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怎样选择适合自己的示波器?

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怎样选择适合自己的示波器?

  • 分类:学习
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  • 发布时间:2021-01-14
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怎样选择适合自己的示波器?

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示波器是电子设计中的基础工具,用于测量信号随时间的变化。在数字万用表之后,示波器通常是电子测试台上第二个常见的设备!

俗话说,工欲善其事必先利其器,找一款适合的基础工具,才能更高效地进行设计与调试,避免踩坑。

那么,
示波器的特点有那么多,我们最需要关注哪些呢?

 

其实选购示波器最需要记住的,就四条:带宽,采样率,最大存储深度 和 波形刷新率

 

如何选择性价比最高的示波器?

首先,您应该了解将要测量的信号类型。您是在使用正弦波或具有短TTL脉冲的数字系统对模拟系统进行故障排除吗?您需要寻找快速间歇性的峰值吗?您打算测量的信号的预期电压范围和频率是多少?

在查看品牌商针对特定功能的规范时,了解规范的确定方式非常重要。如果它是一个高质量的范围,数据表上通常会有大量的脚注说明规范是如何得出和/或测量的。了解规格是否在制造过程中进行测量和校准也很重要。对于您的应用中的关键规格,我们建议您避开规格表中的“典型”一词,因为典型值大多数都是为拼数据做出来的,无法满足特殊测量要求。

 

 

示波器中的带宽是多少?

很显然,带宽通常是人们考虑的第一个规格,示波器的带宽通常定义为示波器可以测量的最大频率,不会由前端放大器引起显着失真。大多数示波器制造商在3 dB点指定此值,相当于幅度损失约30%。

这一限制导致许多工程师在选择示波器带宽时往往使用“五倍原则”。从本质上讲,这意味着如果您要测量100 MHz信号,则需要使用500 MHz示波器来确保正确捕获和测量信号。

特别说明的是,探头也是组成测量系统的重要一环,若测试中使用到探头,则必须考虑探头对带宽的影响。

示波器的带宽同时还可以确定示波器可以测量的上升沿时间。示波器对测量信号的幅度上有衰减。根据上升时间的定义,幅度的误差必然会导致上升时间的出错,从而引入了误差。在日常使用中,对示波器测得的上升时间,必须考虑到示波器对其的影响。通常来说,可以根据示波器的带宽,引入一个示波器自身上升时间的概念

Ttro,其定义为Ttro=0.35/BW,BW即为示波器的带宽。对于200MHz的示波器,可得

Ttro=0.35/200MHz=0.35*5ns=1.75ns.

而对于上升时间为T的信号来说,根据经验公式,可以得出测量的上升时间为

Tmea = sqrt(Ttro^2+ T^2)

T与Tmea的差距,就是测量的误差了。根据经验公式,测量的上升时间还可以评价示波器带宽是否满足其标定带宽的方法。给示波器输入一个上升沿极快的信号,其上升时间为ps级别的。这样在公式中T是可以忽略不计的,公式中起作用的为示波器自身的Ttro。此时示波器的测量值,应当小于其计算的上升时间(因为示波器的带宽是留有裕量的)。

下表提供了不同逻辑系统的典型带宽和上升时间。

 

 

示波器采样率

示波器的采样率决定了测量波形的数据点数。建议您至少选择两倍于您尝试测量的波形的采样率。为了确保您在波形中发现任何瞬态事件,最好是所需采样率的四到五倍。

 

 

采样率应显着高于待测任何采样波形的频率。

采样率通常指定为Gsample / s或Msample / s。大多数示波器规格提供两种不同的最大采样率。第一个(通常是更大的采样率)假设您使用了一半的可用通道,第二个假设使用所有通道,这意味着如果您只使用双通道示波器的一个通道,则将获得更高的采样率。


最大存储深度

为了能够查看和/或分析您的信号,您不仅需要具有正确的带宽和采样率,还需要足够的存储空间来存储信号。制造商将内存指定为Max Memory Depth。这通常在Mpoints或kpoints中指定。简单吧?选择最大的Max Memory Depth并进行设置。

示波器需要具有处理能力来存储信号并将其检索以在屏幕上显示。因此,如果您尝试调试具有小故障的数字系统,则需要深入挖掘以确保示波器能够捕获此故障并允许您启动调试工作。

 

 

波形刷新率

示波器波形刷新速率定义了采集信号的处理速度,发送到屏幕,然后重新开始采集。波形更新速率以Wfms / s(每秒波形数)指定。当示波器不测量您的信号时,处理时间基本上是“死区时间”。因此,您需要确保示波器波形更新速率与您期望测量的信号相匹配。

其他考虑因素

我们在审查和选择最佳示波器时其他因素还包括分辨率和测量精度等。我们还考虑了示波器的易用性,以及前面板在找到关键功能时的直观性。示波器上提供的一组强大的测量功能将使工程师在对电路进行故障排除或测试时更轻松。

除了前面板的布局外,我们还考虑了屏幕尺寸。大型高分辨率屏幕可以更轻松地显示多个测量值并找到那些麻烦的瞬态信号。

除此之外,可升级性,附件的多少同样是示波器选型需要重视的项目。

 

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