安泰测试给西安交通大学提供方案—（五）选择基础示波器的十个因素 其一

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安泰测试给西安交通大学提供方案—（五）选择基础示波器的十个因素 其一 [复制链接]

基础示波器是获得信号，调试电路或检查信号质量的窗口。它们一般拥有 50

MHz ~ 200 MHz 的带宽，几乎用于每个设计实验室、教育实验室、服务中心和制造车间中。

不管您每月购买一台新示波器，还是每五年购买一台新示波器，本指南都可以让您迅速了解多个关键因素，确定基础示波器是否适合您手边的工作。

数字存储示波器

示波器是设计、制造或维修电子设备的任何人使用的基础工具。数字存储示波器 ( 在本指南中简写为 DSO) 采集和存储波形。波形显示信号的电压和频率，而不管信号是否失真，不管信号之间的定时，也不管信号中有多少噪声，等等。

 

01带宽

系统带宽决定着示波器’测量模拟信号的能力。具体地讲，它决定着仪器可以准确测量的最大频率。带宽也是价格的关键决定因素。

确定你需要什么? ?

■ 例如，100 MHz 示波器通常保证在 100 MHz 时的衰减低于 30%。为保证幅度精度好于 2%，输入应低于 20 MHz。

■ 对数字信号，测量上升时间和下降时间是关键。带宽及采样率决定着示波器可以测量的最小上升时间。

■ 探头和示波器构成了拥有整体带宽的测量系统。使用低带宽探头会降低整体带宽，所以一定要使用与示波器配套的探头。

 

在选择带宽时，可以使用“五倍法则”。

示波器带宽 ≥ 5 x 关心的最大频率

如果带宽太低，示波器将不能分辨高频变化。幅度将会失真，边沿会降慢，细节会丢失。

02采样率

示波器的采样率与摄像机的帧速率类似，决定着示波器可以捕获多少波形细节。

确定你需要什么? ?

■ 采样率 ( 样点 / 秒，S/s) 是示波器对信号采样的频次。我们再次推荐“五倍法则”：使用的采样率至少是电路最高频率成分的 5 倍。

■ 大多数基础示波器的 ( 最大 ) 采样率是 1 ~ 2 GS/s。记住，基础示波器的带宽最高 200MHz，因此示波器设计人员通常会在最大带宽下构建 5 ~ 10 倍的过采样率。

■ 采样速度越快，您丢失的信息越少，示波器越能更好地表示被测信号，当然填充内存的速度也越快，这会限制您能够捕获的数据的时间长度。

 

捕获毛刺需要速度！

内奎斯特指出，信号的采样速度至少是其最高频率成分的两倍，才能准确重建信号，避免失真 ( 采样不足 )。但是，内奎斯特是绝对最小值，只适用于正弦波，并假设信号是连续信号。根据定义，毛刺并不是连续的，因此采样率仅为最高频率成分的速率的两倍是不够的。

 

03足够的输入通道 —以及适当的通道数量

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。

确定你需要什么? ?

 

■ 选择 2 条模拟通道还是 4 条模拟通道取决于应用。例如，两条通道可以把器件的输入与其输出进行对比。四条模拟通道可以比较更多的信号，您可以更灵活地在数学上组合更多的通道 ( 例如，相乘得功率，相减得差分信号 )。

■ 混合信号示波器增加了数字定时通道，指明高低状态，可以一起显示为一个总线波形。不管选择什么，所有通道都应有良好的量程、线性度、增益精度、平坦度和抗静电能力。

■ 某些仪器在不同通道之间共享采样系统，以节约成本。但要注意，打开的通道数量会降低采样率。

选择足够的通道

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，在宽并行总线中解码越容易。上面的实例显示了 2 个模拟波形、2

个数字波形和 1 个解码后的总线波形。

04 兼容的探头

良好的测量从探头尖端开始。示波器和探头作为一个整体系统工作，因此在选择示波器时一定要考虑探头。

■ 在测量过程中，探头实际上成为了电路的一部分，引入了阻性、容性和感性负载，会对测量发出预警。为最大限度地减少影响，最好使用为示波器配套设计的探头。

■ 应选择拥有足够带宽的无源探头。探头的带宽应与示波器的带宽相匹配。

■ 各种兼容探头可以在更多的应用中使用示波器。在购买前，应查看为示波器提供了哪些探头。

 

使用适合作业的探头！！

■ 无源探头：10X 衰减的探头为电路提供受控的阻抗和电容，适合大多数参考地电平的测量。大多数示波器都带有无源探头，每条输入通道需要一只无源探头。

■ 高压差分探头：差分探头允许参考地电平的示波器获得安全准确的浮动测量和差分测量。每个实验室至少应该有一只高压差分探头！

■ 逻辑探头：逻辑探头把数字信号传送到混合信号示波器的前端。它们包括“飞线”及专门设计的附件，连接电路板上很小的测试点。

■ 电流探头：通过增加电流探头，示波器当然可以测量电流，同时还能计算和显示瞬时功率。

 

05触发

确定你需要什么? ?

■ 所有示波器都提供边沿触发，大多数示波器提供脉宽触发。

■ 为采集异常事件及最有效地利用示波器的记录长度，选择的示波器应在

比较有挑战性的信号上提供高级触发功能。

■ 提供的触发选项范围越宽，示波器的功能越多，找到问题根本原因的速

度也就越快！

- 数字 / 脉冲触发：脉宽，欠幅脉冲，上升 / 下降时间，建立时间和保持

时间

- 逻辑触发

- 串行数据触发：嵌入式系统设计同时采用串行总线 (I2C, SPI,CAN/LIN

…) 和并行总线

- 视频触发

 

高级触发找到适当的信息！！

触发可以隔离一组波形，查看发生什么问题。专用触发可以对输入信号中的具体情况做出反应，简便地检测信号，例如比本应宽度窄的脉冲。

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