示波器選型方法介紹
示波器自從問世以來,它一直是最重要、最常用的電子測試儀器之一。由于電子技術(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,市場參差不齊。示波器看似簡單,但如何選擇,也存在許多問題。本文根據(jù)多年 ..
示波器自從問世以來,它一直是最重要、最常用的電子測試儀器之一。由于電子技術(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,市場參差不齊。示波器看似簡單,但如何選擇,也存在許多問題。本文根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn),結(jié)合北京海洋興業(yè)科技有限公司選型指南,從幾個(gè)方面告知您在選擇示波器時(shí)應(yīng)注意的問題:
一、了解您需要測試的信號(hào) 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)?您要測量的信號(hào)過渡過程的帶寬,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)?您對測試信號(hào)作何種處理? 二、選擇示波器的核心技術(shù)差異: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量能力和實(shí)際上不受限制的測量功能,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。 三、確定測試信號(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% 。帶寬決定示波器對信號(hào)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(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”:將您要測量的信號(hào)最高頻率分量乘以5,使測量結(jié)果獲得高于2%的精度。 在某些應(yīng)用場合,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)算來選擇您要觀察的信號(hào)頻率成分。 四、A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率(或采樣速度) 單位為每秒采樣次數(shù)( S/s ),指數(shù)字示波器對信號(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。 如果需要觀測較長時(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。 如何計(jì)算采樣速率?計(jì)算方法取決于所測量的波形類型,以及示波器所采用的信號(hào)重建方式,例正弦插入法,矢量插入法等。為了準(zhǔn)確地再現(xiàn)信號(hào)并避免混淆,奈奎斯定理規(guī)定:信號(hào)的采樣速率必須不小于其最高頻率成分的兩倍。然而,這個(gè)定理的前提是基于無限長時(shí)間和周期連續(xù)的信號(hào)。由于示波器不可能提供無限時(shí)間的記錄長度,而且從定義上看,低頻干擾是不連續(xù)的,也不是周期的,所以采用兩倍于最高頻率成分的采樣速率通常是不夠的。 實(shí)際上,信號(hào)的準(zhǔn)確再現(xiàn)取決于其采樣速率和信號(hào)采樣點(diǎn)間隙所采用的插值法,即波形重建。一些示波器會(huì)為操作者提供以下選擇:測量正弦信號(hào)的正弦插值法,以及測量矩形波、脈沖和其他信號(hào)類型的線性插值法。 |
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