示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。在开始选择之初,你心中已大概有一价格范围。示波器的价格取决于多方面因素,包括带宽、采样率、通道数以及存储深度等。如果你只以价格为依据来购买,最终你有可能买不到你所需要的性能。所以当购买设备时,首先需要确定一些因素,具体如下:
1、确定你需要模拟还是数字示波器
数字示波器和模拟示波器各有其优缺点。现代技术的发展使数字正确选用示波器的十个步骤示波器功能更强,响应更快而且价格也逐渐降低。这些优势使得模拟示波器很难与先进的数字示波器相匹敌。
2、确定你对带宽的要求
测量交流波形的仪器通常都一频率上限,如果波形的频率在此之上则测量精度会变差。这频率上限就是仪器的带宽。通常用仪器响应降低3bB处的频率来定义,你所需仪器带宽的数值取决于被测信号的特征以及你希望得到的测量精度。示波器有两重类型的宽度,即重复(或模拟)带宽及实时带宽。很多数字示波器提供的模拟带宽比其基本采样率要高。这一点是可能的,如果一信号重复出现,示波器并不一定要在一次完成所有的采集,而可以通过在每—次触发发生时获取波形的一部分,在多次循环触发之后构成显示波形。(这过程通常很快,以致你不会注意到它的发生),重复带宽指标独立于示波器的采样速率。事实上,这一指标通常用来衡量示波器模拟放大器部分的带宽。实时带宽适用于非重复或单次信号。示波器在一次触发过程中完成数字化,所以实时带宽取决于示波器的采样率,采样率与带宽之间的比值不是固定的。如果示波器有数字重构能力,这比值接近于4:1,如果没有重构,这比值通常是10:l。
3.确定你所需要的通道数
一般来讲,你所需要的通道数取决于被测对象。目前以双通道示波器较为流行。然而对大多数工程师来讲,对于某些应用,四通道示波器更为有用。
下面几点应该予以考虑:你需要在同一触发事件捕获多通道信号吗?如果是这样的话,请选用每个通道可以同时采样或独立A/D变换的示波器。如果你观测的信号是重复信号,那么就不一定要求同时采集了。某些示波器是2+2形式的,也就是说,其中两个通道是全功能的,而另外两个通道是衰减范围受限制的辅助通道。在这种情况下,两个A/D变换器由四个通道共享。辅助通道在你观测数字信号时可以提供额外的灵活性。对于双通道示波器,外触发可能很有用处。它可以用一无需观测的信号作为外触发源,而不占用示波器的输入通道。如果你要进行数字定时测量,要求超过四个通道的示波器时,你不妨考虑使用逻辑分析仪。尽管此时你放弃了测量的垂直分辨率,但你获得了多个通道以及额外的触发及分析能力。
4.确定你所需要的采样速率
对于单次信号测量,最关键的性能指标是采样速率,即示波器对于输入信号进行“快速拍照”的速率。高采样速率可以产生高实时带宽以及高的实时分辨率。大多数示波器生产厂商采用采样速率与实时带宽为4:l(如果采用数字重构技术)或10:1(没有数字重构)的比例来防止出现假波。某些示波器提供了独立控制采样速率的功能,这样你可以同时调节采样速率和屏幕显示的数据量(时基),使二者设置不必互相牵制。这一特征可以使你保持你所希望的时间分辨率来观测波形。
5、确定你所需要的存储深度
你所需要的示波器存储深度取决于要求的总时间测量范围以及要求的时间分辨率。如果你想以高分辨率存储长时间段信号,那么你需要选择深存储示波器。这样,你可以在水平扫描速度低的情况下,采用高采样速率。由此将大大减少出现假波的机会,并且获得更多的波形细节信息。
下列算式可以帮助你计算你所希望的存储深度。
6、考察评估触发能力
很多通用示波器用户习惯于采用边沿触发。在某些应用场合,如果示波器具有其它触发能力,你将会发现它对你的测量会很有帮助。先进的触发功能可以隔离出你所希望观测的事件。在数字应用领域,使示波器触发在多通道之间的特定模式对解决问题很有用处。此外,状态触发可以用来使模式触发与外时钟沿同步。毛刺触发在正或负毛刺发生的时刻或者一脉冲宽于或窄于设定的宽度。这些特征对故障查错尤其重要,触发在错误发生的时刻,观察前向事件(采用延时或水平位置旋钮)来确定问题产生的原因。如果需要更高级的逻辑触发功能,你仍然可以考虑采用逻辑分析仪。电视信号触发可以触发在场以及你需要观测的特定行上。在某些示波器上,该特征是选项功能。
7、评价毛刺捕捉能力
三个重要因素影响示波器的毛刺捕捉能力:更新速率:数字示波器必须首先捕获数据然后进行处理,最后进行显示。示波器在一秒钟内可以完成这三个过程的次数称为更新速率。更新速率快的示波器捕捉偶发毛刺的机会比较高。采用多处理器结构的示波器比传统的单处理器结构示波器具有更快的更新速率,使它更适用于捕捉偶发事件。多处理器结构可以产生与模拟示波器相近的显示吞吐能力和响应速度。
峰值检测能力:大多数数字示波器在低扫速时将丢掉采样点,从而降低了有效采样速率。由此引发了这样一个问题,在设定成快速时基时很容易观察到的窄脉冲在扫速低时消失了。然而对于峰值检测或毛刺检测这一特殊采样模式,在所有的扫描速度下均维持最大采样速率,把每一采样周期获得的最大和最小值记录下来。可以检测到的最小毛刺只与示波器的采样速率有关。
毛刺触发:具有毛刺触发功能的示波器可使你隔离出难以发现的毛刺并且触发在毛刺发生时刻。这一功能可以帮助你发现电路运行过程中发生异常情况的原因。
8、确定你所需要的分析功能
利用自动测量以及示波器内置的分析能力,你可以即容易又省时地完成工作。数字示波器通常具有模拟示波器不可能拥有的顺序测量功能和分析选件。算术运算功能包括有加、减、乘、除、积分和微分。统计测量(最小、最大和平均)可以定量描述测量的不确定性,这在测量噪声特征以及定时容限时是很有价值的。有些数字示波器还可以提供FFT功能。具有—卜述所有先进功能的示波器可能在价格上要高一些,所以你自己应该决定花费额外的钱是否物有所值。你可以还是根据实际应用来选择拥有这些特征的示波器。
9、评价存档能力
大多数数字示波器可以通过GPIB、RS-232或者并行口与PC,打印机或绘图仪相连接。但你应弄清楚可以提供哪一种接口,可与哪种类型打印机相匹配。从激光和喷墨打印机输出的效果比热打印输出的质量要高得多,这一点你应该心中有数。利用带有软盘驱动器或软件包的数字示波器,你可以方便地将波形的图像和波形数据传送至PC机。如果你想在一份报告中包含一幅捕捉到的屏幕图像或者想要把波形数据转换成表格,那么这些特征会节省时间。
示波器的类型极为繁多,根据其用途与特点来分,可以分为以下7大类。
1.通用示波器
通用示波器是指采用单束示波管的宽带示波器,常见的有单时基单踪或双踪示波器,还有双时基单踪或双踪示波器等。从使用功能上看,通用性能强,可对电信号进行定性和定量的分析或测量。
通用示波器根据其垂直信道的频带宽度,又可分为以下3种。
(1)低频示波器:指垂直信道频带宽度不大于1MHz的示波器。
(2)普通示波器:指垂直信道频带宽度在5~60MHz范围内的示波器。
(3)宽带示波器:指垂直信道频带宽度在60MHz以上的示波器。目前,其上限频率已达到1000MHz以上。
2.多束示波器
多束示波器采用多束示波管,在荧光屏上可同时显示两个以上的波形,而每个波形又都是单独的电子束产生的,这对于观察和比较两个以上信号的波形是十分方便直观的,故多束示波器又称为多线示波器。
3.取样示波器
取样示波器是采用取样技术,将高频(快速变化)信号模拟变换为低频(慢速变化)信号,再用通用示波器的原理显示其波形。经取样得到的样品信号与被测信号相似,仅是周期被展宽,由此可以直接观察细节部分。采用取样示波器对高频信号进行测试,使用起来十分方便。
4.记忆、存储示波器
记忆、存储示波器除了具有通用示波器的功能外,还具有记忆功能。不仅可以测量单次瞬变过程和非周期性信号,而且还可对不同时间或不同地点发生的多个信号进行观察和比较,使用十分方便。记忆示波器对信号波形能够存储,最长存储时间可达数天。被存储的信息随时可以开机显示和提取。
采用记忆示波器来进行存储信息功能的示波器称为记忆示波器;而采用数字电路存储技术实现信息存储的示波器称为存储示波器。后者的存储时间是无限的。
5.逻辑示波器
逻辑示波器又称为逻辑分析仪,它具有8~32个输入通道,同时可以观测单次并行多路信号。这类示波器具有存储器,可以连续对数据进行存储,故特别适用于对微处理器的二进制信号进行测量。
6.智能示波器
智能示波器除了具有上述示波器的显示与记忆功能外,还可以在微处理器的控制信号下完成自动测量功能。在显示信号波形的同时,还可以马文字、数字的形式显示出测试计算的结果。由此可使测量时间大大缩短,提高了工作频率:
7.特殊示波器
特殊示波器是具有特殊用途的专用示波器,如变电示波器、超低频示波器、行波示波器、矢量示波器、电视示波器、高压示波器等。
数字示波器英文:DigitalOscilloscope
数字示波器是设计、制造和维修电子设备不可或缺的工具。随着科技及市场需求的快速发展,工程师们需要可以的工具,迅速准确地解决面临的测量挑战。作为工程师的眼睛,数字示波器在迎接当前棘手的测量挑战中至关重要。
数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点,其使用日益普及。由于数字示波器与模拟示波器之间存在较大的性能差异,如果使用不当,会产生较大的测量误差,从而影响测试任务。
数字示波器的分类:
数字存储示波器DSO,DigitalStorageOscilloscope:将信号数字化后再建波形,具有记忆、存储被观测信号的功能,可以用来观测和比较单次过程和非周期现象、低频和慢速信号,以及不同时间不同地点观测到的信号
数字荧光示波器DPO,DigitalPhosphorOscilloscope:通过多层次辉度或彩色可显示长时间内信号的变化情况
混合信号示波器MSO,MixedSignalOscilloscope:把数字示波器对信号细节的分析能力和逻辑分析仪多通道定时测量能力组合在一起,可用于分析数模混合信号交互影响。
数字示波器的知名品牌:
1、泰克数字示波器
泰克TDS1000B数字示波器是泰克科技有限公司推出的具备了高达100MHz的带宽和高达1GS/s取样率,并拥有轻巧设计和经济实惠功能的数字示波器,TDS1000B系列数字示波器的便携式标准功能包括USB连接能力、12种自动测量、简单的用户界面、上下文相关帮助、探头检查向导和终身保修服务。
2、鼎阳科技数字示波器
SIGLENT是全球最大的数字示波器ODM制造商,是目前国内出货量最大的示波器生产厂家,国际化的研发理念,打造出性能更强大、操作更人性化的SDS1000CFL系列,该产品秉承了鼎阳产品的多功能、高性能,提供较多四通道与一个外部触发输入通道,可同时捕获显示多路信号,满足产品开发及验证的应用需求,同时,产品配备高达2GSa/S的采样率,7寸彩色TFTLCD液晶屏,满足了复杂硬件设计中更高带宽、更高采样率的测试需求,单通道24K的存储深度更是比较好于国内同类型产品,信号观测时间更长、更深入洞察信号细节,强大的触发和分析能力使其易于捕获和分析波形,大大提高测试效率,丰富的接口配置实现与PC无缝连接,满足对波形数据的处理需要及快捷组建测试系统。
3、福禄克数字示波器
FLUKE5500A是美国福禄克公司的一款高性能的多功能校准仪,可以对手持式和台式多用表、示波器、示波表、功率计、电子温度表、数据采集器、功率谐波分析仪、过程校准器等多种仪器进行校准,FLUKE5500A提供了GPIB(IEEE-488)、RS-232、5725A三种标准接口;在安全性方面满足IEC1010-1(1992-1)、ANSI/ISA-S82.01-1994、CAN/CSA-C22.2NO.1010.1-92标准;FLUKE5500A输出电压可以达到1100V,电流输出可达11A,可以提供直流电压和电流、交流电压和电流的多种波形和谐波,同时输出两路电压,或者是一路电压和一路电流,模拟功率、电阻、电容热电偶和RTD,其示波器校准件还提供了稳幅正弦波、快沿、时间标记和幅度信号。