浅谈数字示波器的选型

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中国科技博览
2020年08月05日 00:38

...2000C系列数字示波器选型和报价的参考 买卖吧 元器件交易网论坛 ...

陈玲 姚文颖 王佳

[摘 要]数字示波器具有测量速度快、测量精度高、存储容量大、体积小巧、操作方便等优点而被广泛的应用在工业、航空、航天、医疗、科研等各个领域的电子信号检测领域,并逐步替代模拟示波器成为示波器市场的主流。但示波器的规格型号不同,技术性能指标等表达多样,使用的环境和测试的对象各不相同,因此需要根据具体的测量需求有针对性的选择示波器型号,才能达到物尽其用的效果。通常可以从以下几个方面对示波器进行选型:

[关键词]示波器功能外观;系统带宽;输入通道;自动测量和分析

中图分类号:TM935.37 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)15-0087-01

[Abstract]the digital oscilloscope are fast measurement, high measuring accuracy, large storage capacity, the advantages of small volume, convenient operation and is widely used in industry, aviation, aerospace, medical, scientific research and other fields of electronic signal detection field, and gradually replace analog oscilloscope has become the mainstream in the oscilloscope market.But different specifications of oscilloscope, the technical performance indicators such as expression diversity, using different environment and the test object, so you need according to the specific measurement needs to choose the targeted oscilloscope model, to achieve best effect.The oscilloscope can be selected from the following aspects:

[Key words]oscilloscope function appearance;System bandwidth;Input channel;Automatic measurement and analysis

1 功能和外觀

示波器根据外观的形式可以分为手持便携式和台式两种。手持便携式示波器具有体积小巧、重量轻、电池供电,便于携带和户外作业等优点;台式示波器具有测量精度高、功能强大、具备远程接口,存储功能,能够适应实验室环境下的精密、动态、复杂测量要求。数字示波器除具有模拟示波器显示、测量的基本功能外,通过模数转换将采集到的模拟信号转化为数字信号,再通过现代数字信号处理技术,能够实现波形的数字运算,信号变化、滤波等各种高阶信号操作,从而能够更加便捷的获得原始信号中的各种信息,方便操作者更加高效的解决信号问题。

2 带宽

系统带宽决定了示波器测量模拟信号的频率,系统带宽越宽说明示波器能够测量的频率越高,测量的时间精度越高。示波器的带宽一般为示波器波形幅值衰减一定比率的带宽,不同厂家的产品示波器带宽的定义会有一定的差别,一般为厂商认为顾客可以接受的失真程度来定义,如泰克100MHz示波器的衰减不低于输入幅度的30%。为保证示波器的幅度精度不低于2%时,实际的最大输入频率大约为20MHz。对于数字信号来说,测量数字信号的跳变时间是测量系统的主要功能,而带宽决定了示波器可测量的最小时间。因此,在选择示波器时通常的采用“五倍法则”,即示波器的带宽要大于所关心信号带宽的5倍,才能实现减少失真、避免细节丢失和边沿变化缓慢的情况出现。

3 采样率

采样率决定了示波器捕获信号细节的能力。数字示波器通过模数转换将模拟信号转化为数字信号,首先需要通过采样将模拟信号转化为离散信号,采样率即为示波器将信号切分的能力。采样速度越快,模数转化过程丢失的原始信息越少,示波器就能越好的表示被测信号。奈奎斯特定律揭示了信号的采样速度必须为被测信号速度的2倍,才能准确的还原信号,而实际测试中的信号并不是理论上的正弦波,因此需要更高的采样频率才能有效的还原信号。这里仍可以采用“五倍法则”以实现测量信号的可靠再现。同时采样频率的提高也对示波器存储器的容量提出要求,对于有限的存储空间,越高的采样率意味着越短的采样持续时间。

4 输入通道

输入通道数决定了示波器能够同时测量的信号数量。多通道示波器较单通道示波器具有更大的灵活性,双通道示波器能够同时检测输入和输出通道,从而实现输入和输出通道的信号对比;而四通道示波器能够同时检测更多的信号。对于共享采样系统示波器来说,通道数增加可能会降低通道的采样率,而要达到多通道的高分辨率需要采用更高性能的示波器。当前已经有针对数字波形的示波器,它能够实现8到16、甚至更多通道的数字波形测量功能。

5 探头

测量探头作为示波器的输入前端,将外界信号传入示波器进行处理。示波器探头按照使用的类型可以分为无源探头、有源探头、差分探头、逻辑探头、电流探头、高压探头等。不同的探头在性能和应用场合方面具有各自独特的特点,需要根据实际的测量类型进行针对性的选择。当测量探头接入被测电路后,探头作为电路的一部分,会引入阻性、容性和感性的负载,因此选择配套的传感器探头,能够最大限度的发挥示波器的功能。

6 触发方式

为了将有限的示波器存储资源用于关注的信号时间上,示波器一般都提供边沿触发和脉宽触发方式,当输入信号达到一定的电压或时间后示波器才开始采样,这样能将有异常的信号保存下来,便于后期分析和处理。高级示波器还提供脉冲触发、欠幅触发、时间宽度触发、逻辑触发、数据触发等功能。高级触发功能能够给操作者提供更多的获取异常的方式,从而更有效的得到输入信号的特征。

7 自动测量与分析

随着数字处理技术的发展,越来越多的示波器具备自动测量和分析功能。大多数数字示波器能够完成幅值、周期、上升时间、下降时间的测量,高级示波器能够完成中间值、有效值、占空比等测量功能,以及简单的数学加、减、乘、除等波形运算,以及通过快速傅里叶变换功能完成采样波形频谱的测量,实现时域测量到频域的转换。

结束语

通过以上分析,可以对示波器的选择有一定的认识。另外示波器使用的环境、示波器的测量对象等也是选择示波器的影响因素,只有在保证环境适应、操作方便的前提下,再考虑测试的性能,才能达到事半功倍的效果。性能越高的示波器,其价格也会相应的升高,再保证测试参数指标的前提下,通过取舍不必要的性能指标,才能实现示波器的性价比的最大化,从而实现物尽其用。

参考文献

[1] 孙续.浅谈数字示波器的性能选择《电子产品世界》,1995(3):71-73.

[2] 王香红.浅谈数字示波器的选用《教育:文摘版》,2016(2)00300-00300.

作者简介

陈玲,1981年6月,计量工程师,从事计量工作9年。

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