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模拟数字示波器的选用 /模拟数字示波器的优缺点

日期:2019-11-12 20:47
浏览次数:3316
摘要:

                                                     
          一台示波器可以更好地测量交流信号及观看波形,成为无线电爱好者有力的帮手。作为精密测量仪器,示波器的价格远高于普通万用表,所以一直以来其高昂的价格使预算不多的个人望而却步。随着科技的发展,测量的要求不断攀升,示波器的性能也在不断提高,不少单位,工厂都有很多因倒闭或转型更新下来的示波器进入二手市场,成为工厂个人无线电爱好者的好选择.

        
选用恰能满足你要求的示波器的确是一重要任务。对不同厂商提供的示波器技术指标及特点进行期比较不仅费时而且容易混淆。本文所列出的诸项步骤可以帮助你加加快选择

的过程并克服某些共同错误。不论你考虑哪一种品牌的示波器,下述步骤可以能帮助你客观评价仪器的性能。
  在读完下面列出的十个步骤之后,你将获得你可能选择到并且能满足你应用要求的*好示波器的有关信息。
  在开始选择示波器之初,你心中已大概有一价格范围。示波器的价格取决于多方面因素,包括带宽、采样率、通道数以及存储深度等。如果你只以价格为依据来购买,*终你有可能买

不到你所需要的性能。所以如果仅考虑价格因素,你可以考虑租用一台示波器或者买一台二手设备。

1、确定你需要模拟还是数字示波器?

数字示波器和模拟示波器各有其优缺点。现代技术的发展使数字正确选用示波器的十个步骤示波器功能更强,响应更快而且价格也逐渐降低。这些优势使得模拟示波器很难与先进的数字示波器相匹敌。

模拟示波器的优点:
※ 操作控制均很熟悉,操作简单——全部操作都在面板上,波形反应及时,数字示波器往往要较长处理时间。
※ 对实时调整即时更新显示
※ 对诸如垂直灵敏度,时基扫描速度,跟踪位置以及触发电平等常用调接可以进行直接专门控制
※垂直分辨率高——连续而且无限级,数字示波器分辨率一般只有8位至10位。 
※数据更新快——每秒捕捉几十万波形都没有问题,而数字示波器每秒只能捕捉几十个波形。 
※实时带宽和实时显示——连续波形与单次波形的带宽相同,数字示波器的带宽与取样率密切相关,取样率不高时需借助内插计算,容易出现混淆波形(所以数字示波器必须要求实时取样率).
※ 价格低 ,维修成低。

总之,模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形,在规定的带宽内可非常放心进行测试。人类五官中眼睛视觉十分灵敏,屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断,微细变化都可感知。因此,模拟示波器一样深受使用者的欢迎。 


模拟示波器的缺点:
※ 不可存储
※ 体积大

数字示波器的优点:

※ 显示可存储
※ 具有波形运算能力,波形数学函数运算功能
※ 自校准

数字示波器的缺点:

※ 价格可能比较高
※ 操作可能不太直观;(因为功能比较多)
  针对你的应用要求,对模拟及数串示波器缺点进行权衡比较,如果你觉得只有数字示波器才能提供你所需要的能力,请继续阅下面的各个步骤!

2、确定你对带宽的要求

  测量交流波形的仪器通常都一频率上限,如果波形的频率在此之上则测量精度会变差。这频率上限就是仪器的带宽。
  通常用仪器响应降低3bB处的频率来定义,你所需仪器带宽的数值取决于被测信号的特征以及你希望得到的测量精度。
  示波器有两重类型的宽度,即重复(或模拟)带宽及实时带宽。很多数字示波器提供的模拟带宽比其基本采样率要高。这一点是可能的,如果一信
  
 
 
 
号重复出现,示波器并不一定要在一次完成所有的采集,而可以通过在每—次触发发生时获取波形的一部分,在多次循环触发之后构成显示波形。(这过程通常很快,以致你不会注意到它的

发生),重复带宽指标独立于示波器的采样速率。事实上,这一指标通常用来衡量示波器模拟放大器部分的带宽。
  实时带宽适用于非重复或单次信号。示波器在一次触发过程中完成数字化,所以实时带宽取决于示波器的采样率,采样率与带宽之间的比值不是固定的。如果示波器有数字重构能力,

这比值接近于4:1,如果没有重构,这比值通常是10:l。
  有关采样速率部分可以参考第四个步骤。很多波形中包含的重要频率成分比波形的基频高出很多倍。例如,方波中包含个少比信号基频高出十倍的频率。高带宽示波器能使你更**地

观测这些高频成分。
  下面图示的屏幕图形说明了50 MHz的方波在不同的四种示波器上进行观测的结果:
500MHz的示波器**地显示了其中的高频成分,并且*好地表示了上升时间。150 MHz示波器的显示中则丢失了高频信号
  通常的细节,显示的上升时间较真实值慢了很多,100MHz的示波器则使上升时间看起来变得更慢。同时,你还以看到幅值的衰减。示波器带宽方波信号的基频还要低的时候,显示的波

形已面日个非。
  作为一基本准则,你所使用示波器的带宽应至少高出被测信号中的*高频率三倍。如果你需要更高的精度,那么要求的带宽将更高。虽然**的幅值测量并不完全取决于频率响应,但

是仍要求示波器的带宽高出被测信号频率十倍。
对于典型测量,上升时间与带宽之间的关系可以近似为:Tr:0.35/3dB带宽对于定时测量,信号上升时间与示波器上升时间的比值越高,则测量误差越小。具体数据可以参照下表信号上

升时间/示波器上升时间
              1:1 41.4%
              3:1 5.4%
              5:1 2.0%
              10:1 0.5%
  简言之,如果你拥有带宽越高的示波器(上升时间越快),那么你的测量结果也就越**。

你应该牢记下面几点:

※ 探头将影响测量精度,
※ 某些示波器所列出的*高带宽指标只局限于某一特定的电压范围,或者只在50欧姆输入时才具有。
※ 模拟示波器的带宽很少能高于400 MHz,而某些数字示波器具有超过50GHz的带宽。

3.确定你所需要的通道数

  一般来讲,你所需要的通道数取决于被测对象。目前以双通道示波器*为流行。然而对大多数工程师来讲,对于某些应用,四通道示波器更为有用。
下面几点应该予以考虑:
※你需要在同一触发事件捕获多通道信号吗?如果是这样的话,请选用每个通道可以同时采样或独立A/D变换的示波器。如果你观测的信号是重复信号,那么就不一定要求同时采集了。
※某些示波器是2+2形式的,也就是说,其中两个通道是全功能的,而另外两个通道是衰减范围受限制的辅助通道。在这种情况下,两个A/D变换器由四个通道共享。辅助通道在你观测数

字信号时可以提供额外的灵活性。
※ 对于双通道示波器,外触发可能很有用处。它可以用一无需观测的信号作为外触发源,而不占用示波器的输入通道。
※如果你要进行数字定时测量,要求超过四个通道的示波器时,你不妨考虑使用逻辑分析仪。尽管此时你放弃了测量的垂直分辨率,但你获得了多个通道以及额外的触发及分析能力。

4.确定你所需要的采样速率

  对于单次信号测量,*关键的性能指标是采样速率,即示波器对于输入信号进行“快速拍照”的速率。高采样速率可以产生高实时带宽以及高的实时分辨率。
  大多数示波器生产厂商采用采样速率与实时带宽为4:l(如果采用数字重构技术)或10:1(没有数字重构)的比例来防止出现假波。
  某些示波器提供了独立控制采样速率的功能,这样你可以同时调节采样速率和屏幕显示的数据量(时基),使二者设置不必互相牵制。这一特征可以使你保持你所希望的时间分辨率来观测

波形。
你应该牢记下面几点:
※示波器的标称采样速率可能只适用于单通道采样。某些示波器在多通道均处于工作状态时采样率将降低。这样由于改变了示波器的采样速率与信号带宽之间的关系,所以增加了出现假波

的可能性。
※ 由于记录长度的限制,大多数示波器只在*快水平扫速条件下才以*大速度采样。在水平扫速变慢时,采样速率将降低。
※在捕捉单次事件时,应同时考虑存储深度和采样速率的重要性。如果你需要不间断连续观测,你需要拥有既可以保持很高的时间分辨率,又具有足够的内存来存储整个事件的示波器。
※ 示波器的采样速率与显示更新速率无关。

5、确定你所需要的存储深度

  你所需要的示波器存储深度取决于要求的总时间测量范围以及要求的时间分辨率。如果你想以高分辨率存储长时间段信号,那么你需要选择深存储示波器。这样,你可以在水平扫描速

度低的情况下,采用高采样速率。由此将大大减少出现假波的机会,并且获得更多的波形细节信息。
下列算式可以帮助你计算你所希望的存储深度。
  存储深度=时间范围/分辨率
  深存储的缺点是由于示波器需要处理更多的数据,所以响应速度将变慢。