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回顾示波器的发展史,01史前时代

专家
2020-04-22 08:27:00    评分

图片15.png电子示波器的起点并不容易查证,所以史前时代由示波器的操作特性来划分。如今我们最常使用的可能是边沿触发模式,甚至通常认为这就是示波器的一部分基本功能。实际上在TEK 511之前,示波器并不具备触发能力。此时的示波器为了稳定显示波形,采用了一种叫做同步扫描的技术。示波器以固定的频率进行自由扫描,从而显示波形。为了使波形稳定,他也具有简单的比较器控制,来确定何时开始扫描。不过由于扫描时间的不定性,示波管的时间轴也不稳定。这种示波器不能进行精确的时间测量,也不能观察非周期性信号。

00:现代示波器的起点:Tektronix 511

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图片11.png1947年,泰克发布了他的第一个产品:511型示波器。

与他的前辈最大的不同之处在于,他首次拥有了精确的触发系统,其实就是我们今日所能见到的每一台示波器都具有的边沿电平触发。当输入波形满足触发比较器设定的极性与门限时,示波器开始按照时基旋钮所设定的时间完成一次扫描。这样可以通过调节触发电平来确定每次扫描在波形上的起点,同时每一次扫描的时间又是已知的,通过数屏幕上的格子就可以对被测信号进行准确的时域分析。这是一个巨大的飞跃,其中简单的原理已然成为今日每一台示波器所必需的功能,不得不说他是现代示波器的起点。

01:固态化,小型化

 

在射频半导体技术突飞猛进的60年代,像HP和TEK这样的公司都迫切需要高性能的固态放大器以及各种电子管的替代器件,由于通用器件公司不能提供这些部件,他们分别建立自己的研发部门满足内需。由于军方也有巨大的需求量所以最重要的资金自然不是问题。以示波器来说,要把带宽做高,需要亮度更高,聚焦更精确,摆率更快的示波管,同样也需要高速的前置放大器/Y轴放大器。从60年代开始,除了示波管以外的其他电子管,都将被晶体管和集成电路取代。

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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.....显然这样的示波器显得太过巨大,以至于离开他的小车简直无法使用。

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60年代初,随着晶体管的量产难题被逐渐解决,开始了仪器固态化的进程,此时泰克推出321型示波器。他几乎全部使用晶体管制作,早期型号内尚有一部分电子管工作在高压区域,后期型号通过新型的晶体管进一步取代了他们。这个阶段的示波器缩小,重量减轻。终于可以从推车上拿下来,放在桌面上,或者轻松的移动到一些特殊的测量现场。

巨量的市场需求刺激他们自己开发所需的一切配件,并且带动了一些其他工业项目,比如玻璃的精密加工设备,金属的冲压设备。60年代末期美国佬已经可以制造精密的内刻线示波管。即示波管屏幕上的格子是刻在示波管内部的玻璃面上的。这样读数误差更小。而同年代国产示波器全部都是刻在压克力片上然后放在荧光屏前边,从不同角度看就有不同的误差。再加上没有实际的需求,一直到80年代后期可能才生产了小部分内刻线示波管,主要用于超声波探伤仪。

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我手头的两个示波管,分别来自TEK 212和2430示波器,两个管子大约都是70-80年代的产品,有细致的内刻线,有光照的时候能十分清晰的显现出来(在示波器上有钨丝灯泡背光)。

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仍然放在我办公室的一台80年代的国产20M示波器,他是亚克力刻线的,距离示波管屏幕足有1cm高度,带来了十分大的读数误差,而且即便有灯光映照,刻线也不容易看清。

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一台非常小的TEK 212手持模拟示波器,大约是80年代初期的产物,主要供应军方需求。带宽0.5MHz。

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TEK 2430示波管内精密又漂亮的加速电极,这些电极使得电子束带有相当高的能量,借此示波器可以在高扫速下仍然具有足够的亮度进行观察。

好了,说的有点远。回来继续





关键词: 回顾     示波器     发展史     史前     时代    

工程师
2020-04-23 22:02:47    评分
2楼

哇,艺术品一般!


助工
2020-04-23 22:10:31    评分
3楼

现在看起来,才知道那个时代的工程师确实伟大!


助工
2020-04-23 22:18:03    评分
4楼

带宽0.5MHz 


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