如何選擇適合的數(shù)字示波器

作為電子工程師，示波器無(wú)疑是日常工作中不可或缺的工具。然而，面對(duì)市場(chǎng)上琳瑯滿目的示波器產(chǎn)品，如何選擇一款既能滿足需求又具有高性價(jià)比的設(shè)備，成為了一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。本文將詳細(xì)介紹選擇示波器時(shí)需要考慮的關(guān)鍵指標(biāo)和因素，幫助您快速找到最適合的示波器，避免常見(jiàn)問(wèn)題，提高工作效率。

關(guān)鍵指標(biāo)：帶寬、采樣率和存儲(chǔ)深度

在開(kāi)始選擇示波器之前，了解其核心性能指標(biāo)至關(guān)重要。帶寬、采樣率和存儲(chǔ)深度是數(shù)字示波器的三大關(guān)鍵指標(biāo)，它們直接決定了示波器的性能和適用范圍。

1. 帶寬：決定信號(hào)的顯示和測(cè)量精度

帶寬是示波器最重要的指標(biāo)之一，它決定了示波器能夠不失真地顯示和準(zhǔn)確測(cè)量的信號(hào)范圍。在數(shù)字技術(shù)中，系統(tǒng)時(shí)鐘通常是示波器可能顯示的最高頻率信號(hào)。因此，示波器的帶寬至少應(yīng)比系統(tǒng)時(shí)鐘頻率高三倍，以便合理顯示信號(hào)的形狀。

信號(hào)的上升時(shí)間也是決定所需帶寬的重要因素。由于實(shí)際信號(hào)往往包含高頻諧波，例如方波信號(hào)的頻率至少要比基礎(chǔ)頻率高10倍。如果示波器的帶寬不足，方波的邊沿會(huì)變得圓滑，從而影響測(cè)量精度。

公式提示：
為了根據(jù)信號(hào)特征確定示波器帶寬，可以使用以下簡(jiǎn)單公式：

所需帶寬=信號(hào)頻率×3   或    所需帶寬=0.35/信號(hào)上升時(shí)間

2. 通道數(shù)：滿足多信號(hào)同步測(cè)量的需求

乍一看，通道數(shù)量似乎是一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題。傳統(tǒng)示波器通常配備2條或4條通道，但在現(xiàn)代數(shù)字設(shè)計(jì)中，這往往不足以滿足復(fù)雜信號(hào)的同步測(cè)量需求。例如，在SDRAM應(yīng)用中，為了隔離寫入周期，必須同時(shí)對(duì)RAS、CAS、WE、CS和時(shí)鐘五種信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)。4通道示波器顯然無(wú)法勝任這一任務(wù)。

1 GHz 示波器

12 GHz 示波器

混合信號(hào)示波器（MSO）通過(guò)提供額外的16條邏輯計(jì)時(shí)通道，解決了這一問(wèn)題。MSO不僅具備傳統(tǒng)示波器的功能，還能同時(shí)處理多達(dá)20條時(shí)間相關(guān)的觸發(fā)、采集和查看通道，大大擴(kuò)展了應(yīng)用范圍。

應(yīng)用實(shí)例：
在圖2中，16條邏輯計(jì)時(shí)通道用于設(shè)置在RAS高、CAS低、WE高和CS上觸發(fā)系統(tǒng)，同時(shí)利用示波器通道1查看和觸發(fā)時(shí)鐘的上升沿。這種全帶寬觸發(fā)能力是邏輯分析儀和示波器組合解決方案所無(wú)法比擬的。

3. 采樣率：確保信號(hào)的精確重建

采樣率是示波器另一個(gè)至關(guān)重要的指標(biāo)。采樣率不足會(huì)導(dǎo)致采樣失真，影響信號(hào)的精確重建。例如，輸入一個(gè)正弦波信號(hào)，如果采樣率不夠高，可能會(huì)在示波器上看到失真的波形。

公式提示：
為了確保信號(hào)的精確重建，示波器的采樣率至少應(yīng)是帶寬的四倍。在使用sin(x)/x插值等數(shù)字重建技術(shù)時(shí)，這一系數(shù)通常足夠。如果示波器未采用數(shù)字重建技術(shù)，則采樣率應(yīng)至少為帶寬的10倍。

實(shí)例分析：
以一個(gè)采用sin(x)/x插值技術(shù)的12 GHz示波器為例，為了在每條通道上支持12 GHz的完整帶寬，每通道需要的最低采樣率為：

4×12GHz=48 GSa/s

選擇示波器的其他考量因素

性價(jià)比：性能優(yōu)先，兼顧預(yù)算

示波器的價(jià)格受多種因素影響，包括帶寬、采樣率、通道數(shù)和存儲(chǔ)深度等。單純根據(jù)價(jià)格購(gòu)買示波器，可能會(huì)導(dǎo)致性能不足或資源浪費(fèi)。因此，在選擇示波器時(shí)，應(yīng)更多地考慮性價(jià)比，其中性能是關(guān)鍵。如果預(yù)算有限，可以考慮租賃示波器或購(gòu)買二手設(shè)備。

存儲(chǔ)深度：影響長(zhǎng)時(shí)間信號(hào)捕獲能力

存儲(chǔ)深度決定了示波器能夠連續(xù)捕獲和存儲(chǔ)的信號(hào)樣本數(shù)量。在需要長(zhǎng)時(shí)間捕獲信號(hào)或分析偶發(fā)事件時(shí)，足夠的存儲(chǔ)深度至關(guān)重要。較大的存儲(chǔ)深度允許示波器在較高采樣率下工作更長(zhǎng)時(shí)間，從而捕獲更多細(xì)節(jié)。

用戶界面和操作便捷性

一個(gè)直觀、易用的用戶界面可以顯著提高工作效率。在選擇示波器時(shí)，應(yīng)考慮其菜單布局、觸摸屏功能、快捷鍵設(shè)置以及是否支持遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化測(cè)試等因素。

擴(kuò)展性和兼容性

隨著技術(shù)的發(fā)展，示波器的功能擴(kuò)展性和與其他設(shè)備的兼容性也變得越來(lái)越重要。選擇支持多種探頭、插件和軟件的示波器，可以方便地根據(jù)未來(lái)需求進(jìn)行升級(jí)和擴(kuò)展。

結(jié)語(yǔ)

選擇一款適合的示波器需要綜合考慮多個(gè)因素，包括帶寬、采樣率、通道數(shù)、存儲(chǔ)深度、性價(jià)比、用戶界面、擴(kuò)展性和兼容性等。通過(guò)認(rèn)真分析每個(gè)示波器與上述問(wèn)題的關(guān)系，您將能夠更客觀地評(píng)價(jià)不同制造商的產(chǎn)品，找到最適合自己需求的示波器。希望本文的介紹能夠加快您的示波器選擇過(guò)程，助您在工作中取得更好的成績(jī)。