數字示波器選型有哪幾個參數?
你需要知道你用示波器觀察到了什么?
您想要捕捉和觀察的信號的典型表現是什么?
你的信號有復雜的特征嗎?
你的信號是重復信號還是單一信號?
您想要測量的信號轉換過程的帶寬或上升時間是多少?
你打算用什么信號特征來觸發短脈沖、脈寬、窄脈沖等?
你打算同時顯示多少個信號?
帶寬是多少
帶寬一般定義為正弦輸入信號幅度衰減到-3dB時的頻率,即70.7%。帶寬決定了示波器的基本信號測量能力。隨著信號頻率的增加,示波器準確顯示信號的能力會下降。如果沒有足夠的帶寬,示波器將無法區分高頻變化。振幅會失真,邊緣會消失,細節數據會丟失。如果沒有足夠的帶寬,信號的所有特征,如振鈴和振鈴,都是沒有意義的。
確定你需要的示波器帶寬的一個有效的經驗法則是“5倍法則”;也就是把你要測量的信號的高頻成分乘以5。這將使您獲得超過2%的測量精度。
在某些應用中,你不知道你感興趣的信號的帶寬,但你知道它的快速上升時間。大多數數字示波器的頻率響應使用以下公式計算相關帶寬和儀器的上升時間:帶寬=0.35 信號的快速上升時間。
有兩種類型的帶寬:重復(或等效時間)帶寬和實時(或單次)帶寬。重復帶寬僅適用于重復信號,顯示來自多個信號采集周期的樣本。實時帶寬是示波器單次采樣可以捕捉到的高頻,在捕捉到的事件不頻繁發生時要求非常高。實時帶寬與采樣率有關。
因為更寬的帶寬通常意味著更高的價格,所以您應該根據您的預算評估您通常觀察到的信號的頻率分量。
屏幕刷新率有多快
所有示波器都會閃爍。也就是說,示波器每秒捕捉特定次數的信號,在這些測量點之間不會進行任何測量。這是波形捕獲速率,也稱為屏幕刷新率,以每秒波形數(wfms/s)表示。采樣率是指示波器在一個波形或周期內對輸入信號進行采樣的頻率。波形捕獲率是指示波器收集波形的速度。波形捕獲率取決于示波器的類型和性能水平,變化范圍很大。波形捕獲率高的示波器會提供更重要的信號特性,大大增加示波器快速捕獲抖動、短脈沖、低頻干擾、瞬時誤差等瞬時異常情況的概率。
數字存儲示波器(DSO)采用串行處理結構,每秒可捕獲10至5000個波形。DPO數字熒光示波器采用并行處理結構,可以提供更高的波形捕獲率,其中一些可以達到每秒百萬個波形,大大提高了捕獲間歇和困難事件的可能性,使您能夠更快地發現信號的問題。采樣率是多少
定義為每秒采樣次數(Sa/s),是指數字示波器對信號進行采樣的頻率。示波器的采樣率越快,顯示波形的分辨率和清晰度越高,丟失重要信息和事件的概率越小。
如果需要在長時間范圍內觀察慢變信號,小采樣率就變得更加重要。為了在顯示的波形記錄中保持固定數量的波形,需要調整水平控制按鈕,顯示的采樣率會隨著水平調整按鈕的調整而變化。
如何計算采樣率取決于被測波形的類型和示波器采用的信號重構方法。
為了準確再現信號,避免混淆,奈奎斯特定理規定,信號的采樣率必須不小于其高頻分量的兩倍。但這個定理的前提是基于無限時間和連續信號。由于沒有示波器可以提供無限的記錄長度,而且根據定義,低頻干擾是不連續的,所以采用兩倍于高頻分量的采樣率通常是不夠的。
事實上,信號的精準再現取決于其采樣率和用于信號采樣點之間間隙的插值方法。一些示波器為操作員提供以下選項:用于測量正弦信號的正弦插值,以及用于測量矩形波、脈沖和其他信號類型的線性插值。
在比較采樣率和信號帶寬時,有一個有用的經驗法則:如果您正在觀察的示波器有插值(經過濾波以在采樣點之間再生),則(采樣率/信號帶寬)的比率至少應為4: 1。當沒有正弦插值時,應采用101的比例。
儲存深度是多少
存儲深度是示波器可以存儲多少采樣點的量度。如果需要不間斷地捕捉脈沖串,示波器應該有足夠的內存來捕捉整個事件。所需的存儲深度,也稱為記錄長度,可以通過將捕獲的時間長度除以精準再現信號所需的采樣速度來計算。
在正確的位置捕獲信號的有效觸發通常可以減少示波器所需的實際存儲量。
存儲深度與采樣速度密切相關。您需要的存儲深度取決于要測量的總時間跨度和所需的時間分辨率。
現代示波器允許用戶選擇記錄長度,以優化操作中的一些細節。要分析一個非常穩定的正弦信號,只需要500點的記錄長度;但是如果你想解析一個復雜的數字數據流,你需要一個一百萬點或者更多的記錄長度。
需要什么樣的觸發器
示波器的觸發器可以使信號在正確的位置同步水平掃描,決定了信號特征是否清晰。觸發控制按鈕可以穩定重復波形,捕捉單個波形。
一般示波器的用戶大多只使用邊沿觸發,你可能會發現在某些應用中擁有其他觸發能力是有益的。尤其是新設計產品的故障查找。先進的觸發方法可以分離相關事件,從而有效利用采樣速度和存儲深度。現在有很多具有高級觸發能力的示波器:可以根據幅度定義的脈沖(如短脈沖)、時間定義的脈沖(脈寬、窄脈沖、轉換速率、建立/保持時間)和邏輯狀態或圖形描述的脈沖(邏輯觸發)進行觸發。擴展觸發功能和傳統觸發功能的結合也有助于顯示視頻和其他難以捕捉的信號。這種先進的觸發能力在設置測試過程中提供了很大程度的靈活性,并且可以極大地簡化工作。
有幾個頻道
您需要的頻道數量取決于您的應用。對于常見的經濟故障查找應用,需要一個雙通道示波器。但是如果需要觀察幾個模擬信號的關系,就需要一個4通道示波器。許多從事模擬和數字信號系統的工程師也考慮使用4通道示波器。還有一個相對較新的選擇,所謂的混合信號示波器,它將邏輯分析儀的通道計數和觸發能力以及示波器更高的分辨率集成到一個具有時間相關顯示的儀器中。