數(shù)字示波器選型有哪幾個(gè)參數(shù)?
你需要知道你用示波器觀察到了什么?
您想要捕捉和觀察的信號(hào)的典型表現(xiàn)是什么?
你的信號(hào)有復(fù)雜的特征嗎?
你的信號(hào)是重復(fù)信號(hào)還是單一信號(hào)?
您想要測(cè)量的信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程的帶寬或上升時(shí)間是多少?
你打算用什么信號(hào)特征來(lái)觸發(fā)短脈沖、脈寬、窄脈沖等?
你打算同時(shí)顯示多少個(gè)信號(hào)?
帶寬是多少
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%。帶寬決定了示波器的基本信號(hào)測(cè)量能力。隨著信號(hào)頻率的增加,示波器準(zhǔn)確顯示信號(hào)的能力會(huì)下降。如果沒(méi)有足夠的帶寬,示波器將無(wú)法區(qū)分高頻變化。振幅會(huì)失真,邊緣會(huì)消失,細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)會(huì)丟失。如果沒(méi)有足夠的帶寬,信號(hào)的所有特征,如振鈴和振鈴,都是沒(méi)有意義的。
確定你需要的示波器帶寬的一個(gè)有效的經(jīng)驗(yàn)法則是“5倍法則”;也就是把你要測(cè)量的信號(hào)的高頻成分乘以5。這將使您獲得超過(guò)2%的測(cè)量精度。
在某些應(yīng)用中,你不知道你感興趣的信號(hào)的帶寬,但你知道它的快速上升時(shí)間。大多數(shù)數(shù)字示波器的頻率響應(yīng)使用以下公式計(jì)算相關(guān)帶寬和儀器的上升時(shí)間:帶寬=0.35 信號(hào)的快速上升時(shí)間。
有兩種類(lèi)型的帶寬:重復(fù)(或等效時(shí)間)帶寬和實(shí)時(shí)(或單次)帶寬。重復(fù)帶寬僅適用于重復(fù)信號(hào),顯示來(lái)自多個(gè)信號(hào)采集周期的樣本。實(shí)時(shí)帶寬是示波器單次采樣可以捕捉到的高頻,在捕捉到的事件不頻繁發(fā)生時(shí)要求非常高。實(shí)時(shí)帶寬與采樣率有關(guān)。
因?yàn)楦鼘挼膸捦ǔR馕吨叩膬r(jià)格,所以您應(yīng)該根據(jù)您的預(yù)算評(píng)估您通常觀察到的信號(hào)的頻率分量。
屏幕刷新率有多快
所有示波器都會(huì)閃爍。也就是說(shuō),示波器每秒捕捉特定次數(shù)的信號(hào),在這些測(cè)量點(diǎn)之間不會(huì)進(jìn)行任何測(cè)量。這是波形捕獲速率,也稱(chēng)為屏幕刷新率,以每秒波形數(shù)(wfms/s)表示。采樣率是指示波器在一個(gè)波形或周期內(nèi)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣的頻率。波形捕獲率是指示波器收集波形的速度。波形捕獲率取決于示波器的類(lèi)型和性能水平,變化范圍很大。波形捕獲率高的示波器會(huì)提供更重要的信號(hào)特性,大大增加示波器快速捕獲抖動(dòng)、短脈沖、低頻干擾、瞬時(shí)誤差等瞬時(shí)異常情況的概率。
數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO)采用串行處理結(jié)構(gòu),每秒可捕獲10至5000個(gè)波形。DPO數(shù)字熒光示波器采用并行處理結(jié)構(gòu),可以提供更高的波形捕獲率,其中一些可以達(dá)到每秒百萬(wàn)個(gè)波形,大大提高了捕獲間歇和困難事件的可能性,使您能夠更快地發(fā)現(xiàn)信號(hào)的問(wèn)題。采樣率是多少
定義為每秒采樣次數(shù)(Sa/s),是指數(shù)字示波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的頻率。示波器的采樣率越快,顯示波形的分辨率和清晰度越高,丟失重要信息和事件的概率越小。
如果需要在長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)觀察慢變信號(hào),小采樣率就變得更加重要。為了在顯示的波形記錄中保持固定數(shù)量的波形,需要調(diào)整水平控制按鈕,顯示的采樣率會(huì)隨著水平調(diào)整按鈕的調(diào)整而變化。
如何計(jì)算采樣率取決于被測(cè)波形的類(lèi)型和示波器采用的信號(hào)重構(gòu)方法。
為了準(zhǔn)確再現(xiàn)信號(hào),避免混淆,奈奎斯特定理規(guī)定,信號(hào)的采樣率必須不小于其高頻分量的兩倍。但這個(gè)定理的前提是基于無(wú)限時(shí)間和連續(xù)信號(hào)。由于沒(méi)有示波器可以提供無(wú)限的記錄長(zhǎng)度,而且根據(jù)定義,低頻干擾是不連續(xù)的,所以采用兩倍于高頻分量的采樣率通常是不夠的。
事實(shí)上,信號(hào)的精準(zhǔn)再現(xiàn)取決于其采樣率和用于信號(hào)采樣點(diǎn)之間間隙的插值方法。一些示波器為操作員提供以下選項(xiàng):用于測(cè)量正弦信號(hào)的正弦插值,以及用于測(cè)量矩形波、脈沖和其他信號(hào)類(lèi)型的線性插值。
在比較采樣率和信號(hào)帶寬時(shí),有一個(gè)有用的經(jīng)驗(yàn)法則:如果您正在觀察的示波器有插值(經(jīng)過(guò)濾波以在采樣點(diǎn)之間再生),則(采樣率/信號(hào)帶寬)的比率至少應(yīng)為4: 1。當(dāng)沒(méi)有正弦插值時(shí),應(yīng)采用101的比例。
儲(chǔ)存深度是多少
存儲(chǔ)深度是示波器可以存儲(chǔ)多少采樣點(diǎn)的量度。如果需要不間斷地捕捉脈沖串,示波器應(yīng)該有足夠的內(nèi)存來(lái)捕捉整個(gè)事件。所需的存儲(chǔ)深度,也稱(chēng)為記錄長(zhǎng)度,可以通過(guò)將捕獲的時(shí)間長(zhǎng)度除以精準(zhǔn)再現(xiàn)信號(hào)所需的采樣速度來(lái)計(jì)算。
在正確的位置捕獲信號(hào)的有效觸發(fā)通??梢詼p少示波器所需的實(shí)際存儲(chǔ)量。
存儲(chǔ)深度與采樣速度密切相關(guān)。您需要的存儲(chǔ)深度取決于要測(cè)量的總時(shí)間跨度和所需的時(shí)間分辨率。
現(xiàn)代示波器允許用戶(hù)選擇記錄長(zhǎng)度,以?xún)?yōu)化操作中的一些細(xì)節(jié)。要分析一個(gè)非常穩(wěn)定的正弦信號(hào),只需要500點(diǎn)的記錄長(zhǎng)度;但是如果你想解析一個(gè)復(fù)雜的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流,你需要一個(gè)一百萬(wàn)點(diǎn)或者更多的記錄長(zhǎng)度。
需要什么樣的觸發(fā)器
示波器的觸發(fā)器可以使信號(hào)在正確的位置同步水平掃描,決定了信號(hào)特征是否清晰。觸發(fā)控制按鈕可以穩(wěn)定重復(fù)波形,捕捉單個(gè)波形。
一般示波器的用戶(hù)大多只使用邊沿觸發(fā),你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)在某些應(yīng)用中擁有其他觸發(fā)能力是有益的。尤其是新設(shè)計(jì)產(chǎn)品的故障查找。先進(jìn)的觸發(fā)方法可以分離相關(guān)事件,從而有效利用采樣速度和存儲(chǔ)深度?,F(xiàn)在有很多具有高級(jí)觸發(fā)能力的示波器:可以根據(jù)幅度定義的脈沖(如短脈沖)、時(shí)間定義的脈沖(脈寬、窄脈沖、轉(zhuǎn)換速率、建立/保持時(shí)間)和邏輯狀態(tài)或圖形描述的脈沖(邏輯觸發(fā))進(jìn)行觸發(fā)。擴(kuò)展觸發(fā)功能和傳統(tǒng)觸發(fā)功能的結(jié)合也有助于顯示視頻和其他難以捕捉的信號(hào)。這種先進(jìn)的觸發(fā)能力在設(shè)置測(cè)試過(guò)程中提供了很大程度的靈活性,并且可以極大地簡(jiǎn)化工作。
有幾個(gè)頻道
您需要的頻道數(shù)量取決于您的應(yīng)用。對(duì)于常見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)故障查找應(yīng)用,需要一個(gè)雙通道示波器。但是如果需要觀察幾個(gè)模擬信號(hào)的關(guān)系,就需要一個(gè)4通道示波器。許多從事模擬和數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)的工程師也考慮使用4通道示波器。還有一個(gè)相對(duì)較新的選擇,所謂的混合信號(hào)示波器,它將邏輯分析儀的通道計(jì)數(shù)和觸發(fā)能力以及示波器更高的分辨率集成到一個(gè)具有時(shí)間相關(guān)顯示的儀器中。