模擬示波器和數(shù)字示波器的選擇

ID:689795 · 發(fā)表于 2020-9-12 22:59

對于電子愛好者，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格，確實容易讓人頭大。

對初學(xué)者而言，讓我們忘記示波器的參數(shù)和價格還有各種各樣的功能。先問自己幾個問題：

1.我需要帶示波器外出嗎？我需要一臺便捷的示波器嗎？我需要示波器可以帶電池在戶外使用嗎？

2.根據(jù)自己的實際工作情況，我最多需要同時測量幾個信號？

3.我所測量的信號電壓在哪個范圍，最大值和最小值是多少？

4.我所測量的信號的最大頻率是多少？

5.我主要是測量重復(fù)性的信號，還是抓取異常信號？

6.您需要對信號進(jìn)行頻域和時域分析嗎？

如果我們對上述幾個問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。但如果我們對上述問題存在困惑的話，我們就應(yīng)該學(xué)習(xí)一些下面的知識。

模擬示波器和數(shù)字示波器的比較和差別

無論是模擬示波器還是數(shù)字示波器，其作用都是用于測量信號。雙方主要都是以時域為基礎(chǔ)觀察信號。由于信號在不同時間點是變化的，因此示波器里的縱橫坐標(biāo)軸分別代表信號的電壓值和所處的時間。我們也可以從示波器的屏幕上觀察到信號的異常和噪聲等。

數(shù)字示波器相對于模擬示波器的原理性差別，在于數(shù)字示波器是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬信號轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號進(jìn)行處理顯示的。數(shù)字示波器把信號數(shù)字化后，除了顯示信號的樣子，還可以對信號進(jìn)行各種計算，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來顯示信號，老的數(shù)字示波器也是采用CRT，不過目前現(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。

隨著時間的推移，模擬示波器所剩下的優(yōu)點，也就只有價格了。模擬示波器沒有存儲數(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，隨著時間溫度變化這些器件也會發(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)字示波器都開始全面超越模擬示波器了。未來，模擬示波器的淘汰幾乎是不可避免的�？紤]到示波器的使用壽命十分漫長，以及未來電子領(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量的信號頻率范圍。按照定義，100M帶寬的示波器測量100MHz頻率，1V的正弦波，信號大小會衰減到0.707V。如果你拿一個50M帶寬的示波器去測500M頻率的正弦波，信號是絕對會失真無疑的。根據(jù)示波器帶寬的理論，假設(shè)我們測量的信號最大頻率在20MHz，那么購買100MHz以上帶寬的示波器即可。

采樣率和存儲深度

ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器和RAM高速存儲器影響著示波器的另外兩大指標(biāo)：采樣率和存儲深度。根據(jù)奈奎斯特（Nyquist）定律，如果被測信號帶寬是有限的，那么在對信號進(jìn)行采樣和量化時，如果采樣率是被測信號帶寬的2倍以上，就可以完全重建或恢復(fù)出信號中承載的信息而不會產(chǎn)生混疊。事實上，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時采樣率的區(qū)別，一般價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 = 存儲深度 ÷ 波形記錄時長

所以你看，示波器的采樣率是隨著波形記錄時長而改變的，而其改變的快慢受存儲深度影響，示波器的存儲深度越大，在長時間記錄信號的時候，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, 這對分析數(shù)字信號來說也足夠了。

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，正是因為有了它，我們才可以穩(wěn)定的觀察波形，否則信號無時不刻在屏幕里變化，我們也就無法分析信號做出判斷了。

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提供更加豐富的觸發(fā)方式，可以滿足用戶多樣化的信號觸發(fā)需求。

測量范圍

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

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量范圍了。

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