基礎(chǔ)示波器是獲得信號(hào),調(diào)試電路或檢查信號(hào)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(gè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、教育實(shí)驗(yàn)室、服務(wù)中心和制造車(chē)間中。
不管您每月購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)新示波器,還是每五年購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)新示波器,該文章都可以讓您迅速了解多個(gè)關(guān)鍵因素,確定基礎(chǔ)示波器是否適合您手邊的工作。
1.帶寬
系統(tǒng)帶寬決定著示波器測(cè)量模擬信號(hào)的能力。具體地講,它決定著儀器可以準(zhǔn)確測(cè)量的最大頻率。帶寬也是價(jià)格的關(guān)鍵決定因素。
(1)例如,100 MHz 示波器通常保證在 100 MHz 時(shí)的衰減低于 30%。為保證幅度精度好于 2%,輸入應(yīng)低于 20 MHz。
(2)對(duì)數(shù)字信號(hào),測(cè)量上升時(shí)間和下降時(shí)間是關(guān)鍵。帶寬及采樣率決定著示波器可以測(cè)量的最小上升時(shí)間。
(3)探頭和示波器構(gòu)成了擁有整體帶寬的測(cè)量系統(tǒng)。使用低帶寬探頭會(huì)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(shí),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(huì)失真,邊沿會(huì)降慢,細(xì)節(jié)會(huì)丟失。
2. 采樣率
示波器的采樣率與攝像機(jī)的幀速率類(lèi)似,決定著示波器可以捕獲多少波形細(xì)節(jié)。
(1)采樣率 ( 樣點(diǎn) / 秒,S/s) 是示波器對(duì)信號(hào)采樣的頻次。我們?cè)俅瓮扑]“五倍法則”:使用的采樣率至少是電路最高頻率成分的 5 倍。
(2)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 200 MHz,因此示波器設(shè)計(jì)人員通常會(huì)在最大帶寬下構(gòu)建 5 ~ 10 倍的過(guò)采樣率。
(3)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(cè)信號(hào),當(dāng)然填充內(nèi)存的速度也越快,這會(huì)限制您能夠捕獲的數(shù)據(jù)的時(shí)間長(zhǎng)度。
3.足夠的輸入通道 —以及適當(dāng)?shù)耐ǖ罃?shù)量
數(shù)字示波器對(duì)模擬通道采樣,存儲(chǔ)和顯示數(shù)據(jù)。一般說(shuō)來(lái),通道數(shù)量越多越好,但增加通道也會(huì)抬高價(jià)格。
(1)選擇 2 條模擬通道還是 4 條模擬通道取決于應(yīng)用。例如,兩條通道可以把器件的輸入與其輸出進(jìn)行對(duì)比。四條模擬通道可以比較更多的信號(hào),您可以更靈活地在數(shù)學(xué)上組合更多的通道 ( 例如, 相乘得功率,相減得差分信號(hào) )。
(2)混合信號(hào)示波器增加了數(shù)字定時(shí)通道,指明高低狀態(tài),可以一起顯示為一個(gè)總線波形。不管選擇什么,所有通道都應(yīng)有良好的量程、線性度、增益精度、平坦度和抗靜電能力。
(3)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(kāi)的通道數(shù)量會(huì)降低采樣率。
4.兼容的探頭
良好的測(cè)量從探頭尖端開(kāi)始。示波器和探頭作為一個(gè)整體系統(tǒng)工作,因此在選擇示波器時(shí)一定要考慮探頭。
(1)在測(cè)量過(guò)程中,探頭實(shí)際上成為了電路的一部分,引入了阻性、容性和感性負(fù)載,會(huì)對(duì)測(cè)量發(fā)出預(yù)警。為最大限度地減少影響,最好使用為示波器配套設(shè)計(jì)的探頭。
(2)應(yīng)選擇擁有足夠帶寬的無(wú)源探頭。探頭的帶寬應(yīng)與示波器的帶寬相匹配
(3)各種兼容探頭可以在更多的應(yīng)用中使用示波器。在購(gòu)買(mǎi)前,應(yīng)查看為示波器提供了哪些探頭
使用適合作業(yè)的探頭
無(wú)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(cè)量。大多數(shù)示波器都帶有無(wú)源探頭,每條輸入通道需要一只無(wú)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(zhǔn)確的浮動(dòng)測(cè)量和差分測(cè)量。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室至少應(yīng)該有一只高壓差分探頭!
邏輯探頭:邏輯探頭把數(shù)字信號(hào)傳送到混合信號(hào)示波器的前端。它們包括“飛線”及專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的附件,連接電路板上很小的測(cè)試點(diǎn)。
電流探頭:通過(guò)增加電流探頭,示波器當(dāng)然可以測(cè)量電流,同時(shí)還能計(jì)算和顯示瞬時(shí)功率。
5.觸發(fā)
觸發(fā)提供了穩(wěn)定的顯示畫(huà)面,可以放大復(fù)雜波形中的具體部分。
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(zhǎng)度,選擇的示波器應(yīng)在比較有挑戰(zhàn)性的信號(hào)上提供高級(jí)觸發(fā)功能。
提供的觸發(fā)選項(xiàng)范圍越寬,示波器的功能越多,找到問(wèn)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(shí)間,建立時(shí)間和保持時(shí)間
-----邏輯觸發(fā) :串行數(shù)據(jù)觸發(fā):嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)同時(shí)采用串行總線 (I2C, SPI,CAN/LIN
…) 和并行總線 視頻觸發(fā)

