對于很多工程師來講,，從市場中上百款不同價(jià)格和規(guī)格的各種型號的示波器中,，選擇一臺新示波器是一件很撓首的事情,。本文就旨在指引你撥開迷霧,，希望能幫助你避免付出昂貴的代價(jià),。
重中之重
選擇示波器的*步不是要看那些示波器的廣告和規(guī)格，而是要你花一些時(shí)間認(rèn)真地考慮一下你打算用來干嘛和用在什么場合,。
l示波器你要用在什么地方（工作臺、客戶端還是在汽車罩下）,？
l一次性需要同時(shí)測試幾個信號？
l你要測試的信號的zui大和zui小幅值,？
l你要測試的信號的zui高頻率是多少？
l你要測試的信號是重復(fù)還是單次激發(fā)信號,？
l除了要時(shí)域顯示外,，你是否還需要頻域顯示（頻譜分析）,？
根據(jù)以上的幾個問題，你就可以開始思考一下什么樣的示波器才是符合你要求的*選擇,。
模擬vs數(shù)字
本文的重點(diǎn)是放在數(shù)字存儲示波器（DSOs），它們代表了現(xiàn)在在市場上可以購買到的大部分的示波器,。在介紹如何選擇一臺數(shù)字示波器之前，我們很有必要先了解一下模擬示波器,。
我相信大部分的電子工程師都曾經(jīng)用過模擬示波器，并且對它的結(jié)構(gòu)和操作都很熟悉,，但事實(shí)上，現(xiàn)在很多的人都會選擇購買數(shù)字示波器來取代模擬示波器,。盡管現(xiàn)在仍然還有一些工程師鐘愛于模擬示波器，但是已經(jīng)很少了,，有一些是因?yàn)槟M示波器的部分特性是DSO無法超越的,。
如果你仍然對模擬示波器不舍，你會發(fā)現(xiàn)你的選擇將會很有限,，現(xiàn)在只有很少的廠家還在做模擬示波器,，幾款目前還在賣的型號都是基于一些很老的技術(shù),，而且性能也很有限。買一臺二手的模擬示波器zui初看起來可能是一個很經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇,。但是購買之前,，先檢查一下備件是否可用，否則昂貴的維修費(fèi)用將會使你的購買成為假節(jié)約,。
關(guān)于模擬vs數(shù)字示波器的爭論，現(xiàn)增加了其他一些準(zhǔn)則來衡量,，DSOs：
l體積小,，方便攜帶；
l有很大的帶寬,；
l可單次激發(fā),；
l彩屏顯示；
l提供屏顯測量,；
l有簡單的用戶接口,；
l提供存儲和打印功能
現(xiàn)在的數(shù)字存儲示波器一般都是與PC連接的，可以*集成在自動測試儀器（ATE）系統(tǒng)中,。另外,，DSO還常用于高速信號采集系統(tǒng)前端，使每個通道花費(fèi)的代價(jià)更加經(jīng)濟(jì)可行,。
帶寬
首先要考慮的參數(shù)是帶寬,，帶寬可被定義為可通過前端放大器信號的zui大頻率。因此,，示波器的模擬帶寬必須大于你要測試信號的zui大頻率（實(shí)時(shí)）。
單是帶寬是不足以保證一臺數(shù)字存儲示波器能準(zhǔn)確地捕捉高頻信號,，示波器廠商的目的是設(shè)計(jì)出一款特定頻率響應(yīng)的示波器，這個響應(yīng)被定義為zui大平封延遲（MFED）,。這種類型的頻率響應(yīng)使上沖,、下沖和振鈴zui小，實(shí)現(xiàn)了出色的脈沖保真度,。然而,，因?yàn)閿?shù)字存儲示波器是由放大器、衰減器,、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,、連接線和繼電器組成的，所以MFED響應(yīng)只能無限地接近,，而不能*達(dá)到,。
大部分的示波器廠商把帶寬定義為當(dāng)一個正弦波的輸入信號在示波器中衰減為它原來幅值的71%（-3dB點(diǎn)）時(shí)該正弦波的頻率,，其實(shí)這種定義是沒什么意義的?；蛘邠Q句話說,，帶寬就是允許輸入信號的顯示軌跡錯誤地衰減了29%的頻率。
也要記住這一點(diǎn),，如果你的輸入信號不是純正的正弦波,，它會含有一些更高頻率的諧波。比如說,，一個20MHz的純正方波在20MHz帶寬的示波器顯示出來的是一個衰減過和失真的波形,。作為一個經(jīng)驗(yàn)法則，盡可能購買一臺帶寬五倍于所要測試信號zui大頻率的示波器,，但是很不幸,，高帶寬的示波器非常昂貴，因此你可能要在這方面作出妥協(xié),。部分示波器的標(biāo)定帶寬并不在所有電壓范圍內(nèi)有效,，所以一定要仔細(xì)查看下示波器的規(guī)格說明。
采樣率
選擇模擬示波器總是很簡單的：只要帶寬能滿足你的要求就行了,，但對于數(shù)字示波器,，采樣率和存儲深度都是同等的重要。對于數(shù)字存儲示波器,，采樣率常常是用兆樣本每秒（MS/s）和千兆樣本每秒（GS/s）表示,。尼圭斯特準(zhǔn)則規(guī)定采樣率zui少必須兩倍于你想要測試信號的zui高頻率，對于頻譜分析儀這可能是足夠的,，但是對于一個示波器,，每個周期至少需要五個樣本才能準(zhǔn)確地重建波形。
大部分的示波器都有兩個不同的采樣率（采樣模式）：實(shí)時(shí)采樣率和等效采樣率（ETS）——常稱為重復(fù)采樣,，這取決于你要測試的信號,。然而，ETS只有當(dāng)你要測試的是穩(wěn)定和重復(fù)的信號時(shí)才有用,，因?yàn)檫@個模式是通過連續(xù)采集來重建波形的,。
圖1a：用50MHz采樣率采集20MHz的方波信號
例如Pico科技12位的ADC-212/100以實(shí)時(shí)為100MS/s的采樣率采樣，或者對于重復(fù)信號,，以5GS/s的采樣率采樣,。圖1a顯示了用50MHz采樣率采集20MHz的方波信號，對比于圖1b顯示的同樣的波形用5GS/s采樣率來講,，這基本上是無可辨別的,。盡管5GS/s聽起來很大，但是請記住如果你要測的信號是瞬間或不斷變化的（比如說是一個視頻波形），那么用ETS將會無效,，而你又必須依賴于實(shí)時(shí)（單發(fā)）帶寬,，它的數(shù)值一般來說都是低很多的。
圖1b：用1GS/s采樣率采集20MHz的方波信號
一個建議：示波器廠商都喜歡重點(diǎn)突出它們那些聽起來的規(guī)格的,，所以你可能需要仔細(xì)閱讀一下規(guī)格說明,，以便弄清楚其標(biāo)定的采樣率可應(yīng)用于所有信號還是只能用于重復(fù)信號，你可能會發(fā)現(xiàn)你將要購買的示波器并不合用,。
內(nèi)存深度
內(nèi)存深度可能是DSO中zui少被了解的一個參數(shù),，這對示波器來講是非常遺憾的一件事，因?yàn)樗且粋€很重要的參數(shù),。DSOs會在緩沖的內(nèi)存空間里存儲采集的樣本的,，因此，如果采樣率固定的話,，緩沖內(nèi)存的大小決定了在內(nèi)存滿之前示波器可以采集多長時(shí)間的信號。
采樣率跟內(nèi)存深度之間的關(guān)系是很重要的,；當(dāng)一臺示波器擁有很高的采樣率但內(nèi)存卻很小時(shí),，它只能在其前面很短的時(shí)基上用全采樣率采樣。圖2a顯示了用1k的緩沖內(nèi)存采集的一段長20μs的視頻波形,，盡管示波器的采樣率可達(dá)到100MS/s,，但是1k的緩沖內(nèi)存還是限制了采樣率只能為5MS/s（1k/200μs）。
圖2a：用1k的緩沖內(nèi)存采集一段200μs的視頻波形
咋一看,，這看起來已經(jīng)采集了令人滿意的波形了,，然而當(dāng)波形要被放大到彩色突發(fā)信號（如圖2b）時(shí)，小緩存的限制還是會顯露出來的,，彩色突發(fā)（在“階梯”的時(shí)基上擺動部分）大概持續(xù)了5μs,，所以在普通視圖中只能顯示內(nèi)存中的25個點(diǎn)，但是,，當(dāng)我們要放大時(shí)這么少的點(diǎn)就要用來充滿整個屏幕,。
圖2b：當(dāng)波形要放大到彩色突發(fā)信號時(shí)，小緩存的限制顯露出來了
圖2c顯示了同樣的視頻波形的彩色突發(fā)部分,，但是是以128k的緩存的示波器來采集?，F(xiàn)在我們就有多達(dá)3000個點(diǎn)，就能有效地重現(xiàn)了彩色突發(fā)的部分,，它們之間的差別太明顯了,。
圖2c：顯示同一個波形，這次是用128k的緩存大小
現(xiàn)實(shí)中的例子
要想弄清楚帶寬,、采樣率和內(nèi)存深度之間的關(guān)系,，這需要結(jié)合一個現(xiàn)實(shí)中的例子來看。現(xiàn)在嘗試采集USB（1.1）一幀的數(shù)據(jù)，一幀的數(shù)據(jù)要持續(xù)1ms,，數(shù)據(jù)以20MBPS的速度傳輸,。為了簡化我們的分析，我們可以設(shè)想成要采集12MHz的方波信號持續(xù)1ms,。
l帶寬——為了測試12MHz的信號,，我們至少需要12MHz的帶寬，然而用這個帶寬給出的是一個扭曲的信號,，因此我們起碼需要至少為50MHz的帶寬才是合理的,。
l采樣率——為了重構(gòu)一個12MHz的信號，每個波形周期我們大約需要5個點(diǎn),，因此起碼需要60MS/s的采樣率
l內(nèi)存深度——為了采集1ms的60MS/s的數(shù)據(jù),，我們需要zui小的內(nèi)存深度為60，000樣本
分辨率與精度
在數(shù)字電子中,，一個信號變化了1%通常是不會有問題的,；但是在音頻電子中，0.1%的失真和噪音是不允許的?，F(xiàn)在大多數(shù)的數(shù)字存儲示波器在用來測試快速數(shù)字信號時(shí)進(jìn)行了優(yōu)化,，提供了8位的分辨率（8位ADC），因此的情況下可以分辨0.4%的信號變化（如表）,。
8位的分辨率,，可以把電壓范圍分成256個垂直階梯級（2^8=256），當(dāng)選擇±1V電壓范圍時(shí),，每一級對應(yīng)了大約8mV的電壓,，對于觀察數(shù)字信號這可能是足夠的，但是對于觀察模擬信號似乎還不太夠,，特別當(dāng)用頻譜分析功能時(shí)（如果有這個功能的話）,。對于如音頻、噪聲,、振動和監(jiān)控傳感器（溫度,、電流、壓力）等這樣的信號,，一個8位的示波器常常是不合適的,，你應(yīng)該考慮在12位或16位這兩者中選其一。
對于一臺數(shù)字存儲示波器的精度,，這常常沒被重視的,。你可以在相對較小的百分比上進(jìn)行測量（大多數(shù)8位的數(shù)字存儲示波器標(biāo)定為是3%到5%的精度），但是對于更多的測量,，你應(yīng)該要達(dá)到萬用表的精度,。一臺更高分辨率的示波器,，進(jìn)行更高精度的測量就變得有可能了（1%或者更好），因此沒必要用儀表測量,。
擁有高分辨率（12位或更多）和高直流精度的示波器其實(shí)就是所說的高精度示波器——
觸發(fā)功能
一臺示波器的觸發(fā)功能同步于信號在一個選定的點(diǎn)上的水平掃描：這對于分析信號的特點(diǎn)是很有必要的,。觸發(fā)控制幫助你穩(wěn)定重復(fù)的波形和抓取單次波形，根據(jù)調(diào)查不同類型的信號,，示波器廠商提供一些觸發(fā)選項(xiàng)是有必要的,。所有的數(shù)字示波器都提供了相同的一些基本觸發(fā)選項(xiàng)（源、電位,、斜坡,、前/后觸發(fā)），但在一些的觸發(fā)功能上是不一樣的,。那些觸發(fā)功能是否有用是取決于所要測量的信號,，脈沖觸發(fā)對數(shù)字信號是有用的，在追蹤間歇性錯誤時(shí),，自動保存到磁盤/內(nèi)存選項(xiàng)可能會很有用,。
一些應(yīng)用中所用到的特殊觸發(fā)（如磁盤驅(qū)動測試）經(jīng)常作為額外的成本，一般是以軟件或固件升級來實(shí)現(xiàn)的,。如果你可能要用到其中一個這樣的額外成本,，不要害怕跟供應(yīng)商談判，叫他們免費(fèi)提供這樣的“額外選項(xiàng)”以達(dá)成協(xié)議,，這種情況也并不罕見。
輸入范圍和探頭
一臺典型的示波器會提供從±50mV到±50V可選的全刻度輸入范圍,。如一些更高的電壓可用10：1和100：1衰減的示波器探頭,，這時(shí)重要的是要檢查對于你想要測量的信號，示波器是否在一個足夠小的電壓范圍,。如果你經(jīng)常會測量一些小的信號（小于50mV）,，考慮買一臺擁有12或16位垂直分辨率的示波器，一臺16位的示波器的垂直分辨率是8位示波器的256倍,，使放大毫伏和微伏水平的信號都成為可能,。泰克示波器。
接著還要確認(rèn)一下你選擇的示波器探頭,，根據(jù)示波器的帶寬,，起碼要匹配或者比它好。一些廠商為了節(jié)省成本通常提供與示波器配套的不合標(biāo)準(zhǔn)的探頭或者只供應(yīng)一些更高帶寬的探頭,，作為可選組件,，這是需要從示波器中選擇的。大部分的示波器探頭可在1：1和10：1的衰減率之間切換,，只要有可能,，當(dāng)不小心連到一個高電壓時(shí),，在測試中用10：1的設(shè)置zui小化電路載荷或者增加過載保護(hù)都是可以的。
對于每個高速信號（>200MHz）,，無源探頭就開始陷入了由電纜電容引起的信號反射回示波器的問題,。主動FET探頭的探針配置了一個緩沖放大器，使用它可以有效地解決反射的問題,。當(dāng)測量高電壓時(shí),，如±100V，電源和3相電壓,，zui安全的做法是用差分隔離的示波器探頭,。
外形尺寸
數(shù)字存儲示波器大致可以分為三類：傳統(tǒng)的臺式、手持式和基于PC的,。臺式數(shù)字示波器通常是指在構(gòu)建性能zui高的示波器,，這同時(shí)也反映在成本上，其一些特性如FFT頻譜分析儀,、PC接口,、磁盤驅(qū)動和打印機(jī)，這些都是昂貴的可選配置,。
手持式示波器對于工程師來講,，zui明顯的優(yōu)勢是其便攜性，但是要小心它那可憐的顯示屏（很難在陽光下閱讀的）和短暫的電池壽命,。對于一個給定的性能水平,，它們也可能是zui昂貴的選擇哦。
而PC示波器,，憑借其相對于同等性能的臺式示波器那可觀的成本節(jié)約,，正在逐漸流行起來。節(jié)約成本的理由是顯而易見的,，大批量生產(chǎn)的PC早就已經(jīng)普及開來了,，你相當(dāng)于免費(fèi)擁用有了一個大的彩色顯示屏、快速的處理器,、磁盤驅(qū)和鍵盤等有效的設(shè)備,。只要雙擊鼠標(biāo)就能完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入到文檔處理器和電子表格中，這也是其一個很大的優(yōu)勢,。
PC示波器歸結(jié)起來有兩種類型：外置的和內(nèi)置的,。內(nèi)置的PC示波器通常是以PCI形式的插卡，在理論上講,，這種示波器應(yīng)該是成本zui低的,，但事實(shí)證明這往往是不對的。PC卡zui主要的劣勢是噪音,，PC機(jī)箱里面是一個很嘈雜的電子環(huán)境,，處在其中的插卡就正受其害,，另一個問題是其可攜性，基于PC卡的示波器都是與一部臺式PC掛鉤著來用的,。
外置的PC示波器是以一個小盒子為架構(gòu),，通過USB或并口的形式連接到PC上去，這保證了所有的模擬電子信號處于PC的外部,，從而避免了噪音問題,。外置的PC示波器的第二個優(yōu)勢是其可攜性——它們可在臺式電腦或筆記本電腦上使用。
小結(jié)
模擬示波器現(xiàn)在已經(jīng)過時(shí)了,，就像恐龍一樣,。成本和性能上的優(yōu)勢已確保了DSO在當(dāng)今市場的地位，剩下的問題只是該買哪種類型了,。
在不同的示波器之間進(jìn)行選擇,，確認(rèn)一下以下的幾點(diǎn)：
*試后買——不要怕對來自不同制造商的不同示波器進(jìn)行比較，如果供應(yīng)商不能保證你“不滿意退錢”的承諾的話,，那你就別跟他們打交道,。
l對于較高成本的示波器，想辦法弄個演示版來,，要不僅能在示波器中顯示,，并確保用你實(shí)際想測量的信號來進(jìn)行演示。
l當(dāng)購買示波器時(shí),，問清楚有關(guān)升級的問題,，還要查清成本之內(nèi)還包含了些什么。對于PC示波器,，確保軟件是否含在價(jià)格里面,，還要問一下軟件升級是否需要付費(fèi)。對于臺式示波器,，弄清楚連接到電腦/打印機(jī)的電纜和軟件的成本——它們可能會增加多達(dá)50%的總成本,。
l檢查一下保修時(shí)間,，如果你的儀器壞了不能使用,，你的供應(yīng)商會幫你修理儀器的同時(shí)會借另一臺給你用嗎？
還有一個簡單的挑選示波器的辦法,，預(yù)算足夠的話,，可直接找那些大公司，目前示波器行業(yè)zui響亮的應(yīng)該是泰克示波器,，無論你有什么測試需求,，泰克示波器幾乎都能滿足。
總之,，依先后順序分別考慮帶寬,、采樣率（實(shí)時(shí)和等效）和存儲深度,。但是要注意：對于大多數(shù)數(shù)字存儲示波器來說，帶寬和采樣率都不是可升級的選項(xiàng),，因此一旦您為一臺示波器支付了60,，000美元，您就沒得后悔了,。