選擇基礎(chǔ)示波器的15大考慮因素

示波器的主要作用就是用來觀察電壓隨時(shí)間變化的曲線，通過不同的傳感器探頭，示波器也可以測(cè)量電流，壓強(qiáng)等。示波器是每一個(gè)電子愛好者和電子工程師必備的儀器，今天我們來看下在選擇入門的基礎(chǔ)示波器時(shí)，我們要考慮哪些因素。

帶寬

帶寬作為示波器的首要參數(shù)指標(biāo)，帶寬不足時(shí)波形就會(huì)嚴(yán)重失真，方波甚至可能會(huì)變成正弦波，我們用分別20M帶寬和100M帶寬的示波器來觀察20M的方波信號(hào)，得出結(jié)果入下圖：

由此圖可知，20M示波器基本無(wú)法觀察到方波形狀，另外100M示波器的觀察效果比60M示波器要好，是什么導(dǎo)致了這個(gè)原因呢？下圖是一個(gè)20M方波經(jīng)過FFT后的頻譜圖，我們可以看到方波是由基波以及3、5、7、9……次諧波分量遞加而成。所以20M的方波包含20M基波、60M三次諧波，100M五次諧波，140M七次諧波……

如果要對(duì)波形進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，應(yīng)該讓示波器的帶寬大于波形的主要諧波分量。因此對(duì)于正弦波可以要求示波器的帶寬大于波形的頻率，但是對(duì)與非正弦波則要求示波器的帶寬大于波形的最大主要諧波頻率。

在帶寬的選擇上，一般所測(cè)信號(hào)最大頻率的5倍，就是最合適的帶寬，對(duì)于一臺(tái)基礎(chǔ)的示波器而言，100MHz帶寬的示波器已經(jīng)可以適用于很多測(cè)量場(chǎng)景。

采樣率和存儲(chǔ)深度

采樣率和存儲(chǔ)深度是示波器的另外2大重要指標(biāo)。為什么要把它們放一起講呢，因?yàn)樗鼈兒筒ㄐ斡涗洉r(shí)間一起有著密不可分的共生關(guān)系：采樣率 = 存儲(chǔ)深度 ÷ 波形記錄時(shí)長(zhǎng)

數(shù)字示波器顯示的波形實(shí)際上是一個(gè)一個(gè)的采樣點(diǎn)，這就像一張照片一樣，采樣點(diǎn)越多信號(hào)就越接近真實(shí)。采樣率表達(dá)的就是示波器每秒捕獲這些采樣點(diǎn)的能力，比如1GSa/s的采樣率，說明示波器每秒鐘能采集10億個(gè)采樣點(diǎn)。而存儲(chǔ)深度表達(dá)的是示波器一屏幕最多可以包含多少采樣點(diǎn)，比如28Mpts存儲(chǔ)深度，說明示波器一屏幕最多可以有2千8百萬(wàn)個(gè)采樣點(diǎn)。我們要保證采樣率至少是被測(cè)信號(hào)帶寬的2倍以上，事實(shí)上我們更建議是3-5倍以上，這樣更容易捕獲波形的異常信息。

這里要注意一點(diǎn)的是，采樣率還分為等效采樣和實(shí)時(shí)采樣，現(xiàn)在的示波器標(biāo)注的基本都是實(shí)時(shí)采樣率了，因?yàn)榈刃Р蓸又贿m用于周期性變化的信號(hào)。如果在購(gòu)買示波器的時(shí)候發(fā)現(xiàn)采樣率和大眾價(jià)格有偏差的，一定要問賣家標(biāo)注的是實(shí)時(shí)采樣還是等效采樣。

通道數(shù)

示波器常見的有2通道和4通道，考慮幾通道示波器適合自己的問題，主要考慮自己是否有同時(shí)測(cè)量3-4個(gè)信號(hào)的需求，如果沒有，則選擇2通道示波器即可。

波形捕獲率

數(shù)字示波器對(duì)信號(hào)的采集存儲(chǔ)和處理顯示是無(wú)法同時(shí)進(jìn)行的，因此當(dāng)示波器在處理顯示的時(shí)候，就會(huì)漏掉一部分信息，也稱之為示波器的死區(qū)時(shí)間。波形捕獲率表達(dá)的就是示波器每秒能采集多少次波形的能力，這個(gè)能力越大，死區(qū)時(shí)間就越小，也就越容易捕獲到異常的波形。

這里要注意的是，波形捕獲率并不是固定不變的，它會(huì)隨著示波器各種設(shè)置的改變而改變，一般廠家標(biāo)注的波形捕獲率是能達(dá)到的最大值。

觸發(fā)方式

如果說示波器捕獲波形就是在拍照的話，觸發(fā)就是決定示波器什么時(shí)候按下快門。觸發(fā)決定了我們希望捕獲到的波形采樣點(diǎn)們以何種方式展現(xiàn)在屏幕上。

示波器常見的觸發(fā)方式是邊沿觸發(fā)和脈寬觸發(fā)，有的示波器除此以外還會(huì)支持更多的觸發(fā)方式，可以了解一下根據(jù)需求選擇。

便攜性與操作性

如果你對(duì)示波器有外出攜帶的需求，那么示波器的便攜性也是值得考慮的因素，還有示波器是否支持電池供電，因?yàn)槟憧赡軙?huì)有戶外作業(yè)的需求?，F(xiàn)代化的一些示波器還有支持觸屏功能，在操作上也會(huì)更加快捷易用。

屏幕大小和顯示方式

示波器的顯示屏大小以及是否支持彩色也是一個(gè)應(yīng)該考慮的因素，有的示波器支持熒光顯示和色溫顯示，相當(dāng)于多了一個(gè)Z軸，對(duì)于一些復(fù)雜信號(hào)，如視頻信號(hào)、調(diào)制信號(hào)、抖動(dòng)信號(hào)的測(cè)試，帶有熒光顯示和色溫顯示的示波器能更快速地幫助揭示信號(hào)的細(xì)節(jié)。

精度

示波器ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的垂直分辨率，就是數(shù)字示波器的垂直分辨率，其位數(shù)代表示波器將輸入電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的精確程度。

這里要注意的是，示波器顯示屏垂直方向上的分辨率本身就有限，另外測(cè)量高頻信號(hào)時(shí)，幅度本身就不準(zhǔn)確，在上限頻率處甚至有30%的誤差，而且垂直分辨率過高會(huì)提高模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間，影響采樣率，進(jìn)而影響帶寬，得不償失。一般示波器的垂直分辨率是8位，高分辨率的示波器達(dá)12位，但如果示波器模擬電路本身的精度沒有提高，單純追求ADC的分辨率是沒有意義的。如果追求電壓的準(zhǔn)確度，應(yīng)該使用萬(wàn)用表，示波器更主要的功能是觀測(cè)波形的形狀，測(cè)量準(zhǔn)確度一般在2-3%以內(nèi)，這種準(zhǔn)確度應(yīng)對(duì)絕大多數(shù)應(yīng)用是完全游刃有余的。

測(cè)量與分析

示波器一般都支持常見的測(cè)量項(xiàng)顯示，如信號(hào)的頻率、周期、幅值等等。有的示波器還會(huì)支持額外的數(shù)學(xué)運(yùn)算、FFT和高級(jí)數(shù)學(xué)功能，如果有這方面計(jì)算要求的話，也應(yīng)該作為一個(gè)考慮項(xiàng)。

Auto功能

示波器的auto功能可以取代萬(wàn)用表測(cè)電壓，一次測(cè)量信號(hào)的直流分量，交流分量，頻率，峰峰值、有效值等信息，甚至波形都有了，讓你一眼就全面了解信號(hào)，比萬(wàn)用表只測(cè)一個(gè)平均值電壓強(qiáng)多了，減少誤判，提高效率。但是auto的速度就至關(guān)重要，麥科信示波器auto速度1秒，比一般萬(wàn)用表自動(dòng)擋還快。

串行總線分析

串行總線在當(dāng)今的數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)中被廣泛地使用，因此示波器支持哪些串行總線分析也是一個(gè)考慮的因素。我們需要清楚了解示波器的譯碼方法是硬件解碼還是軟件解碼，是否支持解碼觸發(fā)以及解碼文本顯示等。

互通性與波形數(shù)據(jù)

有些示波器可以通過手機(jī)或者電腦來遠(yuǎn)程操控，以及將波形數(shù)據(jù)保存到電腦上，用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。之前有遇到過一位朋友需要長(zhǎng)時(shí)間在一個(gè)36度高溫的房間里進(jìn)行測(cè)量，新買的示波器手機(jī)遠(yuǎn)程功能操控幫了他大忙，以前他用的示波器人必須陪著示波器一起呆在房間里才能操作，這次他可以直接在室外進(jìn)行操作了。

探頭的選擇

探頭會(huì)引入電阻負(fù)載、電容負(fù)載和電感負(fù)載，這些負(fù)載會(huì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為使這種影響達(dá)到最小，最好使用示波器同品牌配套的探頭。在購(gòu)買探頭時(shí)，要保證探頭的帶寬大于等于示波器的帶寬。還要明確測(cè)量的是電壓還是電流、信號(hào)幅度有多大，是否需要以差分方式測(cè)量信號(hào)等問題都會(huì)影響探頭的選擇。

價(jià)格與性價(jià)比

示波器除了探頭是消耗品，主機(jī)本身是非常穩(wěn)定的，一臺(tái)示波器使用10年是完全可以的，示波器淘汰往往是因?yàn)榧夹g(shù)迭代更新導(dǎo)致的，因此購(gòu)買一臺(tái)使用順手、便捷且性能優(yōu)秀的示波器是十分值得的。目前示波器在中低端領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)的示波器其實(shí)并不比進(jìn)口的差，有的甚至還更好。