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选择基础示波器的注意事项

基础示波器通常用作排除电路故障或检查信号质量时的信号窗口。它们一般与 50-200 兆赫的带宽相结合,几乎可用于所有的设计实验室、教育实验室、服务中心和制造环境中。

数字存储示波器

示波器对于任何设计、生产或维修电子设备的人员必不可少。

数字存储示波器(简称为 DSO,本文将重点介绍)获取并存储波形。波形可显示出信号的电压和频率、信号是否失真、信号之间的定时、信噪比等大量信息。

带宽

系统带宽决定了示波器测量模拟信号的能力。具体来说,它决定了仪器可以准确测量的最大频率。带宽也是决定价格的重要因素。

确定合适的示波器 遵循“五倍准则”

例如,100 MHz 示波器在 100 MHz 时的衰减通常小于 30%。为确保获得大于 2% 的振幅精度,输入频率应低于 20 MHz。

对于数字信号而言,测量上升和下降时间是关键。带宽和采样率决定了示波器能够测量的最小上升时间。

探头和示波器组成具有总带宽的测量系统。使用低带宽的探头会降低总带宽,因此请确保使用与示波器匹配的探头。

采样率

示波器的采样率与电影摄像机的帧速率相当。它决定了示波器能够捕捉到多少波形细节。

确定合适的示波器 遵循“五倍准则”

采样率(每秒采样数,S/s)是指示波器捕捉信号的频率。同样,我们倾向于提倡“五倍准则”:使用的采样率至少是电路最高频率分量的 5 倍。

大多数基础示波器的(最大)采样率为 1-2 GS/s。请记住,基础示波器具有高达 200 MHz 的带宽,因此示波器设计师通常在最大带宽下设置 5-10 倍的过采样。

 

采样越快,遗漏的信息就越少,示波器显示的测试信号越出色。但是,存储器填充的速度也越快,这会限制捕捉时间。

通道密度

数字示波器对模拟通道进行采样,然后加以存储和显示。一般来说,通道越多越好,尽管通道越多,价格越贵。

确定合适的示波器

无论选择两个还是四个模拟通道都取决于您的应用要求。例如,双通道可用于对比组件的输入和输出。而四个模拟通道可对比更多的信号,并为以数学方式组合通道(例如,相乘可获得倍率信号,相减可获得差分信号)提供更高的灵活性。

混合信号示波器增加了数字定时通道,这些通道可显示高或低状态,并可组合显示总线波形。无论您选择什么,所有通道都应具有合适的范围、线性、增益精确度、平坦度和抗静电放电性。

 

有的仪器在通道之间共用采样系统以降低成本。但请注意:如果打开的通道数量增多,采样率将相应缩减。

兼容的探头

精确测量始于探头尖端。示波器和探头是一个整体的工作系统,因此在选择示波器时应务必考虑探头。在测量过程中,探头实际上成为电路的一部分,会引入电阻性、电容性和电感性负载,这些都会影响测量结果。为了尽可能减小影响,最好使用专为示波器设计的探头。应选择具有足够带宽的无源探头。探头的带宽应与示波器的带宽相匹配。

如果有多种兼容探头,则示波器的应用范围较广。购买前应查看示波器的可用探头。

选用合适的探头

 
无源探头 

具有 10 倍衰减的无源探头意味着它在电路中的阻抗和电容可控,适用于大多数接地参考测量。大多数示波器都随附了这种探头,每个输入通道都需要一个。

高电压差分探头

高电压差分探头使接地参考示波器实现安全、准确的浮动和差分测量。它是实验室必备工具!

逻辑探头 

逻辑探头向混合信号示波器的前端提供数字信号。它包含“跨线”和用于连接到电路板小测试点的附件。

电流探头
增加电流探头使示波器能够测量电流,当然还能计算和显示瞬时功率。

触发

确定合适的示波器

所有示波器均具有边缘触发功能,大多数示波器可实现脉冲宽度触发。

如需了解异常现象并充分利用示波器的记录长度,可寻找针对难采集信号提供高级触发功能的示波器。

 

可获得的触发选项越多,示波器的用途越广(找到问题根本原因的速度越快!):

  • 数字/脉冲触发器:脉冲宽度、矮脉冲、上升/下降时间、建立并保持
  • 逻辑触发
  • 串行数据触发器:嵌入式系统设计同时使用串行 (I2C、SPI、CAN/LIN……) 和并行总线。
  • 视频触发


记录长度

记录长度是完整波形记录期间的总点数。示波器只能存储有限数量的样本,因此一般而言,记录长度越大越好。

确定合适的示波器

捕捉时间 = 记录长度/采样率。因此,如果记录长度为 1 M 个点,采样率为 250 MS/s,则示波器的捕捉时间为 4 ms。如今的示波器可选择记录长度,从而优化了具体应用所需的细节水平。

一台优质的基础示波器可存储 2000 多个点,这足以记录稳定的正弦波信号(可能只需要 500 个点)。但是如需找出复杂数字数据流中计时异常的原因,则需要考虑 1 M 个点或更多点。

缩放和平移可用于放大您感兴趣的事件,并在时间轴上前后平移该区域。搜索和标记可用于搜索所有采样,并在每次发生用户指定事件时自动标记。

记录长度达到数百万点的示波器可以分屏显示信号活动,这一点对于检查复杂波形非常重要。

Tektronix TBS2000 系列示波器

Tektronix 基础示波器系列

Tektronix 探头解决方案

Engineer trapped inside a Marketing Person, love my job as it allows me to not only use the latest Tektronix products, but also see how other Engineers use them to solve their daily jobs to be done

5 Jul 2019, 7:25