簡(jiǎn)介：

數(shù)字示波器是數(shù)據(jù)采集,，A/D轉(zhuǎn)換,，軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來(lái)的高性能示波器,。數(shù)字示波器一般支持多級(jí)菜單,，能提供給用戶多種選擇,，多種分析功能,。還有一些示波器可以提供存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)波形的保存和處理,。數(shù)字示波器是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,、分析實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題、測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果*的電子測(cè)量?jī)x器,。

數(shù)字示波器自上個(gè)世紀(jì)七十年代誕生以來(lái),，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已成為測(cè)試工程師*的工具之一,。隨著近幾年來(lái)電子技術(shù)取得突破性的發(fā)展,，*數(shù)字示波器市場(chǎng)進(jìn)一步擴(kuò)大,，而作為在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演重要角色的中國(guó)，飛速發(fā)展的電子產(chǎn)業(yè)也催生了更龐大的數(shù)字示波器需求市場(chǎng),。

數(shù)字示波器因具有波形觸發(fā),、存儲(chǔ)、顯示,、測(cè)量,、波形數(shù)據(jù)分析處理等*優(yōu)點(diǎn)，其使用日益普及,。由于數(shù)字示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異,，如果使用不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差,，從而影響測(cè)試任務(wù),。

數(shù)字示波器的選購(gòu)

在數(shù)字示波器選擇過(guò)程開(kāi)始前，您可能會(huì)考慮價(jià)格范圍,，但是數(shù)字示波器的價(jià)格取決于許多因素,，包括帶寬、采樣率,、信息數(shù)量和內(nèi)存深度,。由于數(shù)字示波器價(jià)格比模擬示波器貴得多，所以我們?cè)谶x擇數(shù)字示波器時(shí)一定要按需要而定,，不能盲目的追求高指標(biāo),，否則會(huì)帶來(lái)很大的浪費(fèi)。同時(shí)也不能單純根據(jù)價(jià)格購(gòu)買數(shù)字示波器,，可能會(huì)得不到所需要的性能,，也應(yīng)考慮產(chǎn)品的價(jià)值。

如何合理的選擇,，主要有以下幾點(diǎn)：

1,、確定測(cè)試信號(hào)帶寬

帶寬一般定義為正弦波輸入信號(hào)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(duì)信號(hào)的基本測(cè)量能力,。如果沒(méi)有足夠的帶寬，示波器將無(wú)法測(cè)量高頻信號(hào),，幅度將出現(xiàn)失真,，邊緣將會(huì)消失，細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)將被丟失,；如果沒(méi)有足夠的帶寬,，得到的信號(hào)所有特性都毫無(wú)意義。

如需要測(cè)量帶寬選擇和zui高被測(cè)信號(hào)頻率的關(guān)系，我們先來(lái)看下面的一個(gè)例子：例如有一個(gè)50MHz的脈沖信號(hào),，為了保證測(cè)試信號(hào)幅度和上升延的精度,，選擇數(shù)字示波器的帶寬應(yīng)為被測(cè)信號(hào)頻率的3-5倍，測(cè)量要8-10倍或以上,。

帶寬越高越好,，但是更高的帶寬往往意味著更高的價(jià)格,，因此應(yīng)按照預(yù)算來(lái)選擇要觀察的信號(hào)頻率成分,。

2、A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率（或采樣速度）
采樣速率是指數(shù)字示波器對(duì)信號(hào)采樣的頻率,。示波器的采樣速率越快,，所顯示的波形分辨率和清晰度就高，重要信息和事件丟失的概率就越小,，越能真實(shí)重現(xiàn)原始信號(hào),。根據(jù)奈奎斯特定理，采樣速率要大于等于2倍的被測(cè)信號(hào)頻率,，才能不失真地還原原始信號(hào),。但這個(gè)定理的前提是基于無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間和連續(xù)的信號(hào)，在實(shí)際測(cè)試中,，數(shù)字示波器的技術(shù)無(wú)法滿足此條件,。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，數(shù)字示波器為了準(zhǔn)確地再現(xiàn)原始信號(hào),，采樣速率一般為原始信號(hào)zui高頻率的2.5-10倍,。

3、選用適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)深度,，也稱為記錄長(zhǎng)度

存儲(chǔ)深度是示波器所能存儲(chǔ)的采樣點(diǎn)多少的量度,。

儲(chǔ)存度：儲(chǔ)存長(zhǎng)度＝采樣本*掃描速度*10，也可以說(shuō)波形觀測(cè)時(shí)間,。
4,、根據(jù)需要選擇不同的觸發(fā)功能

觸發(fā)功能：要確保能捕獲和同步被測(cè)信號(hào)，以利于觀察和分析被測(cè)波形,。
觸發(fā)方式有三種：自動(dòng)觸發(fā),、常態(tài)觸發(fā)、單次觸發(fā),。
觸發(fā)功能分兩大類：
1）邊緣（Edge）觸發(fā)：所有的數(shù)字示波器都有,，它是指正沿、負(fù)沿觸發(fā),、視窗觸發(fā),、前觸發(fā)和后觸發(fā)。
2）聰敏（Smart）觸發(fā)：在示波器中考慮得非常完善,。目前示波器上有：延遲觸發(fā),、順序觸發(fā),、毛刺觸發(fā)、間隔觸發(fā),、漏失邏輯面觸發(fā),、TV觸發(fā)、本觸發(fā)……

5,、上升時(shí)間

上升時(shí)間的定義為脈沖幅度從10％上升到90％的這段時(shí)間,，它反映了數(shù)字示波器垂直系統(tǒng)的瞬態(tài)特性。數(shù)字示波器必須要有足夠快的上升時(shí)間,，才能準(zhǔn)確地捕獲快速變換的信號(hào)細(xì)節(jié),。數(shù)字示波器的上升時(shí)間越快，對(duì)信號(hào)的快速變換的捕獲也就越準(zhǔn)確,。

6,、分析功能：應(yīng)具有很強(qiáng)的自動(dòng)處理、運(yùn)算,、測(cè)試和分析被測(cè)信號(hào)的能力
1）形和數(shù)合格/失敗自動(dòng)判試功能,；
2）函數(shù)處理：平均、微分,、極分,、指數(shù)、對(duì)數(shù),、乘方,、開(kāi)方、包絡(luò),、高分制等運(yùn)算功能,；
3）FFT頻譜運(yùn)算功能從10K-4M點(diǎn)，具有功率譜,、功本密度,、相位矢量、虛部,、實(shí)部等測(cè)量,；
4）直方分析可按各種參數(shù)作直方測(cè)試信號(hào)的穩(wěn)定性運(yùn)算從500點(diǎn)-8M點(diǎn)；
5）波形參數(shù)趨勢(shì)（Trend）分析功能,，抖動(dòng)（Jitter）和時(shí)間分析,；
6）可開(kāi)2-8個(gè)窗口，同時(shí)觀察原波形和處理后波形,；
7）提供X-Y顯示,，及X-Y+X-T及Y-T顯示功能，并可進(jìn)行游標(biāo)測(cè)量。特別適合對(duì)數(shù)字通訊信號(hào)做矢量（Vectordiagram）分析,。
7,、儲(chǔ)存和打印信號(hào)
1）可在測(cè)試線某存儲(chǔ)在軟盤和硬盤上，并可在PC機(jī)上讀出,。有的數(shù)字示波器配有內(nèi)置式打印機(jī),，方便打印分析長(zhǎng)時(shí)間信號(hào)；
2）有的還提供VGA接口,。

數(shù)字示波器的選擇是一個(gè)看似簡(jiǎn)單而又很難處理的問(wèn)題,，市場(chǎng)上產(chǎn)品很多，并且技術(shù)各有差異,，像進(jìn)口的示波器如泰克,，安捷倫等做得比較*，質(zhì)量比較好,，但是價(jià)格也非常的昂貴，一臺(tái)好的示波器一百萬(wàn)元,，當(dāng)然,，許多大型的企業(yè)還是會(huì)選擇這么貴的示波器，因?yàn)樾阅芎?，比較,，但是對(duì)于一般的中小企業(yè)，買一臺(tái)這樣的示波器是一筆不小的開(kāi)銷,?？傊鶕?jù)各自的需求來(lái)選購(gòu)。

數(shù)字示波器使用注意事項(xiàng)

1,、區(qū)分模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬
帶寬是示波器zui重要的指標(biāo)之一,。數(shù)字示波器的帶寬有模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬兩種。數(shù)字示波器對(duì)重復(fù)信號(hào)采用順序采樣或隨機(jī)采樣技術(shù)所能達(dá)到的zui高帶寬為示波器的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬,，數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬與zui高數(shù)字化頻率和波形重建技術(shù)因子K相關(guān)（數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬=zui高數(shù)字化速率/K）,，一般并不作為一項(xiàng)指標(biāo)直接給出。從兩種帶寬的定義可以看出,，模擬帶寬只適合重復(fù)周期信號(hào)的測(cè)量,，而數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬則同時(shí)適合重復(fù)信號(hào)和單次信號(hào)的測(cè)量。廠家聲稱示波器的帶寬能達(dá)到多少兆,，實(shí)際上指的是模擬帶寬,，數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬是要低于這個(gè)值的。

所以在測(cè)量單次信號(hào)時(shí),，一定要參考數(shù)字示波器的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬,，否則會(huì)給測(cè)量帶來(lái)意想不到的誤差。

2、有關(guān)采樣速率
采樣速率也稱為數(shù)字化速率,，是指單位時(shí)間內(nèi),，對(duì)模擬輸入信號(hào)的采樣次數(shù)，常以MS/s表示,。采樣速率是數(shù)字示波器的一項(xiàng)重要指標(biāo),。
①、如果采樣速率不夠,，容易出現(xiàn)混迭現(xiàn)象
如果示波器的輸人信號(hào)為一個(gè)100KHz的正弦信號(hào),，示波器顯示的信號(hào)頻率卻是50KHz，這是因?yàn)槭静ㄆ鞯牟蓸铀俾侍?，產(chǎn)生了混迭現(xiàn)象,。混迭就是屏幕上顯示的波形頻率低于信號(hào)的實(shí)際頻率,，或者即使示波器上的觸發(fā)指示燈已經(jīng)亮了,，而顯示的波形仍不穩(wěn)定。那么,，對(duì)于一個(gè)未知頻率的波形,，如何判斷所顯示的波形是否已經(jīng)產(chǎn)生混迭呢？可以通過(guò)慢慢改變掃速t/div到較快的時(shí)基檔,，看波形的頻率參數(shù)是否急劇改變,，如果是，說(shuō)明波形混迭已經(jīng)發(fā)生,；或者晃動(dòng)的波形在某個(gè)較快的時(shí)基檔穩(wěn)定下來(lái),，也說(shuō)

波形混迭已經(jīng)發(fā)生。根據(jù)奈奎斯特定理,，采樣速率至少高于信號(hào)高頻成分的2倍才不會(huì)發(fā)生混迭,，如一個(gè)500MHz的信號(hào)，至少需要1GS/s的采樣速率,。

有如下幾種方法可以簡(jiǎn)單地防止混迭發(fā)生：

·調(diào)整掃速,；
·采用自動(dòng)設(shè)置（Autoset）；
·試著將收集方式切換到包絡(luò)方式或峰值檢測(cè)方式,，因?yàn)榘j(luò)方式是在多個(gè)收集記錄中尋找極值,，而峰值檢測(cè)方式則是在單個(gè)收集記錄中尋找zui大zui小值，這兩種方法都能檢測(cè)到較快的信號(hào)變化,。
·如果示波器有Insta Vu采集方式,，可以選用，因?yàn)檫@種方式采集波形速度快,，用這種方法顯示的波形類似于用模擬示波器顯示的波形,。
②,、采樣速率與t/div的關(guān)系
每臺(tái)數(shù)字示波器的zui大采樣速率是一個(gè)定值。但是,，在任意一個(gè)掃描時(shí)間t/div,，采樣速率fs由下式給出：
fs=N/（t/div）　　　　　　　N為每格采樣點(diǎn)
當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)N為一定值時(shí)，fs與t/div成反比,，掃速越大,，采樣速率越低。
綜上所述,，使用數(shù)字示波器時(shí),，為了避免混迭，掃速檔置于掃速較快的位置,。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺,，掃速檔則置于主掃速較慢的位置。

3,、數(shù)字示波器的上升時(shí)間
在模擬示波器中,，上升時(shí)間是示波器的一項(xiàng)極其重要的指標(biāo)。而在數(shù)字示波器中,，上升時(shí)間甚至都不作為指標(biāo)明確給出,。由于數(shù)字示波器測(cè)量方法的原因，以致于自動(dòng)測(cè)量出的上升時(shí)間不僅與采樣點(diǎn)的位置相關(guān),，還與掃速有關(guān)。因此在使用數(shù)字示波器時(shí),，我們不能象用模擬示波器那樣,，根據(jù)測(cè)出的時(shí)間來(lái)反推出信號(hào)的上升時(shí)間。

：美國(guó)安捷倫Agilent,、美國(guó)福祿克Fluke,、Tektronix美國(guó)泰克、優(yōu)利德UNI-T,、固緯等

深圳市精度環(huán)越科技有限公司技術(shù)部
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