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標(biāo)題: 模擬示波器和數(shù)字示波器的選擇 [打印本頁(yè)]

作者: micsig 時(shí)間: 2020-9-12 22:59
標(biāo)題: 模擬示波器和數(shù)字示波器的選擇

對(duì)于電子愛(ài)好者，工程師和技術(shù)人員而言，市面上種類繁多的示波器可能會(huì)讓大家眼花繚亂。示波器有各種各樣的參數(shù)，以及各種各樣的功能，再配合上各種各樣的價(jià)格，確實(shí)容易讓人頭大。

對(duì)初學(xué)者而言，讓我們忘記示波器的參數(shù)和價(jià)格還有各種各樣的功能。先問(wèn)自己幾個(gè)問(wèn)題：

1.我需要帶示波器外出嗎？我需要一臺(tái)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(jù)自己的實(shí)際工作情況，我最多需要同時(shí)測(cè)量幾個(gè)信號(hào)？

3.我所測(cè)量的信號(hào)電壓在哪個(gè)范圍，最大值和最小值是多少？

4.我所測(cè)量的信號(hào)的最大頻率是多少？

5.我主要是測(cè)量重復(fù)性的信號(hào)，還是抓取異常信號(hào)？

6.您需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻域和時(shí)域分析嗎？

如果我們對(duì)上述幾個(gè)問(wèn)題的答案很清楚的話，那我們應(yīng)該很容易篩選出合適的示波器。但如果我們對(duì)上述問(wèn)題存在困惑的話，我們就應(yīng)該學(xué)習(xí)一些下面的知識(shí)。

模擬示波器和數(shù)字示波器的比較和差別

無(wú)論是模擬示波器還是數(shù)字示波器，其作用都是用于測(cè)量信號(hào)。雙方主要都是以時(shí)域?yàn)榛A(chǔ)觀察信號(hào)。由于信號(hào)在不同時(shí)間點(diǎn)是變化的，因此示波器里的縱橫坐標(biāo)軸分別代表信號(hào)的電壓值和所處的時(shí)間。我們也可以從示波器的屏幕上觀察到信號(hào)的異常和噪聲等。

數(shù)字示波器相對(duì)于模擬示波器的原理性差別，在于數(shù)字示波器是通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理顯示的。數(shù)字示波器把信號(hào)數(shù)字化后，除了顯示信號(hào)的樣子，還可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行各種計(jì)算，因此數(shù)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(lái)顯示信號(hào)，老的數(shù)字示波器也是采用CRT，不過(guò)目前現(xiàn)代化的數(shù)字示波器一般都已經(jīng)采用LCD液晶顯示屏了。由于這2者并沒(méi)改變示波器的原理，因此業(yè)內(nèi)不存在CRT示波器和LCD示波器的叫法。

隨著時(shí)間的推移，模擬示波器所剩下的優(yōu)點(diǎn)，也就只有價(jià)格了。模擬示波器沒(méi)有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和分析波形能力，觸發(fā)功能也有限，捕獲單次和偶發(fā)信號(hào)的能力也不行，而且由于其內(nèi)部采用了大量模擬器件，隨著時(shí)間溫度變化這些器件也會(huì)發(fā)生變化，因此性能也不穩(wěn)定。

目前，幾乎所有的參數(shù)，數(shù)字示波器都開(kāi)始全面超越模擬示波器了。未來(lái)，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(zhǎng)，以及未來(lái)電子領(lǐng)域的發(fā)展，我強(qiáng)烈建議大家如果現(xiàn)在買示波器，就直接買數(shù)字示波器即可。我們來(lái)看看數(shù)字示波器的一些參數(shù)。

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(cè)量的信號(hào)頻率范圍。按照定義，100M帶寬的示波器測(cè)量100MHz頻率，1V的正弦波，信號(hào)大小會(huì)衰減到0.707V。如果你拿一個(gè)50M帶寬的示波器去測(cè)500M頻率的正弦波，信號(hào)是絕對(duì)會(huì)失真無(wú)疑的。根據(jù)示波器帶寬的理論，假設(shè)我們測(cè)量的信號(hào)最大頻率在20MHz，那么購(gòu)買100MHz以上帶寬的示波器即可。

采樣率和存儲(chǔ)深度

ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器和RAM高速存儲(chǔ)器影響著示波器的另外兩大指標(biāo)：采樣率和存儲(chǔ)深度。根據(jù)奈奎斯特（Nyquist）定律，如果被測(cè)信號(hào)帶寬是有限的，那么在對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣和量化時(shí)，如果采樣率是被測(cè)信號(hào)帶寬的2倍以上，就可以完全重建或恢復(fù)出信號(hào)中承載的信息而不會(huì)產(chǎn)生混疊。事實(shí)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(shí)時(shí)采樣率的區(qū)別，一般價(jià)格特別低的示波器如果標(biāo)注的采樣率卻很高，就要特別注意廠家標(biāo)注的是不是等效采樣率。

示波器的采樣率 = 存儲(chǔ)深度 ÷ 波形記錄時(shí)長(zhǎng)

所以你看，示波器的采樣率是隨著波形記錄時(shí)長(zhǎng)而改變的，而其改變的快慢受存儲(chǔ)深度影響，示波器的存儲(chǔ)深度越大，在長(zhǎng)時(shí)間記錄信號(hào)的時(shí)候，采樣率就越不容易降低。

垂直分辨率

大多數(shù)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(cè)量的電壓在±1V范圍內(nèi)，那么每份最大可以被精細(xì)到7.8125mV, 這對(duì)分析數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō)也足夠了。

8位ADC的直流增益精度一般在±2到3%以內(nèi)。

觸發(fā)

示波器的觸發(fā)功能乃示波器的靈魂功能，正是因?yàn)橛辛怂覀儾趴梢苑€(wěn)定的觀察波形，否則信號(hào)無(wú)時(shí)不刻在屏幕里變化，我們也就無(wú)法分析信號(hào)做出判斷了。

大多數(shù)示波器有的觸發(fā)功能就是邊沿觸發(fā)，這也是最基礎(chǔ)的。但也有一些示波器會(huì)提供更加豐富的觸發(fā)方式，可以滿足用戶多樣化的信號(hào)觸發(fā)需求。

測(cè)量范圍

一般來(lái)說(shuō)，由于探頭衰減比的存在，示波器能測(cè)多大電壓只和示波器探頭有關(guān)。比如測(cè)量上千伏的高壓，就要選購(gòu)高壓探頭，示波器標(biāo)配的探頭一般只能測(cè)量幾百伏的峰值。

但是也要注意查看示波器的通道衰減比選擇，以及示波器的通道垂直檔位范圍。先把示波器通道衰減比打到1X，查看垂直檔位范圍，比如1mV/div-10V/div。然后根據(jù)示波器可以設(shè)置的通道衰減比就可以知道示波器的電壓測(cè)量范圍了。

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