簡介：

數(shù)字示波器是數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換，軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來的高性能示波器。數(shù)字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對波形的保存和處理。數(shù)字示波器是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問題、測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果*的電子測量儀器。

數(shù)字示波器自上個(gè)世紀(jì)七十年代誕生以來，其應(yīng)用越來越廣泛，已成為測試工程師*的工具之一。隨著近幾年來電子技術(shù)取得突破性的發(fā)展，*數(shù)字示波器市場進(jìn)一步擴(kuò)大，而作為在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演重要角色的中國，飛速發(fā)展的電子產(chǎn)業(yè)也催生了更龐大的數(shù)字示波器需求市場。

數(shù)字示波器因具有波形觸發(fā)、存儲(chǔ)、顯示、測量、波形數(shù)據(jù)分析處理等*優(yōu)點(diǎn)，其使用日益普及。由于數(shù)字示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異，如果使用不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生較大的測量誤差，從而影響測試任務(wù)。

數(shù)字示波器的選購

在數(shù)字示波器選擇過程開始前，您可能會(huì)考慮價(jià)格范圍，但是數(shù)字示波器的價(jià)格取決于許多因素，包括帶寬、采樣率、信息數(shù)量和內(nèi)存深度。由于數(shù)字示波器價(jià)格比模擬示波器貴得多，所以我們在選擇數(shù)字示波器時(shí)一定要按需要而定，不能盲目的追求高指標(biāo)，否則會(huì)帶來很大的浪費(fèi)。同時(shí)也不能單純根據(jù)價(jià)格購買數(shù)字示波器，可能會(huì)得不到所需要的性能，也應(yīng)考慮產(chǎn)品的價(jià)值。

如何合理的選擇，主要有以下幾點(diǎn)：

1、確定測試信號帶寬

帶寬一般定義為正弦波輸入信號幅度衰減到–3dB時(shí)的頻率，即幅度的70.7%。帶寬決定示波器對信號的基本測量能力。如果沒有足夠的帶寬，示波器將無法測量高頻信號，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；如果沒有足夠的帶寬，得到的信號所有特性都毫無意義。

如需要測量帶寬選擇和zui高被測信號頻率的關(guān)系，我們先來看下面的一個(gè)例子：例如有一個(gè)50MHz的脈沖信號，為了保證測試信號幅度和上升延的精度，選擇數(shù)字示波器的帶寬應(yīng)為被測信號頻率的3-5倍，測量要8-10倍或以上。

帶寬越高越好，但是更高的帶寬往往意味著更高的價(jià)格，因此應(yīng)按照預(yù)算來選擇要觀察的信號頻率成分。

2、A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率（或采樣速度）
采樣速率是指數(shù)字示波器對信號采樣的頻率。示波器的采樣速率越快，所顯示的波形分辨率和清晰度就高，重要信息和事件丟失的概率就越小，越能真實(shí)重現(xiàn)原始信號。根據(jù)奈奎斯特定理，采樣速率要大于等于2倍的被測信號頻率，才能不失真地還原原始信號。但這個(gè)定理的前提是基于無限長的時(shí)間和連續(xù)的信號，在實(shí)際測試中，數(shù)字示波器的技術(shù)無法滿足此條件。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，數(shù)字示波器為了準(zhǔn)確地再現(xiàn)原始信號，采樣速率一般為原始信號zui高頻率的2.5-10倍。

3、選用適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)深度，也稱為記錄長度

存儲(chǔ)深度是示波器所能存儲(chǔ)的采樣點(diǎn)多少的量度。

儲(chǔ)存度：儲(chǔ)存長度＝采樣本*掃描速度*10，也可以說波形觀測時(shí)間。
4、根據(jù)需要選擇不同的觸發(fā)功能

觸發(fā)功能：要確保能捕獲和同步被測信號，以利于觀察和分析被測波形。
觸發(fā)方式有三種：自動(dòng)觸發(fā)、常態(tài)觸發(fā)、單次觸發(fā)。
觸發(fā)功能分兩大類：
1）邊緣（Edge）觸發(fā)：所有的數(shù)字示波器都有，它是指正沿、負(fù)沿觸發(fā)、視窗觸發(fā)、前觸發(fā)和后觸發(fā)。
2）聰敏（Smart）觸發(fā)：在示波器中考慮得非常完善。目前示波器上有：延遲觸發(fā)、順序觸發(fā)、毛刺觸發(fā)、間隔觸發(fā)、漏失邏輯面觸發(fā)、TV觸發(fā)、本觸發(fā)……

5、上升時(shí)間

上升時(shí)間的定義為脈沖幅度從10％上升到90％的這段時(shí)間，它反映了數(shù)字示波器垂直系統(tǒng)的瞬態(tài)特性。數(shù)字示波器必須要有足夠快的上升時(shí)間，才能準(zhǔn)確地捕獲快速變換的信號細(xì)節(jié)。數(shù)字示波器的上升時(shí)間越快，對信號的快速變換的捕獲也就越準(zhǔn)確。

6、分析功能：應(yīng)具有很強(qiáng)的自動(dòng)處理、運(yùn)算、測試和分析被測信號的能力
1）形和數(shù)合格/失敗自動(dòng)判試功能；
2）函數(shù)處理：平均、微分、極分、指數(shù)、對數(shù)、乘方、開方、包絡(luò)、高分制等運(yùn)算功能；
3）FFT頻譜運(yùn)算功能從10K-4M點(diǎn)，具有功率譜、功本密度、相位矢量、虛部、實(shí)部等測量；
4）直方分析可按各種參數(shù)作直方測試信號的穩(wěn)定性運(yùn)算從500點(diǎn)-8M點(diǎn)；
5）波形參數(shù)趨勢（Trend）分析功能，抖動(dòng)（Jitter）和時(shí)間分析；
6）可開2-8個(gè)窗口，同時(shí)觀察原波形和處理后波形；
7）提供X-Y顯示，及X-Y+X-T及Y-T顯示功能，并可進(jìn)行游標(biāo)測量。特別適合對數(shù)字通訊信號做矢量（Vectordiagram）分析。
7、儲(chǔ)存和打印信號
1）可在測試線某存儲(chǔ)在軟盤和硬盤上，并可在PC機(jī)上讀出。有的數(shù)字示波器配有內(nèi)置式打印機(jī)，方便打印分析長時(shí)間信號；
2）有的還提供VGA接口。

數(shù)字示波器的選擇是一個(gè)看似簡單而又很難處理的問題，市場上產(chǎn)品很多，并且技術(shù)各有差異，像進(jìn)口的示波器如泰克，安捷倫等做得比較*，質(zhì)量比較好，但是價(jià)格也非常的昂貴，一臺(tái)好的示波器一百萬元，當(dāng)然，許多大型的企業(yè)還是會(huì)選擇這么貴的示波器，因?yàn)樾阅芎?，比較，但是對于一般的中小企業(yè)，買一臺(tái)這樣的示波器是一筆不小的開銷?？傊鶕?jù)各自的需求來選購。

數(shù)字示波器使用注意事項(xiàng)

1、區(qū)分模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬
帶寬是示波器zui重要的指標(biāo)之一。數(shù)字示波器的帶寬有模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬兩種。數(shù)字示波器對重復(fù)信號采用順序采樣或隨機(jī)采樣技術(shù)所能達(dá)到的zui高帶寬為示波器的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬，數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬與zui高數(shù)字化頻率和波形重建技術(shù)因子K相關(guān)（數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬=zui高數(shù)字化速率/K），一般并不作為一項(xiàng)指標(biāo)直接給出。從兩種帶寬的定義可以看出，模擬帶寬只適合重復(fù)周期信號的測量，而數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬則同時(shí)適合重復(fù)信號和單次信號的測量。廠家聲稱示波器的帶寬能達(dá)到多少兆，實(shí)際上指的是模擬帶寬，數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬是要低于這個(gè)值的。

所以在測量單次信號時(shí)，一定要參考數(shù)字示波器的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬，否則會(huì)給測量帶來意想不到的誤差。

2、有關(guān)采樣速率
采樣速率也稱為數(shù)字化速率，是指單位時(shí)間內(nèi)，對模擬輸入信號的采樣次數(shù)，常以MS/s表示。采樣速率是數(shù)字示波器的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
①、如果采樣速率不夠，容易出現(xiàn)混迭現(xiàn)象
如果示波器的輸人信號為一個(gè)100KHz的正弦信號，示波器顯示的信號頻率卻是50KHz，這是因?yàn)槭静ㄆ鞯牟蓸铀俾侍?，產(chǎn)生了混迭現(xiàn)象。混迭就是屏幕上顯示的波形頻率低于信號的實(shí)際頻率，或者即使示波器上的觸發(fā)指示燈已經(jīng)亮了，而顯示的波形仍不穩(wěn)定。那么，對于一個(gè)未知頻率的波形，如何判斷所顯示的波形是否已經(jīng)產(chǎn)生混迭呢？可以通過慢慢改變掃速t/div到較快的時(shí)基檔，看波形的頻率參數(shù)是否急劇改變，如果是，說明波形混迭已經(jīng)發(fā)生；或者晃動(dòng)的波形在某個(gè)較快的時(shí)基檔穩(wěn)定下來，也說

波形混迭已經(jīng)發(fā)生。根據(jù)奈奎斯特定理，采樣速率至少高于信號高頻成分的2倍才不會(huì)發(fā)生混迭，如一個(gè)500MHz的信號，至少需要1GS/s的采樣速率。

有如下幾種方法可以簡單地防止混迭發(fā)生：

·調(diào)整掃速；
·采用自動(dòng)設(shè)置（Autoset）；
·試著將收集方式切換到包絡(luò)方式或峰值檢測方式，因?yàn)榘j(luò)方式是在多個(gè)收集記錄中尋找極值，而峰值檢測方式則是在單個(gè)收集記錄中尋找zui大zui小值，這兩種方法都能檢測到較快的信號變化。
·如果示波器有Insta Vu采集方式，可以選用，因?yàn)檫@種方式采集波形速度快，用這種方法顯示的波形類似于用模擬示波器顯示的波形。
②、采樣速率與t/div的關(guān)系
每臺(tái)數(shù)字示波器的zui大采樣速率是一個(gè)定值。但是，在任意一個(gè)掃描時(shí)間t/div，采樣速率fs由下式給出：
fs=N/（t/div）　　　　　　　N為每格采樣點(diǎn)
當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)N為一定值時(shí)，fs與t/div成反比，掃速越大，采樣速率越低。
綜上所述，使用數(shù)字示波器時(shí)，為了避免混迭，掃速檔置于掃速較快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，掃速檔則置于主掃速較慢的位置。

3、數(shù)字示波器的上升時(shí)間
在模擬示波器中，上升時(shí)間是示波器的一項(xiàng)極其重要的指標(biāo)。而在數(shù)字示波器中，上升時(shí)間甚至都不作為指標(biāo)明確給出。由于數(shù)字示波器測量方法的原因，以致于自動(dòng)測量出的上升時(shí)間不僅與采樣點(diǎn)的位置相關(guān)，還與掃速有關(guān)。因此在使用數(shù)字示波器時(shí)，我們不能象用模擬示波器那樣，根據(jù)測出的時(shí)間來反推出信號的上升時(shí)間。

：美國安捷倫Agilent、美國福祿克Fluke、Tektronix美國泰克、優(yōu)利德UNI-T、固緯等

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