示波器,选的不只是参数
示波器,算得上是电子工程师必备的设备之一,虽然称不上人手一台示波器,但举凡跟电子产品的设计、检测或维修相关的人,恐怕总要有一台随时可以使用的示波器作为工作中经常要用到的工具。
究竟该如何去选择示波器,并没有一个标准的数字化表格可以借鉴参考,因为根据不同的应用和不同的用途以及不同的测试需求,甚至未来可能存在的测试需求,选择的结果可能千差万别。示波器首先是个测试工具,精准无疑是第一位了,任其他条件再好,如果不能做到精准测试,这个选择都是失败的。怎么去保证选购的示波器测试结果是精准的呢?当然前提是示波器的指标能够满足的测试所需要的最低指标,而除此之外,能给你精确测试保障的,就是示波器的品牌了,品牌代表着口碑,也代表了其他使用者对示波器的精准的认可。
在保证精准的前提下,需要考虑的就是成本效益,示波器的一般使用寿命在8-10年左右,那么在选购示波器的同时,你就需要适当兼顾未来8-10年可能遇到的测试需求,并选择一个合适的性能指标区间作为选购示波器的标准。示波器的基本参数有七八个,每个又可以分成最多十几个的档次,其所对应的价格范围也很大,最贵的示波器也许是最便宜示波器价格的几千倍。确定一个合适的参数区间,能够保障你的投资得到最合理的回报价值。
软件和服务以及其他问题在示波器的选购中正变得越来越重要,也许10年前你选择示波器的时候,还不需要那么看重软件的重要或者联网功能的价值,现在示波器的硬件水平已经发展很高的前提下,各种软件成为帮助示波器使用者高效而准确得到测试结果的最佳助手。变幻莫测的测试需求变化,也是需要通过各种软件来进行后续的升级支持的。联网功能则成为示波器测试另一个必不可少的标配功能,远程测试,网络控制与大规模协同测试等在十几年前很难用到普通便携示波器的功能现在已经习以为常。如果你选择的示波器虽然性能指标达到你的要求,但软件支持不够或者无法应变将成为影响你测试准确性和高效率最大的拦路虎。
如上这些,都不是简单凭借参数就能确定的选择理由,而随着测试需求不断变化,示波器的选择也逐渐不再仅仅取决于基本测试参数。其实一个最简单的办法是,选择大品牌的示波器,测试是个严谨的过程,测试结果的不准确可能带来一系列后续的严重后果,大品牌示波器的准确性是有保证的,另一个关键问题在于,大品牌示波器的售后支持相对更完善,无论从各种测试方案的指导测试案例,还是测试技巧的分享,抑或是客户遇到问题后提供的各种技术帮助,都会更加贴心和完善,虽然这部分看似免费的服务其实是蕴含在其较高的售价之内的。
当然,对很多人来说,大品牌示波器意味着高额的价格,如果能低价买到大品牌的示波器该有多好?我给大家推荐一个不错的活动,也许对希望选择示波器的各位是个好消息,示波器行业领导厂商是德科技(原安捷伦科技)将从3月1日起举办全球示波器品牌月活动,主办方准备了总值超过数万美元的示波器应用选件抽奖――每天抽奖一次,星期五有两次机会!在示波器感恩月期间,您将有机会获得半价购买是德示波器的机会。一次注册,26次抽奖等着你!
示波器的基本参数介绍
也许对很多工程技术人员来说,现在所用的示波器并不是自己主动选择的,不过我想作为示波器的使用者,还是应该明白选择示波器的一些基本知识和技巧,从而用最准确的示波器来让开发和测试的过程精确高效。
选型之前,首先确定必备的工作和示波器的用途。您要知道您是做什么工作的,是搞维修还是搞设计?用示波器观察什么?即要捕捉并观察的信号其典型性能是什么?信号是否有复杂的特性?是重复信号还是单次信号?测量的信号过渡过程带宽,或者上升时间是多大?打算用何种信号特性来触发?需要用短脉冲、脉冲宽度、窄脉冲等特殊触发吗?需要同时显示多少路信号?可以说,不同的用途会直接决定了选型时所面对的示波器的种类与参数范围,明确需求才能不会让自己淹没在成百上千的示波器型号里乱花渐欲迷人眼。
明确用途并选定大致的范围之后,就是选择关键的技术指标来具体定位你需要的是什么型号的示波器了。带宽、采样率和存储深度是示波器的三大技术指标。相对于工程师们对示波器带宽的熟悉和重视,采样率和存储深度往往在示波器的选型、评估和测试中为大家所忽视。
带宽
带宽决定示波器对信号的基本测量能力,随着信号频率的增加,示波器对信号的准确显示能力将下降,如果没有足够的带宽,示波器将无法分辨高频变化。幅度将出现失真,边缘将会消失,细节数据将被丢失。带宽的选择还同您的工作性质有关。如果您是搞维修的,带宽同您工作中遇到的最高带宽一样就行了;但您如果是搞研究的,一个决定您所需要的示波器带宽有效的经验法则是“5倍准则”;即将您要测量的信号最高频率分量乘以5。这将会使您在测量中获得高于2%的精度。在某些应用场合,您不知道你的感兴趣的信号带宽,但是您知道它的最快上升时间,大多数字示波器的频率响应用下面的公式来计算关联带宽和仪器的上升时间:BW=0.35/信号的最快上升时间。
采样速率
采样速率是指单位时间内,对模拟输入信号的采样次数,常以MS/s表示。指数字示波器对信号采样的频率。示波器的采样速率越快,所显示的波形的分辨率和清晰度就高,重要信息和事件丢失的概率就越小。采样速率是数字示波器的一项重要指标。
如果需要观测较长时间范围内的慢变信号,则最小采样速率就变得较为重要。为了在显示的波形记录中保持固定的波形数,需要调整水平控制按钮,而所显示的采样速率也将随着水平调节按钮的调节而变化。
如果采样速率不够,容易出现混迭现象,为了准确地再现信号并避免混淆,奈奎斯定理规定:信号的采样速率必须不小于其最高频率成分的两倍。然而,这个定理的前提是基于无限长时间和连续的信号。由于没有示波器可以提供无限时间的记录长度,而且,从定义上看,低频干扰是不连续的,所以采用两倍于最高频率成分的采样速率通常是不够的。
存储深度
存储深度是示波器所能存储的采样点多少的量度。如果我们需要不间断的捕捉一个脉冲串,则要求示波器有足够的存储器以便捕捉整个事件。将所要捕捉的时间长度除以精确重现信号所须的取样速度,可以计算出所要求的存储深度,也称记录长度。现代的示波器允许用户选择记录长度,以便对一些操作中的细节进行优化。分析一个十分稳定的正弦信号,只需要500点的记录长度;但如果要解析一个复杂的数字数据流,则需要有一百万个点或更多点的记录长度。
除了这三个决定示波器基础性能水平的指标之外,示波器还有一些其他的参数,跟示波器的应用场合以及不同应用场合的实际测试效果和精度有密不可分的关系,同样是不可忽视的。
屏幕刷新率
所有的示波器都会闪烁。也就是说,示波器每秒钟以特定的次数捕获信号,在这些测量点之间将不再进行测量。这就是波形捕获速率,也称屏幕刷新率,表示为波形数每秒(wfms/s)。采样速率表示的是示波器在一个波形或周期内,采样输入信号的频率; 波形捕获速率则是指示波器采集波形的速度。波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别,且有着很大的变化范围。高波形捕获速率的示波器将会提供更多的重要信号特性,并能极大地增加示波器快速捕获瞬时的异常情况,如抖动、矮脉冲、低频干扰和瞬时误差的概率。
触发类型
示波器的触发能使信号在正确的位置点同步水平扫描,决定着信号特性是否清晰。触发控制按钮可以稳定重复的波形并捕获单次波形。多数情况下我们只采用边沿触发方式,但是在有些场合我们可能需要其他触发方式才能同步波形。比如,观察视频信号需要用视频触发。对DSO来说,先进的触发方式可将所关心的事件分离出来,从而最有效地利用取样速度和存储深度。
现今很多示波器都具有先进的触发能力:能根据由幅度定义的脉冲(如短脉冲),由时间限定的脉冲(脉冲宽度、窄脉冲、转换率、建立/保持时间)和由逻辑状态或图形描述的脉冲(逻辑触发)进行触发。扩展和常规的触发功能组合也帮助显示视频和其它难以捕捉的信号,如此先进的触发能力,在设置测试过程时提供了很大程度的灵活性,而且能大大地简化工作。
如果您是搞家电维修的,或者其他需要测量视频信号的人员,建议购买具有视频触发功能的示波器,如果是高数字电路设计的,建议购买带有脉冲和逻辑触发的示波器。
通道数量
通道数量取决于应用场合。观测一个信号,可选用简易示波器;同时观测、比较两个信号,可选用双通道示波器。如果要求观察若干个信号的相互关系,将需要一台4通道示波器。随着被观测系统数字成分的增加,传统的双通道示波器或四通道示波器已难以满足同时捕获足够通道数量被测信号的要求。这时,应将示波器和逻辑分析仪等组合起来使用,或者使用一台将几种仪器组合在同一台机箱内的组合示波器(如将16通道的分析仪集成在DSO中的混合信号示波器),利用逻辑分析仪的触发能力帮助示波器采集数据,同时测量不同类型和不同速度的信号。
示波器的指标精度
示波器的指标有很多:如垂直灵敏度、带宽、扫描速度、增益精度、时间基准、垂直分辨率等。如果您仅仅是一般的维修人员,也许只要关心一下带宽和灵敏度就够了。如果是设计工程师,最好还要关心一下其他参数,比如上升时间。