مقایسه اسیلوسکوپ های دیجیتال و اسیلوسکوپ های آنالوگ

مقایسه اسیلوسکوپ های دیجیتال و اسیلوسکوپ های آنالوگ

مشخصات فرکانس یک اسیلوسکوپ آنالوگ توسط تقویت کننده عمودی و لوله اسیلوسکوپ کاتدی تعیین می شود. در دهه 1980، پردازش دیجیتال و ریزپردازنده ها به اسیلوسکوپ ها وارد شدند و اسیلوسکوپ های دیجیتال ظاهر شدند. امروزه اسیلوسکوپ های آنالوگ را اسیلوسکوپ های آنالوگ بلادرنگ (ART) و اسیلوسکوپ های دیجیتال را اسیلوسکوپ های ذخیره سازی دیجیتال (DSO) می نامند.

ART نیاز به تقویت‌کننده‌ها و لوله‌های اسیلوسکوپ پرتو کاتدی دارد که با پهنای باند سازگار باشند. با افزایش فرکانس، الزامات فرآیند برای لوله های اسیلوسکوپ پرتو کاتدی سخت است، هزینه افزایش می یابد و تنگناهایی وجود دارد. DSO فقط به یک مبدل A/D پرسرعت نیاز دارد که برای پهنای باند مناسب باشد. برای سایر مدولاسیون ها، گرافیک سه بعدی قابل مشاهده نیست. ظرفیت ذخیره سازی شکل موج کافی نیست و شکل موج قابل پردازش نیست و غیره.

در حال حاضر، کاستی های DSO اساسا برطرف شده است، اما همه عملکرد خوب در یک اسیلوسکوپ منعکس نمی شود. به این معنا که هر DSO دارای ویژگی های خاص و کاستی هایی خواهد بود. در انتخاب مدل باید به مقایسه توجه کنید. برخی از مدل‌های DSO سرعت به‌روزرسانی شکل موج مشابه ART را دارند، اما برخی از مدل‌های DSO اینطور نیستند. یکی از انواع DSO دارای قابلیت نمایش گرافیکی سه بعدی ART است، اما اکثر DSO ها این قابلیت را ندارند. پهنای باند بلادرنگ اکثر DSOها با پهنای باند تک شات یکسان است، اما DSOهایی نیز وجود دارند که تنها پهنای باند بلادرنگ را تضمین می کنند.

DSOهای ذکر شده همگی دارای مبدل های A/D و ریزپردازنده هستند. به این ترتیب، افزودن یک کارت پلاگین به رایانه شخصی نیز می‌تواند یک DSO باشد، اما به طور کلی نرخ نمونه‌برداری کمتر، عملکردها کمتر و قیمت ارزان‌تر است. همچنین ماژول‌های DSO با استفاده از گذرگاه VXI و پلاگین‌های DSO روی قفسه وجود دارد.

حافظه DSO بعد از مبدل A/D دومین جزء مهم اسیلوسکوپ است. نمونه هایی از سیگنال اندازه گیری شده را برای مبدل های D/A بعدی ذخیره می کند تا شکل موج را بازیابی کند. ظرفیت ذخیره سازی فعلی می تواند به بیش از 1M برسد.

DSO معمولی دارای وضوح عمودی 8-بیتی است، یعنی در هر اسکن 256 نمونه وجود دارد که به 256 نقطه ذخیره سازی، معادل 256 بایت نیاز دارد. اگر وضوح افزایش یابد و محور افقی 10 برابر گسترش یابد، معادل 20K بایت است. محور عمودی نیز 10 بار منبسط شده است که معادل 40K بایت است. می توان دید که DSO باید حداقل 2K بایت باشد و DSO متوسط ​​باید بیش از 40K بایت باشد. اگر بخواهید 10 برابر شکل موج فوق ضبط کنید، حداقل به 400 کیلوبایت نیاز دارد. بنابراین، ظرفیت ذخیره سازی مهم است.

به نوبه خود، ظرفیت ذخیره سازی نیز بر سرعت اسکن تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، اگر حافظه ای با تنها 50K نقطه در هر اسکن، داده های 100μs را ثبت کند، فاصله نمونه برداری 2 ثانیه است. در این زمان، نرخ نمونه برداری معادل 500MS/s است. محاسبه شده بر اساس نرخ نمونه برداری برابر با 4 برابر پهنای باند، در زمان واقعی پهنای باند برابر با 125 مگاهرتز است. بدیهی است که اگر میزان نمونه برداری نیاز باشد تا 1000MS/s افزایش یابد، ثبت 100μs داده به 100K نقطه حافظه نیاز دارد.

برای ذخیره یک نمودار کامل، با فرض اینکه اندازه پیکسل 1024×512=0.5M بیت است، چهار نمودار به 2M بیت فضای ذخیره سازی نیاز دارند. همچنین در تجزیه و تحلیل FFT برای مقایسه اجزای شکل موج جدید با شکل موج مرجع یا شکل موج های ذخیره شده برای مقایسه، ذخیره سازی اضافی لازم است. برای تسهیل ذخیره سازی شکل موج، برخی از DSO ها فلاپی دیسک یا هارد دیسک را برای ضبط داده ها نیز ارائه می کنند.