplice: tutte le operazioni sono sul pannello e la risposta della forma d'onda è tempestiva. Gli oscilloscopi digitali spesso richiedono tempi di elaborazione più lunghi. Alta risoluzione verticale: continua e infinita. La risoluzione degli oscilloscopi digitali è generalmente solo da 8 a 10 bit. I dati si aggiornano rapidamente: centinaia di migliaia di forme d'onda vengono catturate al secondo e gli oscilloscopi digitali catturano dozzine di forme d'onda al secondo. Larghezza di banda e visualizzazione in tempo reale: la larghezza di banda delle forme d'onda continue è la stessa di quella delle forme d'onda singole. La larghezza di banda degli oscilloscopi digitali è strettamente correlata alla frequenza di campionamento. Quando la frequenza di campionamento non è elevata, è necessario il calcolo dell'interpolazione, che può facilmente portare a forme d'onda confuse.
In breve, gli oscilloscopi analogici forniscono agli ingegneri forme d'onda che possono vedere e credere, consentendo loro di eseguire test con sicurezza entro una larghezza di banda specifica. Tra le caratteristiche del viso umano, la visione degli occhi è molto sensibile. La forma d'onda sullo schermo viene immediatamente riflessa al cervello per il giudizio e possono essere percepiti anche cambiamenti sottili. Pertanto, gli oscilloscopi analogici sono molto popolari tra gli utenti.
Gli oscilloscopi digitali aumentano innanzitutto la frequenza di campionamento, dalla frequenza di campionamento iniziale pari al doppio della larghezza di banda a cinque o anche dieci volte, e anche la distorsione introdotta nel campionamento dell'onda sinusoidale viene ridotta dal 100% al 3% o addirittura all'1%. La frequenza di campionamento di una larghezza di banda di 1 GHz è di 5 GHz o anche di 10 GHz. In secondo luogo, aumenta la velocità di aggiornamento degli oscilloscopi digitali allo stesso livello degli oscilloscopi analogici, fino a 400,000 forme d'onda al secondo, che sarà molto più conveniente per osservare segnali occasionali e catturare impulsi di disturbo.
In terzo luogo, i multiprocessori vengono utilizzati per accelerare le capacità di elaborazione del segnale e la complicata regolazione dei parametri di misurazione da più menu è stata migliorata fino a diventare una semplice regolazione tramite manopola o addirittura una misurazione completamente automatica, ed è comoda da usare quanto un oscilloscopio analogico. Infine, l'oscilloscopio digitale, come l'oscilloscopio analogico, dispone di una visualizzazione in modalità persistenza dello schermo, che conferisce alla forma d'onda uno stato tridimensionale, ovvero visualizza l'ampiezza, il tempo e la distribuzione dell'ampiezza nel tempo del segnale. Gli oscilloscopi digitali con questa funzione sono chiamati oscilloscopi digitali ai fosfori o oscilloscopi digitali a persistenza.
Gli oscilloscopi analogici utilizzano oscilloscopi a raggi catodici per visualizzare le forme d'onda. La larghezza di banda dell'oscilloscopio è la stessa dell'oscilloscopio analogico, ovvero la velocità del movimento degli elettroni nell'oscilloscopio è proporzionale alla frequenza del segnale. Maggiore è la frequenza del segnale, maggiore è la velocità degli elettroni. Lo schermo dell'oscilloscopio La luminosità è inversamente proporzionale alla velocità del fascio di elettroni. La forma d'onda a bassa frequenza ha un'altezza elevata mentre la forma d'onda ad alta frequenza ha un'altezza bassa. È facile ottenere l'informazione tridimensionale del segnale utilizzando la luminosità o la scala di grigi dello schermo fluorescente. Se l'asse verticale dello schermo viene utilizzato per rappresentare l'ampiezza e l'asse orizzontale è il tempo, la luminosità dello schermo può rappresentare la variazione della distribuzione dell'ampiezza del segnale nel tempo. Questo effetto di afterglow della fluorescenza dipendente dal tempo (scala in scala di grigi) è utile per osservare forme d'onda miste e sporadiche. L'oscilloscopio a memoria analogica è un prodotto rappresentativo di questo tipo di oscilloscopio dedicato. Le prestazioni più elevate raggiungono la larghezza di banda di 800 MHz e possono registrare eventi transitori veloci di circa 1 ns.
L'oscilloscopio digitale non ha la funzione di visualizzazione della persistenza perché è un'elaborazione digitale e ha solo due stati, alto o basso. In linea di principio la forma d'onda visualizza anche "sì" e "no". Per ottenere variazioni di luminosità multilivello come un oscilloscopio analogico, è necessario utilizzare un chip di elaborazione delle immagini dedicato. Ad esempio, TEK utilizza un chip processore DPX, che ha molteplici funzioni come l'acquisizione dei dati, l'elaborazione e l'archiviazione delle immagini. Il chip DPX è composto da 1,3 milioni di transistor. Adotta il processo CMOS 0.65um, la struttura della pipeline parallela e la frequenza di campionamento di 2GS/s.
È sia un chip di acquisizione dati che uno scanner raster, che simula le caratteristiche di luminescenza del fosforo dello schermo dell'oscilloscopio, utilizzando 16 livelli di luminosità per memorizzare la forma d'onda su un display LCD monocromatico o a colori da 500*200 pixel ogni 0,33 secondi Aggiorna una volta. Poiché gli oscilloscopi a memoria analogica possono fare affidamento solo su pellicole fotografiche per registrare le forme d'onda, non sono molto convenienti per l'archiviazione dei dati. Ad esempio, il rosso rappresenta la forma d'onda con la più alta probabilità di verificarsi, mentre il blu rappresenta la forma d'onda con la minore probabilità di verificarsi, in modo che sia chiara a colpo d'occhio. Poiché gli oscilloscopi digitali hanno raggiunto il livello di larghezza di banda di 1 GHz e, combinati con le caratteristiche del display fluorescente, le loro prestazioni complessive sono migliori rispetto agli oscilloscopi a memoria analogica.
