示波器的 模擬示波器和數字示波器的選擇

2021-10-19 05:50:22 字數 2476 閱讀 6731

對於電子愛好者,工程師和技術人員而言,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引數,以及各種各樣的功能,再配合上各種各樣的**,確實容易讓人頭大。

對初學者而言,讓我們忘記示波器的引數和**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?我需要一台便捷的示波器嗎?我需要示波器可以帶電池在戶外使用嗎?

2.根據自己的實際工作情況,我最多需要同時測量幾個訊號?

3.我所測量的訊號電壓在哪個範圍,最大值和最小值是多少?

4.我所測量的訊號的最大頻率是多少?

5.我主要是測量重複性的訊號,還是抓取異常訊號?

6.您需要對訊號進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,我們就應該學習一些下面的知識。

模擬示波器和數字示波器的比較和差別

無論是模擬示波器還是數字示波器,其作用都是用於測量訊號。雙方主要都是以時域為基礎觀察訊號。由於訊號在不同時間點是變化的,因此示波器裡的縱橫座標軸分別代表訊號的電壓值和所處的時間。我們也可以從示波器的螢幕上觀察到訊號的異常和雜訊等。

數字示波器相對於模擬示波器的原理性差別,在於數字示波器是通過模數轉換器把模擬訊號轉換成了數碼訊號進行處理顯示的。數字示波器把訊號數位化後,除了顯示訊號的樣子,還可以對訊號進行各種計算,因此數字示波器的功能也是更多。老式的模擬示波器往往採用陰極射線映象管crt來顯示訊號,老的數字示波器也是採用crt,不過目前現代化的數字示波器一般都已經採用lcd液晶顯示屏了。由於這2者並沒改變示波器的原理,因此業內不存在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點,也就只有**了。模擬示波器沒有儲存資料和分析波形能力,觸發功能也有限,捕獲單次和偶發訊號的能力也不行,而且由於其內部採用了大量模擬器件,隨著時間溫度變化這些器件也會發生變化,因此效能也不穩定。

目前,幾乎所有的引數,數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。考慮到示波器的使用壽命十分漫長,以及未來電子領域的發展,我強烈建議大家如果現在買示波器,就直接買數字示波器即可。我們來看看數字示波器的一些引數。

頻寬

示波器的前端衰減器和放大器決定了示波器的頻寬,示波器的頻寬決定了示波器最大能測量的訊號頻率範圍。按照定義,100m頻寬的示波器測量100mhz頻率,1v的正弦波,訊號大小會衰減到0.707v。如果你拿乙個50m頻寬的示波器去測500m頻率的正弦波,訊號是絕對會失真無疑的。根據示波器頻寬的理論,假設我們測量的訊號最大頻率在20mhz,那麼購買100mhz以上頻寬的示波器即可。

取樣率和儲存深度

adc模數轉換器和ram高速儲存器影響著示波器的另外兩大指標:取樣率和儲存深度。根據奈奎斯特(nyquist)定律, 如果被測訊號頻寬是有限的,那麼在對訊號進行取樣和量化時,如果取樣率是被測訊號頻寬的2倍以上,就可以完全重建或恢復出訊號中承載的資訊而不會產生混疊。事實上,市面上的示波器取樣率一般都在頻寬的5倍以上。

這裡需要注意的是等效取樣率和實時取樣率的區別,一般**特別低的示波器如果標註的取樣率卻很高,就要特別注意廠家標註的是不是等效取樣率。

示波器的取樣率 = 儲存深度 ÷ 波形記錄時長

所以你看,示波器的取樣率是隨著波形記錄時長而改變的,而其改變的快慢受儲存深度影響,示波器的儲存深度越大,在長時間記錄訊號的時候,取樣率就越不容易降低。

垂直解析度

大多數示波器的垂直解析度都在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範圍內,那麼每份最大可以被精細到7.8125mv, 這對分析數碼訊號來說也足夠了。

8位adc的直流增益精度一般在±2到3%以內。

觸發

示波器的觸發功能乃示波器的靈魂功能,正是因為有了它,我們才可以穩定的觀察波形,否則訊號無時不刻在螢幕裡變化,我們也就無法分析訊號做出判斷了。

大多數示波器有的觸發功能就是邊沿觸發,這也是最基礎的。但也有一些示波器會提供更加豐富的觸發方式,可以滿足使用者多樣化的訊號觸發需求。

測量範圍

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

但是也要注意檢視示波器的通道衰減比選擇,以及示波器的通道垂直檔位範圍。先把示波器通道衰減比打到1x,檢視垂直檔位範圍,比如1mv/div-10v/div。然後根據示波器可以設定的通道衰減比就可以知道示波器的電壓測量範圍了。

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