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閱讀：13發(fā)布時(shí)間：2025-3-27
示波器的主要的作用就是用來(lái)觀察電壓隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)，通過(guò)不同的傳感器探頭，示波器也可以測(cè)量電流，壓強(qiáng)等。示波器是每一個(gè)電子愛(ài)好者和電子工程師的儀器，現(xiàn)在我們來(lái)看下在選擇入門(mén)的基礎(chǔ)示波器時(shí)，我們要考慮哪些因素。
由此圖可知，20M示波器基本無(wú)法觀察到方波形狀，另外100M示波器的觀察效果比60M示波器要好，是什么導(dǎo)致了這個(gè)原因呢？下圖是一個(gè)20M方波經(jīng)過(guò)FFT后的頻譜圖，我們可以看到方波是由基波以及3、5、7、9……次諧波分量遞加而成。所以20M的方波包含20M基波、60M三次諧波，100M五次諧波，140M七次諧波……
如果要對(duì)波形進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，應(yīng)該讓示波器的帶寬大于波形的主要的諧波分量。因此對(duì)于正弦波可以要求示波器的帶寬大于波形的頻率，但是對(duì)與非正弦波則要求示波器的帶寬大于波形的主要的諧波頻率。
在帶寬的選擇上，一般所測(cè)信號(hào)頻率的5倍，就是最合適的帶寬，對(duì)于一臺(tái)基礎(chǔ)的示波器而言，100MHz帶寬的示波器已經(jīng)可以適用于很多測(cè)量場(chǎng)景。
采樣率和存儲(chǔ)深度是示波器的另外2大重要指標(biāo)。為什么需要把它們放一起講呢，因?yàn)樗鼈兒筒ㄐ斡涗洉r(shí)間一起有著密不可分的共生關(guān)系：采樣率=存儲(chǔ)深度÷波形記錄時(shí)長(zhǎng)
數(shù)字示波器顯示的波形實(shí)際上是一個(gè)一個(gè)的采樣點(diǎn)，這就像一張照片一樣，采樣點(diǎn)越多信號(hào)就越接近真實(shí)。
采樣率表達(dá)的就是示波器每秒捕獲這些采樣點(diǎn)的能力，例如1GSa/s的采樣率，說(shuō)明示波器每秒鐘能采集10億個(gè)采樣點(diǎn)。而存儲(chǔ)深度表達(dá)的是示波器一屏幕最多可以包含多少采樣點(diǎn)，例如28Mpts存儲(chǔ)深度，說(shuō)明示波器一屏幕最多可以有2千8百萬(wàn)個(gè)采樣點(diǎn)。我們要保證采樣率至少是被測(cè)信號(hào)帶寬的2倍以上，事實(shí)上我們更建議是3-5倍以上，這樣更容易捕獲波形的異常信息。
這里要注意一點(diǎn)的是，采樣率還分為等效采樣和實(shí)時(shí)采樣，現(xiàn)在的示波器標(biāo)注的基本都是實(shí)時(shí)采樣率了，因?yàn)榈刃Р蓸又贿m用于周期性變化的信號(hào)。如果在購(gòu)買(mǎi)示波器的時(shí)候發(fā)現(xiàn)采樣率和大眾價(jià)格有偏差的，一定要問(wèn)賣(mài)家標(biāo)注的是實(shí)時(shí)采樣還是等效采樣。
通道數(shù)
示波器比較常見(jiàn)的有2通道和4通道，考慮幾通道示波器適合自己的問(wèn)題，主要是考慮自己是否有同時(shí)測(cè)量3-4個(gè)信號(hào)的需求，如果沒(méi)有，則選擇2通道示波器就可以。
波形捕獲率
數(shù)字示波器對(duì)信號(hào)的采集存儲(chǔ)和處理顯示是無(wú)法同時(shí)進(jìn)行的，因此當(dāng)示波器在處理顯示的時(shí)候，就會(huì)漏掉一部分信息，也稱(chēng)之為示波器的死區(qū)時(shí)間。波形捕獲率表達(dá)的就是示波器每秒能采集多少次波形的能力，這個(gè)能力越大，死區(qū)時(shí)間就越小，也就越容易捕獲到異常的波形。
觸發(fā)方式
如果說(shuō)示波器捕獲波形就是在拍照的話(huà)，觸發(fā)就是決定示波器什么時(shí)候按下快門(mén)。觸發(fā)決定了我們希望捕獲到的波形采樣點(diǎn)們以何種方式展現(xiàn)在屏幕上。
示波器比較常見(jiàn)的觸發(fā)方式是邊沿觸發(fā)和脈寬觸發(fā)，有的示波器除此以外還會(huì)支持更多的觸發(fā)方式，可以了解一下根據(jù)需求選擇。
便攜性與操作性
要是你對(duì)示波器有外出攜帶的需求，那么示波器的便攜性也是值得考慮的因素，再有示波器是否支持電池供電，因?yàn)槟憧赡軙?huì)有戶(hù)外作業(yè)的需求。現(xiàn)代化的一些示波器還有支持觸屏功能，在操作上也會(huì)更加快捷易用。
屏幕大小和顯示方式
示波器的顯示屏大小以及是否支持彩色也是一個(gè)應(yīng)該考慮的因素，有的示波器支持熒光顯示和色溫顯示，相當(dāng)于多了一個(gè)Z軸，對(duì)于一些復(fù)雜信號(hào)，如視頻信號(hào)、調(diào)制信號(hào)、抖動(dòng)信號(hào)的測(cè)試，帶有熒光顯示和色溫顯示的示波器能更快速地幫助揭示信號(hào)的細(xì)節(jié)。
這里要注意的是，示波器顯示屏垂直方向上的分辨率本身就比較有限，除此之外測(cè)量高頻信號(hào)時(shí)，幅度本身就不準(zhǔn)確，在上限頻率處甚至有30%的誤差，而且垂直分辨率過(guò)高會(huì)提高模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間，影響采樣率，進(jìn)而影響帶寬，得不償失。通常情況下示波器的垂直分辨率是8位，高分辨率的示波器達(dá)12位，但如果示波器模擬電路本身的精度沒(méi)有提高，單純追求ADC的分辨率是沒(méi)有意義的。如果追求電壓的準(zhǔn)確度，應(yīng)該使用萬(wàn)用表，示波器更主要是的功能是觀測(cè)波形的形狀，測(cè)量準(zhǔn)確度通常情況下在2-3%以?xún)?nèi)，這種準(zhǔn)確度應(yīng)對(duì)絕大多數(shù)應(yīng)用是游刃有余的。
測(cè)量與分析
示波器通常都支持常見(jiàn)的測(cè)量項(xiàng)顯示，如信號(hào)的頻率、周期、幅值等等。有的示波器還會(huì)支持額外的數(shù)學(xué)運(yùn)算、FFT和高級(jí)數(shù)學(xué)功能，如果有這方面計(jì)算要求的話(huà)，也應(yīng)該作為一個(gè)考慮項(xiàng)。
串行總線(xiàn)分析
串行總線(xiàn)在當(dāng)今的數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)中被廣泛地使用，因此示波器支持哪些串行總線(xiàn)分析也是一個(gè)考慮的因素。大家需要清楚了解示波器的譯碼方法是硬件解碼還是軟件解碼，是否支持解碼觸發(fā)以及解碼文本顯示等。
探頭的選擇
探頭會(huì)引入電阻負(fù)載、電容負(fù)載和電感負(fù)載，這些負(fù)載會(huì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為使這種影響達(dá)到最小，使用示波器同品牌配套的探頭。在購(gòu)買(mǎi)探頭時(shí)，要保證探頭的帶寬大于等于示波器的帶寬。還要明確測(cè)量的是電壓還是電流、信號(hào)幅度有多大，是否需要以差分方式測(cè)量信號(hào)等問(wèn)題都會(huì)影響探頭的選擇。
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