Was ist genauer: Digital-Oszilloskop oder Analog-Oszilloskop?

Ich weiß, es ist eine Art weit gefasste Frage, aber heutzutage sehe ich normalerweise nur noch digitale Oszilloskope. Ich möchte wissen, ob ihre digitale Natur die Genauigkeit der Messungen beeinflusst? (So ​​etwas wie Digitalisierungsfehler bei Abtastsignalen). Oder fragen Sie anders, ob es bestimmte Anwendungen gibt, für die eine genaue Messung derzeit nur analoge Messungen erfordert? Ich schätze, die Flexibilität digitaler Oszilloskope geht in Richtung der Verwendung dieser Art von Oszilloskopen, aber ich würde mich freuen, wenn Sie mich korrigieren.

Ein genaueres analoges Oszilloskop ist genauer als ein nicht so genaues digitales Oszilloskop, während ein genaueres digitales Oszilloskop genauer ist als ein nicht so genaues analoges Oszilloskop. Vergleichen Sie Spezifikationen, nicht Technologien.
Ein Freund, der Elektrotechnik im Grund- und Aufbaustudium unterrichtet, beklagt sich darüber, dass die Benutzer von Oszilloskopen die Einschränkungen nicht verstehen. Er sagte, "Studenten tasten gerne Signalfrequenzen ab, die durch die Abtastrate digitaler Oszilloskope 'aliasiert' werden, und erwarten, dass ihre Analysen und Berechnungen korrekt sind". Er behielt lange Zeit ziemlich alte analoge Zielfernrohre. Er glaubt, dass Schüler mit analog weniger Fehler machen als mit digital. Aber es geht weniger um die Technologie als vielmehr darum, dass die Benutzer die Technologie missverstehen.
Die Zeitbasis auf dem digitalen Oszilloskop wird genauer sein.
@gblumber Ich habe nur aus diesem Grund digitale und analoge Oszilloskope; Ich kann dasselbe Signal unterschiedlich darstellen. Ich wünschte, ich könnte Ihren Kommentar positiv bewerten.
@bdegnan Ich habe es in eine Antwort umgewandelt :-) Können Sie die Bilder irgendwie posten? Ich denke, sie wären sehr hilfreich für Leute, die diese Frage lesen.
@gblumber ja, lass mich danach suchen.
Dave Jones von EEVblog hat ein "Ding" für Oszilloskope. Er hat mehrere Videos , die die Unterschiede zwischen analog und digital und einige der Fallstricke der beiden besprechen.
@gbulmer - ja, Sie können ihnen idiotensichere analoge Oszilloskope besorgen, aber Sie verschieben das Problem nur, bis sie in der realen Welt sind, und vermasseln, wo es darauf ankommt. Er würde ihnen einen besseren Dienst erweisen, wenn er auf einer Ebene des Verstehens lehrte.
@ScottSeidman - Die EE-Ausbildung im Grundstudium in Großbritannien hört nicht auf, sobald die Schüler einen Oszilloskoptyp beherrschen. Außerdem gibt es verschiedene Philosophien darüber, wie man Menschen erzieht. Einige bringen „Stützräder an Fahrrädern“ an, „tragen Sturzhelme“ und „Warnschutzkleidung“, um die Lernenden zu ermutigen und Verletzungen zu vermeiden. Andere nicht. IMHO sammeln gute Lehrer Feedback. Mein Freund unterrichtet seit vielen Jahren. Er hört sich das Feedback von Ex-Studenten und Arbeitgebern an. Also nehme ich an, dass er findet, dass es funktioniert. Haben Sie Beweise dafür, dass das Erlernen analoger Oszilloskope EE-Studenten zuerst davon abhält, kompetente Ingenieure zu werden?
@gbulmer, nein, natürlich nicht, solange der betreute Unterricht weitergeht. Ich habe starke Gefühle gegenüber „virtuellen“ Oszilloskopen, und es gibt absolut 100% klare logistische Probleme beim Unterrichten einer Klasse jeder Größe mit jahrzehntealten, teuren Geräten, die Sie nicht unbedingt ersetzen können, indem Sie zum Telefon greifen und es kaufen.
@ScottSeidman - faire Punkte. IIRC, Logistik/Verfügbarkeit waren ein Teil dessen, was sie zwang, weiterzumachen. Außerdem kauften sie ein paar sehr gute Oszilloskope sowie Klassenzimmer-Sets, damit sie zumindest Probleme demonstrieren konnten, und hatten Ausrüstung für Studentenprojekte, wenn sie Werkzeuge zum Debuggen ihres Prozesses benötigten.

Antworten (2)

Die modernen digitalen Oszilloskope sind ausgeklügelte analoge Bestien!

Die meisten modernen digitalen und analogen Hochgeschwindigkeitsgeräte wie Computerschnittstellen (USB, SATA, Gigabit Ethernet) werden mit digitalen Oszilloskopen getestet, entworfen und verfeinert. Sogar viele SoCs mit komplexer analoger und digitaler Peripherie werden mit digitalen Oszilloskopen validiert. Beispielsweise kann USB 3.0 Geschwindigkeiten von bis zu 5 Gigabit pro Sekunde haben. Die Schnittstellen werden buchstäblich von digitalen Oszilloskopeingängen sondiert und sorgfältige Testaufbauten werden um sie herum gebaut.

Sogar analoge Hochgeschwindigkeitsblöcke wie ADCs, Verstärker, Filter und Oszillatoren werden mit DSOs getestet.

Allerdings handelt es sich kauftechnisch gesehen um sehr teure Oszilloskope. Für die höchste verfügbare analoge Bandbreite können die Boxen von Unternehmen wie LeCroy (jetzt Teil von Teledyne), Keysight (von Agilents T&M-Abteilung geändert), Rhode & Schwartz und Tektronix einen Ferrari kosten!

Aber für die meisten Hobbyzwecke, Studentenlabore oder sogar anständige Embedded-Tests gibt es preiswerte Oszilloskope von den oben genannten Unternehmen und vielen anderen aus der ganzen Welt. Es gibt auch PC-basierte USB-Oszilloskop-Produkte (BitScope, Picoscope oder USBee).

Digitale Oszilloskope existieren, weil sie funktionieren! Und Ingenieure nutzen sie! Ich benutze sie!

Meistens erwarten wir mehr von einer Box und verwenden möglicherweise ein ungeeignetes Signal zur Analyse. Ein Hochgeschwindigkeits-Rechteckimpulsstrom auf einem Oszilloskop mit geringerer Bandbreite sieht geglättet aus! Oder sogar als Sinus! Weil der gesamte höherfrequente Teil des Signals auf Kanal herausgefiltert wird.

Dies sind einige Fragen, die Sie sich stellen sollten, bevor Sie sich für ein Gerät entscheiden.

  • Idealerweise hat jedes Signal eine unendliche Bandbreite. Nur dass die höheren Harmonischen sehr schwach sind. Wählen Sie also die "Analogbandbreite" des Oszilloskops basierend auf Ihrem Signal.

  • Versuchen Sie, den vollen Dynamikbereich des Oszilloskops zu nutzen (volle Bitauflösung vs. Vollausschlag). Wenn Sie an überlagerten Teilen eines Signals interessiert sind, wie z. B. diesem scharfen Störimpuls an einem Sinuswellenausgang eines Schaltnetzteils, entscheiden Sie sich für Oszilloskope mit höherer ADC-Auflösung.

  • Wenn das Signal klein ist, verstärkt das Oszilloskop es. Wenn das Signal groß ist, wird es vom Oszilloskop gedämpft, um dem vollen Ausschlag des internen ADC zu entsprechen. Manchmal möchten Sie vielleicht die automatische Skalierungsfunktion des Oszilloskops verwenden.

  • Wenn die Amplitude des Signals zu klein ist, wird durch die Verstärkung auch etwas Rauschen verstärkt. Wenn das Signal einen großen Glitch hat, dann werden seine Details reduziert, wenn es gedämpft wird.

Wir sollten uns auch mit den Vorzügen von Digital Vs befassen. Analoge Zielfernrohre

  • Die meisten DSOs verfügen über ausgeklügelte analoge Frontends (AFE). Was wiederum softwaregesteuert ist und eine zusätzliche Hebelwirkung basierend auf dem Signal bietet. Signalkonditionierung, -verstärkung und sogar -isolierung werden im digital gesteuerten AFE gehandhabt.
  • Neben AFE ist das Herzstück eines digitalen Oszilloskops ein Hochgeschwindigkeits-ADC. Diese Technologie hat sich in den letzten zehn Jahren sprunghaft verbessert.
  • Es gibt eine Ping-Pong- oder Daisy-Chain-RAM-Pufferung von ADC-Samples, bevor sie auf einen dedizierten Computer übertragen werden. Wenn Sie DSP kennen, kennen Sie den „Wert“ digitaler Samples!
  • Das Raster / Rendern digitaler Signale auf einer anständigen Benutzeroberfläche bietet tatsächlich die Möglichkeit, mehrere Cursor sowohl horizontal als auch vertikal zu haben, einfache Skalierungsanpassungen, Visualisierung, angehängte Messungen und mehrere Kanäle auf einmal!
  • Ich denke, dass Mehrkanal, Kanalmathematik und -logik sowie erweiterte Triggerfunktionen die nützlichsten Funktionen eines DSO sind.

Wenn Sie jedoch reine analoge Signale bewundern, die sich direkt auf einem Phosphorbildschirm aufdrängen, ist auch daran nichts auszusetzen!

Ein Freund, der Elektrotechnik im Grund- und Aufbaustudium unterrichtet, beklagt sich darüber, dass die Benutzer von Oszilloskopen die Einschränkungen nicht verstehen.

Er sagte, „Studenten tasten und messen gerne Signalfrequenzen, die durch die Abtastrate digitaler Oszilloskope ‚aliasiert‘ werden. Sie erwarten, dass ihre Analysen und Berechnungen korrekt sind.“ Er behielt lange Zeit ziemlich alte analoge Zielfernrohre. Er glaubt, dass Schüler mit analog weniger Fehler machen als mit digital.

Ich denke, ein Teil des Problems ist die sehr hilfreiche, scheinbar eindeutige Messung, die einige digitale Oszilloskope liefern. Wenn ein Benutzer nicht darüber nachdenkt, was passiert, sind diese Anzeigen ziemlich verführerisch, aber irreführend (die Illusion von Genauigkeit).

Aber es geht weniger um die Technologie, als vielmehr darum, dass die Benutzer die Grenzen und Möglichkeiten der Technologie missverstehen.

Ich würde erwarten, dass die Spezifikation eines Zielfernrohrs die Gerätefähigkeit gut widerspiegelt, da sie (meistens) so konzipiert sind, dass sie von Leuten gelesen werden können, die verstehen, was die Spezifikation bedeutet.

+1 für "Aber es geht weniger um die Technologie als vielmehr darum, dass die Benutzer die Einschränkungen und Möglichkeiten der Technologie missverstehen." Ein Tool ist nur zuverlässig, wenn der Benutzer das Tool, das er verwendet, versteht.
+1. Digitale Zielfernrohre erzählen fröhlich Lügen. Ich habe jemanden gesehen, der auf eine 1-Hz-Wellenform starrte und sich fragte, warum es nicht 10 kHz war. Nachdem eine so langsame Zeitbasis gewählt wurde, stellte das Oszilloskop seine Abtastrate auf 10 kHz (+/- 1 Hz) ein ... OTOH, sie sind oft viel bequemer und jetzt normalerweise billiger als ein anständiges analoges Oszilloskop ...
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