示波器自從問(wèn)世以來(lái)，一直是最重要、最常用的電子測(cè)試儀器之一。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，示波器的能力在不斷提升，其性能與價(jià)格也五花八門(mén)，市場(chǎng)參差不齊。示波器看似簡(jiǎn)單，但如何選擇，也存在許多問(wèn)題。本文根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，從幾個(gè)方面告知您在選擇示波器時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：

首先， 

您要知道用示波器觀察什么？

您要捕捉并觀察的信號(hào)其典型性能是什么？

您的信號(hào)是否有復(fù)雜的特性？

您的信號(hào)是重復(fù)信號(hào)還是單次信號(hào)？

您要測(cè)量的信號(hào)過(guò)渡過(guò)程的帶寬，或者上升時(shí)間是多大？

您打算用何種信號(hào)特性來(lái)觸發(fā)短脈沖、脈沖寬度、窄脈沖等？

您打算同時(shí)顯示多少信號(hào)？

您對(duì)測(cè)試信號(hào)作何種處理？

其次，確定測(cè)試信號(hào)帶寬 

帶寬一般定義為正弦波輸入信號(hào)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(duì)信號(hào)的基本測(cè)量能力。如果沒(méi)有足夠的帶寬，示波器將無(wú)法測(cè)量高頻信號(hào)，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(méi)有足夠的帶寬，得到的信號(hào)所有特性，包含響鈴和振鳴等都毫無(wú)意義。

一個(gè)決定您所需要的示波器帶寬有效經(jīng)驗(yàn)—— “5倍經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則”：將您要測(cè)量的信號(hào)最高頻率分量乘以5，使測(cè)量結(jié)果獲得高于2%的精度。

在某些應(yīng)用場(chǎng)合，您不知道你的感興趣的信號(hào)帶寬，但是您知道它的最快上升時(shí)間，這時(shí)頻率響應(yīng)用下面的公式來(lái)計(jì)算關(guān)聯(lián)帶寬和儀器的上升時(shí)間：Bw=0.35/信號(hào)的最快上升時(shí)間。

數(shù)字示波器帶寬有兩種類(lèi)型：重復(fù)(或等效時(shí)間)帶寬和實(shí)時(shí)(或單次)帶寬。重復(fù)帶寬只適用于重復(fù)的信號(hào)，顯示來(lái)自于多次信號(hào)采集期間的采樣。實(shí)時(shí)帶寬是示波器的單次采樣中所能捕捉的最高頻率，且當(dāng)捕捉的事件不是經(jīng)常出現(xiàn)或瞬變信號(hào)時(shí)就更為重要，實(shí)時(shí)帶寬與采樣速率緊密聯(lián)系。

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(lái)選擇您要觀察的信號(hào)頻率成分。 

模擬(DRT)、數(shù)字(DSO)、還是數(shù)模兼合(DPO)。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為模擬示波器具有熟悉的控制面板，價(jià)格低廉，因而總覺(jué)得模擬示波器 “ 使用方便 ” 。

但是隨著 A/D 轉(zhuǎn)換器速度逐年提高和價(jià)格不斷降低，以及數(shù)字示波器不斷增加的測(cè)量能力和實(shí)際上不受限制的測(cè)量功能，數(shù)字示波器已獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。

但是數(shù)字示波器顯示具有三維的缺陷、處理連續(xù)性數(shù)據(jù)慢等缺點(diǎn)，需要具有數(shù)模兼合技術(shù)的示波器，例 DPO 數(shù)字熒光示波器。

①A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率 

單位為每秒采樣次數(shù)(GSa/s )，指數(shù)字示波器對(duì)信號(hào)采樣的頻率。示波器的采樣速率越快，所顯示的波形的分辨率和清晰度就高，重要信息和事件丟失的概率就越小。

如果需要觀測(cè)較長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)的慢變信號(hào)或低頻信號(hào)，最小采樣速率就發(fā)揮了作用，為了在顯示的波形記錄中保持固定的波形數(shù)，需要調(diào)整水平控制旋鈕，而所顯示的采樣速率也將隨著水平調(diào)節(jié)旋鈕的變化而變化。

有一個(gè)比較采樣速率和信號(hào)帶寬時(shí)很有用的經(jīng)驗(yàn)法則：如果您正在觀察的示波器有內(nèi)插(通過(guò)篩選以便在取樣點(diǎn)間重新生成)，則(采樣速率 / 信號(hào)帶寬)的比值至少應(yīng)為 4∶1，無(wú)正弦內(nèi)插時(shí)，則應(yīng)采取 10∶1 的比值。

②屏幕刷新率/波形更新速度 

所有的示波器都會(huì)閃爍，示波器每秒鐘以特定的次數(shù)捕獲信號(hào)，在這些測(cè)量點(diǎn)之間將不再進(jìn)行測(cè)量，這就是波形捕獲速率，也稱屏幕刷新率，表示為波形數(shù)每秒( wfms/s )。一定要區(qū)分波形捕獲速率與A/D采樣速率的區(qū)別。

采樣速率表示示波器在一個(gè)波形或周期內(nèi)A/D采樣輸入信號(hào)的頻率；波形捕獲速率則是指示波器采集波形的速度。

波形捕獲速率取決于示波器的類(lèi)型和性能級(jí)別，且有著很大的變化范圍。高波形捕獲速率的示波器將會(huì)提供更多的重要信號(hào)特性，并能極大地增加示波器快速捕獲瞬時(shí)的異常情況，如抖動(dòng)、矮脈沖、低頻干擾和瞬時(shí)誤差的概率。

一般來(lái)講，模擬示波器由于電路簡(jiǎn)單，其屏幕刷新率較高，而數(shù)字存儲(chǔ)示波器( DSO )使用串行處理結(jié)構(gòu)每秒鐘可以捕獲 10 到 5000 個(gè)波形。為了改變數(shù)字示波器屏幕刷新率低的問(wèn)題，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速率，有的高達(dá)每秒數(shù)百萬(wàn)個(gè)波形，大大提高了捕獲間歇和難以捕捉事件的可能性，并能讓您更快地發(fā)現(xiàn)信號(hào)存在的問(wèn)題。

③存儲(chǔ)深度 

存儲(chǔ)深度（也稱記錄長(zhǎng)度）是示波器所能存儲(chǔ)的采樣點(diǎn)多少的量度。如果您需要不間斷的捕捉一個(gè)脈沖串，則要求示波器有足夠的存儲(chǔ)器以便捕捉整個(gè)事件。

將所要捕捉的時(shí)間長(zhǎng)度除以精確重現(xiàn)信號(hào)所須的采樣速率，可以計(jì)算出所要求的存儲(chǔ)深度。存儲(chǔ)深度與采樣速率密切相關(guān)。您所需要的存儲(chǔ)深度取決于要測(cè)量的總時(shí)間跨度和所要求的時(shí)間分辨率。

現(xiàn)代的示波器允許用戶選擇記錄長(zhǎng)度，以便對(duì)一些操作中的細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。分析一個(gè)十分穩(wěn)定的正弦信號(hào)，只需要 500 點(diǎn)的記錄長(zhǎng)度;但如果要解析一個(gè)復(fù)雜的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，則需要有一百萬(wàn)個(gè)點(diǎn)或更多點(diǎn)的記錄長(zhǎng)度。

在正確位置上捕捉信號(hào)的有效觸發(fā)，通常可以減小示波器實(shí)際需要的存儲(chǔ)量。

④通道能力 

包括通道數(shù)量和通道對(duì)地的懸浮能力和通道之間的隔離能力，您需要的通道數(shù)取決于您的應(yīng)用，對(duì)于通常的經(jīng)濟(jì)型故障查尋應(yīng)用，需要的是雙通道示波器，然而要求觀察若干個(gè)模擬信號(hào)的相互關(guān)系，將需要一臺(tái) 4 通道示波器，許多工作于模擬與數(shù)字兩種信號(hào)的系統(tǒng)工程師可以選擇混合信號(hào)示波器(MSO)，它將邏輯分析儀的通道計(jì)數(shù)及觸發(fā)能力與示波器的較高分辨率綜合到具有時(shí)間相關(guān)顯示的單一儀器中。

如果您測(cè)量三相電，可控硅等有源器件或線路，兩端之間沒(méi)有絕對(duì)的零點(diǎn)，即所謂的浮地信號(hào)，這時(shí)候從操作安全和精度出發(fā)，應(yīng)選用隔離通道示波器;如果比較多通道的時(shí)序和相移，應(yīng)選用兩通道以上示波器，這時(shí)通道之間的隔離更顯重要。

⑤示波器的性能和指標(biāo) 

示波器的指標(biāo)有很多：如垂直靈敏度、掃描速度、垂直精度、時(shí)間基準(zhǔn)、垂直分辨率等等。示波器的性能取決品牌的質(zhì)量，關(guān)鍵在于質(zhì)量、穩(wěn)定性和校準(zhǔn)服務(wù)等。

⑥相應(yīng)配套的附件和探頭 

容易忘記的一點(diǎn)是，當(dāng)裝上探頭時(shí)，它就成為整個(gè)測(cè)試電路的一部分了，結(jié)果探頭將造成電阻性、電容性和電感性負(fù)載，使示波器呈現(xiàn)出與被測(cè)對(duì)象不同的測(cè)量結(jié)果。

因此，針對(duì)不同應(yīng)用配有相應(yīng)的探頭，然后選擇其中一種，使負(fù)載效應(yīng)最小，使信號(hào)得到最精確的復(fù)現(xiàn)。

由于 SMT 元件的發(fā)展，連接更困難，使用不同的附件滿足特殊需要。詳細(xì)見(jiàn)北京海洋興業(yè)科技有限公司專業(yè)文章“走向更好的測(cè)量，合理地選擇探頭和附件”。

⑦示波器功能的擴(kuò)展性 

為了不斷適應(yīng)需求變化。示波器功能最好可以隨機(jī)擴(kuò)展：

增加通道的內(nèi)存以分析更長(zhǎng)的記錄長(zhǎng)度

增加面對(duì)具體應(yīng)用的測(cè)量功能

有一整套兼容的探頭和模塊，加強(qiáng)示波器的能力

同通用第三方的 Windows 兼容的分析軟件協(xié)同工作，例如PATHWAVE INFINIIUM 應(yīng)用軟件。

增加附件，如電池組和機(jī)架固定件等

⑧示波器數(shù)據(jù)管理和通訊能力 

對(duì)測(cè)量結(jié)果的分析非常重要。將信息和測(cè)量結(jié)果在高速通信網(wǎng)絡(luò)中便捷地保存和共享變得日益重要。

示波器的互聯(lián)性提供對(duì)結(jié)果的高級(jí)分析能力并簡(jiǎn)化結(jié)果的存檔和共享。示波器通過(guò)各種接口( GPIB 、 RS-232 、 USB 或以太網(wǎng))和網(wǎng)絡(luò)通信模式提供一系列的功能和控制方式。

⑨示波器的操作性能 

很顯然，如果您不能訪問(wèn)各種功能，或者要花很多時(shí)間去學(xué)習(xí)它們，那么您的示波器將價(jià)值不大，適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)和中文操作界面會(huì)使您突破使用上的障礙。

 新興技術(shù)的發(fā)展，示波器也一直在革新，主要體現(xiàn)在：主流的示波器帶寬已經(jīng)變?yōu)?GHz帶寬了，越來(lái)越多的電路已經(jīng)引入了Type C、MIPI、DDR 2、DDR3、以太網(wǎng)等高速總線設(shè)計(jì)，主流示波器帶寬需求呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢(shì)，超過(guò)了2GHz，甚至需要6GHz。

另外，嵌入式電路的設(shè)計(jì)中有多種直流電源軌，5V 、3.3V 、2.0V、1.8V 、1.2V 、1.1V 等，每一種電源軌都有多個(gè)存在，他們的上電順序和掉電順序往往是有嚴(yán)格要求的，傳統(tǒng)的四通道示波器無(wú)法同時(shí)觀察他們的時(shí)序，更多通道的示波器成為剛需。

是德科技日前推出“全球首款 8 通道 RTSA 示波器”，這款示波器不僅擁有強(qiáng)勁的性能，還是最先在全部八個(gè)通道上同時(shí)提供 6 GHz 帶寬和 16 GSa/s 采樣率。

實(shí)際效果圖

是德科技的新型Infiniium MXR系列示波器（500 MHz至6 GHz）具有一流的8通道性能，可讓您快速解決異常和故障。

是德科技的新型Infiniium MXR系列示波器通過(guò)將8合1臺(tái)式解決方案的效率與前所未有的同時(shí)8通道性能相結(jié)合，為您提供從單純的故障診斷設(shè)備到解決方案級(jí)產(chǎn)品。它們?cè)谕?lèi)產(chǎn)品中排名第一，具有：在8個(gè)模擬通道上高達(dá)6 GHz的頻率，硬件加速的眼圖分析和實(shí)時(shí)頻譜分析。

是德科技的新型Infiniium MXR系列示波器通過(guò)將8合1臺(tái)式解決方案的效率與前所未有的同時(shí)8通道性能相結(jié)合，為您提供從單純的故障診斷設(shè)備到解決方案級(jí)產(chǎn)品。這些示波器在同類(lèi)產(chǎn)品中排名第一，具有：在8個(gè)模擬通道上高達(dá)6 GHz的頻率，硬件加速的眼圖，實(shí)時(shí)頻譜分析以及全面的可升級(jí)性。詳細(xì)了解可以滿足您現(xiàn)在和將來(lái)的測(cè)量需求的示波器。

具體包括： 

①實(shí)時(shí)頻譜分析，使用重疊的FFT和高速存儲(chǔ)器，截獲概率高達(dá)100％。

②使用 ASIC，觸發(fā)執(zhí)行速度加快200多倍，眼圖生成速度提高50多倍。

③標(biāo)配歷史模式和分段存儲(chǔ)器，可以查看超過(guò)1024個(gè)已采集波形此前的觸發(fā)事件。分段存儲(chǔ)器使示波器可以捕獲高達(dá)5,000個(gè)未來(lái)波形以便進(jìn)行分析。

④深入的信號(hào)完整性和電源測(cè)試工具套件。

⑤超強(qiáng)識(shí)別錯(cuò)誤能力，F(xiàn)ault Hunter只需用戶點(diǎn)擊兩下，便能熟悉各種信號(hào)并鎖定錯(cuò)誤，無(wú)需再經(jīng)過(guò) 15 分鐘甚至更長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)試驗(yàn)。

⑥PathWave Infiniium離線分析軟件。

了解詳情請(qǐng)點(diǎn)擊：https://www.keysight.com/cn/zh/cmp/2020/introducing-the-world-s-first-8-channel-rtsa-oscilloscope.html?cmpid=ASC-101901&utm_source=ADSC&utm_medium=ASC&utm_campaign=109-1

掃描二維碼圍觀先進(jìn)產(chǎn)品 

【參考資料】

1、《如何選擇合適自己需求的“趁手”示波器！》

2、《傳統(tǒng)示波器才做功能選擇，黑科技就要all in！》

3、《花幾分鐘時(shí)間，了解全球首款 8 通道 RTSA 示波器》

來(lái)源：付斌整理