安泰測試給西安交通大學提供方案—（五）選擇基礎(chǔ)示波器的十個因素 其一

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基礎(chǔ)示波器是獲得信號，調(diào)試電路或檢查信號質(zhì)量的窗口。它們一般擁有 50

MHz ~ 200 MHz 的帶寬，幾乎用于每個設(shè)計實驗室、教育實驗室、服務中心和制造車間中。

不管您每月購買一臺新示波器，還是每五年購買一臺新示波器，本指南都可以讓您迅速了解多個關(guān)鍵因素，確定基礎(chǔ)示波器是否適合您手邊的工作。

數(shù)字存儲示波器

示波器是設(shè)計、制造或維修電子設(shè)備的任何人使用的基礎(chǔ)工具。數(shù)字存儲示波器 ( 在本指南中簡寫為 DSO) 采集和存儲波形。波形顯示信號的電壓和頻率，而不管信號是否失真，不管信號之間的定時，也不管信號中有多少噪聲，等等。

01帶寬

系統(tǒng)帶寬決定著示波器’測量模擬信號的能力。具體地講，它決定著儀器可以準確測量的最大頻率。帶寬也是價格的關(guān)鍵決定因素。

確定你需要什么? ?

■ 例如，100 MHz 示波器通常保證在 100 MHz 時的衰減低于 30%。為保證幅度精度好于 2%，輸入應低于 20 MHz。

■ 對數(shù)字信號，測量上升時間和下降時間是關(guān)鍵。帶寬及采樣率決定著示波器可以測量的最小上升時間。

■ 探頭和示波器構(gòu)成了擁有整體帶寬的測量系統(tǒng)。使用低帶寬探頭會降低整體帶寬，所以一定要使用與示波器配套的探頭。

在選擇帶寬時，可以使用“五倍法則”。

示波器帶寬 ≥ 5 x 關(guān)心的最大頻率

如果帶寬太低，示波器將不能分辨高頻變化。幅度將會失真，邊沿會降慢，細節(jié)會丟失。

02采樣率

示波器的采樣率與攝像機的幀速率類似，決定著示波器可以捕獲多少波形細節(jié)。

確定你需要什么? ?

■ 采樣率 ( 樣點 / 秒，S/s) 是示波器對信號采樣的頻次。我們再次推薦“五倍法則”：使用的采樣率至少是電路最高頻率成分的 5 倍。

■ 大多數(shù)基礎(chǔ)示波器的 ( 最大 ) 采樣率是 1 ~ 2 GS/s。記住，基礎(chǔ)示波器的帶寬最高 200MHz，因此示波器設(shè)計人員通常會在最大帶寬下構(gòu)建 5 ~ 10 倍的過采樣率。

■ 采樣速度越快，您丟失的信息越少，示波器越能更好地表示被測信號，當然填充內(nèi)存的速度也越快，這會限制您能夠捕獲的數(shù)據(jù)的時間長度。

捕獲毛刺需要速度！

內(nèi)奎斯特指出，信號的采樣速度至少是其最高頻率成分的兩倍，才能準確重建信號，避免失真 ( 采樣不足 )。但是，內(nèi)奎斯特是絕對最小值，只適用于正弦波，并假設(shè)信號是連續(xù)信號。根據(jù)定義，毛刺并不是連續(xù)的，因此采樣率僅為最高頻率成分的速率的兩倍是不夠的。

03足夠的輸入通道 —以及適當?shù)耐ǖ罃?shù)量

數(shù)字示波器對模擬通道采樣，存儲和顯示數(shù)據(jù)。一般說來，通道數(shù)量越多越好，但增加通道也會抬高價格。

確定你需要什么? ?

■ 選擇 2 條模擬通道還是 4 條模擬通道取決于應用。例如，兩條通道可以把器件的輸入與其輸出進行對比。四條模擬通道可以比較更多的信號，您可以更靈活地在數(shù)學上組合更多的通道 ( 例如，相乘得功率，相減得差分信號 )。

■ 混合信號示波器增加了數(shù)字定時通道，指明高低狀態(tài)，可以一起顯示為一個總線波形。不管選擇什么，所有通道都應有良好的量程、線性度、增益精度、平坦度和抗靜電能力。

■ 某些儀器在不同通道之間共享采樣系統(tǒng)，以節(jié)約成本。但要注意，打開的通道數(shù)量會降低采樣率。

選擇足夠的通道

示波器擁有的時間相關(guān)的模擬通道和數(shù)字通道越多，在電路中能夠同時測量的點數(shù)越多，在寬并行總線中解碼越容易。上面的實例顯示了 2 個模擬波形、2

個數(shù)字波形和 1 個解碼后的總線波形。

04 兼容的探頭

良好的測量從探頭尖端開始。示波器和探頭作為一個整體系統(tǒng)工作，因此在選擇示波器時一定要考慮探頭。

■ 在測量過程中，探頭實際上成為了電路的一部分，引入了阻性、容性和感性負載，會對測量發(fā)出預警。為最大限度地減少影響，最好使用為示波器配套設(shè)計的探頭。

■ 應選擇擁有足夠帶寬的無源探頭。探頭的帶寬應與示波器的帶寬相匹配。

■ 各種兼容探頭可以在更多的應用中使用示波器。在購買前，應查看為示波器提供了哪些探頭。

使用適合作業(yè)的探頭！！

■ 無源探頭：10X 衰減的探頭為電路提供受控的阻抗和電容，適合大多數(shù)參考地電平的測量。大多數(shù)示波器都帶有無源探頭，每條輸入通道需要一只無源探頭。

■ 高壓差分探頭：差分探頭允許參考地電平的示波器獲得安全準確的浮動測量和差分測量。每個實驗室至少應該有一只高壓差分探頭！

■ 邏輯探頭：邏輯探頭把數(shù)字信號傳送到混合信號示波器的前端。它們包括“飛線”及專門設(shè)計的附件，連接電路板上很小的測試點。

■ 電流探頭：通過增加電流探頭，示波器當然可以測量電流，同時還能計算和顯示瞬時功率。

05觸發(fā)

確定你需要什么? ?

■ 所有示波器都提供邊沿觸發(fā)，大多數(shù)示波器提供脈寬觸發(fā)。

■ 為采集異常事件及最有效地利用示波器的記錄長度，選擇的示波器應在

比較有挑戰(zhàn)性的信號上提供高級觸發(fā)功能。

■ 提供的觸發(fā)選項范圍越寬，示波器的功能越多，找到問題根本原因的速

度也就越快！

- 數(shù)字 / 脈沖觸發(fā)：脈寬，欠幅脈沖，上升 / 下降時間，建立時間和保持

時間

- 邏輯觸發(fā)

- 串行數(shù)據(jù)觸發(fā)：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計同時采用串行總線 (I2C, SPI,CAN/LIN

…) 和并行總線

- 視頻觸發(fā)

高級觸發(fā)找到適當?shù)男畔ⅲ。?/div>

觸發(fā)可以隔離一組波形，查看發(fā)生什么問題。專用觸發(fā)可以對輸入信號中的具體情況做出反應，簡便地檢測信號，例如比本應寬度窄的脈沖。

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