模擬示波器和數字示波器的選擇

ID:689795 · 發表于 2020-9-12 22:59

對于電子愛好者，工程師和技術人員而言，市面上種類繁多的示波器可能會讓大家眼花繚亂。示波器有各種各樣的參數，以及各種各樣的功能，再配合上各種各樣的價格，確實容易讓人頭大。

對初學者而言，讓我們忘記示波器的參數和價格還有各種各樣的功能。先問自己幾個問題：

1.我需要帶示波器外出嗎？我需要一臺便捷的示波器嗎？我需要示波器可以帶電池在戶外使用嗎？

2.根據自己的實際工作情況，我最多需要同時測量幾個信號？

3.我所測量的信號電壓在哪個范圍，最大值和最小值是多少？

4.我所測量的信號的最大頻率是多少？

5.我主要是測量重復性的信號，還是抓取異常信號？

6.您需要對信號進行頻域和時域分析嗎？

如果我們對上述幾個問題的答案很清楚的話，那我們應該很容易篩選出合適的示波器。但如果我們對上述問題存在困惑的話，我們就應該學習一些下面的知識。

模擬示波器和數字示波器的比較和差別

無論是模擬示波器還是數字示波器，其作用都是用于測量信號。雙方主要都是以時域為基礎觀察信號。由于信號在不同時間點是變化的，因此示波器里的縱橫坐標軸分別代表信號的電壓值和所處的時間。我們也可以從示波器的屏幕上觀察到信號的異常和噪聲等。

數字示波器相對于模擬示波器的原理性差別，在于數字示波器是通過模數轉換器把模擬信號轉換成了數字信號進行處理顯示的。數字示波器把信號數字化后，除了顯示信號的樣子，還可以對信號進行各種計算，因此數字示波器的功能也是更多。老式的模擬示波器往往采用陰極射線顯像管CRT來顯示信號，老的數字示波器也是采用CRT，不過目前現代化的數字示波器一般都已經采用LCD液晶顯示屏了。由于這2者并沒改變示波器的原理，因此業內不存在CRT示波器和LCD示波器的叫法。

隨著時間的推移，模擬示波器所剩下的優點，也就只有價格了。模擬示波器沒有存儲數據和分析波形能力，觸發功能也有限，捕獲單次和偶發信號的能力也不行，而且由于其內部采用了大量模擬器件，隨著時間溫度變化這些器件也會發生變化，因此性能也不穩定。

目前，幾乎所有的參數，數字示波器都開始全面超越模擬示波器了。未來，模擬示波器的淘汰幾乎是不可避免的。考慮到示波器的使用壽命十分漫長，以及未來電子領域的發展，我強烈建議大家如果現在買示波器，就直接買數字示波器即可。我們來看看數字示波器的一些參數。

帶寬

示波器的前端衰減器和放大器決定了示波器的帶寬，示波器的帶寬決定了示波器最大能測量的信號頻率范圍。按照定義，100M帶寬的示波器測量100MHz頻率，1V的正弦波，信號大小會衰減到0.707V。如果你拿一個50M帶寬的示波器去測500M頻率的正弦波，信號是絕對會失真無疑的。根據示波器帶寬的理論，假設我們測量的信號最大頻率在20MHz，那么購買100MHz以上帶寬的示波器即可。

采樣率和存儲深度

ADC模數轉換器和RAM高速存儲器影響著示波器的另外兩大指標：采樣率和存儲深度。根據奈奎斯特（Nyquist）定律，如果被測信號帶寬是有限的，那么在對信號進行采樣和量化時，如果采樣率是被測信號帶寬的2倍以上，就可以完全重建或恢復出信號中承載的信息而不會產生混疊。事實上，市面上的示波器采樣率一般都在帶寬的5倍以上。

這里需要注意的是等效采樣率和實時采樣率的區別，一般價格特別低的示波器如果標注的采樣率卻很高，就要特別注意廠家標注的是不是等效采樣率。

示波器的采樣率 = 存儲深度 ÷ 波形記錄時長

所以你看，示波器的采樣率是隨著波形記錄時長而改變的，而其改變的快慢受存儲深度影響，示波器的存儲深度越大，在長時間記錄信號的時候，采樣率就越不容易降低。

垂直分辨率

大多數示波器的垂直分辨率都在8位，這意味著電壓值可以被分為256份，如果測量的電壓在±1V范圍內，那么每份最大可以被精細到7.8125mV, 這對分析數字信號來說也足夠了。

8位ADC的直流增益精度一般在±2到3%以內。

觸發

示波器的觸發功能乃示波器的靈魂功能，正是因為有了它，我們才可以穩定的觀察波形，否則信號無時不刻在屏幕里變化，我們也就無法分析信號做出判斷了。

大多數示波器有的觸發功能就是邊沿觸發，這也是最基礎的。但也有一些示波器會提供更加豐富的觸發方式，可以滿足用戶多樣化的信號觸發需求。