如何选择示波器？要考量的10个因素

君鉴科技 2023-10-19 735

描述

示波器是电子工程师必备工具之一，常使用在电路设计、PCB制造、电子设备维修等场景中。示波器如此重要，选购时需要注意什么呢？下面我们一起来看看选择示波器要考量的10个因素。

01 频宽

频宽决定了示波器量测类比讯号的能力，这决定了仪器可以准确量测的最大频率。频宽也是价格的关键的决定因素。

选择示波器前先确定您的需求。例如，100 MHz的示波器通常可保证在100 MHz下具有少于30%的衰减。为了确保优于2%的振幅准确度，输入应该低于20 MHz。

当选择频宽时，请使用「五倍规则」。示波器频宽大于或等于您想要的最大频率的五倍，如果频宽太低，您的示波器将无法解析高频率的变化。

基本示波器的范围通常为50 MHz至200 MHz。如需更多频宽，则可使用更高效能示波器，以涵盖350 MHz以上，可达数十个GHz的范围。

电路设计

02 取样率

取样率(每秒取样数)是示波器取样讯号的速率，类似于摄影机的讯框率；这决定了示波器能撷取多少波形细节。

同样地，我们建议采用「五倍法则」：使用至少5倍于您电路最高频率分量的取样率。

大多数的基本示波器皆具有1至2 GS/s的(最大)取样率。请记住，基本示波器拥有高达200MHz的频宽，所以示波器设计人员通常会在最大频宽下，以5至10倍超取样来设计示波器。

取样的速度越快，遗失信息越少，以及示波器将能更有效地呈现待测讯号；但是，这也会越快填满内存，也连带限制了可以撷取数据的时间。

大多数入门级示波器拥有1至2 GS/s的最大取样率，中阶示波器则有5至10 GS/s的最大取样率。

03足够的输入通道和正确的通道

示波器使用类比通道来储存并显示讯号，在一般情况下，越多通道越好，尽管增加通道即会增加价格。

是否要选择2个或4个类比通道将取决于您的应用。例如，您可使用两个通道来比较分量的输入和输出。四个类比通道则可让您比较更多的讯号，并提供更大的灵活性，以数学方式来结合通道(例如，相乘可取得功率，或相减可取得差动式讯号)。

注意：开启的通道数量可能会降低取样率。

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04相容的探棒

良好的量测始于探棒头。示波器和探棒是作为一个系统搭配使用，所以在选择示波器时一定要考虑探棒。

在量测期间，探棒实际上即成为电路、引入电阻、电容和电感负载(改变量测)的一部分。为了尽可能地减少影响，最好使用示波器搭配的专门探棒。各种相容的探棒将可让您在更多的应用中使用您的示波器。

另外，选择具有足够频宽的被动式探棒也很重要，探棒的频宽应该与示波器的频宽相符。

探棒的分类

被动式探棒

被动式探棒具有10倍衰减，会呈现电路的受控制阻抗和电容，并适用于大多数接地参考的量测，大多数示波器均随附此种探棒。针对每个输入通道，您将需要备一个被动式探棒。

高电压差动式探棒

差动式探棒可让接地参考的示波器进行安全、准确的浮动和差动式量测。每个实验室应该都至少拥有一个！

逻辑探棒

逻辑探棒会提供数位讯号至混合讯号示波器的前端，包括「浮动引线」与专为连接至电路板上微小测试点所设计的配件。

电流探棒

若增加电流探棒，可让示波器量测电流，当然，还能让示波器计算并显示瞬时功率。

05 触发

触发功能可提供稳定的显示画面，让您能在复杂波型的特定部分上调整归零。

所有的示波器皆可提供边缘触发功能，且大多数均可提供脉冲宽度触发功能。而示波器可用的触发选项范围越宽，示波器越灵活(将更快找出问题根源！)

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06记录长度

记录长度是完整波型记录中的点数。在一般情况下，示波器仅能储存有限数量的取样，所以，记录长度越大越好。

撷取的时间=记录长度/取样率

所以，若具有1M点的记录长度，且取样率为250 MS/s时，示波器将可撷取4 ms。

良好的基本示波器一般储存超过2,000点，这对稳定的正弦波讯号(可能需要500点)而言已绰绰有余。但要找出复杂的数位资料流中的时序异常原因，则应考虑1M点以上的记录长度。

具有记录长度为数百万点的示波器可以显示出许多讯号活动的画面，对研究复杂的波型而言是必不可少的功能。

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07自动量测及分析

自动化波型量测可更轻松地获得准确数值读数。

大多数的示波器皆提供了前面板按钮和/或萤幕式功能表，以进行准确的自动化量测，包括振幅、週期和上升/下降时间。许多数位示波器还提供了平均值和RMS计算、工作周期和其他数学运算。

比如通道运算功能让您可对波型进行加、减和乘等运算。使用波型相乘功能将电压和电流相乘即可获得功率值；使用减法功能则可粗略估计差动式量测。快速傅立叶变换(FFT)功能将可让您查看撷取波型的频率频谱。

08易于操作

示波器应易于操作非常重要，即使是偶尔使用。易于操作的标准包括：

常用的调整功能应该拥有专门的旋钮。

AUTOSET和/或DEFAULT按钮将可用于即时设定。

示波器应对不断变化的事件能快速响应和反应。

示波器应可支持您的语言，包括功能表系统、内建的说明、手册和合适的前面板说明。

09 连接性

直接将示波器连接至电脑或透过可携式媒体传输资料，可让您进行进阶的分析，并简化记录和分享成果。

比如许多示波器均可产生JPG、BMP或PNG文件，轻松地纳入资料。许多示波器均随付软件，或使其可用于下载，以协助撷取萤幕画面、收集波型资料或储存仪器设定。还有些示波器提供了VGA输出，让您连接外部显示器以便于检视。

选示波器时，可看看有哪些功能是您需要的，现成的驱动程式可为您节省显着的时间和精力。

10串列汇流排解码

大多数系统级(电脑到电脑)通讯均是在串列资料连接上传输。

即使在现今的电路板上，大部分的芯片对芯片资料仍是在串列汇流排上传输。

有些示波器能够解码串列汇流排，并显示资料时间相关的其他波型。相较于手工解码，自动解码耗时少得多且不易出错。除了解码，某些示波器还提供触发和搜寻串列资料值的能力。这些功能有助于加速疑难排解的程序。

来源：STM32嵌入式开发

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