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示波器選購(gòu)指南 如何挑選購(gòu)買示波器

時(shí)間：2020-08-10    來(lái)源：儀多多儀器網(wǎng)    作者：儀多多商城     
示波器選購(gòu)指南： 示波器是一種圖形顯示設(shè)備，它描繪電信號(hào)的波形曲線。這一簡(jiǎn)單的波形能夠說(shuō)明信號(hào)的許多特性：信號(hào)的時(shí)間和電壓值、振蕩信號(hào)的頻率、信號(hào)所代表電路中“變化部分”信號(hào)的特定部分相對(duì)于其它部分的發(fā)生頻率、是否存在故障部件使信號(hào)產(chǎn)生失真、信號(hào)的直流成份（DC）和交流成份（AC）、信號(hào)的噪聲值和噪聲隨時(shí)間變化的情況、比較多個(gè)波形信號(hào)等。 示波器種類: 一、 模擬示波器. 二、 數(shù)字示波器. 三、 數(shù)字熒光示波器. 四、 基于PC的數(shù)字示波器 五、 手持?jǐn)?shù)字示波器. １、示波器的發(fā)展過(guò)程 初期主要為模擬示波器 廿世紀(jì)四十年代是電子示波器興起的時(shí)代，雷達(dá)和電視的開(kāi)發(fā)需要性能良好的波形觀察工具，泰克成功開(kāi)發(fā)帶寬10MHz的同步示波器，這是近代示波器的基礎(chǔ)。五十年代半導(dǎo)體和電子計(jì)算機(jī)的問(wèn)世，促進(jìn)電子示波器的帶寬達(dá)到100MHz。六十年代美國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)在電子示波器開(kāi)發(fā)方面各有不同的貢獻(xiàn)，出現(xiàn)帶寬6GHz的取樣示波器、帶寬4GHz的行波示波管、1GHz的存儲(chǔ)示波管；便攜式、插件式示波器成為系列產(chǎn)品。七十年代模擬式電子示波器達(dá)到高峰，行譜系列非常完整，帶寬1GHz的多功能插件式示波器標(biāo)志著當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)的高水平，為測(cè)試數(shù)字電路又增添邏輯示波器和數(shù)字波形記錄器。模擬示波器從此沒(méi)有更大的進(jìn)展，開(kāi)始讓位于數(shù)字示波器，英國(guó)和法國(guó)甚至退出示波器市場(chǎng)，技術(shù)以美國(guó)比較好，中低檔產(chǎn)品由日本生產(chǎn)。 模擬示波器要提高帶寬，需要示波管、垂直放大和水平掃描全面推進(jìn)。數(shù)字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉(zhuǎn)換器的性能，對(duì)示波管和掃描電路沒(méi)有特殊要求。加上數(shù)字示波管能充分利用記憶、存儲(chǔ)和處理，以及多種觸發(fā)和預(yù)前觸發(fā)能力。廿世紀(jì)八十年代數(shù)字示波器異軍突起，成果累累，大有全面取代模擬示波器之勢(shì)，模擬示波器逐漸從前臺(tái)退到后臺(tái)。 但是在發(fā)展初期模擬示波器的某些特點(diǎn)，卻是數(shù)字示波器所不具備的： ○ 操作簡(jiǎn)單：全部操作都在面板上可以找到，波形反應(yīng)及時(shí)，數(shù)字示波器往往要較長(zhǎng)處理時(shí)間。 ○ 垂直分辨率高：連續(xù)而且無(wú)限級(jí)，數(shù)字示波器分辨率一般只有8位至10位。 ○ 數(shù)據(jù)更新快：每秒捕捉幾十萬(wàn)個(gè)波形，數(shù)字示波器每秒捕捉幾十個(gè)波形。 ○ 實(shí)時(shí)帶寬和實(shí)時(shí)顯示：連續(xù)波形與單次波形的帶寬相同，數(shù)字示波器的帶寬與取樣率密切相關(guān)，取樣率不高時(shí)需借助內(nèi)插計(jì)算，容易出現(xiàn)混淆波形。 簡(jiǎn)而言之，模擬示波器為工程技術(shù)人員提供眼見(jiàn)為實(shí)的波形，在規(guī)定的帶寬內(nèi)可非常放心進(jìn)行測(cè)試。人類五官中眼睛視覺(jué)神經(jīng)十分靈敏，屏幕波形瞬間反映至大腦作出判斷，細(xì)微變化都可感知。因此，剛開(kāi)始模擬示波器深受使用者的歡迎。 中期數(shù)字示波器獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷 八十年代的數(shù)字示波器處在轉(zhuǎn)型階段，還有不少地方要改進(jìn)，美國(guó)的TEK公司和HP公司都對(duì)數(shù)字示波器的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。它們后來(lái)停產(chǎn)模擬示波器，并且只生產(chǎn)性能好的數(shù)字示波器。進(jìn)入九十年代，數(shù)字示波器除了提高帶寬到1GHz以上，更重要的是它的全面性能超越模擬示波器。出現(xiàn)所謂數(shù)字示波器模擬化的現(xiàn)象，換句話說(shuō)，盡量吸收模擬示波器的優(yōu)點(diǎn)，使數(shù)字示波器更好用。 數(shù)字示波器首先在取樣率上提高，從最初取樣率等于兩倍帶寬，提高至五倍甚至十倍，相應(yīng)對(duì)正弦波取樣引入的失真也從100%降低至3%甚至1%。帶寬1GHz的取樣率就是5GHz/s，甚至10GHz/s。 其次，提高數(shù)字示波器的更新率，達(dá)到模擬示波器相同水平，最高可達(dá)每秒40萬(wàn)個(gè)波形，使觀察偶發(fā)信號(hào)和捕捉毛刺脈沖的能力大為增強(qiáng)。 再次，采用多處理器加快信號(hào)處理能力，從多重菜單的煩瑣測(cè)量參數(shù)調(diào)節(jié)，改進(jìn)為簡(jiǎn)單的旋鈕調(diào)節(jié)，甚至完全自動(dòng)測(cè)量，使用上與模擬示波器同樣方便。 最后，數(shù)字示波器與模擬示波器一樣具有屏幕的余輝方式顯示，賦于波形的三維狀態(tài)，即顯示出信號(hào)的幅值、時(shí)間以及幅值在時(shí)間上的分布。具有這種功能的數(shù)字示波器稱為數(shù)字熒光示波器或數(shù)字余輝示波器即數(shù)模兼合。 數(shù)字示波器要有模擬功能 模擬示波器用陰極射線管顯示波形，示波管的帶寬與模擬示波器的相同，亦即示波管內(nèi)電子運(yùn)動(dòng)速度與信號(hào)頻率成正比，信號(hào)頻率越高電子速度越快，示波管屏幕的亮度與電子束的速度成反比，低頻波形的亮度高，高頻波形的亮度低。利用熒光屏幕的亮度或灰度容易獲得信號(hào)的第三維信息，如用屏幕垂直軸表示幅度，水平軸表示時(shí)間，則屏幕亮度可表示信號(hào)幅度隨時(shí)間分布的變化。這種與時(shí)間有關(guān)的熒光余輝（灰度定標(biāo)）效應(yīng)對(duì)觀察混合波形和偶發(fā)波形十分有效，模擬存儲(chǔ)示波器就是這種專用示波器的代表產(chǎn)品，最高的性能達(dá)到800MHz帶寬，可記錄到1ns左右的快速瞬變偶發(fā)事件. 數(shù)字示波器缺少余輝顯示功能,因?yàn)樗菙?shù)字處理，只有兩個(gè)狀態(tài)，非高即低，原則上波形也是“有”和“無(wú)”兩個(gè)顯示。為達(dá)到模擬示波器那樣的多層次亮度變化，必須采用專用圖象處理芯片，例如TEK公司采用DPX型處理器芯片，具有數(shù)據(jù)采集、圖象處理和存儲(chǔ)等多項(xiàng)功能，DPX芯片由130萬(wàn)個(gè)晶體管組成，采用0.65μm的CMOS工藝，并行流水結(jié)構(gòu)，取樣率高。它既是數(shù)據(jù)采集芯片，同時(shí)也是光柵掃描器，模擬示波管屏幕熒光體的發(fā)光特性，用16級(jí)亮度分級(jí)，將波形存儲(chǔ)在500×200像素的LCD單色或彩色顯示屏上，每1/30秒更新一次。由于模擬存儲(chǔ)示波器只能依靠照相底片記錄波形，對(duì)數(shù)據(jù)保存并不方便，而數(shù)字熒光示波器是數(shù)字處理的顯示，數(shù)據(jù)記錄、處理、保存都十分方便。例如用紅色表示出現(xiàn)幾率最高的波形，蘭色表示出現(xiàn)幾率最低的波形，達(dá)到一目了然。由于數(shù)字示波器已經(jīng)達(dá)到4GHz以上帶寬的水平，配合熒光顯示特性，總的性能優(yōu)于模擬存儲(chǔ)示波器。 數(shù)字熒光示波器 數(shù)字熒光示波器（DPO）為示波器系列增加了一種新的類型，能實(shí)時(shí)顯示、存貯和分析復(fù)雜信號(hào)的三維信號(hào)信息：幅度、時(shí)間和整個(gè)時(shí)間的幅度分布。 DSO采用串行處理的體系結(jié)構(gòu)捕獲、顯示和分析信號(hào)；相對(duì)而言，DPO為完成這些功能采用的是并行體系結(jié)構(gòu)，如圖一、二所示。并行結(jié)構(gòu)和基于ASIC硬件的處理技術(shù)，使數(shù)字熒光示波器能夠捕捉到當(dāng)今復(fù)雜的動(dòng)態(tài)信號(hào)中的全部細(xì)節(jié)和異常情況，并以人類的眼睛的接受速度顯示出來(lái)。 普通數(shù)字示波器要觀察偶發(fā)事件需要使用長(zhǎng)時(shí)間記錄，然后作信號(hào)處理，這種辦法會(huì)漏掉非周期性出現(xiàn)的信號(hào)和不能顯示出信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性。數(shù)字熒光示波器能夠顯示復(fù)雜波形中的微細(xì)差別，以及出現(xiàn)的頻繁程度。例如觀察電視信號(hào)，既有行掃描、幀掃描、視頻信號(hào)和伴音信號(hào)，還要記錄電視信號(hào)中的異常現(xiàn)象，對(duì)于專業(yè)人員和維修人員都是同樣重要的。 例.TEK公司的TDS3000系列數(shù)字熒光示波器提供多種測(cè)試模塊，可以從前面板右上角插入六種模塊。例如觸發(fā)模塊可作邏輯狀態(tài)、邏輯圖形觸發(fā)，以及脈沖參數(shù)（上升、下降沿、寬度、周期等）；電視模塊專用于多種制式的（NTSC、PAL和SECAM）波形記錄；快速傅里葉變換（FFT）模塊可快速顯示信號(hào)的頻率成分和頻譜分布，既可分析脈沖響應(yīng)，亦可分析諧波分布，并且識(shí)別和定位噪聲和干擾來(lái)源。還有高級(jí)分析模塊和極限測(cè)試模塊。 TDS3000系列示波器是便攜式的，重量不到7磅，可由電池供電，特別適于現(xiàn)場(chǎng)使用。   2、如何選擇示波器 自從示波器問(wèn)世以來(lái)，它一直是較為重要、常用的電子測(cè)試工具之一 ；由于電子技術(shù)的發(fā)展，示波器的能力也在不斷提升，其性能與價(jià)格也五花八門，市場(chǎng)參差不齊，本文從多方面闡述您如何選擇示波器。 了解您的信號(hào)？ 您要知道您用示波器觀察什么？既您要捕捉并觀察的信號(hào)其典型性能是什么？您的信號(hào)是否有復(fù)雜的特性？您的信號(hào)是重復(fù)信號(hào)還是單次信號(hào)？您要測(cè)量的信號(hào)過(guò)渡過(guò)程帶寬，或者上升時(shí)間是多大？您打算用何種信號(hào)特性來(lái)觸發(fā)短脈沖、脈沖寬度、窄脈沖等？您打算同時(shí)顯示多少信號(hào)？ 模擬還是數(shù)字？ 參見(jiàn)前面的《示波器發(fā)展》?？傊?，傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為模擬示波器具有熟悉的面板控制，價(jià)格低廉，因而總覺(jué)得模擬示波器“使用方便”。但是隨著A/D轉(zhuǎn)換器速度逐年提高和價(jià)格不斷降低，以及數(shù)字示波器不斷增加的測(cè)量能力和實(shí)際上不受限制的各種功能，數(shù)字示波器已獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。 帶寬如何？ 帶寬一般定義為正弦輸入信號(hào)幅度衰減到-3dB時(shí)的頻率，即70.7%，帶寬決定示波器對(duì)信號(hào)的基本測(cè)量能力。隨著信號(hào)頻率的增加，示波器對(duì)信號(hào)的準(zhǔn)確顯示能力將下降，如果沒(méi)有足夠的帶寬，示波器將無(wú)法分辨高頻變化。幅度將出現(xiàn)失真，邊緣將會(huì)消失，細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)將被丟失。如果沒(méi)有足夠的帶寬，得到的關(guān)于信號(hào)的所有特性，響鈴和振鳴等都毫無(wú)意義。 一個(gè)決定您所需要的示波器帶寬有效的經(jīng)驗(yàn)法則是“5倍準(zhǔn)則”；即將您要測(cè)量的信號(hào)最高頻率分量乘以5。這將會(huì)使您在測(cè)量中獲得高于2%的精度。 在某些應(yīng)用場(chǎng)合，您不知道你的感興趣的信號(hào)帶寬，但是您知道它的較快上升時(shí)間，大多數(shù)字示波器的頻率響應(yīng)用下面的公式來(lái)計(jì)算關(guān)聯(lián)帶寬和儀器的上升時(shí)間：Bw=0.35/信號(hào)的較快上升時(shí)間。 帶寬有兩種類型：重復(fù)（或等效時(shí)間）帶寬和實(shí)時(shí)（或單次）帶寬。重復(fù)帶寬只適用于重復(fù)的信號(hào)，顯示來(lái)自于多次信號(hào)采集期間的采樣。實(shí)時(shí)帶寬是示波器的單次采樣中所能捕捉的最高頻率，且當(dāng)捕捉的事件不是經(jīng)常出現(xiàn)時(shí)要求相當(dāng)苛刻。實(shí)時(shí)帶寬與采樣速率聯(lián)系在一起。 由于更寬的帶寬往往意味著更高的價(jià)格，因此應(yīng)對(duì)照你的預(yù)算來(lái)評(píng)定通常要觀察信號(hào)的頻率成分。 采樣速率怎樣？ 定義為每秒采樣次數(shù)（S/s），指數(shù)字示波器對(duì)信號(hào)采樣的頻率。示波器的采樣速率越快，所顯示的波形的分辨率和清晰度就高，重要信息和事件丟失的概率就越小。 如果需要觀測(cè)較長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)的慢變信號(hào)，則最小采樣速率就變得較為重要。為了在顯示的波形記錄中保持固定的波形數(shù)，需要調(diào)整水平控制按鈕，而所顯示的采樣速率也將隨著水平調(diào)節(jié)按鈕的調(diào)節(jié)而變化。   83． 在高頻端，如何判斷示波器探頭本身的阻抗對(duì)信號(hào)的影響？ 

答：示波器的探頭都有特定的指標(biāo)，可以參照探頭的等效阻抗－頻率圖確定探頭在頻率點(diǎn)的等效阻抗。關(guān)于探頭，泰克有專門的文章叫做《探頭ABC》。 

84． 為什么用泰克示波器測(cè)試30MHz時(shí)鐘的波形振鈴要比安杰侖的大的多（示波器探頭是250MHz的）？ 

答：測(cè)量狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，只需采用示波器的自動(dòng)觸發(fā)方式，將電壓和電流的波形設(shè)置為比較理想的顯示方式。如果使用TDS5000，還可調(diào)節(jié)resolution旋鈕將采樣率調(diào)至合適檔位（一般為信號(hào)頻率的10倍左右）。然后利用PWR2軟件對(duì)被測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算。對(duì)于MOSFET我們選擇Vds和Ids作為被測(cè)信號(hào)IGBT選擇Vce和Ice作為被測(cè)信號(hào)。 

當(dāng)用數(shù)字示波器測(cè)試開(kāi)關(guān)電源時(shí), 可否預(yù)先設(shè)置限制參數(shù)(如測(cè)試時(shí)間,每次采樣數(shù))如何用泰克示波器實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)電源狀態(tài)變換的測(cè)試。 連接方式（可舉例），示波器按鍵的設(shè)置，必要的注意事項(xiàng)。 

85． 在設(shè)計(jì)軟開(kāi)關(guān)PWM變換器時(shí)（如PWM半橋開(kāi)關(guān)變換器），怎樣用示波器觀察MOSFET Vt/It 軌跡？ 

答：首先示波器要有通道間的時(shí)延校正功能，這樣進(jìn)行相關(guān)數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)才能保證基本的準(zhǔn)確性。使用高壓差分電壓探頭及電流探頭測(cè)量。TEK推出的功率測(cè)試方案中就可以動(dòng)態(tài)的觀察MOSFET的整個(gè)工作過(guò)程。 

86． 輸出電容和輸出電感的選擇應(yīng)該根據(jù)負(fù)載的供電需求確定，那對(duì)于L和C值都應(yīng)該按照datasheet上的確定的公式套用嗎？如果按照公式推算出來(lái)的值在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了問(wèn)題，那么我們應(yīng)該根據(jù)什么來(lái)更換呢？ 

答：不同拓樸的輸出扼流圈及輸出濾波電容的計(jì)算公式是不同的，應(yīng)該按自己所選的電路結(jié)構(gòu)選擇合適的計(jì)算公式。輸出電容的大小主要由輸出紋波電壓要抑制為幾毫伏決定。這就要計(jì)算出ESR,然后可按廠家提供的DATASHEET選擇。但選電容時(shí)還要考慮負(fù)載的變化、電流變化范圍、輸出電感感量等等，因?yàn)樗鼈儠?huì)使電容特性改變。 

87． 目前，HID疝氣燈已經(jīng)廣泛用在一些高檔轎車大燈上，但在HID燈安定器的高壓電路設(shè)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)由于高壓回收速度不夠快，造成有時(shí)點(diǎn)燈不暢。如何解決？ 

答：HID疝氣燈一般都有一個(gè)二次擊穿的過(guò)程，然后大燈趨于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；首先要對(duì)二次擊穿進(jìn)行有效的控制方可保證其穩(wěn)定工作，量測(cè)二次擊穿只需使用TDS5000的長(zhǎng)記錄長(zhǎng)度，進(jìn)行單次觸發(fā)捕獲其波形，然后分別測(cè)量一次擊穿和二次擊穿的峰值電壓以及其脈沖寬度，再測(cè)量?jī)纱螕舸┟}沖間的時(shí)間即可，根據(jù)實(shí)際狀況看看以上參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。 

88． 如果使用探頭和虛擬儀器，可以在PC機(jī)上顯示出波形。同時(shí)，各種各樣的計(jì)算都可以輕松實(shí)現(xiàn)。TEK5000系列和虛擬儀器有何本質(zhì)區(qū)別？ 

答：DS5000雖然是一臺(tái)基于Windows 2000的示波器，但實(shí)際上它是分成兩個(gè)重要部分的，首先他具有一個(gè)真正意義上的示波器采集和處理的部分，這部分的數(shù)據(jù)處理是通過(guò)示波器本身的一個(gè)專業(yè)處理器進(jìn)行的，而Windows2000的計(jì)算機(jī)平臺(tái)只是對(duì)示波器采集下來(lái)的數(shù)據(jù)（內(nèi)部通過(guò)PCI總線通訊）進(jìn)行一些后臺(tái)分析計(jì)算處理，這部分與示波器本身的顯示并無(wú)聯(lián)系。 

而所謂的虛擬儀器（大多為PC插卡式的），它通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡（一般速度很慢）將外界的信號(hào)采入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，通過(guò)計(jì)算機(jī)自身的CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，它是一種廉價(jià)的解決方案，它的致命弱點(diǎn)是沒(méi)有任何溯源性（它受計(jì)算機(jī)主機(jī)的影響太大，不同主機(jī)導(dǎo)致的測(cè)試結(jié)果有較大的誤差），我們知道測(cè)試儀器的一致性是決定測(cè)試結(jié)果成敗的關(guān)鍵。 
示波器使用中常見(jiàn)故障

　　一、示波器電源故障造成的不開(kāi)機(jī)　　示波器內(nèi)部有獨(dú)立的電源模塊為主板和各功能模塊供電，故需著重關(guān)注用電安全。使用中需注意的問(wèn)題：　　1、使用示波器原裝電源線；　　2、確認(rèn)電網(wǎng)穩(wěn)定。當(dāng)電網(wǎng)中有大功率電器接入時(shí)，先關(guān)閉示波器，拔下電源線，待電網(wǎng)穩(wěn)定后再使用；　　3、開(kāi)機(jī)時(shí)：先插上AC電源線，再按開(kāi)機(jī)鍵開(kāi)機(jī)；關(guān)機(jī)時(shí)：先按關(guān)機(jī)鍵關(guān)閉示波器，再拔掉AC電源線；　　4、注意儀器使用環(huán)境，定期清理灰塵。　　二、示波器燒通道/燒采集板　　一般通道故障是由靜電或接入過(guò)大信號(hào)造成的，嚴(yán)重的時(shí)候更會(huì)燒掉采集板和主控板。這種故障維修難度大、周期長(zhǎng)、成本高，故使用中需特別注意：　　1、嚴(yán)禁用手或身體其他部位碰觸示波器通道接口，防止靜電損傷；　　2、使用前先估算信號(hào)幅度，使用合適衰減倍數(shù)的探頭進(jìn)行測(cè)試；　　3、測(cè)試時(shí)先將探頭接好，再通入信號(hào)；測(cè)試完畢后先斷開(kāi)測(cè)試信號(hào)，再取下探頭?！　?i>三、示波器系統(tǒng)問(wèn)題　　類似計(jì)算機(jī)，示波器也有一套自己的操作系統(tǒng)來(lái)管理和控制硬件和軟件資源。常見(jiàn)的示波器系統(tǒng)問(wèn)題有系統(tǒng)崩潰，驅(qū)動(dòng)程序丟失，數(shù)據(jù)丟失，磁盤/內(nèi)存損壞等等。使用中需注意的問(wèn)題：　　1、定期清理系統(tǒng)，進(jìn)行全盤殺毒，備份系統(tǒng)；　　2、不要對(duì)系統(tǒng)文件進(jìn)行操作。對(duì)系統(tǒng)文件誤操作可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰；　　3、注意開(kāi)關(guān)機(jī)順序，禁止直接拔電源線。

標(biāo)簽: 示波器
示波器 示波器使用中常見(jiàn)故障_示波器

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