示波器发展史中的变化

2023-03-27  

物理学上将连续变化的的物理量定义为模拟量,我们所在世界的量都是连续的,比如温度,压强,高度等等,所以说我们所生活的世界是模拟的,这个模拟可不是指的你玩模拟城市这类游戏,都是假的,只表示模拟量,你可别开始怀疑自己了


在科学的发展进程中,人类想要研究和分析这个世界的变量时,只能将这个模拟的世界转化成数字形式来研究,那研究电信号的规律所用的就是示波器,那最初的“示波器”什么样子的呢?


观测电压的变化情况最早的装置大约在十九世纪二十年代,当时的人们通过手动记录波形,将机械部分和检流计进行耦合,技术人员通过观察检流计上显示的电流,手动绘制图案,这个过程是由在几千个周期内形成的,只能画出粗糙的波形

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再往后就一段时间,这个没有具体的记载,出现了机械自动绘制波形的机器,人们不需要再去手动绘制,机械式的将笔固定在检流计的指针上,画波形的纸是一直在转动的,电流的频率是非常快的,机械反应比较慢,所以他获取波形依然是几百个波形的平均值,比较粗糙,相比于手绘还是比较精确


时间到了1897年,德国的物理学家,诺贝尔奖得主布劳恩发明了阴极射线管,曾被广泛的应用在电视机和计算机的屏幕上,这是第一台真正意义上的示波器,这个阴极射线管大家应该很熟悉,高中物理当时就学过这个东西。

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这个时期的示波器属于模拟示波器,而且没有触发功能,直到1947年泰克推出了他们的第一台示波器,511型示波器,是第一台商用示波器,也是第一台具有触发功能的示波器,这个简单的功能是现代每一个示波器都离不开的功能,可以说是现代示波器的开端了,泰克在这个机子研发时也有很多故事,咱们有机会再单独讲讲,


在那个年代,有一个大公司,比泰克大很多的公司,叫惠普,一听这个名字很多人想到了他的电脑,打印机其实惠普是做电子仪器起家的,也是这个行业的巨头公司,这家公司本身没有做示波器,但是随着it行业的发展,示波器成为了新趋势,惠普最终也进入了这个领域,在1956年有了世界上第一台X Y轴都能精确测量的示波器


1959年末期开始面世的泰克555型示波器,带宽30MHz,使用完全的电子管结构制作,功耗和体积巨大,小推车底部一层是他的电源箱....这样的示波器非常大,以至于离开他的小推车都无法使用


在射频半导体技术突飞猛进的60年代,随着晶体管的量产,开始了仪器固态化的进程,之后的示波器都采用晶体管制作,这样极大地缩小了示波器的大小,重量减轻,终于是从小推车上拿下来了,可以放在桌子上,也可以轻松的移到测试的场所


到目前为止,所有的示波器还是只能显示波形,工程师们想要知道电压的大小只能去屏幕上数格子,大家想一想自己在格子上读数时候的场景,是不是很费眼睛,而且读数精确度不高,直到泰克在1962年出了第一台数字读数示波器,挽救了各位工程师的眼睛


但是此时依然是模拟示波器,只是加了数字读数功能

我们现在使用的基本都是数字示波器,因为模拟示波器时通过显像管显示波形,由于这个工作原理的问题,模拟示波器的带宽无法再做的非常大,为了更高的采样率和性能,在1971年,LeCroy力科发明了第一台数字示波器,使用模数转换器将模拟信号转化成数字信号进行分析,自此以后数字示波器也快速发展起来,更优的性能应用的也非常广泛,关于力科发明的第一台数字示波器也是我查资料的到的,如果你有更准确的资料咱们私信我们可以一起聊一聊


同样在1971年还有一个伟大的产品诞生,就是cpu他对所有的电子产品带来了一场革命,当然也包括示波器,1982年,惠普使用Intel的CPU,8bit操作系统,推出了世界上第一台数字显示示波器,功能更加强大,可以对波形进行更加复杂的操作


大家还记得当时自己第一次看到电脑的场景吗?很多人第一次看到的是Win95的场景,当时是不是觉得非常好用,在1998年惠普推出了一个带操作系统,图形界面的示波器,也是一个划时代的产品,第二年惠普的仪表部分就改名了,改为了安捷伦,也就是现在的是德科技。


步入21世纪示波器的带宽,采样率各种性能也在不断的提高,示波器中也加入了频谱,信号源的功能,回顾历史我们发现我们需要的功能都是前辈一步一个脚印走过来的,未来的发展如何还需要各位的努力,我们拭目以待


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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