Oscilloscopen zijn belangrijke testtools in elektronica -engineering. Vooral wanneer we een deel van een repetitieve golfvorm of een hoogfrequent signaal meten. Er is echter een vraag onder beginners; Analog versus digitale oscilloscoop – wat is beter? In de meeste gevallen zult u merken dat digitale oscilloscopen meer kosten dan hun analoge tegenhangers.
Maar waarom? In deze gids zullen we deze vraag en meer beantwoorden. We zullen ook behandelen hoe elke scope werkt en hoe deze te identificeren. Tegen het einde van deze gids moet u onderscheid maken tussen de twee en welke het beste is voor uw project.
Wat is een oscilloscoop?
Een hand die een oscilloscoop aanpast
De oscilloscoop bestaat uit vele namen. U kunt het een oscillograaf, O-Scope, CRO (kathode-straal oscilloscoop), DSO (digitale opslagoscilloscoop) of gewoon een scope noemen. Het is een apparaat dat een sonde gebruikt om de variërende signaalspanning tussen twee punten van een elektronisch apparaat of elektrisch circuit te meten.
Bij het meten van de spanning neemt een multimeter een circuitlezing van een enkel tijdstip. Aan de andere kant stellen oscilloscopen in staat om de spanning van een circuit in de loop van de tijd te meten. In wezen zal het vele duizenden metingen vergen en op je scherm plotten. Hiermee kunt u gemakkelijk spanningspieken of druppels van tijdelijke gebeurtenissen vergelijken.
Er zijn twee hoofdtypen oscilloscopen; Analoge oscilloscopen (of analoge oscilloscopen) en digitale oscilloscopen. Ze werken vrijwel hetzelfde, maar zoals je zult zien, hebben digitale oscilloscopen met extra functies die hun analoge tegenhangers niet hebben.
Analoge oscilloscopen
Analoge oscilloscoop
Bron: Wikimedia Commons
Toen fabrikanten analoge oscilloscopen introduceerden, gebruikten ze een CRT met horizontale afbuigplaten om golfvormen weer te geven.
Spanningen op de horizontale platen op de buis gewijzigd de positie van de stroom. Toen de elektronenstroom de fosforcoating op het scherm raakte, gloeide het landingsgebied. Bijgevolg toonde dit een lichtvlek dat uiteindelijk een waarneembare golflengte zou worden.
Er waren oscilloscopen met dubbele bundel die je kon gebruiken om twee verschillende signalen te vergelijken. Ze zouden tegelijkertijd twee elektronenstralen op één flatscreen uitzenden en weergeven.
Basic analoge oscilloscopen kwamen niet met een opslagfunctie. U kunt echter een analoge opslagbereik kopen om een ingangsgolflengte -afbeelding op te slaan. Desalniettemin waren deze analoge opslagcopen duur en behoorlijk rudimentair volgens moderne normen.
Oorspronkelijk waren analoge scopes vaak groot en omslachtig. Dankzij digitale technologie werden toekomstige scopes echter compact genoeg voor veldservicetoepassingen.
Digitale oscilloscopen
Rigol DS2000 -serie digitale oscilloscopen
Bron: Wikimedia Commons
Solid-state schermen namen het over van de grote en omslachtige CRT’s. Dienovereenkomstig maakte dit scopes veel kleiner en lang niet zo diep. Bovendien bood dit hen ook meer weergavefuncties. Tegenwoordig zijn digitale oscilloscopen de meest voorkomende soorten scopes.
Bovendien zorgde de komst van digitale scopes voor extra functies zoals standaardopslag, verbeterde display -manipulatie, betere triggering, enz.
Soorten digitale oscilloscopen
Terwijl fabrikanten en bedrijven de eerste digitale scopes uitbrachten, introduceerden ze ze onder Digital Phosphor Oscilloscoop (DPO) en Digital Storage Oscilloscoop (DSO). Dit komt omdat de eerste paar digitale oscilloscopen fosforschermen gebruikten. Een moderne digitale oscilloscoop maakt gebruik van een LED- of LCD-scherm.
In het verleden beperkte schermgrootte en resolutie analoge oscilloscopen. Omgekeerd hebben moderne digitale oscilloscopen dit probleem niet.
Oscilloscopen met gemengde signalen en gemengde domein (MSO en MDO)
Agilent 54622d MSO Teardown
Bron: Flickr
De nieuwe mogelijkheden die digitale scopes bieden, gingen veel verder dan wat velen in de analoge dagen zouden kunnen voorzien. Ze bevatten mogelijkheden zoals logische analysekanalen buiten de twee of meer analoge scope -kanalen die normaal beschikbaar zijn. Bijvoorbeeld, oscilloscopen met gemengd signaal (MSO) worden beschikbaar. Andere mogelijkheden zoals een functie -generatoruitgang en een digitale multimeter waren ook mogelijk.
Bijna alle moderne oscilloscopen hebben standaard MSO -modellen. Als alternatief kunnen ze meerdere digitale kanalen als optie aanbieden. Bovendien omvatten veel digitale oscilloscopen signaalverwerking om metingen te doen in het frequentiedomein, d.w.z. spectrumanalyse. Dit maakt het testen van circuits mogelijk die mogelijk een mengsel van spectrumanalyse en de normale scope -metingen vereisen.
Een echte gemengde domein-oscilloscoop heeft een speciale RF-connector die u alleen kunt gebruiken voor frequentiedomeinmetingen. Interessant is dat het normaal gesproken een hoger prestatie -spectrumanalysemogelijkheden heeft.
Digitale bemonstering oscilloscopen
Digitale bemonstering oscilloscoop
Bron: Wikimedia Commons
Een andere vorm van een oscilloscoop is de digitale bemonsteringscope. Het is een zeer gespecialiseerde vorm van scope die mensen gebruiken voor een beperkt aantal nichetoepassingen. Het kan bijvoorbeeld kijken naar aspecten zoals jitter op signalen tot ver in de tientallen Gigahertz -regio’s. Als zodanig gebruiken we deze scopes niet voor gemiddelde oscilloscooptoepassingen.
Als gevolg hiervan hebben ze een beperkte use case. Scopes komen ook in verschillende formaten. Ze kunnen in standaard bankgevallen komen voor gebruik in een laboratorium. Anderen zijn daarentegen meer geschikt voor veldservicetoepassingen.
Analoog versus digitale oscilloscoop-USB en pc-gebaseerde oscilloscopen
Een picoscoop 6000 verbinding maken met een laptop
Bron: Wikimedia
Een pc-gebaseerde oscilloscoop kan ofwel een zelfstandige oscilloscoop of als een externe oscilloscoop komen. Externe pc-gebaseerde oscilloscopen vereisen een verbinding met uw pc om te werken. Bovendien kunnen ze het display, de voeding en de processor van de computer gebruiken. Vaak kunt u ze koppelen via een USB -interface.
Sommige externe oscilloscopen kunnen echter computerbussystemen zoals het PXI -systeem gebruiken. Natuurlijk moet u oscilloscoopsoftware en stuurprogramma’s op uw computer installeren om correct te communiceren.
Aan de andere kant worden interne pc-gebaseerde zelfstandige oscilloscopen geleverd met interne computeronderdelen. Ze hebben interne microprocessors die hen extra functies verlenen, zoals instrumentbesturing, automatische meting en display management. Bovendien maken ze een complexere verwerking van gedigitaliseerde signalen mogelijk. Dit overschrijdt de mogelijkheden van analoge versies met CRT’s voor direct-view-opslag.
Er is een enorme verscheidenheid aan verschillende soorten en modellen van oscilloscopen. Als je hun kenmerken kent en naar hun specificatiebladen kijkt, kun je kijken naar hun prestaties, vorm-factor en algemene mogelijkheden.
Analoog versus digitale oscilloscoop – sleutelverschillen tussen analoge en digitale oscilloscopen
Verschillen in werking
Elektronische technische werkbank met een oscilloscoop
Er is een enorm misverstand onder de beginnende elektronische gemeenschap. Veel mensen gaan ervan uit dat alleen analoge scopes CRT -displays gebruiken. Dit is niet waar. Digitale oscilloscopen zoals de Tektronix 2230 Digital Storage Oscilloscoop gebruiken een CRT -display.
Als je een oude analoge scope zoals de Tektronix 2213 vergeleken met de Tektronix 2230 DSO, zou je merken hoe deze laatste meer paneelbesturingselementen heeft. Thus, there is intrinsically more complexity to how a digital storage scope operates.
A digital scope can do everything that an analog scope can. However, when you start to zoom out on an analog scope, especially if it’s a lower frequency, the output image begins to flicker. This is because of how the CRT screen displays waveforms.
The digital storage oscilloscope fixes this by providing you with a more stable image. Thus, instead of displaying the varying voltage, the DSO will sample the waveforms at varying points, store them and display them. This gives it a more stable display and makes it easier for you to view the entire waveform.
The digital oscilloscope achieves this through its analog-to-digital converter (ADC). It takes the measured voltages as analog signals and translates them into digital signals.
The analog scope isn’t capable of the same persistence that a digital scope is. Furthermore, you can tune the effective persistence on a digital scope, allowing it to pick up more noise. The display calibration allows you to see a more accurate measurement and better graph quality. Furthermore, the use of LCD technology makes digital systems lighter and more portable.
Analog versus digitale oscilloscoop-Differences in Specifications
Oscilloscope vector image
Source: Commons Wikimedia
Another way to understand some of the differences between oscilloscopes is by observing their specifications. In this section, we’ll cover those specifications:
Analog vs. Digital Oscilloscope– Bandwidth (BW):
This is the banner specification for an oscilloscope. It describes how high a frequency the front-end of the oscilloscope can handle and how fast of a rise-time it can capture.Thus, the frequency of the signal and the rise time of that signal are inherently related. To calculate the fastest rise-time that your scope can see, divide 0.35 by the specified bandwidth of the scope. So the formula looks like this: fastest capturable time = 0.35 / bandwidth.Both analog and digital oscilloscopes have bandwidth specifications. However, modern digital scopes surpass the bandwidth capabilities of older scopes by far.
Analog versus digitale oscilloscoop-Sample/Sampling Rate:
This specification is unique to digital scopes. It tells you at how many points per second your oscilloscope is acquiring data. Essentially, the input signal routes through the analog front end (where the bandwidth comes from), and then the digitizer samples the analog waveform.While the sample rate is related to the bandwidth, it does not affect it. All it does is take data from the analog frontend. Nevertheless, the bandwidth describes the analog portion of the oscilloscope, while the sample rate describes the digital part. From this, we can understand why the sample rate is a spec that is exclusive to digital oscilloscopes.
Analog versus digitale oscilloscoop-Memory Depth/Size:
Sample rate and memory depth are attributes that relate closely to each other in an oscilloscope. The memory depth describes how much waveform data the oscilloscope can capture. The faster the sample rate, the shorter the captured wave. Thus, waveforms with faster sample rates take up more memory. Furthermore, the more memory you can utilize, the more time you can store.Memory depth is the third most important property of a digital oscilloscope. Again, it’s a specification that is unique to digital storage oscilloscopes. Analog oscilloscopes do not capture or record waveforms. As such, they do not have memory depth properties.
Analog vs. Digital Oscilloscope–Resolution (ADC Bits):
Modern oscilloscopes come with 8,10, and 12 ADC bits. The analog-to-digital convertor takes an analog signal, converts it, and quantizes it into digital information. Aldus is een 8-bit ADC in staat om 256 kwantisatieniveaus (2^8 = 256) in staat te stellen. Dit is de verticale resolutie van de ADC. Hoe hoger de resolutie, hoe duidelijker de golfvormrepresentatie zal zijn. Bovendien zullen de ADC -bits het invoerbereik bepalen. Scopes met hogere resoluties zullen bijvoorbeeld meer geschikt zijn voor het analyseren van kleine signalen. Dit is een andere unieke specificatie die analoge oscilloscopen niet hebben.
Analoog versus digitale oscilloscoop – trigger:
Elke digitale reikwijdte wordt geleverd met een knop waarmee u het trigger -niveau op de reikwijdte kunt wijzigen. De trigger vertelt in wezen de scope wanneer hij een momentopname van de golfvorm moet maken.
Uw standaard DSO wordt geleverd met veel verschillende trigger -modi, die vertellen hoe ze moeten reageren wanneer deze een trigger -gebeurtenis tegenkomt. De randtrigger -modus vertelt bijvoorbeeld de oscilloscoop om een momentopname vast te leggen wanneer het signaal de rand van het tentoongestelde rooster raakt. Dit geeft u een veelzijdige manier om de golfvorm.again te meten, omdat analoge scopes geen gegevens vastleggen en opslaan, zijn triggers meestal uniek voor digitale opslag oscilloscopen.
Analoog versus digitale oscilloscoop -boeren van analoge oscilloscopen
Er zijn veel voordelen aan het gebruik van digitale oscilloscopen boven analoge. Maar wat zijn de voordelen van het gebruik van oude analoge oscilloscopen?
Analog versus digitale oscilloscoop-Gemakkelijker te gebruiken:
Digitale scopes zijn meestal meer uitgebreide oscilloscopen. Omgekeerd kunnen analoge oscilloscopen gemakkelijker te gebruiken zijn omdat ze minimale bedieningselementen en minder verwarrende displays hebben. U kunt ze dus gebruiken om de basisprincipes van spanningstests te leren. Vaak komen minder functies gelijk aan meer eenvoud. U hoeft niet zoveel tijd te besteden aan het configureren van analoge scopes.
Analog versus digitale oscilloscoop-Minder duur:
Analoge oscilloscopen zijn minder duur dan digitale typen. Dit komt omdat ze ouder zijn en minder functies hebben, en omdat je veel tweedehands scopes van dit type kunt vinden, zijn ze goedkoper.
Beter voor analoge lezingen:
Analoge metingen lijken vaak beter op analoge CRT -schermen. Ze zijn duidelijker en kunnen in sommige gevallen minder luidruchtig lijken.
Analog versus digitale oscilloscoop-Beschikbaarheid:
Nogmaals, omdat ze ouder zijn, zijn er veel oude tweedehands modellen die u kunt kopen. Bovendien zijn er minder vraag naar. De meeste gerenommeerde elektronica- en apparatuurwinkels zijn dus meestal vol met voorraad.
Er zijn veel voordelen aan het gebruik van digitale oscilloscopen boven analoge. Maar wat zijn de voordelen van het gebruik van oude analoge oscilloscopen?
Digitale scopes zijn meestal meer uitgebreide oscilloscopen. Omgekeerd kunnen analoge oscilloscopen gemakkelijker te gebruiken zijn omdat ze minimale bedieningselementen en minder verwarrende displays hebben. U kunt ze dus gebruiken om de basisprincipes van spanningstests te leren. Vaak komen minder functies gelijk aan meer eenvoud. U hoeft niet zoveel tijd te besteden aan het configureren van analoge scopes.
Analoge oscilloscopen zijn minder duur dan digitale typen. Dit komt omdat ze ouder zijn en minder functies hebben, en omdat je veel tweedehands scopes van dit type kunt vinden, zijn ze goedkoper.
Analoge metingen lijken vaak beter op analoge CRT -schermen. Ze zijn duidelijker en kunnen in sommige gevallen minder luidruchtig lijken.
Beschikbaarheid: Nogmaals, omdat ze ouder zijn, zijn er veel oude tweedehands modellen die u kunt kopen. Bovendien zijn er minder vraag naar. De meeste gerenommeerde elektronica- en apparatuurwinkels zijn dus meestal vol met voorraad.
Conclusie
Voor de meeste eenvoudige testen in elektronische engineering presteren analoge oscilloscopen evenals digitale oscilloscopen. Als u een beginner of hobbyist bent, kunt u meer profiteren van het kopen van een analoge reikwijdte in plaats van een digitale scope. Wanneer u echter een scope koopt, moet u echter duidelijk zijn over uw doelen en als de functies van de oscilloscoop zich aansluiten bij hen.
U moet bijvoorbeeld het ontwerp van de oscilloscoop, digitale of analoge bandbreedte, stijgtijd, monstersnelheid, kanaaldichtheid, recordlengte, golfvormafvangsnelheid, connectiviteit en uitbreidbaarheid analyseren. Voor digitale oscilloscopen moet u zich zorgen maken over geheugen per kanaal en geheugendiepte. Zodra u deze eenvoudige specificaties begrijpt, kunt u onderscheiden welke oscilloscoop het beste voor u is. Nu, wanneer mensen vragen: “Analog versus digitale oscilloscoop; welke is beter?” U kunt ze een duidelijk antwoord geven. Niettemin hopen we dat je deze gids nuttig hebt gevonden. Zoals altijd, bedankt voor het lezen.
