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虚拟示波器“虚”在哪里?

虚拟示波器“虚”在哪里?

虚拟示波器“虚”在哪里?提到示波器,大部分硬件工程师,都会想到这些:

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2021-2-9 18:45

这种台式数字示波器,推翻并取代CRT显像管的模拟示波器的主导地位,已经几十年了。毫无争议地,在相当长的未来,它还会继续主导测量仪器市场,直到虚拟示波器崛起。

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但是得承认,在很多专业领域,虚拟示波器无法取代台式的数字示波器产品,示波器厂商大佬们完全不用担心。

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目前,虚拟示波器主要定位在零售价300~1000元左右的散客市场,避开了台式示波器的1500~几万元的市场。所以目前虚拟示波器和台式数字示波器的竞争冲突不严重,甚至还会互相补充。但是虚拟示波器的价格定位和手持式以及小屏幕的便携小示波器刚好竞争起来,这个后面会提到。
为什么叫虚拟示波器这个名字?虚拟并不是说这个示波器是仿真的波形,而是指控制面板和大部分设置选项是软件做的按钮,而非实体按键或旋钮。也有人叫它电脑示波器,PC示波器,USB示波器。下面这个图可以很直观的看出虚拟面板和实体面板的区别。

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虚拟示波器是实测波形的,这一点和台式数字示波器没有区别。它其实就是把台式示波器里面的电脑主板,内存条,液晶屏幕,硬盘显卡换成客户自己的电脑,只保留了数据采集的部分,采集到电压数据后,传输给电脑/手机,然后用软件界面来操控和处理波形显示。
这是新一代工程师的福音,但是老一代工程师非常不喜欢。新一代工程师会不喜欢琳琅满目的实体按钮的组合操作,更适应电脑系统的鼠标式操作带来的便利。老一代工程师则更喜欢实体旋钮咔哒咔哒响的手感,对电脑操作不熟悉。所以在操作习惯上会带来两极分化。
下面这张图可以直观看出来虚拟示波器和台式示波器的便携性差别。

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对于硬件工程师来说,电脑已经是必备的了,所以虚拟示波器相比较而言,非常节约桌面空间。甚至,很大一部分客户已经有了台式示波器了,他们仍然会买一个虚拟示波器在家里或者出差调试的时候使用。

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因为出差一般会带笔记本电脑去现场,不带笔记本电脑也至少会随身带智能手机。虚拟示波器和台式示波器有了互为补充的应用场景。

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虽然便携性上,虚拟示波器会完胜台式示波器,但是会遇到便携性更优秀的手持示波器,如下图所示:

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这些自带小屏幕的便携示波器,我们叫它们示波表更贴切。由于自带屏幕,会比虚拟示波器更加便携和小巧。于是虚拟示波器推出了安卓手机版本,既可以在电脑上用,也可以接智能手机用,这样一下子就把便携性又提升了一大截,和示波表的便携性差不多了。

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当然,虚拟示波器还可以在其他方面更优秀来抵抗这种便携性的优势冲击。
虚拟示波器相对于示波表甚至台式示波器更大的优势之一是大屏幕:

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虚拟示波器基本上是你的电脑有多大屏幕就能显示多大,这是非常上瘾的一个特色。一旦用过大屏幕,就很难再接受小屏幕看波形了。智能手机屏幕的大小的进化是个很直观的例子。这几年,智能手机的屏幕越来越大,我们会发现,用过大的屏幕手机以后,偶尔用一下以前的小屏幕手机,已经觉得非常不适应了。

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虚拟示波器跟带屏小示波器的屏幕有几十倍的差距,这种显示效果的差异非常非常明显。台式示波器近几年也有屏幕增大的趋势,但是比起虚拟示波器来说,屏幕至少还是有几倍的差距。


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这些还不够惊艳的话,虚拟示波器巧妙地利用了电脑/手机的资源优势,发展了第二个巨大的优势,那就是软件升级。
和台式数字示波器以及便携式示波表不同,虚拟示波器是接在电脑或者智能手机上用的,电脑和手机这种平台,大部分功能用上位机软件来实现的。

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电脑和手机这种平台的计算资源非常丰富,升级的空间非常大,而不像台式和便携示波表,几乎已经把资源用完了,很难再增加功能和升级。所以虚拟示波器的上位机软件可以做出很多它们没有的功能,或者非常高端的台式示波器型号才可能有的功能。
低端的台式示波器以及大部分示波表勉强能做到基本的示波器设置和显示,而虚拟示波器在已经很丰富的软件功能上还能做到不断快速出新版本升级,非常方便。下图可以看到目前虚拟示波器可以做到的一些软件功能:

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借助电脑系统的资源,虚拟示波器上位机软件不但在诸如打印,截图,保存数据,保存文件,鼠标操作,键盘快捷键,录制回放等等方面极为便利,也在诸如FFT算法,滤波算法,协议解码,UI曲线,频谱曲线,长时间记录,自动化测试等等方面有得天独厚的优势

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虚拟示波器还没有停下脚步,紧接着,又扬长避短,发展了第三个优势,那就是积木式组合的模块化组合方式。

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loto虚拟示波器可以通过扩展接口插入信号源模块,逻辑分析仪模块,高压低/压隔离差分模块,EMC检测模块,手机支持模块,以及各种电流探头等等,组成多合一的仪器。

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如上图所示,有了这些功能模块和周边配件的加入,大大提高了性价比。一个以虚拟示波器为基础,多功能模块组合的多合一的综合性仪器最终可能只相当于一台普通纯示波器的价格。同时,这样做可以很大程度上节约桌面空间。

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虚拟示波器还有一个散客市场不太关心的优势,所以放在最后这里说。那就是方便二次开发和系统集成。和采集卡类似,虚拟示波器可以提供一个上位机的SDK二次开发包,或者提供上位机软件定制,针对一些需要高采样率的场合进行系统集成。比台式数字示波器进行集成要成本低很多,也灵活很多,便携式示波表更是做不到这一点。

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目前,虚拟示波器的定位在中低端市场,价格会比台式示波器低,性能也定位在台式数字示波器低端型号一致的水平上。这是由于虚拟示波器作为后起之秀,没有台式数字示波器几十年的耕耘,在渠道能力以及市场推广方面还远远落后,所以只能抢占零售的小众市场。

经过近几年的发展,虚拟示波器其实已经不虚了。大部分硬件工程师在大部分实践中需要用到的示波器性能并不需要很高,虚拟示波器已经能满足大部分的需要。虚拟示波器上位机软件丰富的功能和周边配套的模块才会让硬件工程师在工作中如虎添翼,事半功倍。

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