示波器有關(guān)知識及選型方案

　　一、了解您需要測試的信號

　　您要知道用示波器觀(guān)察什么？您要捕捉并觀(guān)察的信號其典型性能是什么？您的信號是否有復雜的特性？您的信號是重復信號還是單次信號？您要測量的信號過(guò)渡過(guò)程的帶寬，或者上升時(shí)間是多大？您打算用何種信號特性來(lái)觸發(fā)短脈沖、脈沖寬度、窄脈沖等？您打算同時(shí)顯示多少信號？您對測試信號作何種處理？

　　二、選擇示波器的核心技術(shù)差異：模擬（DRT）、數字（DSO）、還是數模兼合（DPO）

　　傳統的觀(guān)點(diǎn)認為模擬示波器具有熟悉的控制面板，價(jià)格低廉，因而總覺(jué)得模擬示波器 “ 使用方便 ” 。但是隨著(zhù) A/D 轉換器速度逐年提高和價(jià)格不斷降低，以及數字示波器不斷增加的測量能力和實(shí)際上不受限制的測量功能，數字示波器已獨領(lǐng)風(fēng)騷。但是數字示波器顯示具有三維的缺陷、處理連續性數據慢等缺點(diǎn)，需要具有數模兼合技術(shù)的示波器，例 DPO 數字熒光示波器。

　　三、確定測試信號帶寬

　　帶寬一般定義為正弦波輸入信號幅度衰減到 -3dB 時(shí)的頻率，即幅度的70.7% 。帶寬決定示波器對信號的基本測量能力。如果沒(méi)有足夠的帶寬，示波器將無(wú)法測量高頻信號，幅度將出現失真，邊緣將會(huì )消失，細節數據將被丟失；如果沒(méi)有足夠的帶寬，得到的信號所有特性，包含響鈴和振鳴等都毫無(wú)意義。

　　一個(gè)決定您所需要的示波器帶寬有效經(jīng)驗—— “5倍經(jīng)驗準則”：將您要測量的信號最高頻率分量乘以5，使測量結果獲得高于2%的精度。

　　在某些應用場(chǎng)合，您不知道你的感興趣的信號帶寬，但是您知道它的最快上升時(shí)間，這時(shí)頻率響應用下面的公式來(lái)計算關(guān)聯(lián)帶寬和儀器的上升時(shí)間： Bw=0.35/信號的最快上升時(shí)間。

數字示波器帶寬有兩種類(lèi)型：重復（或等效時(shí)間）帶寬和實(shí)時(shí)（或單次）帶寬。重復帶寬只適用于重復的信號，顯示來(lái)自于多次信號采集期間的采樣。實(shí)時(shí)帶寬是示波器的單次采樣中所能捕捉的最高頻率，且當捕捉的事件不是經(jīng)常出現或瞬變信號時(shí)就更為重要，實(shí)時(shí)帶寬與采樣速率緊密聯(lián)系。

　　帶寬越高越好，但是更高的帶寬往往意味著(zhù)更高的價(jià)格，因此應按照預算來(lái)選擇您要觀(guān)察的信號頻率成分。

　　四、A/D轉換器的采樣速率（或采樣速度）

　　單位為每秒采樣次數（ S/s ），指數字示波器對信號采樣的頻率。示波器的采樣速率越快，所顯示的波形的分辨率和清晰度就高，重要信息和事件丟失的概率就越小。

　　如果需要觀(guān)測較長(cháng)時(shí)間范圍內的慢變信號或低頻信號，最小采樣速率就發(fā)揮了作用，為了在顯示的波形記錄中保持固定的波形數，需要調整水平控制旋鈕，而所顯示的采樣速率也將隨著(zhù)水平調節旋鈕的變化而變化。

　　如何計算采樣速率？計算方法取決于所測量的波形類(lèi)型，以及示波器所采用的信號重建方式，例正弦插入法，矢量插入法等。為了準確地再現信號并避免混淆，奈奎斯定理規定：信號的采樣速率必須不小于其最高頻率成分的兩倍。然而，這個(gè)定理的前提是基于無(wú)限長(cháng)時(shí)間和周期連續的信號。由于示波器不可能提供無(wú)限時(shí)間的記錄長(cháng)度，而且從定義上看，低頻干擾是不連續的，也不是周期的，所以采用兩倍于最高頻率成分的采樣速率通常是不夠的。

　　實(shí)際上，信號的準確再現取決于其采樣速率和信號采樣點(diǎn)間隙所采用的插值法，即波形重建。一些示波器會(huì )為操作者提供以下選擇：測量正弦信號的正弦插值法，以及測量矩形波、脈沖和其他信號類(lèi)型的線(xiàn)性插值法。

　　有一個(gè)比較采樣速率和信號帶寬時(shí)很有用的經(jīng)驗法則：如果您正在觀(guān)察的示波器有內插（通過(guò)篩選以便在取樣點(diǎn)間重新生成），則（采樣速率 / 信號帶寬）的比值至少應為 4∶1 ；無(wú)正弦內插時(shí)，則應采取 10∶1 的比值。

　　五、屏幕刷新率也稱(chēng)為波形更新速度

　　所有的示波器都會(huì )閃爍，示波器每秒鐘以特定的次數捕獲信號，在這些測量點(diǎn)之間將不再進(jìn)行測量，這就是波形捕獲速率，也稱(chēng)屏幕刷新率，表示為波形數每秒（ wfms/s ）。一定要區分波形捕獲速率與A/D采樣速率的區別。采樣速率表示示波器在一個(gè)波形或周期內A/D采樣輸入信號的頻率 ; 波形捕獲速率則是指示波器采集波形的速度。波形捕獲速率取決于示波器的類(lèi)型和性能級別，且有著(zhù)很大的變化范圍。高波形捕獲速率的示波器將會(huì )提供更多的重要信號特性，并能極大地增加示波器快速捕獲瞬時(shí)的異常情況，如抖動(dòng)、矮脈沖、低頻干擾和瞬時(shí)誤差的概率。

一般來(lái)講，模擬示波器由于電路簡(jiǎn)單，其屏幕刷新率較高，而數字存儲示波器（ DSO ）使用串行處理結構每秒鐘可以捕獲 10 到 5000 個(gè)波形。 為了改變數字示波器屏幕刷新率低的問(wèn)題， 數字熒光示波器采用并行處理結構，可以提供更高的波形捕獲速率，有的高達每秒數百萬(wàn)個(gè)波形，大大提高了捕獲間歇和難以捕捉事件的可能性，并能讓您更快地發(fā)現信號存在的問(wèn)題。