選擇示波器的十大考慮因素
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在示波器選擇過程開始前，您可能會(huì)考慮價(jià)格范圍。示波器的價(jià)格取決于許多因素，包括帶寬、取樣速率、信道數(shù)量和內(nèi)存深度。假如單純根據(jù)價(jià)格購買示波器，你可能并不能得到所需的性能。相反，應(yīng)該考慮產(chǎn)品的價(jià)格。假如預(yù)算緊張，您可以一考慮租賃示波器或購買二手設(shè)備。
1，您需要多少帶寬
2，您需要多少條信道
3，您需求的取樣速率是多少
4，您需要多少內(nèi)存深度
5，您需要哪些顯示功能
6，您需要哪些觸發(fā)功能
7，探測(cè)信號(hào)的最佳方式是什么
8，您需要哪些存檔和連接功能
9，您怎樣分析波形
10，最后一個(gè)，但也是同樣重要的問題：演示、演示、還是演示！
您需要多少帶寬？
我們已經(jīng)處在于數(shù)字示波器時(shí)代，與僅考慮模擬放大器的帶寬相比，應(yīng)更多地考慮示波器帶寬。為了保證示波器為應(yīng)用提供足夠的帶寬，您必須考慮示波器將要考察的信號(hào)帶寬。
帶寬是示波器最重要的特點(diǎn)，因?yàn)樗鼪Q定著顯示的信號(hào)范圍，它在很大程度上還決定著用戶需要支付的價(jià)格。在制定帶寬決策時(shí)，您必須把當(dāng)前有限的預(yù)算與實(shí)驗(yàn)室中示波器使用期間預(yù)計(jì)的需求平衡起來。
在當(dāng)前的數(shù)字技術(shù)中，系統(tǒng)時(shí)鐘通常是示波器可能顯示的頻率最高的信號(hào)。示波器的帶寬至少應(yīng)該比這一頻率高三倍，以合理地顯示這個(gè)信號(hào)的外形。
系統(tǒng)中決定示波器帶寬要求的另一個(gè)信號(hào)特點(diǎn)是信號(hào)的上升時(shí)間。由于你可能看到的不只是正弦波，因此在超出信號(hào)基礎(chǔ)頻率的頻率上，信號(hào)將包含諧波。例如，假如您考察的是正弦波，那么信號(hào)包含的頻率至少要比信號(hào)的基礎(chǔ)頻率高10倍。
假如在考察正弦波等信號(hào)時(shí)不能保證響應(yīng)的示波器帶寬，您將在示波器顯示屏上看到圓形的邊沿，而不是預(yù)計(jì)看到的清楚快速的邊沿。這進(jìn)而會(huì)影響測(cè)量精度。
幸運(yùn)的是，有一些非常簡(jiǎn)單的公式，可以根據(jù)信號(hào)特點(diǎn)確定響應(yīng)的示波器帶寬。
1．信號(hào)帶寬=0.5/信號(hào)上升時(shí)間
2．示波器帶寬=2*信號(hào)帶寬
3．示波器實(shí)時(shí)取樣速率=4*示波器帶寬
在已經(jīng)去頂了響應(yīng)的示波器帶寬后，需要考慮示波器打算同時(shí)使用的每條信道的取樣速率。如公式3所列，對(duì)打算使用的每條信道，必須保證取樣速率是示波器帶寬的四倍，以便這些信道能夠全面支持示波器的額定帶寬。
以后將在后面對(duì)此進(jìn)行更具體的討論。
您需要多少條信道？
咋一看，信道數(shù)量似乎是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題。究竟，不是所有示波器都配有兩條信道或者四條信道嗎？沒別的了！數(shù)字內(nèi)容遍布當(dāng)前設(shè)計(jì)中的任何地方，不管數(shù)字內(nèi)容在設(shè)計(jì)中的比重高低，傳統(tǒng)的2信道或4信道示波器都并不能一直提供觸發(fā)和查看所有感愛好的信號(hào)所需的信道數(shù)量。假如您碰到這種情況，就會(huì)了解構(gòu)建外部硬件或編寫轉(zhuǎn)用軟件隔離感愛好的活動(dòng)時(shí)設(shè)計(jì)的問題。
對(duì)當(dāng)前日益發(fā)展的數(shù)字領(lǐng)域，全新的示波器已經(jīng)增強(qiáng)了示波器在數(shù)字應(yīng)用和嵌入式調(diào)試應(yīng)用中的應(yīng)用?；旌闲盘?hào)示波器（通常稱為MSO）除典型示波器的2條或4條示波器信道外，還緊密地插入另外16條邏輯定時(shí)示波器，提供了最多20條時(shí)間相關(guān)的出發(fā)、采集和查看信道。
以最常見的SDRAM應(yīng)用為例，介紹怎樣使用混合信號(hào)示波器進(jìn)行日常調(diào)試。為隔離SDRAM寫入周期，您必要對(duì)5種不同的信號(hào)組合出發(fā)系統(tǒng)-RAS，CAS，WE，CS和時(shí)鐘。4信道示波器本身不足以滿足這一基本測(cè)量要求。
16條邏輯定時(shí)信道用來設(shè)置在RAS、CAS低、WE高和CS上觸發(fā)系統(tǒng)。示波器信道1用來查看和觸發(fā)時(shí)鐘的上升沿。在邏輯分析儀和示波器組合解決方案中，邏輯分析儀只能交叉出發(fā)示波器或反之，與此不同，混合信號(hào)示波器可以在示波器和邏輯定時(shí)信道中進(jìn)行全寬觸發(fā)。
你要求的取樣速率是多少？
在平谷示波器時(shí)，取樣速率是一個(gè)非常重要的考慮指標(biāo)。為什么呢？
大多數(shù)示波器采用插入形式，在兩條或多條信道耦合模數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí)，其僅在四信道示波器中的一條或兩條信道上提供最大的取樣速率，從而可以提高取樣速率。許多制造商在示波器的主要技術(shù)指標(biāo)中僅強(qiáng)調(diào)這種最大化的取樣速率，而不會(huì)告訴用戶該取樣速率僅使用于一條信道！假如您希望購買一個(gè)4信道示波器，那么事實(shí)上您希望不僅僅一條信道上失敗用和獲得全部帶寬。
回憶一下第2個(gè)考慮因素中給出的公式，示波器的取樣速率至少應(yīng)該是示波器帶寬的4倍。在示波器使用某種數(shù)字重建形式時(shí)，最好使用4倍乘數(shù)，如SIN（X/）X插補(bǔ)。在示波器沒有采用數(shù)字重建時(shí)，乘數(shù)實(shí)際應(yīng)該是10倍。由于太多數(shù)字示波器采用某種數(shù)字重建形式，4倍乘數(shù)應(yīng)該足夠了。
讓我們考察一下使用500MHZ示波器的實(shí)例，該示波器采用SIN（X）/X插補(bǔ)技術(shù)。對(duì)這一示波器，為在每條信道上支持整整500MHZ的帶寬，每條信道需要的最低取樣速率是4*（500MHZ），或每條信道2GSA/S。當(dāng)前市場(chǎng)上部分500MHZ示波器聲稱最大5GSA/S的取樣速率，但沒有指出5GSA/S取樣速率僅適用于一條信道。在使用三條或四條信道時(shí)，這些示波器每條信道的取樣速率實(shí)際只有1.25GSA/S，不足以在幾條信道上支持500MHZ的帶寬。
考慮取樣速率的另一種方式是確定應(yīng)用點(diǎn)之家那希望的分辨率。取樣速率是分辨率的倒數(shù)。例如，假設(shè)您希望在樣點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)1NS的分辨率。能夠提供這一分辨率的取樣速率。能夠提供這一分辨率的取樣速率是1/（1NS）=1GSA/S。
總之，要保證考慮的示波器能夠?yàn)橄Ｍ瑫r(shí)使用的所有信道提供足夠的每條信道取樣速率，從而每條信道能夠支持示波器的額定帶寬。
你需要多少內(nèi)存深度
如前所述，帶寬和取樣速率緊密相關(guān)。內(nèi)存深度也與取樣速率緊密相關(guān)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入波形進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到示波器的高速內(nèi)存中。選擇示波器時(shí)一個(gè)重要因素是了解示波器怎樣使用存儲(chǔ)的這些信息。內(nèi)存技術(shù)使得用戶能夠捕捉采集數(shù)據(jù)、放大查看更多細(xì)節(jié)、或在采集的數(shù)據(jù)上進(jìn)行數(shù)字與、測(cè)量和后期處理功能等操作。
許多人認(rèn)為，示波器的最大取樣速率指標(biāo)適用于所有時(shí)基設(shè)置。這當(dāng)然是好事，但這可能要求非常大的內(nèi)存，幾乎沒有人能夠買得起內(nèi)存這樣大的示波器。由于內(nèi)存深度有限，因此隨著人們把時(shí)基設(shè)置成越來越寬的范圍，所有示波器必須降低取樣速率。示波器的內(nèi)存越深，以全部取樣速率可以捕捉的時(shí)間越多。目前市場(chǎng)上有一種流行的示波器，其取樣速率達(dá)到每秒幾千兆樣點(diǎn)及擁有10，000樣點(diǎn)的內(nèi)存。在時(shí)基設(shè)為2MS格及更慢時(shí)，這一示波器被迫把取樣速率降低到每秒幾千樣點(diǎn)。必需查看有問題的示波器，了解時(shí)基設(shè)置對(duì)其取樣速率的影響。這里提到的示波器在以要求的掃描速率工作、以顯示正個(gè)系統(tǒng)操作周期時(shí)，將只提供幾千HZ的帶寬。
所需要的內(nèi)存深度取決于希望查看顯示器的數(shù)量以及希望保持的取樣速率。假如希望在不同樣點(diǎn)間以較高分辨率查看更長(zhǎng)的時(shí)期，你使用需要深內(nèi)存。簡(jiǎn)單的公式可以告訴您需要多少內(nèi)存，其中需要考慮時(shí)間間隔和取樣速率：
內(nèi)存深度=取樣速率*顯示時(shí)間
假如您需要放大及更仔細(xì)地查看波形，在示波器上所有時(shí)間設(shè)置中保證高取樣速率可以防止假信號(hào)，提供與波形有關(guān)的更具體的信息。
一旦已經(jīng)確定內(nèi)存深度，同樣重要的是必須考察在使用最深的內(nèi)存結(jié)構(gòu)的示波器的操作方式。采用傳統(tǒng)內(nèi)存結(jié)構(gòu)的示波器響應(yīng)速度慢，這會(huì)給生產(chǎn)效率帶來負(fù)面影響。由于響應(yīng)速度很慢，示波器制造商通常把深內(nèi)存降到專用模式，工程師通常只在必需使用深內(nèi)存時(shí)才使用它。盡管示波器制造商幾年來已經(jīng)在深內(nèi)存結(jié)構(gòu)的速度仍然很低，操作起來要耗費(fèi)大量的時(shí)間。在購買示波器前，一定要評(píng)估示波器在最深的內(nèi)存設(shè)置下的響應(yīng)能力。
您需要哪些顯示功能？
所有示波器供給商都知道，他們銷售的是波形圖象。追朔到模擬示波器時(shí)代，示波器CRT顯示器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)決定著圖象的質(zhì)量。在當(dāng)前的數(shù)字世界中，示波器的顯示性能在很大程度上取決于數(shù)字處理算法，而不是顯示設(shè)備的物理特點(diǎn)。某些示波器顯示和數(shù)字顯示之間的某些差異。沒有一種很好的途徑，通過研究示波器的技術(shù)指標(biāo)來確定哪種示波器最適合用戶的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。只有在用戶工作臺(tái)上實(shí)時(shí)演示及使用用戶自己的波形時(shí)，才能確定哪種示波器最適合門組用戶需求。
當(dāng)前的數(shù)字示波器分成兩大類：波形查看儀器和波形分析儀。為查看波形設(shè)計(jì)的示波器通常用于測(cè)試和問題診斷應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，波形圖象將提供用戶所需的全部信息。
在波形分析義勇中，MW操作系統(tǒng)和高級(jí)分析功能等特點(diǎn)可以應(yīng)用額外的抽象等級(jí)，確定被測(cè)系統(tǒng)的性能狀況。在這方面，也很難單純根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)資料，確定示波器能夠多好地滿足用戶需求。必需在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)時(shí)演示，才能確定考察的示波器能否顯示用戶需要查看的內(nèi)容。
你需要哪些觸發(fā)功能
許多通用示波器使用邊沿觸發(fā)功能。但是，在某些應(yīng)用中可能需要使用其他觸發(fā)功能。高級(jí)觸發(fā)功能使你能夠隔離希望查看的事件。例如，在數(shù)字應(yīng)用中，觸發(fā)信道中某個(gè)碼型會(huì)有很大幫助。如前所述，混合信號(hào)示波器可以觸發(fā)邏輯信道和示波器信道碼型，而在示波器/邏輯分析儀組合方案中，用戶只能通過把各自輸入/輸出觸發(fā)信號(hào)電纜連接在一起，來交叉出發(fā)兩臺(tái)儀器。
對(duì)串行設(shè)計(jì)人員，某些示波器甚至為SPI、CAN、USB、I2C和LIN等標(biāo)準(zhǔn)配備了穿性觸發(fā)協(xié)議。高級(jí)觸發(fā)懸想再次能夠在日常調(diào)試任務(wù)中節(jié)約大量時(shí)間。假如你需要捕捉罕見的時(shí)間，情況怎么樣呢？毛刺出發(fā)答應(yīng)觸發(fā)正向毛刺或負(fù)毛刺，或觸發(fā)大于或小于指定寬度的脈沖。在診斷問題時(shí)，這些功能非凡有用。你可以觸發(fā)問題，向回查看時(shí)間（使用延遲或水平位置旋鈕），查看導(dǎo)致問題的根源。
當(dāng)前時(shí)常上的許多示波器還為電視和視頻應(yīng)用提供了觸發(fā)功能。通過使用示波器的電視觸發(fā)功能，可以在需要查看的場(chǎng)和具體行上觸發(fā)系統(tǒng)。
探測(cè)信號(hào)的最佳方式是什么？
信號(hào)的變化速率開始超過1GHZ。由于無源探頭一般僅限于600MHZ，因此獲得示波器的全部貸款可能是個(gè)問題。系統(tǒng)帶寬（即示波器/探頭組合貸款）以這兩種帶寬中的低者為準(zhǔn)。例如，考慮一下帶有500MHZ無院探頭的1GHZ示波器，組合的系統(tǒng)帶寬是500MHZ。假如你由于探頭而只能獲得500MHZ的貸款，購買1GHZ示波器是不值得的。
此外，每次在你的探頭連接到電路上時(shí)，探頭變成被測(cè)電路的一部分。探針在本質(zhì)上是一條端傳輸線。傳輸線是一種L-C諧振電路，其頻率是傳輸線的1/4波頻率，L-C諧振電路的阻抗將變低，其接近于零，并將給被測(cè)設(shè)備帶來符合。可以簡(jiǎn)便地在信號(hào)低速上升時(shí)間和減幅震蕩中查看L-C諧振電路的負(fù)荷。
有源探頭不僅提供的貸款超過無院探頭，而且他們還消除了探頭連接到被測(cè)設(shè)備DUT時(shí)的部分傳輸線效應(yīng)。通過在有源探頭中采用電阻“衰減的”探針和配件，其中，安XX科技最大限度地降低了信號(hào)負(fù)荷及導(dǎo)致的信號(hào)失真。這些衰減的配件可以房子L-C諧振電路的阻抗變得太低，從而防止加載信號(hào)導(dǎo)致的減幅振蕩和信號(hào)失真。
此外，衰減的配件使得探頭的頻響能夠在整個(gè)探頭貸款范圍內(nèi)保持平坦。通過平坦的頻響，可以在探頭的整個(gè)貸款內(nèi)防止信號(hào)失真。
現(xiàn)在已經(jīng)解決了信號(hào)失真問題，假如你探測(cè)的是高速信號(hào)，那么下一步就是保證即使在使用探頭配件時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)全部帶寬。AGILXXX的INFINIIMAX探頭通過在探頭放大器和探針之間使用受控的傳輸線，優(yōu)化了探頭帶寬。通過使用一個(gè)放大器，你可以連接各種差分探頭或單端探頭，包括瀏覽探頭、帶插座的探頭、焊接探頭和SMA探頭，并獲得全部系統(tǒng)帶寬。另外，由于探頭放大器實(shí)際上通過受控傳輸線與探針分開，因此可以簡(jiǎn)便地接觸緊密的探頭空間。
這里的要害是在使用各種探頭和配件時(shí)了解探頭的額定帶寬。配件可能會(huì)降低探頭的性能，用戶也不希望沒有必要地花上幾千美圓，購買一款高帶寬有源探頭，而這款探頭在用戶首選的探測(cè)配置時(shí)會(huì)嚴(yán)重降低系統(tǒng)性能。
你需要哪些存檔和連接功能
許多數(shù)字示波器現(xiàn)在帶有和個(gè)人電腦相同的接口，包括GPIB、RS-232，LAN和USB接口?，F(xiàn)在不圖片發(fā)送到打印機(jī)，或把數(shù)據(jù)傳送到PC或服務(wù)器要比過去輕易得多。你是否經(jīng)常把示波器數(shù)據(jù)傳送到PC上？那么非常重要的一點(diǎn)是，示波器至少要有上面列出的一個(gè)接口選項(xiàng)。內(nèi)置軟驅(qū)或光驅(qū)還可以幫助你傳送數(shù)據(jù)，但與通過USB或局域網(wǎng)連接從示波器傳輸文件相比，使用軟驅(qū)或光驅(qū)通常要求更多的工作。對(duì)沒有局域網(wǎng)和USB等比較先進(jìn)的接口選項(xiàng)的經(jīng)濟(jì)型示波器，示波器制造商通常提供軟件，答應(yīng)通過GPIB和RS-232簡(jiǎn)便地把波形圖象和數(shù)據(jù)傳送到PC上。假如PC沒有安裝GPIB卡，或用戶希望以更簡(jiǎn)便的方式把波形傳送到筆記本電腦上，你可能會(huì)考慮GPIB到USB轉(zhuǎn)換器。許多示波器還配有幾GB的硬驅(qū)，用戶還可以使用他們存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。應(yīng)提前確定需要示波器提供什么程度的連接能力和存檔功能。假如需要作為自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的一部分連接示波器，一定要保證示波器配有足夠的軟件和驅(qū)動(dòng)程序，來適應(yīng)你的編程環(huán)境。
怎么樣分析波形
自動(dòng)測(cè)量和內(nèi)置分析功能可以節(jié)約用戶時(shí)間，使工作更加簡(jiǎn)便。數(shù)字示波器通常帶有模擬示波器上沒有提供的一系列測(cè)量功能和分析選項(xiàng)。
數(shù)字運(yùn)算函數(shù)包括加減乘除、積分和微分。測(cè)量統(tǒng)計(jì)（最小值、最大值得和平均值）可以檢定測(cè)量不確定性，在檢定噪聲和定時(shí)余量時(shí)，這是一項(xiàng)重要資源。許多數(shù)字示波器還提供了FFT功能。
對(duì)關(guān)注薄幸分析的“高需求用戶”，示波器制造商正在中檔示波器和高檔示波器中提供更大的靈活性。某些制造商提供的軟件更大的靈活性。某些制造商提供的軟件答應(yīng)定制復(fù)雜的測(cè)量，直接從示波器用戶截面中執(zhí)行數(shù)字函數(shù)和后期處理。例如，可以使用C 或VB編寫測(cè)量程序，然后從示波器圖形用戶GUI中執(zhí)行程序。通過這一功能，用戶不需把數(shù)據(jù)傳送到外部PC上，對(duì)關(guān)于波形分析的用戶，這可以節(jié)約大量時(shí)間。
演示，演示，演示
假如考慮了以上9個(gè)因素，可能已經(jīng)把范圍縮小到能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)的少量示波器中?，F(xiàn)在應(yīng)該試用示波器，進(jìn)行并排比較。借用幾天示波器，將有時(shí)間全面評(píng)估這些示波器。在使用每臺(tái)示波器時(shí)，需要考慮的部分因素包括：
簡(jiǎn)便易用性：在實(shí)驗(yàn)期間，評(píng)估每臺(tái)示波器的簡(jiǎn)便易用性。示波器是否有簡(jiǎn)單易用的專用旋鈕，用于垂直靈敏度、時(shí)基速度、軌跡位置和觸發(fā)等級(jí)等常用調(diào)節(jié)功能？從一項(xiàng)操作到另一項(xiàng)操作需要按多少個(gè)按鈕？能否直觀地運(yùn)行示波器，同時(shí)把重點(diǎn)放在被測(cè)電路上？顯示響應(yīng)速度：在評(píng)估示波器時(shí)，注重顯示的響應(yīng)速度，不管是使用示波器診斷問題還是收集大量的數(shù)據(jù)，這都是一個(gè)要害因素。在改變V/格、時(shí)間/格、內(nèi)存深度和位置設(shè)置時(shí)，示波器是否迅速響應(yīng)？在打開測(cè)量功能時(shí)，再看一下示波器的響應(yīng)速度。響應(yīng)速度是否明顯下降？
結(jié)論
在全面考察這些問題及評(píng)估示波器后，應(yīng)該對(duì)哪種型號(hào)真正滿足您的需求已經(jīng)做到胸有成竹。假如現(xiàn)在還不確定，你可以與其他示波器用戶討論產(chǎn)品選型，或至致電制造商技術(shù)支持人員??！
評(píng)論