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數(shù)字示波器品牌與選購(gòu)攻略

點(diǎn)擊次數(shù):1580 更新時(shí)間:2021-06-23

  數(shù)字示波器品牌與選購(gòu)攻略
 
  示波器是硬件研發(fā)、實(shí)驗(yàn)和維修中用途最為廣泛、功能強(qiáng)大的測(cè)量?jī)x器。它最基本的作用是把電子電路中的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可視化圖像,直觀地展現(xiàn)電信號(hào)的實(shí)時(shí)變化、周期性記錄。
 
  本文延續(xù)了之前《如何打造自己的低成本電子實(shí)驗(yàn)室?》一文,針對(duì)示波器做進(jìn)一步的攻略:
 
  先說說我的大概情況,雖然我已經(jīng)做了10多年硬件開發(fā),開發(fā)成型并實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)和板卡也挺多了,會(huì)用示波器的基本功能也經(jīng)常需要用到,用過模擬示波器,用過一兩千的國(guó)產(chǎn)數(shù)字示波器,也用過十多萬的泰克,但是對(duì)示波器的選擇其實(shí)挺模糊的,所以最近上網(wǎng)找了各種資料重新學(xué)習(xí)了一下,對(duì)示波器的基礎(chǔ)需求做了梳理,知道了為什么有些示波器那么貴,為什么有的很便宜,我們一般工程師或者技術(shù)人員該怎么選擇示波器?本文盡量通俗易懂地講明白重要的內(nèi)容。
 
  分為3部分來介紹:
 
  示波器的作用
 
  數(shù)字示波器的重要參數(shù)
 
  品牌介紹與型號(hào)選擇
 
  示波器的作用:
 
  利用示波器能夠具體測(cè)試得到各種不同的電參數(shù),如電壓、電流、頻率、相位等等,通過這些參數(shù)以及波形,又能分析到你所想要的目標(biāo)結(jié)果,太高深的我們不去深究,就舉幾個(gè)經(jīng)常用到的實(shí)用例子,相信各位同行都有同樣的經(jīng)驗(yàn):
 
  案例一、模擬信號(hào)中通過電源的紋波來分析該電源的質(zhì)量,有助于工程師來判斷紋波頻率、幅度,進(jìn)而來設(shè)計(jì)針對(duì)性的改善方案:
 
  案例二、通過最為常用的觸發(fā)方式捕捉到數(shù)字波形來判斷簡(jiǎn)單的通信協(xié)議,有助于在調(diào)試外設(shè)時(shí),設(shè)備之間的邏輯關(guān)系,來判斷自己的軟件是否存在bug,并快速修復(fù)和驗(yàn)證;數(shù)字示波器的存儲(chǔ)深度可以記錄一段時(shí)間內(nèi)所有的波形,使得轉(zhuǎn)瞬即逝的電信號(hào)直觀的延展開來,也可以通過數(shù)據(jù)接口導(dǎo)出到電腦上做更進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析:
 
  案例三、在維修電路板中定位故障信號(hào),通過波形幅度異常,同一組信號(hào)中很快發(fā)現(xiàn)不正常的數(shù)字波形,找到了2根信號(hào)短路在一起,而這種用萬用表發(fā)現(xiàn)效率是很低的:
 
  案例四、信號(hào)完整性分析,大到高速信號(hào)質(zhì)量的眼圖分析,小到一根信號(hào)線上的振鈴現(xiàn)象改善,改善前后通過示波器一目了然:
 
  數(shù)字示波器的重要參數(shù):
 
  帶寬、采樣率、存儲(chǔ)深度、通道數(shù)、波形刷新率、時(shí)間軸寬度。
 
  帶寬:是示波器的核心參數(shù),決定了示波器的性能等級(jí),大家知道,示波器本身也是電子電路組成,電路上的元器件對(duì)頻率有一個(gè)響應(yīng)范圍,一個(gè)示波器的性能越高,能處理的信號(hào)頻率越高,能捕捉到更高頻率的輸入信號(hào)。
 
  而被測(cè)信號(hào),往往是不同頻率疊加后的波形,如果示波器的帶寬很低,信號(hào)的高頻部分就會(huì)丟失,被測(cè)信號(hào)的波形就會(huì)失真。
 
  帶寬的單位是(Hz),帶寬對(duì)應(yīng)的是信號(hào)頻率。
 
  示波器的帶寬和被測(cè)信號(hào)的頻率一般來講有個(gè)5倍關(guān)系,即100M采樣率的示波器,能檢測(cè)到的被測(cè)信號(hào)的最大頻率為20M。
 
  采樣率:事實(shí)上我們看到的示波器上的波形,是一個(gè)個(gè)點(diǎn)連接起來組成的圖形,而這個(gè)點(diǎn)越密,則采樣率越高,波形越精準(zhǔn),道理挺簡(jiǎn)單,放個(gè)圖看看就更加簡(jiǎn)單,圖中靠上的都是原始波形,左邊只有6個(gè)采樣點(diǎn)的情況下,失真很厲害,27個(gè)采樣點(diǎn)時(shí),波形更接近原波形:
 
  采樣率的單位是(Sa/s),其中Sa是sample的縮寫,整個(gè)意思就是每秒的采樣點(diǎn)數(shù)量,比如我們常說的采樣率為1GSa/s的示波器,就是1秒鐘能采樣1G個(gè)采樣點(diǎn)的意思。
 
  存儲(chǔ)深度:代表了一次可以連續(xù)記錄的信號(hào)點(diǎn)的數(shù)量,它影響了波形回放的分辨率,這個(gè)存儲(chǔ)深度當(dāng)然是越大越好的,同樣的時(shí)間顯示單位下,存儲(chǔ)深度越大,波形越不容易失真。當(dāng)然存儲(chǔ)深度越大,需要更大的存儲(chǔ)器,存下來的數(shù)據(jù)還要顯示到屏幕上,兼顧用戶體驗(yàn),所以對(duì)CPU的負(fù)荷也越高。
 
  存儲(chǔ)深度這個(gè)參數(shù)的單位是(pts),是points的縮寫,意思就是采樣點(diǎn),比如250Mpts,就代表了該示波器能存儲(chǔ)250M個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
 
  通道數(shù):名義上很好理解,就是你們能看到的示波器上探頭接入的數(shù)量,一般用用雙通道就夠了,示波器往往具備4通道或以上,還有混合通道,多路模擬+數(shù)字通道的配置,這種配置的示波器簡(jiǎn)稱MSO,它在普通示波器功能基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一定的邏輯分析功能。
 
  波形刷新率:波形每秒鐘的刷新次數(shù),示波器的屏幕刷新率一般就是幾十Hz,波形刷新率不等同于屏幕刷新率,示波器內(nèi)部有波形合成,示波器上顯示的一幅圖像,實(shí)際上是有多幀波形合成,更高的波形刷新率不容易漏過那些突變的波形,帶來更真實(shí)的展示。
 
  波形刷新率的單位是(wfms/s),意思就是每秒能刷新的波形數(shù)量。

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