การเปรียบเทียบออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลและออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อก

การเปรียบเทียบออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลและออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อก

ลักษณะความถี่ของออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อกถูกกำหนดโดยแอมพลิฟายเออร์แนวตั้งและหลอดออสซิลโลสโคปแบบแคโทด ในช่วงทศวรรษ 1980 การประมวลผลแบบดิจิทัลและไมโครโปรเซสเซอร์ถูกนำมาใช้ในออสซิลโลสโคป และออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลก็ปรากฏขึ้น ปัจจุบันออสซิลโลสโคปแบบอะนาล็อกเรียกว่าออสซิลโลสโคปแบบเรียลไทม์แบบอะนาล็อก (ART) และออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลเรียกว่าออสซิลโลสโคปจัดเก็บข้อมูลดิจิทัล (DSO)

ART ต้องใช้แอมพลิฟายเออร์และหลอดออสซิลโลสโคปแคโทดเรย์ที่เข้ากันได้กับแบนด์วิธ เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ข้อกำหนดกระบวนการสำหรับหลอดออสซิลโลสโคปรังสีแคโทดจะเข้มงวด ต้นทุนเพิ่มขึ้น และเกิดปัญหาคอขวด DSO ต้องการเพียงตัวแปลง A/D ความเร็วสูงที่เหมาะกับแบนด์วิธเท่านั้น สำหรับการปรับอื่นๆ จะไม่สามารถสังเกตกราฟิกสามมิติได้ ความจุการจัดเก็บรูปคลื่นไม่เพียงพอ และไม่สามารถประมวลผลรูปคลื่นได้ ฯลฯ

ปัจจุบันข้อบกพร่องของ DSO ได้รับการแก้ไขโดยพื้นฐานแล้ว แต่ประสิทธิภาพที่ดีไม่ได้สะท้อนให้เห็นในออสซิลโลสโคปตัวเดียวกันทั้งหมด นั่นคือแต่ละ DSO จะมีลักษณะเฉพาะและข้อบกพร่องบางประการ คุณควรใส่ใจกับการเปรียบเทียบเมื่อเลือกรุ่น DSO บางรุ่นมีอัตราการอัพเดตรูปคลื่นเหมือนกับ ART แต่ DSO บางรุ่นไม่มี DSO ประเภทหนึ่งมีความสามารถในการแสดงกราฟิก 3D ของ ART แต่ DSO ส่วนใหญ่ไม่มีความสามารถนี้ แบนด์วิดท์แบบเรียลไทม์ของ DSO ส่วนใหญ่จะเหมือนกับแบนด์วิธแบบ single-shot แต่ก็มี DSO ที่รับประกันเฉพาะแบนด์วิธแบบเรียลไทม์เท่านั้น

DSO ที่กล่าวมาข้างต้นทั้งหมดมีตัวแปลง A/D และไมโครโปรเซสเซอร์ ด้วยวิธีนี้ การเพิ่มการ์ดปลั๊กอินลงในพีซีก็อาจถือเป็น DSO ได้เช่นกัน แต่โดยทั่วไปอัตราการสุ่มตัวอย่างจะต่ำกว่า ฟังก์ชันจะน้อยลง และราคาถูก นอกจากนี้ยังมีโมดูล DSO ที่ใช้บัส VXI และปลั๊กอิน DSO ที่ติดตั้งในชั้นวางอีกด้วย

หน่วยความจำของ DSO เป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดเป็นอันดับสองของออสซิลโลสโคป รองจากตัวแปลง A/D โดยจะจัดเก็บตัวอย่างของสัญญาณที่วัดได้สำหรับตัวแปลง D/A ลำดับถัดไปเพื่อเรียกคืนรูปคลื่น ความจุปัจจุบันสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 1M

DSO ทั่วไปมี 8-ความละเอียดแนวตั้งบิต กล่าวคือ มี 256 ตัวอย่างต่อการสแกน ซึ่งต้องใช้พื้นที่เก็บข้อมูล 256 จุด ซึ่งเทียบเท่ากับ 256 ไบต์ ถ้าความละเอียดเพิ่มขึ้นและแกนนอนขยาย 10 เท่า จะเท่ากับ 20K ไบต์ แกนตั้งก็ขยาย 10 เท่าซึ่งเทียบเท่ากับ 40K ไบต์ จะเห็นได้ว่า DSO ควรมีอย่างน้อย 2K ไบต์ และ DSO ขนาดกลางควรมีมากกว่า 40K ไบต์ หากคุณต้องการบันทึกรูปคลื่นข้างต้น 10 เท่า จะต้องมีขนาดอย่างน้อย 400K ไบต์ ดังนั้นความจุในการจัดเก็บข้อมูลจึงมีความสำคัญ

ในทางกลับกัน ความจุก็ส่งผลต่อความเร็วในการสแกนด้วย ตัวอย่างเช่น หากหน่วยความจำที่มีเพียง 50,000 จุดต่อการสแกนบันทึกข้อมูล 100μs ช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่างจะเป็น 2ns ในขณะนี้ อัตราการสุ่มตัวอย่างจะเท่ากับ 500MS/s คำนวณโดยอาศัยอัตราการสุ่มตัวอย่างเท่ากับ 4 เท่าของแบนด์วิดท์แบบเรียลไทม์ โดยมีแบนด์วิธเท่ากับ 125MHz แน่นอนว่า หากจำเป็นต้องเพิ่มอัตราการสุ่มตัวอย่างเป็น 1000MS/s การบันทึกข้อมูล 100μs ต้องใช้หน่วยความจำ 100K จุด

ในการจัดเก็บกราฟที่สมบูรณ์ โดยสมมติว่าขนาดพิกเซลคือ 1024×512=0.5M บิต กราฟสี่กราฟต้องใช้พื้นที่จัดเก็บ 2M บิต ยังจำเป็นต้องมีพื้นที่จัดเก็บเพิ่มเติมในการวิเคราะห์ FFT เพื่อเปรียบเทียบส่วนประกอบของรูปคลื่นใหม่กับรูปคลื่นอ้างอิงหรือรูปคลื่นที่เก็บไว้เพื่อการเปรียบเทียบ เพื่ออำนวยความสะดวกในการจัดเก็บรูปคลื่น DSO บางแห่งยังมีฟล็อปปี้ดิสก์หรือฮาร์ดดิสก์สำหรับบันทึกข้อมูลอีกด้วย