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虛擬示波器“虛”在哪里?

虛擬示波器“虛”在哪里?

虛擬示波器“虛”在哪里?提到示波器,大部分硬件工程師,都會想到這些:

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這種臺式數字示波器,推翻并取代CRT顯像管的模擬示波器的主導地位,已經幾十年了。毫無爭議地,在相當長的未來,它還會繼續主導測量儀器市場,直到虛擬示波器崛起。

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但是得承認,在很多專業領域,虛擬示波器無法取代臺式的數字示波器產品,示波器廠商大佬們完全不用擔心。

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目前,虛擬示波器主要定位在零售價300~1000元左右的散客市場,避開了臺式示波器的1500~幾萬元的市場。所以目前虛擬示波器和臺式數字示波器的競爭沖突不嚴重,甚至還會互相補充。但是虛擬示波器的價格定位和手持式以及小屏幕的便攜小示波器剛好競爭起來,這個后面會提到。
為什么叫虛擬示波器這個名字?虛擬并不是說這個示波器是仿真的波形,而是指控制面板和大部分設置選項是軟件做的按鈕,而非實體按鍵或旋鈕。也有人叫它電腦示波器,PC示波器,USB示波器。下面這個圖可以很直觀的看出虛擬面板和實體面板的區別。

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虛擬示波器是實測波形的,這一點和臺式數字示波器沒有區別。它其實就是把臺式示波器里面的電腦主板,內存條,液晶屏幕,硬盤顯卡換成客戶自己的電腦,只保留了數據采集的部分,采集到電壓數據后,傳輸給電腦/手機,然后用軟件界面來操控和處理波形顯示。
這是新一代工程師的福音,但是老一代工程師非常不喜歡。新一代工程師會不喜歡琳瑯滿目的實體按鈕的組合操作,更適應電腦系統的鼠標式操作帶來的便利。老一代工程師則更喜歡實體旋鈕咔噠咔噠響的手感,對電腦操作不熟悉。所以在操作習慣上會帶來兩極分化。
下面這張圖可以直觀看出來虛擬示波器和臺式示波器的便攜性差別。

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對于硬件工程師來說,電腦已經是必備的了,所以虛擬示波器相比較而言,非常節約桌面空間。甚至,很大一部分客戶已經有了臺式示波器了,他們仍然會買一個虛擬示波器在家里或者出差調試的時候使用。

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因為出差一般會帶筆記本電腦去現場,不帶筆記本電腦也至少會隨身帶智能手機。虛擬示波器和臺式示波器有了互為補充的應用場景。

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雖然便攜性上,虛擬示波器會完勝臺式示波器,但是會遇到便攜性更優秀的手持示波器,如下圖所示:

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這些自帶小屏幕的便攜示波器,我們叫它們示波表更貼切。由于自帶屏幕,會比虛擬示波器更加便攜和小巧。于是虛擬示波器推出了安卓手機版本,既可以在電腦上用,也可以接智能手機用,這樣一下子就把便攜性又提升了一大截,和示波表的便攜性差不多了。

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當然,虛擬示波器還可以在其他方面更優秀來抵抗這種便攜性的優勢沖擊。
虛擬示波器相對于示波表甚至臺式示波器更大的優勢之一是大屏幕:

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虛擬示波器基本上是你的電腦有多大屏幕就能顯示多大,這是非常上癮的一個特色。一旦用過大屏幕,就很難再接受小屏幕看波形了。智能手機屏幕的大小的進化是個很直觀的例子。這幾年,智能手機的屏幕越來越大,我們會發現,用過大的屏幕手機以后,偶爾用一下以前的小屏幕手機,已經覺得非常不適應了。

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虛擬示波器跟帶屏小示波器的屏幕有幾十倍的差距,這種顯示效果的差異非常非常明顯。臺式示波器近幾年也有屏幕增大的趨勢,但是比起虛擬示波器來說,屏幕至少還是有幾倍的差距。


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這些還不夠驚艷的話,虛擬示波器巧妙地利用了電腦/手機的資源優勢,發展了第二個巨大的優勢,那就是軟件升級。
和臺式數字示波器以及便攜式示波表不同,虛擬示波器是接在電腦或者智能手機上用的,電腦和手機這種平臺,大部分功能用上位機軟件來實現的。

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電腦和手機這種平臺的計算資源非常豐富,升級的空間非常大,而不像臺式和便攜示波表,幾乎已經把資源用完了,很難再增加功能和升級。所以虛擬示波器的上位機軟件可以做出很多它們沒有的功能,或者非常高端的臺式示波器型號才可能有的功能。
低端的臺式示波器以及大部分示波表勉強能做到基本的示波器設置和顯示,而虛擬示波器在已經很豐富的軟件功能上還能做到不斷快速出新版本升級,非常方便。下圖可以看到目前虛擬示波器可以做到的一些軟件功能:

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借助電腦系統的資源,虛擬示波器上位機軟件不但在諸如打印,截圖,保存數據,保存文件,鼠標操作,鍵盤快捷鍵,錄制回放等等方面極為便利,也在諸如FFT算法,濾波算法,協議解碼,UI曲線,頻譜曲線,長時間記錄,自動化測試等等方面有得天獨厚的優勢

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虛擬示波器還沒有停下腳步,緊接著,又揚長避短,發展了第三個優勢,那就是積木式組合的模塊化組合方式。

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loto虛擬示波器可以通過擴展接口插入信號源模塊,邏輯分析儀模塊,高壓低/壓隔離差分模塊,EMC檢測模塊,手機支持模塊,以及各種電流探頭等等,組成多合一的儀器。

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如上圖所示,有了這些功能模塊和周邊配件的加入,大大提高了性價比。一個以虛擬示波器為基礎,多功能模塊組合的多合一的綜合性儀器最終可能只相當于一臺普通純示波器的價格。同時,這樣做可以很大程度上節約桌面空間。

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虛擬示波器還有一個散客市場不太關心的優勢,所以放在最后這里說。那就是方便二次開發和系統集成。和采集卡類似,虛擬示波器可以提供一個上位機的SDK二次開發包,或者提供上位機軟件定制,針對一些需要高采樣率的場合進行系統集成。比臺式數字示波器進行集成要成本低很多,也靈活很多,便攜式示波表更是做不到這一點。

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目前,虛擬示波器的定位在中低端市場,價格會比臺式示波器低,性能也定位在臺式數字示波器低端型號一致的水平上。這是由于虛擬示波器作為后起之秀,沒有臺式數字示波器幾十年的耕耘,在渠道能力以及市場推廣方面還遠遠落后,所以只能搶占零售的小眾市場。

經過近幾年的發展,虛擬示波器其實已經不虛了。大部分硬件工程師在大部分實踐中需要用到的示波器性能并不需要很高,虛擬示波器已經能滿足大部分的需要。虛擬示波器上位機軟件豐富的功能和周邊配套的模塊才會讓硬件工程師在工作中如虎添翼,事半功倍。

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