簡介：

數字示波器是數據采集，A/D轉換，軟件編程等一系列的技術制造出來的高性能示波器。數字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲，實現對波形的保存和處理。數字示波器是觀察數字電路實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果*的電子測量儀器。

數字示波器自上個世紀七十年代誕生以來，其應用越來越廣泛，已成為測試工程師*的工具之一。隨著近幾年來電子技術取得突破性的發展，*數字示波器市場進一步擴大，而作為在世界經濟發展中扮演重要角色的中國，飛速發展的電子產業也催生了更龐大的數字示波器需求市場。

數字示波器因具有波形觸發、存儲、顯示、測量、波形數據分析處理等*優點，其使用日益普及。由于數字示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異，如果使用不當，會產生較大的測量誤差，從而影響測試任務。

數字示波器的選購

在數字示波器選擇過程開始前，您可能會考慮價格范圍，但是數字示波器的價格取決于許多因素，包括帶寬、采樣率、信息數量和內存深度。由于數字示波器價格比模擬示波器貴得多，所以我們在選擇數字示波器時一定要按需要而定，不能盲目的追求高指標，否則會帶來很大的浪費。同時也不能單純根據價格購買數字示波器，可能會得不到所需要的性能，也應考慮產品的價值。

如何合理的選擇，主要有以下幾點：

1、確定測試信號帶寬

帶寬一般定義為正弦波輸入信號幅度衰減到–3dB時的頻率，即幅度的70.7%。帶寬決定示波器對信號的基本測量能力。如果沒有足夠的帶寬，示波器將無法測量高頻信號，幅度將出現失真，邊緣將會消失，細節數據將被丟失；如果沒有足夠的帶寬，得到的信號所有特性都毫無意義。

如需要測量帶寬選擇和zui高被測信號頻率的關系，我們先來看下面的一個例子：例如有一個50MHz的脈沖信號，為了保證測試信號幅度和上升延的精度，選擇數字示波器的帶寬應為被測信號頻率的3-5倍，測量要8-10倍或以上。

帶寬越高越好，但是更高的帶寬往往意味著更高的價格，因此應按照預算來選擇要觀察的信號頻率成分。

2、A/D轉換器的采樣速率（或采樣速度）
采樣速率是指數字示波器對信號采樣的頻率。示波器的采樣速率越快，所顯示的波形分辨率和清晰度就高，重要信息和事件丟失的概率就越小，越能真實重現原始信號。根據奈奎斯特定理，采樣速率要大于等于2倍的被測信號頻率，才能不失真地還原原始信號。但這個定理的前提是基于無限長的時間和連續的信號，在實際測試中，數字示波器的技術無法滿足此條件。根據實踐經驗的積累，數字示波器為了準確地再現原始信號，采樣速率一般為原始信號zui高頻率的2.5-10倍。

3、選用適當的存儲深度，也稱為記錄長度

存儲深度是示波器所能存儲的采樣點多少的量度。

儲存度：儲存長度＝采樣本*掃描速度*10，也可以說波形觀測時間。
4、根據需要選擇不同的觸發功能

觸發功能：要確保能捕獲和同步被測信號，以利于觀察和分析被測波形。
觸發方式有三種：自動觸發、常態觸發、單次觸發。
觸發功能分兩大類：
1）邊緣（Edge）觸發：所有的數字示波器都有，它是指正沿、負沿觸發、視窗觸發、前觸發和后觸發。
2）聰敏（Smart）觸發：在示波器中考慮得非常完善。目前示波器上有：延遲觸發、順序觸發、毛刺觸發、間隔觸發、漏失邏輯面觸發、TV觸發、本觸發……

5、上升時間

上升時間的定義為脈沖幅度從10％上升到90％的這段時間，它反映了數字示波器垂直系統的瞬態特性。數字示波器必須要有足夠快的上升時間，才能準確地捕獲快速變換的信號細節。數字示波器的上升時間越快，對信號的快速變換的捕獲也就越準確。

6、分析功能：應具有很強的自動處理、運算、測試和分析被測信號的能力
1）形和數合格/失敗自動判試功能；
2）函數處理：平均、微分、極分、指數、對數、乘方、開方、包絡、高分制等運算功能；
3）FFT頻譜運算功能從10K-4M點，具有功率譜、功本密度、相位矢量、虛部、實部等測量；
4）直方分析可按各種參數作直方測試信號的穩定性運算從500點-8M點；
5）波形參數趨勢（Trend）分析功能，抖動（Jitter）和時間分析；
6）可開2-8個窗口，同時觀察原波形和處理后波形；
7）提供X-Y顯示，及X-Y+X-T及Y-T顯示功能，并可進行游標測量。特別適合對數字通訊信號做矢量（Vectordiagram）分析。
7、儲存和打印信號
1）可在測試線某存儲在軟盤和硬盤上，并可在PC機上讀出。有的數字示波器配有內置式打印機，方便打印分析長時間信號；
2）有的還提供VGA接口。

數字示波器的選擇是一個看似簡單而又很難處理的問題，市場上產品很多，并且技術各有差異，像進口的示波器如泰克，安捷倫等做得比較*，質量比較好，但是價格也非常的昂貴，一臺好的示波器一百萬元，當然，許多大型的企業還是會選擇這么貴的示波器，因為性能好，比較，但是對于一般的中小企業，買一臺這樣的示波器是一筆不小的開銷。總之要根據各自的需求來選購。

數字示波器使用注意事項

1、區分模擬帶寬和數字實時帶寬
帶寬是示波器zui重要的指標之一。數字示波器的帶寬有模擬帶寬和數字實時帶寬兩種。數字示波器對重復信號采用順序采樣或隨機采樣技術所能達到的zui高帶寬為示波器的數字實時帶寬，數字實時帶寬與zui高數字化頻率和波形重建技術因子K相關（數字實時帶寬=zui高數字化速率/K），一般并不作為一項指標直接給出。從兩種帶寬的定義可以看出，模擬帶寬只適合重復周期信號的測量，而數字實時帶寬則同時適合重復信號和單次信號的測量。廠家聲稱示波器的帶寬能達到多少兆，實際上指的是模擬帶寬，數字實時帶寬是要低于這個值的。

所以在測量單次信號時，一定要參考數字示波器的數字實時帶寬，否則會給測量帶來意想不到的誤差。

2、有關采樣速率
采樣速率也稱為數字化速率，是指單位時間內，對模擬輸入信號的采樣次數，常以MS/s表示。采樣速率是數字示波器的一項重要指標。
①、如果采樣速率不夠，容易出現混迭現象
如果示波器的輸人信號為一個100KHz的正弦信號，示波器顯示的信號頻率卻是50KHz，這是因為示波器的采樣速率太慢，產生了混迭現象。混迭就是屏幕上顯示的波形頻率低于信號的實際頻率，或者即使示波器上的觸發指示燈已經亮了，而顯示的波形仍不穩定。那么，對于一個未知頻率的波形，如何判斷所顯示的波形是否已經產生混迭呢？可以通過慢慢改變掃速t/div到較快的時基檔，看波形的頻率參數是否急劇改變，如果是，說明波形混迭已經發生；或者晃動的波形在某個較快的時基檔穩定下來，也說

波形混迭已經發生。根據奈奎斯特定理，采樣速率至少高于信號高頻成分的2倍才不會發生混迭，如一個500MHz的信號，至少需要1GS/s的采樣速率。

有如下幾種方法可以簡單地防止混迭發生：

·調整掃速；
·采用自動設置（Autoset）；
·試著將收集方式切換到包絡方式或峰值檢測方式，因為包絡方式是在多個收集記錄中尋找極值，而峰值檢測方式則是在單個收集記錄中尋找zui大zui小值，這兩種方法都能檢測到較快的信號變化。
·如果示波器有Insta Vu采集方式，可以選用，因為這種方式采集波形速度快，用這種方法顯示的波形類似于用模擬示波器顯示的波形。
②、采樣速率與t/div的關系
每臺數字示波器的zui大采樣速率是一個定值。但是，在任意一個掃描時間t/div，采樣速率fs由下式給出：
fs=N/（t/div）　　　　　　　N為每格采樣點
當采樣點數N為一定值時，fs與t/div成反比，掃速越大，采樣速率越低。
綜上所述，使用數字示波器時，為了避免混迭，掃速檔置于掃速較快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，掃速檔則置于主掃速較慢的位置。

3、數字示波器的上升時間
在模擬示波器中，上升時間是示波器的一項極其重要的指標。而在數字示波器中，上升時間甚至都不作為指標明確給出。由于數字示波器測量方法的原因，以致于自動測量出的上升時間不僅與采樣點的位置相關，還與掃速有關。因此在使用數字示波器時，我們不能象用模擬示波器那樣，根據測出的時間來反推出信號的上升時間。

：美國安捷倫Agilent、美國福祿克Fluke、Tektronix美國泰克、優利德UNI-T、固緯等

深圳市精度環越科技有限公司技術部
：

:siyu17@foxmail.com
:
:www.yue17.com