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如何选择示波器
益莱储 | 2020-09-03 15:52:10    阅读:24   发布文章

示波器何其重要,理工科的孩子打上学的时候心底就念叨,示波器是电子工程师的眼睛,是学习工作上的伴侣。

 

对于一个硬件工程师,最美好的世界就是:

有一台四通道,每个通道都能正常工作的示波器;

有至少两根探棒,每一根都能正常工作,接地线没有断,卡子没有丢,针尖没有歪;

有一台恒温电烙铁,甚至还有替换的烙铁头;

有一台万用表,每个档位都没有坏的万用表。

 

如此重要的示波器,该如何来选择?看几个重要指标。

 

1:了解您需要测试的信号

Ÿ 您要捕捉并观察的信号其典型性能是什么?

Ÿ 您的信号是否有复杂的特性?

Ÿ 您的信号是重复信号还是单次信号?

Ÿ 您要测量的信号过渡过程的带宽,或者上升时间是多大?

Ÿ 您打算用何种信号特性来触发短脉冲、脉冲宽度、窄脉冲等?

Ÿ 您打算同时显示多少信号?

Ÿ 您对测试信号作何种处理?

 

2:带宽 > 最高信号频率的五倍

示波器带宽是指正弦波输入信号幅度衰减到-3dB时的频率,即信号真实幅度的70.7%。带宽决定示波器对信号的基本测量能力,也是价格的关键决定因素。在选择带宽时,可以运用五倍法则,即示波器带宽≥ 5 X 输入信号最大频率。如果示波器没有足够的带宽,就无法测试高频信号,幅度将出现失真、边缘将会消失,细节数据将会丢失。

 

3:适当的通道数量

数字示波器对模拟通道采样,存储和显示数据。一般说来,通道数量越多越好,但增加通道也会抬高价格。示波器拥有的时间相关的模拟通道和数字通道越多,在电路中能够同时测量的点数越多,在并行总线中解码更容易。

 

4:采样率 > 5 × (最高的频率成分)

单位为每秒采样次数( S/s ),指数字示波器对信号采样的频率。示波器采样速度越快,分辨率就越高,显示的波形细节也就越好,关键信息或事件丢失的可能性也越小。示波器的取样速率至少是示波器带宽的四倍,或最低5倍过采样,以保证捕获信号细节,避免出现假信号。

 

5:存储深度=采样率×显示时间

存储深度是示波器在一次采集中可以数字化和存储的样点数量。示波器的内存越深,以全部取样速率可以捕获的时间越多。所需的内存深度取决于希望查看显示器的数量以及希望保持的取样速率。如果要在不同样点间以较高分辨率查看更长的时期,就需要使用深内存:存储深度=取样速率×显示时间。确定存储深度后,同样重要的是必须考察在使用最深的内存设置时示波器的操作方式。

 

6:显示功能

示波器的显示性能在很大程度上取决于数字处理算法,而不是显示设备的物理特点。没有一种很好的途径,通过研究示波器的技术指标来确定哪种示波器最适合用户的实验室环境。只有在用户工作台上实时演示及使用用户的波形时,才能确定哪种示波器最适合满足用户需求。当前的数字示波器分成两大类:波形查看仪器和波形分析仪。为查看波形设计的示波器通常用于测试和问题诊断应用,在这些应用中,波形图像将提供用户所需的全部信息。

 

7:触发功能

大多数用示波器的用户只采用边沿触发方式,但是在某些应用中可能需要使用其它触发功能。高级触发功能能够隔离希望查看的事件。同时高级触发选项还能够在日常调试任务中节约大量的时间。如果您需要捕获罕见的事件,情况会怎样呢?毛刺触发允许触发正向毛刺或负向毛刺,或触发大于或小于指定宽度的脉冲。诊断问题时,可以触发问题,回头查看导致问题的根源。

 

8:探头

当装上探头时,它就成为整个测试电路的一部分了,结果探头将造成电阻性、电容性和电感性负载,使示波器呈现出与被测对象不同的测量结果。因此,针对不同应用配有相应的探头,然后选择其中一种,使负载效应最小,使信号得到最精确的复现。选择适合的探头:

1) 无源探头 :价格经济,使用简便,提供了广泛的测量功能;

2) 有源高频探头:有源探头在测量当前复杂电路中的高频信号时提供了完美的通用性和精度;

3) 差分探头:提供了最高的CMRR,广泛的频率范围和输入间最小的时间偏移,是精确测量差分信号的最佳选择;

4) 单端高压探头:高压测量解决方案扩展了示波器从提升或浮动电压系统中安全精确的捕获实时信号信息的能力。

 

9:分析功能

自动测试和内置分析功能可以节约用户时间,使工作更加简便,数字示波器通常带有模拟示波器上没有提供的一系列测量功能和分析选项。数学运算函数包括加减乘除、积分和微分。测量统计(最小植,最大值和平均值)可以检定测量不确定性,在检定噪声和定时余量时,这是一项重要资源。许多数字示波器还提供了FFT功能。

 

10:演示

最后一个,但也是同样重要的一个问题:演示,演示,演示!如果已经考虑了前面九个因素,可能已经把范围缩小到能够满足标准的少量的示波器中。现在应该使用示波器进行演示,并进行对比,包括易用性和显示响应程度等方面。


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