纪念终将逝去的模拟示波器

luke

摘要

在19世纪的欧洲，第一台火车曾被马车远远甩在身后。而如今，高铁时速早已突破400公里。生活在摩尔

定律面前以十八个月为周期不断被引爆，昨天还欲求千金买马骨，今天就门前冷落车马稀。模拟示波器就像是当年的马车，已经在渐渐地淡出我们的视野，在能够预见的某天，它终将会彻彻底底的离开我们，成为测量仪器史书上尘封的一页。

1、曾经的一代枭雄

最早的模拟示波器出现于20世纪初期，大概只有几MHz的带宽，也就是我们早些年见到的那种CRT显示屏的示波器。原理比较简单，在高中物理中已经有讲过：模拟示波器内部会产生周期性的锯齿波信号来控制银光平电子枪的水平偏转，被测的电压经过放大后控制荧光屏电子枪的垂直偏转。这样一来，光斑或者亮线就清楚的显示在荧光屏上了，就是形成了波形。

2、一度被推上神坛

在数字示波器刚刚推出的时候，很多资历较老的工程师是很不信任的，他们觉得模拟示波器是实时示波器，而数字示波器不实时。事实确实如此。因为数字示波器要先把一段数据采集到高速缓存里面，然后再停止采集，再由后面的处理器把缓存里的数据取出来再进行内插、分析、测量、显示。特别是在21世纪之前，这个数据处理的时间要远远长于示波器采集波形的时间，也就是说绝大多数的波形都被漏掉了（英文文献称“deadtime”，也即死区时间）。而模拟示波器在带宽足够的情况下，可以实时显示电压的变化情况，这在示波器发展过程中起着至关重要的作用。

3、硬伤注定将被时代抛弃

模拟示波器的优点毋庸赘述，实时性好、原理简单、价格便宜。但是本身的仪器原理也包含了终将会被时代抛弃的硬伤。大抵有以下几条：

a、带宽有限：这绝对是致命硬伤。前面已经提到，模拟示波器的输入信号是放大后直接控制CRT显示屏的电子枪偏转。虽然放大器的带宽可以越来越高，但是CRT电子枪的偏转速度是有限的，对于高频信号，电子枪的速度跟不上信号变化。因此，当前模拟示波器带宽真的很难做上去。

b、无法存储和分析：很多老工程师非常清楚，用模拟示波器保存波形是要拿相机拍照的，如果要测幅度、周期、上升时间，只能手动去搞。要是想测相位差、功率这些，对于模拟示波器简直是体力活。

c、触发能力太弱：基本只能边沿触发吧。想脉宽触发、斜率触发根本不可能，更不要开个图形来做模板触发这种脑洞大开的触发方式了。

d、性能不稳定：毕竟是大量的模拟器件，时间长了之后指标就不稳了，温漂也要严重的多。

4、示波器发展的新宠儿

在20世纪80年代开始，数字示波器逐渐崭露头角。特别是随着高速ADC芯片和数字处理技术的发展，数字示波器在带宽、触发、分析、显示方面全面超越了模拟示波器。现在市面上在售的示波器基本全都是数字示波器了。

这里要强调的一点仍然是死区时间，这依赖的是数字示波器后面的处理和显示速度。虽然在现有的技术水平下仍然无法做到实时处理，但是处理的速度越快，丢失的波形就越少，有关这方面性能是指标叫做——波形刷新率。因此大家选用示波器的时候也记得关注一下这个参数，毕竟对于200MHz带宽示波器来说，几乎所有的品牌都会配1G的采样率，但是波形刷新率就差好多了，国际品牌只做到的50K，甚至只有5k，波形观测的死区时间就少了特别多，那示波器抓到异常波形的概率就更大了，这一点的差别还是很大的。