技術(shù)文章
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USB 示波器、頻譜分析儀和數(shù)字化儀之間有什么區(qū)別？
USB 示波器是一種用途廣泛的儀器。使用合適的軟件，它們可以執(zhí)行通常為頻譜分析儀和數(shù)字化儀保留的功能。但在某些情況下，需要特殊儀器才能獲得最佳結(jié)果。本常見(jiàn)問(wèn)題解答比較了示波器、頻譜分析儀和帶有 USB 接口的數(shù)字化儀的功能。它們之所以被稱為 USB 設(shè)備，是因?yàn)樗鼈兺ㄟ^(guò) USB 接口連接到配套 PC，該接口還為儀器供電。
時(shí)域與頻域
USB 示波器通常用于捕獲有關(guān)信號(hào)的詳細(xì)時(shí)序信息或多個(gè)信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)序，例如信號(hào)之間的延遲時(shí)間。頻譜分析儀用于研究信號(hào)的頻率特性，例如諧波含量。USB 頻譜分析儀有多種封裝尺寸。有些像大多數(shù) USB 示波器一樣是口袋大小，但迷你 USB 頻譜分析儀甚至更小。其中一種尺寸僅為 87.5 毫米（長(zhǎng)）x 23 毫米（寬）x 15 毫米（高），重量不到 20 克（圖 1）。
圖 1. USB 頻譜分析儀可以非常緊湊和輕便（圖片：Triarchy）。
此類迷你 USB 頻譜分析儀專為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試而設(shè)計(jì)。它們可以在連接到天線時(shí)監(jiān)測(cè)射頻信號(hào)，以便使用近場(chǎng)探頭進(jìn)行電磁可計(jì)算性 (EMC) 測(cè)試。連接到主機(jī) PC 時(shí)，該軟件還支持通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置和監(jiān)控。它可以處理高達(dá) 4.15 GHz 的頻率、高達(dá) 1 W 的功率和 -110 dBm 的噪聲水平。
更多標(biāo)準(zhǔn)尺寸的 USB 頻譜分析儀可以捕獲 40 MHz 實(shí)時(shí)帶寬。它們具有 70 dB 無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍和 18.0 GHz 頻率覆蓋范圍。可用的跟蹤發(fā)生器支持增益/損耗測(cè)量，可快速測(cè)試濾波器、雙工器和其他網(wǎng)絡(luò)元件。它還支持 VSWR、回波損耗、故障距離和電纜損耗的電纜和天線測(cè)量。
數(shù)字化儀
寬帶數(shù)字化儀提供高分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍，并可在頻域中顯示結(jié)果。USB 數(shù)字化儀在自動(dòng)測(cè)試設(shè)備 (ATE) 系統(tǒng)和高密度多通道數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用中特別有用，其中分析軟件和顯示器可以嵌入到集中控制器中。
例如，4 通道 USB 數(shù)字化儀具有高帶寬 50 Ω 輸入，使用 SMA 連接器（與 USB 示波器上常見(jiàn)的 BMC 連接器相比），輸入范圍固定為 ±100 mV（圖 2）。當(dāng)需要容納更高的輸入信號(hào)時(shí)，可以使用衰減器。該數(shù)字化儀具有 1 GHz 帶寬和 5 GS/秒的實(shí)時(shí)采樣率，可以捕獲具有 200 ps 時(shí)間分辨率的單次脈沖。緩沖存儲(chǔ)器中可以保存兩個(gè) 100 ms 的最大采樣率捕獲。
圖 2. 此類 USB 數(shù)字轉(zhuǎn)換器使用 SMA 連接器來(lái)確保高性能（圖片：tiepie）。
可用的軟件開(kāi)發(fā)工具包 (SDK) 使示波器能夠與第三方軟件連接，包括 MathWorks 的 MATLAB、Microsoft Excel 和 NI LabVIEW。SKD 包括適用于 Microsoft Windows、Apple Mac (OS X) 和 Linux（包括 Raspberry Pi 和 BeagleBone）的驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序支持 USB 數(shù)據(jù)流，以便通過(guò) USB 連接捕獲無(wú)間隙連續(xù)數(shù)據(jù)，并以高達(dá) 10 MS/秒的速率將其直接保存到 RAM 或硬盤驅(qū)動(dòng)器。
總結(jié)
USB 示波器用途廣泛，但并非萬(wàn)能。有些應(yīng)用需要更高的性能，使用專用的 USB 頻譜分析儀和數(shù)字化儀會(huì)大有裨益。
時(shí)域與頻域
USB 示波器通常用于捕獲有關(guān)信號(hào)的詳細(xì)時(shí)序信息或多個(gè)信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)序，例如信號(hào)之間的延遲時(shí)間。頻譜分析儀用于研究信號(hào)的頻率特性，例如諧波含量。USB 頻譜分析儀有多種封裝尺寸。有些像大多數(shù) USB 示波器一樣是口袋大小，但迷你 USB 頻譜分析儀甚至更小。其中一種尺寸僅為 87.5 毫米（長(zhǎng)）x 23 毫米（寬）x 15 毫米（高），重量不到 20 克（圖 1）。
圖 1. USB 頻譜分析儀可以非常緊湊和輕便（圖片：Triarchy）。
此類迷你 USB 頻譜分析儀專為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試而設(shè)計(jì)。它們可以在連接到天線時(shí)監(jiān)測(cè)射頻信號(hào)，以便使用近場(chǎng)探頭進(jìn)行電磁可計(jì)算性 (EMC) 測(cè)試。連接到主機(jī) PC 時(shí)，該軟件還支持通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置和監(jiān)控。它可以處理高達(dá) 4.15 GHz 的頻率、高達(dá) 1 W 的功率和 -110 dBm 的噪聲水平。
更多標(biāo)準(zhǔn)尺寸的 USB 頻譜分析儀可以捕獲 40 MHz 實(shí)時(shí)帶寬。它們具有 70 dB 無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍和 18.0 GHz 頻率覆蓋范圍。可用的跟蹤發(fā)生器支持增益/損耗測(cè)量，可快速測(cè)試濾波器、雙工器和其他網(wǎng)絡(luò)元件。它還支持 VSWR、回波損耗、故障距離和電纜損耗的電纜和天線測(cè)量。
數(shù)字化儀
寬帶數(shù)字化儀提供高分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍，并可在頻域中顯示結(jié)果。USB 數(shù)字化儀在自動(dòng)測(cè)試設(shè)備 (ATE) 系統(tǒng)和高密度多通道數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用中特別有用，其中分析軟件和顯示器可以嵌入到集中控制器中。
例如，4 通道 USB 數(shù)字化儀具有高帶寬 50 Ω 輸入，使用 SMA 連接器（與 USB 示波器上常見(jiàn)的 BMC 連接器相比），輸入范圍固定為 ±100 mV（圖 2）。當(dāng)需要容納更高的輸入信號(hào)時(shí)，可以使用衰減器。該數(shù)字化儀具有 1 GHz 帶寬和 5 GS/秒的實(shí)時(shí)采樣率，可以捕獲具有 200 ps 時(shí)間分辨率的單次脈沖。緩沖存儲(chǔ)器中可以保存兩個(gè) 100 ms 的最大采樣率捕獲。
圖 2. 此類 USB 數(shù)字轉(zhuǎn)換器使用 SMA 連接器來(lái)確保高性能（圖片：tiepie）。
可用的軟件開(kāi)發(fā)工具包 (SDK) 使示波器能夠與第三方軟件連接，包括 MathWorks 的 MATLAB、Microsoft Excel 和 NI LabVIEW。SKD 包括適用于 Microsoft Windows、Apple Mac (OS X) 和 Linux（包括 Raspberry Pi 和 BeagleBone）的驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序支持 USB 數(shù)據(jù)流，以便通過(guò) USB 連接捕獲無(wú)間隙連續(xù)數(shù)據(jù)，并以高達(dá) 10 MS/秒的速率將其直接保存到 RAM 或硬盤驅(qū)動(dòng)器。
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