在測試中選擇數(shù)字示波器_泰克代理商
數(shù)字示波器是數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換，軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來的高性能示波器。數(shù)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(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對波形的保存和處理。 目前高端數(shù)字示波器主要依靠美國技術(shù)，對于300MHz帶寬之內(nèi)的示波器，目前國內(nèi)品牌的示波器在性能上已經(jīng)可以和國外品牌抗衡，且具有明顯的性價(jià)比優(yōu)勢。
數(shù)字示波器是一種通用測試儀表，本質(zhì)上是一種圖形顯示設(shè)備，相當(dāng)于具有圖形顯示的電壓表或萬用表，能在屏幕上直觀的顯示信號隨時(shí)間變化的波形，并對波形的周期、電壓、頻率等參數(shù)進(jìn)行測量和分析，廣泛應(yīng)用于科研、生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域，是工程師設(shè)計(jì)，調(diào)試，維修產(chǎn)品時(shí)的主要測試儀表，對測試工作起著舉足輕重的作用。
很多工程師在使用數(shù)字示波器時(shí)，都會(huì)遇到這樣一些問題：用計(jì)量合格的數(shù)字示波器測得的信號幅度和頻率等數(shù)據(jù)有時(shí)會(huì)與信號本身設(shè)計(jì)值相差很遠(yuǎn)，于是就去找電路的問題，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力后，卻一無所獲，不知問題出在哪里。此外，對于同一信號，使用不同數(shù)字示波器測得的結(jié)果卻不相同。
1數(shù)字示波器的主要性能指標(biāo)
在選擇數(shù)字示波器時(shí)，我們主要考慮其是否能夠真實(shí)地顯示被測信號，即顯示信號與被測信號的一致性。
數(shù)字示波器的性能很大程度上影響到其實(shí)現(xiàn)信號完整性的能力，下面根據(jù)其主要性能指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)分析。
（1）帶寬
數(shù)字示波器帶寬指輸入不同頻率的等幅正弦波信號，當(dāng)輸出波形的幅度隨頻率變化下降到實(shí)際幅度的70.7％時(shí)的頻率值（即f-3dB）。帶寬決定了數(shù)字示波器對信號的基本測量能力。隨著信號頻率的增加，數(shù)字示波器對信號的準(zhǔn)確顯示能力下降。實(shí)際測試中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被測信號的頻率與數(shù)字示波器帶寬相近時(shí)，數(shù)字示波器將無法分辨信號的高頻變化，顯示信號出現(xiàn)失真。例如：頻率為100MHz、電壓幅度為1V的信號用帶寬為100MHz的數(shù)字示波器測試，其顯示的電壓只有0.7V左右。圖2為同一階躍信號用帶寬分別為4GHz、1.5GHz和300MHz的數(shù)字示波器測量所得的結(jié)果。從圖中可以看出，數(shù)字示波器的帶寬越高，信號的上升沿越陡，顯示的高頻分量成分越多，再現(xiàn)的信號越準(zhǔn)確。實(shí)際應(yīng)用中考慮到價(jià)格因素（數(shù)字示波器帶寬越高價(jià)格越貴），經(jīng)過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，我們發(fā)現(xiàn)只要數(shù)字示波器帶寬為被測信號高頻率的3-5倍，即可獲得±3%到±2%的精度，滿足一般的測試需求。
（2）上升時(shí)間。
上升時(shí)間的定義為脈沖幅度從10％上升到90％的這段時(shí)間，它反映了數(shù)字示波器垂直系統(tǒng)的瞬態(tài)特性。數(shù)字示波器必須要有足夠快的上升時(shí)間，才能準(zhǔn)確地捕獲快速變換的信號細(xì)節(jié)。數(shù)字示波器的上升時(shí)間越快，對信號的快速變換的捕獲也就越準(zhǔn)確。
（3）頻率響應(yīng)。
頻率響應(yīng)為當(dāng)輸入不同頻率的等幅正弦波信號時(shí)的響應(yīng)性能，它包含從直流或交流低頻幾赫茲的正弦信號一直到無法顯示幅度的頻率為止的全部頻率范圍內(nèi)的幅度響應(yīng)。實(shí)際測量中只考慮帶寬性能還不足以保證數(shù)字示波器能夠準(zhǔn)確重現(xiàn)原始信號，在對數(shù)字示波器計(jì)量工作中，我們發(fā)現(xiàn)有的數(shù)字示波器頻率響應(yīng)曲線在低頻段并不平坦，會(huì)出現(xiàn)較大的起伏，如果測試相應(yīng)頻率的信號就會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象。此時(shí)，即使數(shù)字示波器的帶寬比被測信號頻率高出很多，也不能真實(shí)重現(xiàn)信號。因此，在選擇數(shù)字示波器時(shí)，針對不同的被測信號，其頻率響應(yīng)也是重點(diǎn)考慮的性能指標(biāo)之一。
（4）采樣速率。
數(shù)字示波器的采樣速率表示為樣點(diǎn)數(shù)每秒（S/s）。采樣速率越快越能真實(shí)重現(xiàn)原始信號。根據(jù)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(gè)定理的前提是基于無限長的時(shí)間和連續(xù)的信號，在實(shí)際測試中，數(shù)字示波器的技術(shù)無法滿足此條件。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，數(shù)字示波器為了準(zhǔn)確地再現(xiàn)原始信號，采樣速率一般為原始信號高頻率的2.5-10倍。
2探頭對測試的影響
在實(shí)際工作中，還必須使用探頭系統(tǒng)（包括探頭和探頭連接附件）把被測電路的信號引入到數(shù)字示波器內(nèi)部，因此探頭系統(tǒng)的性能直接決定了引入到數(shù)字示波器的信號與被測信號的一致性程度。
為獲得有效的測量結(jié)果，為了真實(shí)地重現(xiàn)被測信號，選擇探頭系統(tǒng)時(shí)主要考慮的以下三個(gè)因素為：
物理連接、對電路操作的影響小以及與原始信號的一致性程度。對于前兩個(gè)因素需正確選擇探頭連接附件，后一個(gè)因素則需要正確選擇探頭系統(tǒng)的帶寬。在整個(gè)測試系統(tǒng)中，帶寬是由系統(tǒng)內(nèi)帶寬低的部分決定的，因此測試信號時(shí)探頭系統(tǒng)的帶寬也是必須考慮的因素之一。而同時(shí)，探頭系統(tǒng)也成為了被測電路的一部分，有一定的負(fù)載效應(yīng)。探頭系統(tǒng)的負(fù)載特性表現(xiàn)在三個(gè)方面：探頭系統(tǒng)的輸入電阻、電容和電感。與數(shù)字示波器配對的理想的探頭系統(tǒng)將小化這種負(fù)載特性，充分發(fā)揮數(shù)字示波器真實(shí)再現(xiàn)被測信號的能力、特性和容限。因此選擇探頭系統(tǒng)時(shí)，好選用廠家所推薦的探頭型號，并按功能選擇相應(yīng)的連接附件。
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